Scheda Tecnica LED UV LTPL-C034UVD375 - 3.7x3.7x1.6mm - Tensione 3.7V - Potenza 2W - Lunghezza d'onda di picco 375nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo prodotto è un diodo a emissione di luce ultravioletta (LED UV) ad alta efficienza, progettato principalmente per processi di polimerizzazione UV e altre comuni applicazioni UV. Rappresenta una soluzione di illuminazione a stato solido che mira a sostituire le sorgenti UV convenzionali, combinando la lunga durata e l'affidabilità intrinseche della tecnologia LED con livelli di luminosità competitivi. Ciò consente una maggiore flessibilità di progettazione e apre nuove opportunità nelle applicazioni che richiedono illuminazione UV.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il dispositivo offre diversi vantaggi distinti rispetto alle sorgenti UV tradizionali:

• Compatibilità con Circuiti Integrati (IC):Il LED è progettato per essere facilmente pilotato e controllato da circuiti elettronici standard.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alla direttiva RoHS e fabbricato con processi privi di piombo.
• Efficienza Operativa:Contribuisce a ridurre i costi operativi complessivi grazie alla sua natura ad alta efficienza energetica.
• Manutenzione Ridotta:La lunga durata dei LED riduce significativamente la frequenza e il costo associati alla sostituzione e alla manutenzione delle lampade.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Corrente Diretta Continua (If):500 mA (Massimo)
• Consumo di Potenza (Po):2 W (Massimo)
• Intervallo di Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +85°C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (Tstg):-55°C a +100°C
• Temperatura di Giunzione (Tj):110°C (Massimo)

Nota Importante:Un funzionamento prolungato in condizioni di polarizzazione inversa può portare al guasto del componente.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e una corrente diretta (If) di 350mA, che sembra essere il punto operativo raccomandato.

• Tensione Diretta (Vf):Il valore tipico è 3.7V, con un intervallo da 2.8V (Min) a 4.4V (Max).
• Flusso Radiante (Φe):Questa è la potenza ottica totale emessa nello spettro UV. Il valore tipico è 470 mW, con un intervallo da 350 mW (Min) a 590 mW (Max).
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):La lunghezza d'onda alla quale il LED emette la massima potenza. Varia da 370 nm a 380 nm, centrandosi attorno a 375 nm.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Circa 130 gradi, indicando un diagramma di radiazione ampio.
• Resistenza Termica (Rthjc):La resistenza termica giunzione-case è tipicamente 14.7 °C/W. Questo parametro è cruciale per la progettazione della gestione termica, in quanto indica quanto efficacemente il calore può essere condotto via dal chip LED.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin di prestazione per garantire la coerenza. Il codice del bin è marcato sull'imballaggio.

3.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

I LED sono categorizzati in quattro bin di tensione (da V0 a V3) in base alla loro tensione diretta a 350mA. Ad esempio, il bin V1 include LED con Vf tra 3.2V e 3.6V. La tolleranza è +/- 0.1V.

3.2 Binning del Flusso Radiante (Φe)

La potenza ottica in uscita è suddivisa in bin da R2 (350-380 mW) fino a R9 (560-590 mW). Il bin tipico sembra essere R5 (440-470 mW). La tolleranza è +/- 10%.

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

La lunghezza d'onda UV è suddivisa in due gruppi: P3P (370-375 nm) e P3Q (375-380 nm). La tolleranza è +/- 3 nm. Ciò consente la selezione per applicazioni sensibili a specifiche lunghezze d'onda UV.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta

Il flusso radiante aumenta con la corrente diretta ma non in modo lineare. I progettisti devono bilanciare l'uscita ottica desiderata con la potenza elettrica in ingresso e il conseguente calore generato. Operare significativamente al di sopra di 350mA può ridurre l'efficienza e la durata.

4.2 Distribuzione Spettrale Relativa

Questa curva mostra lo spettro di emissione, confermando il picco nella regione dei 375nm (UVA) e la larghezza di banda spettrale. È importante per applicazioni in cui la purezza spettrale o una specifica energia del fotone è critica.

4.3 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare illustra l'angolo di visione di 130 gradi, mostrando la distribuzione dell'intensità. Questo è vitale per progettare l'ottica per raccogliere, collimare o focalizzare la luce UV su un'area target.

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

Questa curva fondamentale mostra la relazione esponenziale tipica dei diodi. Il punto operativo (es. 350mA, ~3.7V) è dove il dispositivo è caratterizzato. La curva aiuta nella progettazione del circuito di pilotaggio a corrente appropriato.

4.5 Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura di Giunzione

Questo grafico dimostra l'impatto negativo dell'aumento della temperatura di giunzione sull'uscita luminosa. All'aumentare della temperatura, il flusso radiante diminuisce. Un efficace dissipatore di calore è quindi essenziale per mantenere prestazioni ottiche stabili e elevate.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno

Il package ha un'ingombro di circa 3.7mm x 3.7mm. Le dimensioni chiave includono l'altezza della lente e la dimensione del substrato ceramico, che hanno tolleranze più strette (±0.1mm) rispetto ad altre caratteristiche (±0.2mm). Il pad termico è isolato elettricamente dall'anodo e dal catodo, permettendo di essere collegato a un dissipatore per la gestione termica senza creare un cortocircuito elettrico.

5.2 Pad di Montaggio PCB Raccomandato

Viene fornito un disegno del land pattern per il circuito stampato (PCB). Questo include i pad per i due contatti elettrici (anodo e catodo) e il più grande pad termico centrale. Un corretto design del pad è critico per una saldatura affidabile e un efficace trasferimento di calore dal package LED al PCB.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Viene fornito un profilo temperatura-tempo dettagliato per la saldatura a rifusione. I parametri chiave includono una temperatura di picco di 260°C misurata sul corpo del package, con un tempo sopra i 240°C non superiore a 30 secondi. È raccomandato un tasso di raffreddamento controllato. La saldatura manuale è possibile ma dovrebbe essere limitata a 300°C per un massimo di 2 secondi, una sola volta.

6.2 Note Importanti per l'Assemblaggio

• La saldatura a rifusione dovrebbe essere eseguita al massimo tre volte.
• È auspicabile la temperatura di saldatura più bassa possibile che garantisca un giunto affidabile.
• La saldatura a immersione non è un metodo di assemblaggio raccomandato o garantito per questo componente.
• La pulizia dovrebbe essere effettuata solo con solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA). Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato sigillato con nastro di copertura. Il nastro è avvolto su bobine da 7 pollici, con un massimo di 500 pezzi per bobina. Per quantità minori, è disponibile una confezione minima di 100 pezzi. L'imballaggio è conforme agli standard EIA-481-1-B.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Polimerizzazione UV:Indurimento di adesivi, essiccazione di inchiostri, polimerizzazione di resine nei processi produttivi.
• Medico & Scientifico:Analisi di fluorescenza, sterilizzazione (dove la lunghezza d'onda è appropriata), fototerapia.
• Industriale:Ispezione, rilevamento di contraffazioni, sensori ottici.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Metodo di Pilotaggio:I LED sono dispositivi pilotati a corrente. È fortemente raccomandato un generatore di corrente costante per garantire un'uscita ottica stabile e prevenire la fuga termica, poiché la tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo.
• Gestione Termica:Dato il tipico flusso radiante di 470mW e una potenza totale di ~1.3W (350mA * 3.7V), oltre 0.8W viene dissipato come calore. Con una resistenza termica di 14.7°C/W, la temperatura di giunzione aumenterà di circa 11.8°C sopra la temperatura del case. Un adeguato dissipatore di calore è obbligatorio per mantenere la giunzione sotto i 110°C per l'affidabilità.
• Ottica:Il fascio ampio di 130 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, riflettori) per ottenere il pattern di illuminazione desiderato sul bersaglio.
• Sicurezza:Le radiazioni UV, specialmente nella gamma UVA, possono essere dannose per occhi e pelle. Nel design finale del prodotto sono necessari involucri protettivi appropriati e avvertenze di sicurezza.

9. Affidabilità e Test

È documentato un piano di test di affidabilità completo, che include:

• Test di vita operativa a bassa, ambiente e alta temperatura.
• Test di vita operativa in umidità e alta temperatura.
• Test di shock termico.
• Test di saldabilità e resistenza al calore di saldatura.

Tutti i test hanno riportato zero guasti sui campioni testati, indicando una costruzione del prodotto robusta e un'elevata affidabilità. I criteri per giudicare un dispositivo come guasto sono una variazione della tensione diretta oltre ±10% o una variazione del flusso radiante oltre ±30% rispetto ai valori iniziali.

10. Confronto e Posizionamento Tecnico

Questo LED UV si posiziona come un'alternativa ad alta efficienza energetica alle sorgenti UV convenzionali come le lampade a vapori di mercurio. I differenziatori chiave includono:

• Accensione/Spegnimento Istantaneo:A differenza delle lampade che richiedono riscaldamento/raffreddamento, i LED raggiungono la piena potenza istantaneamente.
• Lunga Durata:La durata dei LED tipicamente supera di gran lunga quella delle lampade ad arco.
• Dimensioni Compatte & Libertà di Progettazione:Il fattore di forma ridotto consente l'integrazione in dispositivi più piccoli e permette configurazioni ad array per intensità più elevate o copertura di aree più ampie.
• Spettro Stretto:Il picco di emissione relativamente stretto attorno ai 375nm può essere più efficiente per processi sintonizzati su quella lunghezza d'onda, riducendo l'energia sprecata rispetto alle sorgenti a banda larga.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

11.1 Qual è la corrente operativa raccomandata?

La scheda tecnica caratterizza il dispositivo a 350mA, che è probabilmente la corrente operativa tipica raccomandata (è al di sotto del massimo assoluto di 500mA). Operare a questa corrente garantisce prestazioni e affidabilità ottimali come validato dai test di vita.

11.2 Come seleziono il bin giusto per la mia applicazione?

Scegli in base ai requisiti del tuo sistema: -Bin Vf:Influenza il design del driver e la tensione di alimentazione. Bin più stretti garantiscono una condivisione di corrente più uniforme in array paralleli. -Bin Φe:Determina la potenza ottica. Seleziona un bin più alto (es. R6, R7) per maggiore intensità. -Bin Wp:Critico per processi con una specifica sensibilità spettrale. Scegli P3P o P3Q secondo necessità.

11.3 Perché la gestione termica è così importante?

L'alta temperatura di giunzione riduce direttamente l'uscita luminosa (come mostrato nelle curve di prestazione) e accelera il degrado del LED, accorciandone la durata. Il valore della resistenza termica (14.7°C/W) quantifica questa sfida; un percorso a bassa resistenza termica dalla giunzione all'ambiente è essenziale.

12. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di una Lampada Spot per Polimerizzazione UV

1. Specifica:L'obiettivo è fornire >400mW di luce UV a 375nm su un punto di 10mm di diametro per l'indurimento di adesivi.
2. Selezione del LED:Scegliere un LED dal bin di flusso R5 (440-470mW) o superiore per garantire potenza sufficiente dopo le perdite ottiche.
3. Circuito di Pilotaggio:Progettare un driver a corrente costante impostato a 350mA con un adeguato margine di tensione (es. alimentazione a 5V per un LED a ~3.7V).
4. Progettazione Termica:Montare il LED su un PCB a nucleo metallico (MCPCB) o su un dissipatore dedicato. Calcolare la resistenza termica del dissipatore richiesta per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto, ad esempio, di 85°C in un ambiente a 40°C.
5. Ottica:Utilizzare una lente collimatrice o di focalizzazione davanti al LED per concentrare il fascio ampio di 130 gradi nel piccolo punto desiderato.
6. Integrazione:Alloggiare l'assemblaggio in un involucro meccanicamente robusto e termicamente conduttivo, con interblocchi di sicurezza per prevenire l'esposizione alla luce UV.

13. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo dispositivo è una sorgente luminosa a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del chip semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni. I materiali semiconduttori specifici (tipicamente coinvolgenti nitruro di gallio e alluminio - AlGaN) sono progettati in modo che il bandgap di energia corrisponda alle energie dei fotoni nello spettro ultravioletto (attorno a 375nm o 3.31 eV). La luce generata viene estratta attraverso la lente del package.

14. Tendenze di Sviluppo

Il campo dei LED UV è in continua evoluzione. Le tendenze includono:

• Efficienza Aumentata:La ricerca in corso mira a migliorare l'efficienza wall-plug (conversione da potenza elettrica a ottica) dei LED UV, in particolare nella banda UVC a lunghezza d'onda più corta per applicazioni germicide.
• Maggiore Densità di Potenza:Sviluppo di chip e package in grado di gestire correnti di pilotaggio più elevate e dissipare più calore, portando a un maggiore flusso radiante da un singolo emettitore.
• Affidabilità Migliorata:I progressi nei materiali e nelle tecnologie di packaging continuano ad estendere la durata operativa e la stabilità.
• Riduzione dei Costi:Con l'aumento dei volumi di produzione e la maturazione dei processi, si prevede che il costo per milliwatt dell'uscita UV diminuirà, accelerando ulteriormente l'adozione dei LED UV rispetto alle tecnologie tradizionali.