Scheda Tecnica LED UV PLCC-2 2.8x3.5x0.65mm - Tensione Diretta Tipica 3.2V - Potenza 0.7W - Lunghezza d'Onda di Picco 365-375nm

1. Panoramica del Prodotto

Questo LED ultravioletto (UV) è progettato in un package standard PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) per montaggio superficiale, con dimensioni compatte di 2,8 mm × 3,5 mm × 0,65 mm. Emette nello spettro UVA con una lunghezza d'onda di picco compresa tra 365 nm e 375 nm, rendendolo adatto per applicazioni come disinfezione UV, polimerizzazione UV di inchiostri e adesivi e cura delle unghie. Il dispositivo presenta un ampio angolo di visione di 120°, che fornisce un'illuminazione uniforme sull'area target. È compatibile con i processi di assemblaggio SMT convenzionali ed è fornito su nastro e bobina (4.000 pezzi per bobina). Il prodotto soddisfa i requisiti RoHS e ha un livello di sensibilità all'umidità di 3.

Il dispositivo offre un'elevata efficienza radiante e una lunga durata operativa se utilizzato entro i limiti specificati. È disponibile in più categorie per tensione diretta, flusso radiante e lunghezza d'onda di picco, consentendo ai progettisti di selezionare il grado di prestazioni ottimale per la loro applicazione. Il package PLCC-2 fornisce una buona dissipazione termica e robustezza meccanica per l'assemblaggio automatico.

1.1 Caratteristiche Principali

• Package PLCC-2 per montaggio superficiale
• Angolo di visione: 120°
• Adatto per tutti i processi di assemblaggio SMT e saldatura a rifusione
• Livello di sensibilità all'umidità: Livello 3
• Conforme alla normativa RoHS
• Disponibile in confezione su nastro e bobina (4.000 pz/bobina)
• Protezione dalle scariche elettrostatiche: 1000 V (HBM)

1.2 Applicazioni Target

• Disinfezione ultravioletta (superfici, acqua, aria)
• Polimerizzazione UV di adesivi e rivestimenti
• Polimerizzazione di inchiostri UV (industria della stampa)
• Cura delle unghie (polimerizzazione del gel)
• Illuminazione UV generale e fototerapia

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (a Ts = 25°C, IF = 150 mA)

Il LED è pilotato con una corrente diretta tipica di 150 mA. La tensione diretta (VF) è suddivisa in quattro intervalli: B11 (3,0–3,2 V), B12 (3,2–3,4 V), B13 (3,4–3,6 V) e B14 (3,6–3,8 V). La tensione diretta tipica è di circa 3,2 V per la categoria B12, che è una selezione comune per il funzionamento a 150 mA. La corrente inversa (IR) è limitata a 10 µA a VR = 5 V, indicando una buona giunzione raddrizzatrice.

Il flusso radiante totale (Φe) è classificato in categorie: 1B26 (90–112 mW), 1B27 (112–140 mW), 1B28 (140–180 mW), 1B29 (180–224 mW). La lunghezza d'onda di picco (λp) è suddivisa in UA54 (365–370 nm) e UA55 (370–375 nm). L'angolo di visione è specificato come 120° (metà angolo ±60°). La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (RthJ-S) è di 45 °C/W tipica.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Il LED non deve essere utilizzato oltre i valori massimi assoluti per evitare danni: la dissipazione di potenza massima è 0,7 W, la corrente diretta di picco è 180 mA (le condizioni di larghezza d'impulso non sono specificate ma tipiche per impulsi brevi), la tensione inversa è 5 V e la tolleranza ESD (HBM) è 1000 V. L'intervallo di temperatura operativa è da –40 a +85 °C, la temperatura di stoccaggio da –40 a +100 °C e la temperatura massima della giunzione è 95 °C. È fondamentale mantenere la temperatura della giunzione al di sotto di 95 °C per garantire l'affidabilità; la progettazione termica deve essere attentamente considerata.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione

Il prodotto è suddiviso in categorie per tensione diretta, flusso radiante e lunghezza d'onda di picco per consentire ai clienti di selezionare il livello di prestazioni appropriato. I codici di categoria sono stampati sull'etichetta della bobina (ad esempio, B11 per VF 3,0–3,2 V, 1B26 per flusso 90–112 mW, UA54 per lunghezza d'onda 365–370 nm). Il formato dell'etichetta include campi per numero di parte, numero di specifica, numero di lotto, codice di categoria e valori specifici per VF, Φe e WLP. Ciò garantisce la tracciabilità e semplifica la gestione dell'inventario.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

La curva I-V tipica mostra che a 150 mA, la tensione diretta è nell'intervallo 3,2–3,6 V. La curva è caratteristica di un LED UV basato su GaN. All'aumentare della corrente, VF aumenta in modo non lineare; a correnti inferiori (ad esempio 30 mA), VF è intorno a 3,3 V. La curva è utile per progettare resistori di limitazione della corrente o driver a corrente costante.

4.2 Potenza Relativa vs. Corrente Diretta

La potenza radiante relativa aumenta con la corrente diretta fino alla corrente nominale massima. A 150 mA, la potenza relativa è circa il 100% (normalizzata). A correnti inferiori, l'efficienza è leggermente superiore a causa della ridotta diminuzione termica. Questa relazione lineare aiuta nelle applicazioni di dimmerazione.

4.3 Effetti della Temperatura

La temperatura di saldatura (Ts) influisce sulla potenza radiante relativa. Quando Ts aumenta da 25°C a 125°C, la potenza relativa diminuisce di circa il 40%. Questa diminuzione termica deve essere compensata da un'adeguata gestione termica. La temperatura massima consentita di saldatura per il funzionamento continuo è limitata dal vincolo della temperatura di giunzione (95 °C). La curva di declassamento (Ts vs. Corrente Diretta) mostra che a temperature ambiente più elevate, la corrente di pilotaggio deve essere ridotta per rimanere entro limiti di sicurezza.

4.4 Distribuzione Spettrale

La distribuzione spettrale mostra un picco intorno a 365–375 nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 10–15 nm. L'emissione è prevalentemente nella gamma UVA, che è efficace per l'attivazione del fotoiniziatore nella polimerizzazione e per applicazioni germicide. Si noti che le lunghezze d'onda UV-C (inferiori a 280 nm) non vengono prodotte; questo dispositivo è sicuro per molte applicazioni consumer se utilizzato con schermatura appropriata.

4.5 Diagramma di Radiazione

Il diagramma di radiazione indica una distribuzione simile a Lambertiana con un angolo a metà potenza di ±60° (totale 120°). L'intensità è relativamente uniforme all'interno della regione centrale, rendendolo adatto per l'illuminazione a flood. La caratteristica di emissione laterale è vantaggiosa per applicazioni che richiedono un'ampia copertura.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Le dimensioni del corpo del package PLCC-2 sono 2,80 mm × 3,50 mm con un'altezza (spessore) di 0,65 mm. La vista dal basso mostra due pad di contatto: l'anodo e il catodo. La polarità è indicata da una tacca o marcatura sul package. Il pattern di saldatura consigliato (footprint) ha dimensioni: 2,10 mm × 2,10 mm per ciascun pad, con un passo di 2,08 mm. La lunghezza totale del pad di saldatura consigliato è 2,80 mm e la larghezza è 3,50 mm (corrispondente al package). Tutte le tolleranze sono ±0,2 mm salvo diversa indicazione.

5.2 Polarità e Manipolazione

Il dispositivo è polarizzato; il lato catodo è tipicamente marcato. Bisogna prestare attenzione a non applicare tensione inversa, che può causare migrazione e danni. Durante la manipolazione, utilizzare pinze sulle superfici laterali, evitare di toccare la lente in silicone (superficie superiore) poiché è morbida e può attirare polvere o essere danneggiata.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è progettato per la saldatura a rifusione senza piombo. Il profilo consigliato prevede una zona di preriscaldamento (150–200 °C) per 60–120 secondi, una velocità di rampa massima di 3 °C/s, un tempo sopra 217 °C fino a 60 secondi, una temperatura di picco di 260 °C per un massimo di 10 secondi e una velocità di raffreddamento massima di 6 °C/s. Il tempo totale da 25 °C al picco deve essere entro 8 minuti. La rifusione non deve essere eseguita più di due volte e, se l'intervallo tra due processi di saldatura supera le 24 ore, i LED potrebbero assorbire umidità e danneggiarsi; si consiglia l'essiccazione prima della seconda rifusione.

6.2 Saldatura a Mano e Riparazione

Se è necessaria la saldatura a mano, utilizzare un saldatore impostato al di sotto di 300 °C per non più di 3 secondi. È consentita una sola operazione di saldatura a mano. La riparazione dopo la rifusione non è consigliata; se inevitabile, utilizzare un saldatore a doppia testa e pre-validare che le caratteristiche del LED non vengano degradate.

6.3 Avvertenze

• Non applicare stress meccanico al LED durante o immediatamente dopo la saldatura (soprattutto quando il package è caldo).
• Evitare di montare i LED su PCB deformati e non piegare la scheda dopo la saldatura.
• Non raffreddare rapidamente il dispositivo dopo la rifusione; lasciare raffreddare naturalmente a temperatura ambiente.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordinazione

7.1 Nastro Trasportatore e Bobina

I LED sono forniti in nastro trasportatore stampato con larghezza di 8,00 mm, passo di 4,00 mm e un nastro di copertura. Il diametro della bobina è 178 mm ±1 mm, diametro del mozzo 60 mm ±1 mm e larghezza del nastro 12 mm. Ogni bobina contiene 4.000 pezzi. L'etichetta della bobina include numero di parte, numero di specifica, numero di lotto, codici di categoria (VF, Φe, WLP), quantità e codice data.

7.2 Sensibilità all'Umidità e Stoccaggio

Il dispositivo ha un livello di sensibilità all'umidità 3. Prima di aprire il sacchetto sigillato a barriera di umidità, le condizioni di stoccaggio sono ≤30 °C e ≤75% RH per un massimo di un anno. Dopo l'apertura, i LED devono essere utilizzati entro 24 ore se conservati a ≤30 °C e ≤60% RH. Se la carta indicatrice di umidità mostra umidità eccessiva o il tempo di conservazione è stato superato, è necessaria l'essiccazione a 60 ±5 °C per ≥24 ore prima dell'uso.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Gestione Termica

Poiché l'efficienza e la durata del LED dipendono fortemente dalla temperatura di giunzione, un'adeguata dissipazione del calore è fondamentale. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura è di 45 °C/W. Con una dissipazione di potenza di 0,7 W (ad esempio VF=3,5 V × IF=200 mA, ma la corrente massima è 180 mA, tipicamente 150 mA dà ~0,525 W), l'aumento della temperatura di giunzione rispetto al punto di saldatura è di circa 0,525 × 45 = 23,6 °C. Se la temperatura ambiente è 85 °C, la temperatura di giunzione sarebbe ~109 °C, superando il limite di 95 °C. Pertanto, per ambienti ad alta temperatura, la corrente deve essere declassata o utilizzato un dissipatore di calore più grande.

8.2 Progettazione del Circuito

Utilizzare sempre un resistore di limitazione della corrente o un driver a corrente costante per prevenire sovracorrenti dovute a variazioni della tensione diretta. Non applicare tensione inversa. La sensibilità ESD è 1000 V (HBM); utilizzare apparecchiature di protezione ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio. Il materiale dell'infisso non deve contenere composti di zolfo superiori a 100 ppm e il contenuto di alogeni (bromo e cloro individualmente<900 ppm, totale<1500 ppm) per prevenire la corrosione del LED.

8.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare alcol isopropilico (IPA). Evitare la pulizia a ultrasuoni poiché potrebbe danneggiare i bond dei fili. Altri solventi devono essere testati per la compatibilità con l'incapsulante in silicone e il materiale del package. La superficie in silicone è morbida e può attirare polvere; pulire delicatamente se necessario.

9. Confronto Tecnico

Rispetto ai LED standard per luce visibile, questo LED UV ha una tensione diretta più alta (3,0–3,8 V vs. ~2,0–3,0 V per il visibile) e un'efficienza inferiore (potenza radiante vs. flusso radiante). Tuttavia, offre uno spettro di emissione UVA stretto ottimizzato per processi fotochimici. Il package PLCC-2 è ampiamente utilizzato e compatibile con l'infrastruttura esistente di pick-and-place e rifusione. Il prodotto compete con altri LED UV di potenza simile; il suo vantaggio risiede in un ingombro compatto, un ampio angolo di visione e molteplici opzioni di classificazione per l'abbinamento delle prestazioni.

10. Domande Frequenti

D1: Come seleziono la categoria corretta di tensione diretta?
Scegliere la categoria che corrisponde alla tensione di conformità del driver. Per un driver a corrente costante da 150 mA con una tensione di uscita di 3,4 V, le categorie B12 (3,2–3,4 V) o B13 (3,4–3,6 V) sarebbero adatte. Considerare sempre la caduta di tensione attraverso il driver e qualsiasi resistore in serie.

D2: Qual è la durata prevista di questo LED?
La durata non è esplicitamente indicata nella scheda tecnica, ma con una corretta gestione termica (temperatura di giunzione inferiore a 85 °C), i LED UV tipici raggiungono durate L70 di 10.000–20.000 ore. Temperature di giunzione elevate ridurranno drasticamente la durata.

D3: Il LED può essere pilotato a impulsi con corrente più alta?
La corrente diretta di picco massima è 180 mA. Se si applicano impulsi con un ciclo di lavoro basso (<10%), potrebbero essere possibili correnti di impulso più elevate, ma i valori massimi assoluti non devono essere superati. Consultare il produttore per indicazioni.

D4: L'emissione UV è dannosa per l'uomo?
La radiazione UVA (365–375 nm) può causare invecchiamento della pelle e danni agli occhi con esposizione prolungata. È necessario utilizzare schermatura adeguata o occhiali protettivi. Il LED non è una sorgente UV-C, ma richiede comunque precauzioni.

11. Casi d'Uso Pratici

Caso 1 – Polimerizzazione UV su PCB:Un sistema di polimerizzazione di inchiostro per maschera di saldatura utilizza una schiera di questi LED. Con un angolo di visione di 120°, una singola fila di LED può illuminare uniformemente un nastro largo 10 cm. Il flusso radiante totale di 180 mW per LED (categoria 1B28) consente una polimerizzazione rapida a una distanza di 5 mm.

Caso 2 – Lampada per Unghie:In una lampada per polimerizzazione delle unghie, più LED sono disposti a semicerchio. Il picco a 365–370 nm corrisponde all'assorbimento dei fotoiniziatori negli smalti gel. Le dimensioni compatte consentono un design sottile della lampada.

Caso 3 – Disinfezione:Per la disinfezione superficiale di piccoli oggetti (ad esempio custodie per telefoni), un singolo LED pilotato a 150 mA fornisce un'intensità UVA sufficiente per inattivare i batteri su un'area di 10 cm² dopo alcuni minuti di esposizione. È possibile aggiungere un riflettore per concentrare il fascio.

12. Principio di Funzionamento dei LED UV

Questo LED utilizza una struttura a semiconduttore basata su nitruro di gallio (GaN) che emette luce quando gli elettroni si ricombinano con le lacune nella regione attiva. Il package PLCC-2 è costituito da un lead frame con un riflettore integrato, un attacco del die, wire bond e un incapsulamento in silicone trasparente agli UVA. La lente in silicone protegge il chip e modella l'emissione luminosa. Il pad termico sul fondo del package consente la conduzione del calore al PCB. Il dispositivo è progettato per il funzionamento a corrente costante; la tensione diretta è determinata dal bandgap dello strato attivo (≈3,4 eV per 365 nm).

13. Tendenze del Mercato e della Tecnologia

I LED UV stanno sempre più sostituendo le tradizionali lampade a mercurio in applicazioni di polimerizzazione, disinfezione e medicali grazie alle loro dimensioni ridotte, accensione/spegnimento istantaneo, nessun preriscaldamento e rispetto ambientale (assenza di mercurio). La tendenza è verso densità di potenza più elevate (ad esempio 1 W per chip) e lunghezze d'onda più corte (UV-C per disinfezione). Tuttavia, i LED UVA come questo rimangono il cavallo di battaglia per la polimerizzazione perché sono più efficienti e hanno una durata maggiore rispetto ai LED UV-C. Gli sviluppi futuri includono una migliore efficienza di estrazione (attraverso substrati strutturati o design flip-chip) e ottiche integrate (ad esempio lenti collimanti). Il package PLCC-2 di questo prodotto è una tecnologia matura che consente una produzione a basso costo e ad alto volume.