Scheda Tecnica LED UVA ELUA2835TG0 - Pacchetto 2.8x3.5mm - Tensione Diretta 3.0-4.0V - Corrente 60mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie ELUA2835TG0 rappresenta una soluzione compatta e ad alte prestazioni di diodo a emissione di luce (LED) ultravioletta (UVA). Questo prodotto è progettato per applicazioni che richiedono luce ultravioletta nello spettro di 360-410 nanometri (nm). La filosofia di progettazione centrale si concentra sul fornire alta efficienza e prestazioni affidabili all'interno di un ingombro minimo, rendendolo adatto all'integrazione in dispositivi elettronici moderni con spazio limitato.

Il vantaggio principale di questa serie risiede nella combinazione di un ampio angolo di visione e un basso consumo energetico. Il materiale del pacchetto è PCT, con un rivestimento in argento, che contribuisce alle sue prestazioni termiche ed elettriche. È conforme ai principali standard ambientali e di sicurezza, tra cui RoHS, REACH e requisiti privi di alogeni, garantendo la sua idoneità per i mercati globali.

1.1 Caratteristiche Principali

• Spettro di emissione ultravioletta (UVA).
• Pacchetto dispositivo a montaggio superficiale (SMD) compatto da 2.8mm x 3.5mm.
• Conforme alle direttive RoHS, REACH e prive di alogeni (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Costruzione senza piombo (Pb-free).
• Alta efficienza e basso consumo energetico.
• Ampio angolo di visione di 100 gradi.
• Adatto per processi di assemblaggio SMT automatizzati.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e obiettiva dei parametri elettrici, ottici e termici specificati per la serie ELUA2835TG0. Comprendere questi parametri è fondamentale per una corretta progettazione del circuito e una gestione termica adeguata.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni operative consigliate.

• Corrente Diretta Massima in CC (I_F): 70 mA. Superare questa corrente può causare un guasto catastrofico a causa di surriscaldamento o elettromigrazione.
• Temperatura di Giunzione Massima (T_J): 90 °C. Il die del semiconduttore non deve superare questa temperatura per mantenere l'affidabilità a lungo termine e prevenire il degrado delle prestazioni.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio (T_Opr, T_Stg): -40 °C a +85 °C. Questo intervallo definisce le condizioni ambientali che il dispositivo può sopportare durante il funzionamento e lo stoccaggio non operativo.
• Resistenza Termica (R_th): 15 °C/W. Questo parametro indica quanto efficacemente il calore viaggia dalla giunzione del semiconduttore al pad di saldatura (o al case). Un valore più basso significa una migliore dissipazione del calore. Ad esempio, alla corrente diretta massima di 60mA e una tensione diretta tipica di ~3.5V, la dissipazione di potenza è di circa 210mW. Ciò causerebbe un aumento della temperatura di giunzione di circa 3.15°C sopra la temperatura del pad (0.21W * 15°C/W).
• Resistenza ESD Max. (Modello Corpo Umano): 2000V. Questo specifica la sensibilità del dispositivo alle scariche elettrostatiche, un fattore critico per le procedure di manipolazione e assemblaggio.

2.2 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le prestazioni del LED sono caratterizzate in condizioni di test specifiche, tipicamente a una temperatura del pad di saldatura di 25°C e una corrente diretta di 60mA.

La scheda tecnica elenca quattro codici prodotto primari all'interno della serie, differenziati per le loro fasce di lunghezza d'onda di picco:

• ELUA2835TG0-P6070R53040060-VA1D: Lunghezza d'onda di picco 360-370nm.
• ELUA2835TG0-P8090R53040060-VA1D: Lunghezza d'onda di picco 380-390nm.
• ELUA2835TG0-P9000R53040060-VA1D: Lunghezza d'onda di picco 390-400nm.
• ELUA2835TG0-P0010R53040060-VA1D: Lunghezza d'onda di picco 400-410nm.

Per tutte le varianti, la corrente diretta è specificata a 60mA, con un intervallo di tensione diretta da 3.0V a 4.0V. Il flusso radiante (potenza ottica in uscita) è suddiviso in fasce, con un minimo di 70mW, un valore tipico di 90mW e un massimo di 150mW. È importante notare che il flusso radiante è una misura della potenza ottica totale (in watt), non della luminosità percepita, che è più rilevante per la luce visibile.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza e consentire la selezione in base alle esigenze dell'applicazione, i LED vengono suddivisi in fasce di prestazioni dopo la produzione.

3.1 Fasce di Flusso Radiante

I LED sono categorizzati in base al loro flusso radiante misurato a 60mA. I codici di fascia (R5, R6, R9, S2) definiscono intervalli di uscita minimi e massimi, da 70-90mW (R5) fino a 130-150mW (S2). I progettisti possono selezionare una fascia per garantire un'uscita ottica minima per la loro applicazione.

3.2 Fasce di Lunghezza d'Onda di Picco

La lunghezza d'onda di picco della luce ultravioletta emessa è suddivisa in intervalli di 10nm: U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) e U40 (400-410nm). La selezione dipende dai requisiti specifici di eccitazione fotochimica o di fluorescenza dell'applicazione target. È specificata una tolleranza di ±1nm per la misurazione.

3.3 Fasce di Tensione Diretta

La tensione diretta (V_f) a 60mA è suddivisa in incrementi di 0.2V, da 3.0-3.2V (Fascia 3032) a 3.8-4.0V (Fascia 3840). Conoscere la fascia V_fè importante per progettare il circuito di limitazione della corrente e prevedere il consumo energetico e il carico termico. A queste misurazioni viene applicata una tolleranza di ±2%.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici forniti offrono informazioni cruciali sul comportamento del dispositivo in diverse condizioni operative.

4.1 Distribuzione Spettrale Relativa

Il grafico mostra l'intensità di emissione attraverso lo spettro di lunghezze d'onda per le quattro varianti principali di lunghezza d'onda (365nm, 385nm, 395nm, 405nm). Ogni curva ha un picco distinto, confermando il binning. La larghezza spettrale (larghezza a metà altezza) può essere dedotta dal grafico, il che è importante per applicazioni che richiedono una specifica purezza spettrale.

4.2 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva IV)

Questo grafico illustra la relazione non lineare tra tensione e corrente. La tensione diretta aumenta con la corrente e si possono osservare lievi variazioni tra i diversi chip di lunghezza d'onda. Questa curva è fondamentale per selezionare una topologia di pilotaggio appropriata (ad es., corrente costante vs. tensione costante).

4.3 Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta

L'uscita ottica aumenta con la corrente di pilotaggio ma non in modo lineare. Il grafico mostra il flusso radiante relativo (normalizzato al valore a una corrente specifica, probabilmente 60mA) che aumenta con la corrente prima di potenzialmente saturarsi a correnti più elevate. Ciò informa le decisioni sul pilotaggio del LED al di sotto del suo rating massimo per ottimizzare l'efficienza (uscita luminosa per watt elettrico) o la durata.

4.4 Caratteristiche Termiche

Diversi grafici dettagliano l'impatto della temperatura:

• Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura di Giunzione: Mostra che l'uscita ottica diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo è un fattore chiave di derating termico.
• Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzione: Dimostra che V_fdiminuisce con l'aumentare della temperatura, caratteristica dei diodi a semiconduttore. Questo può essere utilizzato per il monitoraggio indiretto della temperatura.
• Lunghezza d'Onda di Picco vs. Temperatura di Giunzione: Indica che la lunghezza d'onda di emissione di picco si sposta leggermente con la temperatura, il che può essere una considerazione in applicazioni di precisione.
• Curva di Derating: Il grafico più critico per l'affidabilità. Definisce la corrente diretta massima consentita in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura ambiente, la corrente massima sicura deve essere ridotta per impedire che la temperatura di giunzione superi il suo limite di 90°C. Ad esempio, a una temperatura ambiente di 85°C, la corrente massima è 0mA, il che significa che il dispositivo non può essere operato a quella temperatura.

5. Informazioni Meccaniche & Imballaggio

5.1 Dimensioni Meccaniche

La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato del pacchetto da 2.8mm x 3.5mm. Le caratteristiche principali includono i pad di contatto anodo e catodo e un pad termico centrale. Si nota che il pad termico è elettricamente collegato al catodo. Le tolleranze critiche sono tipicamente ±0.2mm salvo diversa specificazione. Una nota cruciale di manipolazione avverte di non applicare forza alla lente, poiché potrebbe danneggiare la struttura interna.

5.2 Identificazione della Polarità

Il disegno del componente segna chiaramente i pad anodo e catodo. La polarità corretta è essenziale durante il layout del PCB e l'assemblaggio per garantire il corretto funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

L'ELUA2835TG0 è progettato per processi standard di tecnologia a montaggio superficiale (SMT).

• Saldatura a Rifusione: Il dispositivo è adatto per la saldatura a rifusione. Il processo deve seguire profili SMT standard compatibili con il pacchetto e i materiali del PCB.
• Limite di Rifusione: Si raccomanda di non sottoporre il LED a più di due cicli di saldatura a rifusione per minimizzare lo stress termico sui componenti interni.
• Evitare Stress Meccanici: Dovrebbe essere evitato lo stress meccanico sul corpo del LED durante la fase di riscaldamento della saldatura.
• Post-Saldatura: È vietato piegare il circuito stampato dopo la saldatura, poiché ciò può crepare le giunzioni saldate o il pacchetto del LED stesso.

7. Imballaggio & Informazioni d'Ordine

7.1 Nomenclatura del Numero di Modello

Il codice prodotto segue una struttura dettagliata: ELUA2835TG0-PXXXXYY3040060-VA1D.

• EL: Identificatore del produttore.
• UA: Tipo di prodotto UVA.
• 2835: Dimensioni del pacchetto (2.8x3.5mm).
• T: Materiale del pacchetto (PCT).
• G: Rivestimento (Ag - Argento).
• 0: Angolo di visione (100°).
• PXXXX: Codice lunghezza d'onda di picco (es. P6070 per 360-370nm).
• YY: Codice fascia flusso radiante minimo (es. R5).
• 3040: Intervallo tensione diretta (3.0-4.0V).
• 060: Corrente diretta nominale (60mA).
• V: Tipo di chip (Verticale).
• A: Dimensione del chip (15mil).
• 1: Numero di chip (1).
• D: Tipo di processo (Dispensazione).

Questa convenzione di denominazione consente una selezione precisa delle caratteristiche di prestazione desiderate.

7.2 Imballaggio in Nastro e Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portatore goffrato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. La scheda tecnica include le dimensioni per il nastro portatore, essenziali per configurare l'alimentatore dell'attrezzatura SMT.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

La scheda tecnica elenca diverse applicazioni:

• Polimerizzazione UV per Unghie: Utilizzato in dispositivi che polimerizzano lo smalto gel per unghie, tipicamente richiedendo lunghezze d'onda di 365nm o 395nm.
• Rilevamento Contraffazioni UV: Eccitazione di segni di sicurezza su banconote, documenti o prodotti che fluorescono sotto specifiche lunghezze d'onda UV.
• Trappole per Zanzare UV: Attrazione di insetti, poiché molti sono attratti dalla luce ultravioletta nell'intervallo 365-400nm.

Altre potenziali applicazioni includono polimerizzazione di resine, microscopia a fluorescenza, purificazione aria/acqua (con lunghezza d'onda appropriata) e dispositivi per terapia medica.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio: Si raccomanda vivamente un driver a corrente costante per garantire un'uscita ottica stabile e prevenire la fuga termica, poiché la tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo.
• Gestione Termicaè fondamentale. La curva di derating deve essere seguita rigorosamente. Sono richiesti un'adeguata area di rame sul PCB (pad termici) e un possibile dissipatore di calore, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi nominali o in temperature ambiente elevate.
• Progettazione Ottica: L'ampio angolo di visione di 100 gradi fornisce un'illuminazione diffusa. Per fasci focalizzati, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti).
• Protezione ESD: Sebbene classificato per 2000V HBM, dovrebbero essere osservate le precauzioni ESD standard durante la manipolazione e l'assemblaggio.
• Selezione della Lunghezza d'Onda: Scegliere la fascia di lunghezza d'onda (U36, U38, ecc.) in base allo spettro di assorbimento del materiale target (ad es., fotoiniziatore nella resina) o alla lunghezza d'onda di eccitazione necessaria per la fluorescenza.

9. Confronto Tecnico & Differenziazione

Sebbene un confronto diretto fianco a fianco con altri prodotti non sia fornito nella scheda tecnica, i principali fattori di differenziazione della serie ELUA2835TG0 possono essere dedotti:

• Dimensioni del Pacchetto: L'impronta 2835 è uno standard industriale comune, che offre un equilibrio tra uscita luminosa e spazio sulla scheda, potenzialmente consentendo una facile sostituzione o aggiornamento da altri LED in formato 2835.
• Ampio Angolo di Visione: L'angolo di visione di 100 gradi è notevolmente ampio per un LED UVA, vantaggioso per applicazioni di illuminazione d'area.
• Binning Completo: Il binning dettagliato per flusso, lunghezza d'onda e tensione consente una progettazione precisa e prestazioni coerenti nella produzione di volume.
• Conformità Ambientale: La piena conformità agli standard RoHS, REACH e privi di alogeni è un vantaggio significativo per i prodotti destinati a mercati internazionali con normative severe.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Qual è la differenza tra flusso radiante (mW) e flusso luminoso (lm)?
R: Il flusso radiante misura la potenza ottica totale in watt. Il flusso luminoso misura la luminosità percepita dall'occhio umano, ponderata dalla curva di visione fotopica. Poiché l'UVA è invisibile all'uomo, le sue prestazioni sono correttamente specificate in flusso radiante (mW).

D2: Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante di 3.3V?
R: Non è raccomandato. La tensione diretta varia da 3.0V a 4.0V (e con la temperatura). Una tensione costante vicina a 3.3V potrebbe causare una corrente eccessiva in un dispositivo a bassa Vf o una corrente insufficiente in un dispositivo ad alta Vf. Un driver a corrente costante impostato a 60mA (o inferiore secondo il derating) è il metodo corretto.

D3: Perché la temperatura ambiente massima di funzionamento è 85°C quando la giunzione può arrivare a 90°C?
R: Il limite di 85°C ambiente garantisce che in condizioni operative reali—con il LED che dissipa potenza (causando un aumento di temperatura dal pad alla giunzione)—la temperatura di giunzione non superi il suo massimo di 90°C. La curva di derating definisce graficamente l'area di funzionamento sicura.

D4: Come interpreto il grafico \"Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura di Giunzione\"?
R: Il grafico mostra che l'uscita diminuisce all'aumentare della temperatura. Ad esempio, se il flusso relativo è 0.8 a 100°C di temperatura di giunzione, significa che l'uscita è solo l'80% di quella che era alla temperatura di riferimento (probabilmente 25°C). Questo deve essere preso in considerazione nei progetti in cui sono previste alte temperature ambiente o una scarsa dissipazione del calore.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario: Progettare un dispositivo compatto per polimerizzazione UV unghie.
1. Selezione della Lunghezza d'Onda: Scegliere la variante 395nm (fascia U39) o 365nm (fascia U36), poiché queste sono lunghezze d'onda comuni per attivare i fotoiniziatori negli smalti gel.
2. Requisito di Potenza Ottica: Determinare l'intensità di polimerizzazione richiesta e l'area. Potrebbero essere necessari più LED. Selezionare la fascia di flusso radiante (es. S2 per l'uscita più alta) per soddisfare il requisito di densità di potenza.
3. Progettazione del Driver: Progettare un circuito driver a corrente costante per, ad esempio, 50mA per LED (derivato da 60mA per una vita più lunga e un carico termico inferiore). Calcolare la corrente totale necessaria per l'array.
4. Progettazione Termica: Il dispositivo sarà portatile e potrebbe avere un flusso d'aria limitato. Utilizzare un PCB con ampi pad di raffreddamento termico collegati a un nucleo metallico interno o a un dissipatore dedicato. Verificare tramite calcolo o simulazione che la temperatura di giunzione rimanga al di sotto di 90°C nella peggiore temperatura ambiente prevista (es. 40°C).
5. Layout: Posizionare i LED sul PCB con la polarità corretta. Assicurarsi che il pad termico sia saldato correttamente a una zona di rame per la diffusione del calore.

12. Principio di Funzionamento

I LED ultravioletti operano sullo stesso principio fondamentale dei LED visibili: l'elettroluminescenza in un materiale semiconduttore. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati nella regione attiva. Per i LED UVA, materiali come nitruro di alluminio gallio (AlGaN) o nitruro di indio gallio (InGaN) con composizioni specifiche sono progettati per produrre fotoni nell'intervallo 360-410nm. Il pacchetto include un chip semiconduttore senza fosforo, una coppa riflettente per dirigere la luce e una lente di incapsulamento che fornisce anche protezione ambientale.

13. Tendenze Tecnologiche

Il campo dei LED UV sta avanzando rapidamente. Le tendenze chiave includono:

• Aumento dell'Efficienza: La ricerca in corso mira a migliorare l'efficienza wall-plug (conversione da potenza elettrica a ottica) dei LED UVA e UVB/UVC a lunghezza d'onda più corta, riducendo il consumo energetico e il carico termico.
• Maggiore Densità di Potenza: Sviluppo di chip e pacchetti in grado di gestire correnti di pilotaggio più elevate e dissipare più calore, portando a una maggiore uscita ottica da un singolo dispositivo.
• Espansione & Precisione della Lunghezza d'Onda: Controllo più stretto sulle lunghezze d'onda di emissione e sviluppo di LED che emettono in bande specifiche e strette per applicazioni specializzate nel sensing, terapia medica e purificazione.
• Riduzione dei Costi: Con l'aumento dei volumi di produzione e la maturazione dei processi, il costo per milliwatt dell'uscita UV continua a diminuire, rendendo le soluzioni LED UV fattibili per più applicazioni consumer e industriali precedentemente dominate da lampade a vapori di mercurio.
• Affidabilità & Durata Migliorate: I miglioramenti nei materiali, nell'imballaggio e nella gestione termica stanno estendendo la durata operativa dei LED UV, un fattore critico per l'adozione commerciale e industriale.