Scheda Tecnica LED UV LTPL-C034UVG365 - Lunghezza d'Onda di Picco 365nm - 3.8V Tip. - 4.4W Max. - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il prodotto è un diodo emettitore di luce ultravioletta (LED UV) ad alta potenza, progettato per applicazioni impegnative che richiedono una sorgente UV a stato solido. Rappresenta un'alternativa energeticamente efficiente alle tecnologie UV convenzionali, unendo la lunga durata operativa e l'affidabilità intrinseca della tecnologia LED a un'uscita radiante significativa.

Vantaggi Principali:

• Compatibilità con Circuiti Integrati:Progettato per una facile integrazione in circuiti elettronici e sistemi di controllo.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alla direttiva RoHS e fabbricato con processi privi di piombo.
• Efficienza Operativa:Offre costi operativi inferiori rispetto alle sorgenti UV tradizionali come le lampade a mercurio.
• Manutenzione Ridotta:La natura a stato solido e la lunga durata di vita riducono significativamente le esigenze di manutenzione e i costi associati.
• Libertà di Progettazione:Consente nuovi fattori di forma e design applicativi precedentemente limitati dalla tecnologia delle lampade UV convenzionali.

Mercato di Riferimento:Questo LED è principalmente destinato ad applicazioni come la fotopolimerizzazione UV di inchiostri, adesivi e vernici, nonché ad altre comuni applicazioni UV nell'ambito industriale, medico e di apparecchiature analitiche dove è richiesta una sorgente UV affidabile e di lunga durata a 365nm.

2. Approfondimento Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile operare a o vicino a questi limiti per periodi prolungati.

• Corrente Diretta Continua (If):1000 mA (Corrente continua massima).
• Dissipazione di Potenza (Po):4.4 W (Dissipazione di potenza massima).
• Intervallo di Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +85°C (Intervallo di temperatura ambiente per il funzionamento normale).
• Intervallo di Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-55°C a +100°C (Intervallo di temperatura per lo stoccaggio non operativo).
• Temperatura di Giunzione (Tj):125°C (Temperatura massima consentita alla giunzione del semiconduttore).

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

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

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (Corrente Diretta, If = 700mA).

• Tensione Diretta (Vf):3.8 V (Tipico), con un intervallo da 3.2 V (Min.) a 4.4 V (Max.). Questo parametro è cruciale per la progettazione del driver.
• Flusso Radiante (Φe):1300 mW (Tipico), con un intervallo da 1050 mW (Min.) a 1545 mW (Max.). Misura la potenza ottica totale emessa nello spettro UV.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):Centrata nella regione dei 365nm, con un intervallo di binning da 360nm a 370nm. Definisce il picco di emissione UV primario.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130° (Tipico). Indica un diagramma di radiazione ampio.
• Resistenza Termica (R_thjs):5.1 °C/W (Tipico, Giunzione-Punto di Saldatura). Un valore più basso indica un migliore trasferimento di calore dal chip alla scheda, aspetto critico per mantenere prestazioni e longevità.

2.3 Caratteristiche Termiche

Una gestione termica efficace è fondamentale per le prestazioni e l'affidabilità del LED. La resistenza termica di 5.1°C/W specifica di quanto aumenterà la temperatura di giunzione per ogni watt di potenza dissipata. Per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri (sotto i 125°C), un adeguato dissipatore e un design termico del PCB sono essenziali, specialmente quando si opera alla corrente massima di 700mA o 1000mA.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza nelle prestazioni applicative, i LED vengono selezionati (binning) in base a parametri chiave. Il codice di bin è marcato sull'imballaggio.

3.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

I LED sono raggruppati in base alla caduta di tensione diretta a 700mA.

• Bin V1:3.2V a 3.6V
• Bin V2:3.6V a 4.0V
• Bin V3:4.0V a 4.4V

Tolleranza: ±0.1V. Selezionare un bin specifico può aiutare a progettare circuiti di pilotaggio più uniformi.

3.2 Binning del Flusso Radiante (mW)

I LED sono selezionati in base alla loro potenza ottica in uscita a 700mA. Questo è critico per applicazioni che richiedono un'intensità UV costante.

• Bin PR:1050 mW a 1135 mW
• Bin RS:1135 mW a 1225 mW
• Bin ST:1225 mW a 1325 mW
• Bin TU:1325 mW a 1430 mW
• Bin UV:1430 mW a 1545 mW

Tolleranza: ±10%.

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

I LED sono categorizzati in base alla loro lunghezza d'onda di emissione di picco.

• Bin P3M:360 nm a 365 nm
• Bin P3N:365 nm a 370 nm

Tolleranza: ±3nm. Ciò consente la selezione per processi sensibili a specifiche lunghezze d'onda UV.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che il flusso radiante aumenta con la corrente diretta ma non in modo lineare. Tende a saturarsi a correnti più elevate a causa dell'aumento degli effetti termici e del calo di efficienza. Operare alla tipica corrente di 700mA offre un buon equilibrio tra uscita ed efficienza.

4.2 Distribuzione Spettrale Relativa

Il grafico spettrale conferma la caratteristica di emissione a banda stretta dei LED, con un picco dominante attorno ai 365nm ed emissione di banda laterale minima. Ciò è vantaggioso per processi che richiedono un'attivazione UV specifica senza eccesso di calore o lunghezze d'onda indesiderate.

4.3 Diagramma di Radiazione

Il diagramma delle caratteristiche di radiazione illustra l'ampio angolo di visione di 130 gradi, mostrando la distribuzione dell'intensità in funzione dell'angolo dall'asse centrale del LED. Questo pattern è importante per progettare l'ottica di illuminazione per una copertura uniforme.

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

Questa curva fondamentale dimostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione del diodo. La tensione di "ginocchio" è attorno ai 3V. Il driver deve essere una sorgente di corrente per garantire un funzionamento stabile, poiché una piccola variazione di tensione può causare una grande variazione di corrente.

4.5 Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura di Giunzione

Questa curva critica mostra l'impatto negativo dell'aumento della temperatura di giunzione sull'uscita luminosa. All'aumentare di Tj, il flusso radiante diminuisce. Ciò sottolinea la necessità di una gestione termica efficace per mantenere prestazioni costanti durante la vita del LED.

4.6 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico specifica la corrente diretta massima consentita in funzione della temperatura ambiente o del case. Per evitare di superare la temperatura di giunzione massima, la corrente di pilotaggio deve essere ridotta quando si opera in ambienti a temperatura più elevata.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno

Il dispositivo ha un footprint specifico per il montaggio superficiale. Le tolleranze dimensionali chiave sono:

• Dimensioni generali: ±0.2mm
• Altezza lente e lunghezza/larghezza substrato ceramico: ±0.1mm

Il pad termico (tipicamente per il dissipatore) è elettricamente isolato (neutro) dai pad elettrici dell'anodo e del catodo.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Attacco su PCB

Viene fornito un land pattern (footprint) suggerito per il PCB per garantire una corretta saldatura, trasferimento termico e stabilità meccanica. Si raccomanda di attenersi a questo layout per un assemblaggio affidabile.

5.3 Identificazione della Polarità

La scheda tecnica include marcature o diagrammi per identificare i terminali anodo e catodo. La corretta connessione della polarità è essenziale per il funzionamento del dispositivo.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

Viene fornito un profilo temperatura-tempo dettagliato per la saldatura a rifusione. I parametri chiave includono una temperatura massima del corpo del package e specifiche velocità di riscaldamento/raffreddamento. Le note sottolineano:

• Evitare processi di raffreddamento rapido.
• Utilizzare la temperatura di saldatura più bassa possibile.
• Il profilo potrebbe richiedere adattamenti in base alla pasta saldante utilizzata.
• La saldatura a immersione non è raccomandata né garantita.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la condizione massima raccomandata è di 300°C per un massimo di 2 secondi, e questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per dispositivo.

6.3 Pulizia

Per la pulizia dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA). Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package del LED.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato e bobine per l'assemblaggio automatizzato.

• Vengono fornite le dimensioni dettagliate per le tasche del nastro e per la bobina.
• Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura.
• Una bobina da 7 pollici può contenere un massimo di 500 pezzi.
• L'imballaggio è conforme agli standard EIA-481-1-B.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Fotopolimerizzazione UV:Polimerizzazione di inchiostri, vernici, adesivi e resine nella stampa, assemblaggio elettronico e applicazioni odontoiatriche.
• Eccitazione di Fluorescenza:Indurre la fluorescenza dei materiali per ispezione, autenticazione o analisi.
• Disinfezione:Sebbene i 365nm non siano la lunghezza d'onda germicida ottimale (UVC), possono essere utilizzati in alcuni processi fotochimici.
• Terapia Medica:Alcuni trattamenti di fototerapia.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio a Corrente:Utilizzare sempre un driver a corrente costante, non una sorgente di tensione costante, per garantire un funzionamento stabile e prevenire la fuga termica.
• Gestione Termica:Progettare il PCB con adeguati via termici, area di rame e considerare un dissipatore esterno se si opera ad alte correnti o in alte temperature ambientali.
• Ottica:Potrebbero essere necessarie lenti o riflettori per collimare o modellare il fascio ampio per applicazioni specifiche.
• Protezione ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Implementare le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.
• Sicurezza per Occhi e Pelle:Le radiazioni UV-A a 365nm possono essere dannose. Implementare schermature appropriate, interblocchi e avvisi per l'utente nel prodotto finale.

9. Affidabilità e Test

Il prodotto è sottoposto a una serie completa di test di affidabilità, con risultati che mostrano zero guasti nei campioni testati. I test includono:

• Vita Operativa a Bassa, Temperatura Ambiente e Alta Temperatura (LTOL, RTOL, HTOL).
• Vita Operativa in Umidità e Alta Temperatura (WHTOL).
• Shock Termico (TMSK).
• Resistenza al Calore di Saldatura (Reflow).
• Test di Saldabilità.

I criteri di guasto sono definiti da variazioni della Tensione Diretta (±10%) e del Flusso Radiante (±30%) rispetto ai valori iniziali. Questi test convalidano la robustezza del prodotto per applicazioni industriali.

10. Confronto Tecnico e Tendenze

10.1 Vantaggi rispetto alle Sorgenti UV Convenzionali

Rispetto alle lampade UV a vapori di mercurio, questo LED offre:

• Accensione/Spegnimento Istantaneo:Nessun tempo di riscaldamento o raffreddamento.
• Durata di Vita Più Lunga:Decine di migliaia di ore contro le migliaia delle lampade.
• Efficienza Maggiore:Più uscita UV per watt elettrico in ingresso.
• Dimensioni Compatte e Flessibilità di Progettazione:Consente apparecchiature più piccole e innovative.
• Nessun Mercurio:Smaltimento più sicuro per l'ambiente.
• Lunghezza d'Onda Precisa:L'uscita spettrale a banda stretta si rivolge a specifici foto-iniziatori.

10.2 Tendenze di Sviluppo

Il mercato dei LED UV è guidato dalle tendenze verso:

• Flusso Radiante Più Alto:Aumento della densità di potenza da singoli emettitori e moduli.
• Efficienza Wall-Plug Migliorata (WPE):Riduzione della generazione di calore per una data uscita ottica.
• Costo per Watt Radiante Inferiore:Rendere le soluzioni LED economicamente vantaggiose per più applicazioni.
• Espansione nelle Bande UVC:Per applicazioni germicide dirette (265nm-280nm), sebbene questo prodotto sia nella banda UV-A.

11. Domande Frequenti (Basate sui Dati Tecnici)

11.1 Quale corrente di pilotaggio devo utilizzare?

Le caratteristiche elettro-ottiche sono specificate a 700mA, che è la corrente operativa tipica raccomandata per un equilibrio tra prestazioni e durata. Può essere pilotato fino al massimo assoluto di 1000mA, ma ciò richiederà una gestione termica eccezionale e potrebbe ridurre la durata di vita. Fare sempre riferimento alla curva di derating per i limiti di corrente dipendenti dalla temperatura.

11.2 Come interpreto i codici di binning?

I codici di bin garantiscono di ricevere LED con prestazioni coerenti. Ad esempio, ordinare dal bin di flusso "TU" e dal bin di lunghezza d'onda "P3N" garantisce dispositivi con uscita 1325-1430 mW e lunghezza d'onda di picco 365-370 nm. Specificare i bin richiesti per la propria applicazione per garantire le prestazioni del sistema.

11.3 Quanto è critica la gestione termica?

Estremamente critica. La temperatura di giunzione influisce direttamente sull'uscita luminosa (vedi curva Flusso Relativo vs. Tj) e sull'affidabilità a lungo termine. Superare la temperatura di giunzione massima di 125°C accelererà il degrado e può causare un guasto rapido. Il valore di resistenza termica di 5.1°C/W è fondamentale per calcolare il dissipatore richiesto.

11.4 Posso usare una sorgente di tensione per alimentare questo LED?

No. I LED sono dispositivi pilotati a corrente. La loro tensione diretta ha una tolleranza e varia con la temperatura. Una sorgente di tensione costante porterebbe a una corrente incontrollata, probabilmente superando i valori massimi e distruggendo il LED. È obbligatorio un driver a corrente costante o un circuito limitatore di corrente.

12. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Sistema di Fotopolimerizzazione UV a Punto

1. Requisito:Un dispositivo portatile per la polimerizzazione di adesivi dentali, che richiede un punto UV focalizzato a 365nm di intensità costante per cicli di 10 secondi.
2. Selezione del LED:Questo LED a 365nm è scelto per il suo alto flusso radiante e la lunghezza d'onda appropriata.
3. Progettazione del Driver:Viene sviluppato un driver a corrente costante compatto, alimentato a batteria, impostato a 700mA, con un circuito timer per l'impulso di 10 secondi.
4. Progettazione Termica:Il LED è montato su un piccolo PCB a nucleo metallico (MCPCB) all'interno del corpo dello strumento portatile, che funge da dissipatore. Il ciclo di lavoro (10s acceso, 50s spento) aiuta a gestire l'accumulo di calore.
5. Progettazione Ottica:Una semplice lente collimatrice è posizionata sopra il LED per focalizzare il fascio ampio di 130° in un punto più piccolo e intenso alla distanza di lavoro.
6. Risultato:Uno strumento di polimerizzazione affidabile e ad accensione istantanea che supera i vecchi sistemi basati su lampade in termini di dimensioni, velocità e durata, senza ritardi di riscaldamento per il dentista.

13. Principio di Funzionamento

Questo dispositivo è una sorgente luminosa a semiconduttore. Quando una tensione diretta viene applicata tra anodo e catodo, elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del chip semiconduttore (tipicamente basato su materiali come AlGaN o InGaN per l'emissione UV). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). L'energia specifica del bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati determina la lunghezza d'onda dei fotoni emessi, che in questo caso è nello spettro ultravioletto-A (UV-A) attorno ai 365 nanometri. L'ampio angolo di visione è il risultato del design del package e della lente primaria sopra il chip.