Scheda Tecnica LED UV LTPL-C036UVG395 - Lunghezza d'onda di picco 395nm - 3.7V Tip. - 4.4W Max. - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questa serie di prodotti rappresenta una sorgente luminosa ultravioletta (UV) avanzata ed efficiente dal punto di vista energetico, progettata per processi di polimerizzazione UV e altre comuni applicazioni UV. Combina con successo la lunga durata operativa e l'alta affidabilità intrinseche della tecnologia a diodi emettitori di luce (LED) con i livelli di intensità tradizionalmente associati alle sorgenti UV convenzionali. Questa combinazione offre una significativa flessibilità di progettazione e apre nuove strade affinché l'illuminazione UV allo stato solido possa sostituire le tecnologie UV più datate e meno efficienti.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Compatibilità con Circuiti Integrati (I.C.):Progettato per una facile integrazione nei moderni circuiti elettronici e sistemi di controllo.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è pienamente conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS) ed è fabbricato utilizzando processi senza piombo (Pb-free).
• Riduzione dei Costi Operativi:Offre costi operativi complessivi inferiori rispetto alle sorgenti UV tradizionali grazie alla maggiore efficienza elettrica e al ridotto consumo energetico.
• Risparmio sui Costi di Manutenzione:La natura allo stato solido dei LED porta a requisiti di manutenzione e relativi costi significativamente ridotti durante il ciclo di vita del prodotto.
• Libertà di Progettazione:Consente nuovi fattori di forma e design di applicazioni precedentemente limitati dalla tecnologia delle lampade UV convenzionali.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti estremi oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito e dovrebbe essere evitato in progetti affidabili.

• Corrente Diretta Continua (If):1000 mA (Massimo)
• Consumo di Potenza (Po):4.4 W (Massimo)
• Intervallo di Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +85°C
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (Tstg):-55°C a +100°C
• Temperatura di Giunzione (Tj):110°C (Massimo)

Nota Critica:Un funzionamento prolungato del LED in condizioni di polarizzazione inversa può portare al degrado del componente o a un guasto catastrofico. Una corretta protezione del circuito è essenziale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (Ta=25°C)

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (If = 700mA, Ta=25°C) e definiscono le prestazioni fondamentali del LED.

• Tensione Diretta (Vf):Il valore tipico è 3.7V, con un intervallo da 2.8V (Min.) a 4.4V (Max.).
• Flusso Radiante (Φe):La potenza ottica totale emessa nello spettro UV. Il valore tipico è 1240 mW, che varia da un minimo di 1050 mW a un massimo di 1545 mW.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più intensa. Per questo dispositivo, è specificata tra 390 nm (Min.) e 400 nm (Max.), centrata attorno a 395nm.
• Angolo di Visione (2θ1/2):L'angolo totale al quale l'intensità radiante è la metà dell'intensità massima (tipicamente a 0°). Il valore tipico è 55°.
• Resistenza Termica (Rthjs):Questo parametro, tipicamente 5.0 °C/W, quantifica la resistenza al flusso di calore dalla giunzione del semiconduttore al punto di saldatura. Un valore più basso indica una migliore capacità di dissipazione del calore.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Il codice del bin è stampato su ogni busta di imballaggio.

3.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

I LED sono categorizzati in base alla loro caduta di tensione diretta a 700mA.
V0: 2.8V - 3.2V
V1: 3.2V - 3.6V
V2: 3.6V - 4.0V
V3: 4.0V - 4.4V
Tolleranza: ±0.1V

3.2 Binning del Flusso Radiante (mW)

I LED sono suddivisi in base alla loro potenza ottica di uscita a 700mA.
PR: 1050 mW - 1135 mW
RS: 1135 mW - 1225 mW
ST: 1225 mW - 1325 mW
TU: 1325 mW - 1430 mW
UV: 1430 mW - 1545 mW
Tolleranza: ±10%

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda di Picco (Wp)

I LED sono raggruppati in base alla loro lunghezza d'onda di emissione di picco.
P3T: 390 nm - 395 nm
P3U: 395 nm - 400 nm
Tolleranza: ±3nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'uscita ottica (flusso radiante) aumenta con la corrente diretta ma non in modo lineare. Tende a saturarsi a correnti più elevate a causa dell'aumento della temperatura di giunzione e del calo di efficienza. I progettisti devono selezionare una corrente operativa che bilanci l'intensità di uscita con l'efficienza e la longevità.

4.2 Distribuzione Spettrale Relativa

Il grafico spettrale conferma l'emissione UV a banda stretta centrata attorno a 395nm. Questa è una caratteristica dei LED UV basati su InGaN. Lo spettro stretto è vantaggioso per applicazioni che richiedono l'attivazione a una specifica lunghezza d'onda, come alcuni foto-iniziatori nelle resine polimerizzabili UV.

4.3 Diagramma di Radiazione (Angolo di Visione)

Il diagramma delle caratteristiche di radiazione illustra la distribuzione spaziale della luce. Il tipico angolo di visione di 55° indica un fascio moderatamente ampio, adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione d'area piuttosto che un punto altamente focalizzato.

4.4 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questa curva fondamentale dimostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione diretta aumenta con la corrente. La pendenza della curva nella regione operativa è correlata alla resistenza dinamica del dispositivo.

4.5 Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura di Giunzione

Questa è una curva critica per la gestione termica. Mostra che l'uscita ottica del LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione (Tj). Un efficace dissipatore di calore è fondamentale per mantenere un'uscita stabile e alta e garantire l'affidabilità a lungo termine.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno

Il dispositivo presenta un package per montaggio superficiale (SMD). Le note dimensionali chiave includono:
- Tutte le dimensioni lineari sono in millimetri (mm).
- La tolleranza dimensionale generale è ±0.2mm.
- L'altezza della lente e la lunghezza/larghezza del substrato ceramico hanno una tolleranza più stretta di ±0.1mm.
- Il pad termico (spesso il pad centrale sottostante) è isolato elettricamente (neutro) rispetto ai pad elettrici dell'anodo e del catodo. Ciò consente di collegarlo a un piano di massa o a un dissipatore di calore per la gestione termica senza creare un cortocircuito elettrico.

5.2 Layout Consigliato per i Pad di Montaggio su PCB

Viene fornita un'impronta consigliata per il design del circuito stampato (PCB). Ciò include le dimensioni e la spaziatura per il pad dell'anodo, del catodo e del pad termico. Seguire questo layout garantisce una corretta saldatura, connessione elettrica e, soprattutto, un trasferimento termico ottimale dalla giunzione del LED al PCB.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo dettagliato temperatura vs. tempo per la saldatura a rifusione. I parametri chiave includono:
- Velocità di rampa di preriscaldamento.
- Temperatura e tempo di "soak" (preriscaldamento).
- Temperatura di picco di rifusione (non deve superare la temperatura massima nominale del LED).
- Velocità di raffreddamento. Non è consigliato un processo di raffreddamento rapido in quanto può indurre stress termico.
Note Importanti:
1. Tutte le specifiche di temperatura si riferiscono alla superficie superiore del package del LED.
2. Il profilo potrebbe richiedere adattamenti in base alla specifica pasta saldante utilizzata.
3. La temperatura di saldatura più bassa possibile che garantisca un giunto affidabile è sempre auspicabile per minimizzare lo stress termico sul LED.
4. La saldatura manuale, se necessaria, dovrebbe essere limitata a una temperatura massima del saldatore di 300°C per non più di 2 secondi, ed eseguita una sola volta.
5. La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di tre volte sullo stesso dispositivo.

6.2 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA). Detergenti chimici non specificati o aggressivi possono danneggiare il materiale del package del LED, la lente o i componenti interni.

6.3 Metodo di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando più LED sono collegati in parallelo all'interno di un circuito, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente individuale in serie con ciascun LED. Ciò compensa le piccole variazioni nella tensione diretta (Vf) tra i singoli dispositivi, prevenendo l'"accaparramento" di corrente e garantendo prestazioni e longevità coerenti nell'array.

7. Imballaggio e Manipolazione

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti goffrato e bobine secondo standard industriali per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.
- Sono specificate le dimensioni del nastro (dimensione della tasca, passo).
- Sono fornite le dimensioni della bobina (diametro 7 pollici), con una capacità massima di 500 pezzi per bobina.
- Le tasche vuote nel nastro sono sigillate con un nastro di copertura.
- L'imballaggio è conforme alle specifiche EIA-481-1-B.
- Secondo lo standard di imballaggio, è consentito un massimo di due componenti mancanti consecutivi (tasche vuote).

8. Dati di Affidabilità

È stato eseguito un piano di test di affidabilità completo, che dimostra la robustezza del prodotto. Tutti i test hanno mostrato zero guasti su dieci campioni, indicando un'alta affidabilità in varie condizioni di stress.

• Vita Operativa a Bassa Temperatura (LTOL):Temperatura del case -10°C, 700mA per 1000 ore.
• Vita Operativa a Temperatura Ambiente (RTOL):Ambiente 25°C, 1000mA per 1000 ore.
• Vita Operativa ad Alta Temperatura (HTOL):Temperatura del case 85°C, 60mA per 1000 ore.
• Vita Operativa ad Alta Temperatura e Umidità (WHTOL):60°C / 90% Umidità Relativa, 350mA per 500 ore.
• Shock Termico (TMSK):-40°C a +125°C, 100 cicli.
• Stoccaggio ad Alta Temperatura:Ambiente 100°C per 1000 ore.

Criteri di Guasto:Un dispositivo è considerato guasto se, dopo il test, la sua tensione diretta (Vf) si discosta di oltre ±10% o il suo flusso radiante (Φe) si degrada di oltre ±15% rispetto ai valori tipici iniziali.

9. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

9.1 Applicazione Principale: Polimerizzazione UV

Questo LED è ideale per applicazioni di polimerizzazione UV, che includono:
- Polimerizzazione di adesivi (es. nell'assemblaggio elettronico, dispositivi medici).
- Polimerizzazione di inchiostri e rivestimenti (es. stampa, rivestimenti conformi).
- Polimerizzazione di resine per stampa 3D (polimerizzazione in vasca).
La lunghezza d'onda di 395nm è efficace per innescare un'ampia gamma di comuni foto-iniziatori utilizzati nelle formulazioni industriali.

9.2 Altre Applicazioni UV

- Verifica di banconote e documenti.
- Ispezione non distruttiva (ispezione con penetranti fluorescenti).
- Fototerapia medica e cosmetica (sotto appropriata guida medica e certificazione del dispositivo).
- Purificazione di aria e acqua (se combinato con catalizzatori appropriati).

9.3 Considerazioni di Progettazione Critiche

1. Gestione Termica:Questo è il fattore singolo più importante per le prestazioni e la durata. La bassa resistenza termica (5°C/W) è efficace solo se il LED è montato correttamente su un adeguato dissipatore di calore. La temperatura di giunzione (Tj) deve essere mantenuta il più bassa possibile, idealmente ben al di sotto del valore massimo nominale di 110°C.
2. Pilotaggio a Corrente Costante:Utilizzare sempre un driver LED a corrente costante, non una sorgente a tensione costante. Ciò garantisce un'uscita luminosa stabile e protegge il LED dalla fuga termica.
3. Protezione ESD:Sebbene non esplicitamente dichiarato per questo LED di potenza, la manipolazione con appropriate precauzioni contro le scariche elettrostatiche (ESD) è considerata una buona pratica per tutti i dispositivi a semiconduttore.
4. Progettazione Ottica:Considerare ottiche secondarie (lenti, riflettori) se è richiesto un diagramma di fascio specifico, poiché l'angolo di visione nativo è di 55°.

10. Confronto Tecnico e Contesto di Mercato

Questo LED rappresenta l'evoluzione delle sorgenti luminose UV. Rispetto alle tecnologie tradizionali come le lampade a vapori di mercurio, offre vantaggi distinti:
- Accensione/Spegnimento Istantaneo:Nessun tempo di riscaldamento o raffreddamento.
- Lunga Durata:Decine di migliaia di ore contro le migliaia delle lampade.
- Efficienza:Maggiore efficienza di conversione elettrica-ottica, riducendo i costi energetici.
- Dimensioni Compatte e Flessibilità di Progettazione:Consente design di prodotto più piccoli e innovativi.
- Ecocompatibilità:Non contiene mercurio, è conforme RoHS e riduce i rifiuti pericolosi.
- Purezza Spettrale:Emette un picco stretto attorno a ~395nm senza lo spettro ampio e la radiazione infrarossa (calore) delle lampade, il che può essere vantaggioso per substrati sensibili.

11. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la corrente operativa tipica per questo LED?
R1: Sebbene possa gestire fino a 1000mA, le caratteristiche elettro-ottiche e il binning sono specificati a 700mA, che è un punto operativo consigliato comune che bilancia l'uscita e l'efficienza.

D2: Perché il pad termico è elettricamente neutro?
R2: Ciò consente ai progettisti di collegare il pad direttamente a una grande area di rame (massa termica) sul PCB per la massima dissipazione del calore senza preoccuparsi di creare un cortocircuito elettrico con l'anodo o il catodo.

D3: Posso pilotare più LED in parallelo da una sorgente di corrente?
R3: Non è raccomandato senza resistenze individuali in serie per ciascun LED. A causa delle variazioni naturali di Vf, i LED in parallelo non condivideranno la corrente in modo uniforme, portando a una mancata corrispondenza della luminosità e potenzialmente a una sovracorrente in alcuni dispositivi.

D4: Come interpreto il codice del bin?
R4: Il codice sulla busta (es. V1/ST/P3U) indica il gruppo di prestazioni specifico per quel LED: il suo bin di Tensione Diretta (V1), il suo bin di Flusso Radiante (ST) e il suo bin di Lunghezza d'Onda di Picco (P3U). Ciò consente una selezione precisa nelle applicazioni che richiedono una corrispondenza stretta dei parametri.

12. Principi Operativi e Tecnologia

Questa è una sorgente luminosa basata su semiconduttori. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua energia di bandgap, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del chip, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda di 395nm è ottenuta ingegnerizzando il bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati, tipicamente nitruro di alluminio gallio (AlGaN) o nitruro di indio gallio (InGaN) con composizioni specifiche. La luce UV viene emessa attraverso un package trasparente che include una lente per modellare il fascio di uscita.

13. Tendenze del Settore e Prospettive Future

Il mercato dei LED UV sta vivendo una crescita significativa, trainata da:
1. Eliminazione Graduale delle Lampade al Mercurio:Regolamenti globali come la Convenzione di Minamata stanno accelerando l'adozione di alternative senza mercurio.
2. Progressi in Efficienza e Potenza:La continua R&S sta migliorando l'efficienza wall-plug (WPE) e la potenza di uscita massima dei LED UV-C, UV-B e UV-A, rendendoli adatti per applicazioni più impegnative.
3. Miniaturizzazione e Integrazione:I LED UV consentono dispositivi portatili a batteria per disinfezione, polimerizzazione e rilevamento, aprendo nuovi mercati consumer e professionali.
4. Sistemi Intelligenti e Connessi:L'integrazione con sensori e piattaforme IoT consente un controllo preciso della dose e il monitoraggio remoto nei sistemi di polimerizzazione e purificazione. Il prodotto documentato qui fa parte di questa più ampia tendenza verso soluzioni UV allo stato solido efficienti, affidabili e controllabili.