Scheda Tecnica LED UVC ELUC3535NUB - 3.45x3.45x1.1mm - 5.0-7.0V - 0.7W - 270-285nm - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie ELUC3535NUB rappresenta una soluzione LED ad alta affidabilità basata su ceramica, progettata specificamente per applicazioni ultraviolette (UVC) impegnative. Questo prodotto è concepito per garantire prestazioni costanti in ambienti dove l'efficacia germicida è critica. Il suo vantaggio principale risiede nel robusto package ceramico, che fornisce un'eccellente gestione termica, un fattore cruciale per mantenere la durata del LED e la stabilità dell'output nelle applicazioni UVC. Il mercato target principale include i produttori di sistemi di sterilizzazione per acqua, aria e superfici, nonché attrezzature mediche e di laboratorio che richiedono sorgenti luminose UV-C affidabili.

1.1 Caratteristiche Principali e Applicazioni

L'ELUC3535NUB è caratterizzato da diverse caratteristiche distintive che lo rendono adatto per applicazioni professionali UV-C. È un emettitore LED UVC ad alta potenza. Le dimensioni fisiche sono compatte: 3.45mm x 3.45mm con un'altezza di 1.1mm, ideali per design con vincoli di spazio. Incorpora una protezione ESD fino a 2KV (HBM), migliorando la sua robustezza contro le scariche elettrostatiche durante la manipolazione e l'assemblaggio. Il dispositivo offre un tipico ampio angolo di visione di 120 gradi, garantendo un'ampia copertura di irradiazione. È pienamente conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), è privo di piombo (Pb-free), aderisce al regolamento UE REACH e soddisfa gli standard alogeni-free con limiti rigorosi sul contenuto di Bromo e Cloro (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). L'applicazione primaria per questa serie di LED è la sterilizzazione UV, comprendendo la disinfezione di acqua, aria e superfici.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione oggettiva e dettagliata dei principali parametri tecnici specificati nella scheda tecnica, spiegandone il significato per i progettisti.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Per l'ELUC3535NUB, la corrente diretta continua massima (I_F) è di 150 mA. La massima resistenza alle scariche elettrostatiche (ESD) (Modello Corpo Umano) è di 2000 V. La massima temperatura di giunzione ammissibile (T_J) è di 90°C. La resistenza termica da giunzione a pad di saldatura (R_th) è specificata come 20 °C/W, indicando l'efficacia con cui il calore viene dissipato dalla giunzione del semiconduttore. L'intervallo di temperatura operativa (T_Opr) va da -40°C a +85°C, e l'intervallo di temperatura di stoccaggio (T_Stg) va da -40°C a +100°C. Far funzionare il LED entro questi limiti è essenziale per l'affidabilità.

2.2 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

L'output fotometrico primario è misurato in Flusso Radiante (mW), non in flusso luminoso (lm), poiché si tratta di un emettitore UV non visibile. Per il numero di parte di esempio ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q, il flusso radiante minimo è 8mW, tipico 10mW e massimo 15mW, tutti misurati alla corrente diretta di 100mA. Il bin della lunghezza d'onda di picco per questo esempio è 270-285 nm, collocandolo saldamente nello spettro UVC noto per le sue proprietà germicide. L'intervallo della tensione diretta (V_F) a 100mA è specificato come 5.0V a 7.0V. La corrente diretta nominale per test e binning è 100mA.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin in base a parametri prestazionali chiave per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con caratteristiche strettamente controllate.

3.1 Bin del Flusso Radiante

Il flusso radiante è suddiviso in due categorie: Il Bin Q1 copre un minimo di 8mW fino a un massimo di 10mW. Il Bin Q2 copre un minimo di 10mW fino a un massimo di 15mW. La tolleranza di misura per il flusso radiante è ±10%.

3.2 Bin della Lunghezza d'Onda di Picco

La lunghezza d'onda di picco è di importanza critica per l'efficienza della sterilizzazione. I bin sono: U27A (270nm a 275nm), U27B (275nm a 280nm) e U28 (280nm a 285nm). La tolleranza di misura è ±1nm.

3.3 Bin della Tensione Diretta

I bin della tensione diretta aiutano nella progettazione di circuiti di pilotaggio coerenti. I bin sono definiti a I_F=100mA: 5055 (5.0V a 5.5V), 5560 (5.5V a 6.0V), 6065 (6.0V a 6.5V) e 6570 (6.5V a 7.0V). La tolleranza di misura è ±2%.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche tipiche forniscono informazioni sul comportamento del LED in varie condizioni operative.

4.1 Spettro

La curva spettrale mostra un picco di emissione stretto centrato nell'intervallo 270-285nm a una temperatura del pad termico di 25°C. La curva dimostra la purezza del LED nell'emettere luce UVC con lunghezze d'onda indesiderate minime, ideale per un'azione germicida mirata.

4.2 Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra una relazione quasi lineare tra corrente diretta e flusso radiante relativo fino alla corrente massima nominale. Indica che l'output può essere moderatamente regolato variando la corrente di pilotaggio, ma gli effetti termici devono essere gestiti.

4.3 Lunghezza d'Onda di Picco vs. Corrente

La lunghezza d'onda di picco mostra uno spostamento minimo all'aumentare della corrente diretta, dimostrando una buona stabilità. Questo è importante poiché l'efficacia germicida è fortemente dipendente dalla lunghezza d'onda.

4.4 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

La curva IV dimostra la caratteristica relazione esponenziale del diodo. Mostra la tensione diretta aumentare con la corrente, tipicamente tra 5.0V e 7.0V al punto operativo nominale di 100mA.

4.5 Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente

Questa curva è cruciale per il design della gestione termica. Mostra che l'output del flusso radiante diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. È necessario un efficace dissipatore di calore per mantenere la potenza di uscita, specialmente poiché la temperatura di giunzione massima è limitata a 90°C.

4.6 Curva di Derating

La curva di derating fornisce la massima corrente diretta ammissibile a diverse temperature ambiente. Per evitare di superare la temperatura di giunzione massima, la corrente di pilotaggio deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente. Questo grafico è essenziale per progettare sistemi affidabili.

4.7 Diagramma di Radiazione Tipico

Il diagramma di radiazione conferma l'angolo di visione di 120° (dove l'intensità scende alla metà del valore di picco). Il pattern è tipicamente Lambertiano, fornendo un'ampia e uniforme copertura, vantaggiosa per camere di sterilizzazione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Meccaniche

Il LED ha un'impronta quadrata di 3.45mm x 3.45mm con un'altezza di 1.1mm. Il disegno dimensionale specifica tutte le lunghezze critiche, incluso il duomo della lente. Le tolleranze sono tipicamente ±0.2mm salvo diversa indicazione.

5.2 Configurazione dei Pad e Polarità

Il pattern dei pad di saldatura è chiaramente definito. Il Pad 1 è l'Anodo (+), il Pad 2 è il Catodo (-) e il Pad 3 è un ampio Pad Termico. Il pad termico è essenziale per trasferire il calore dal package ceramico al PCB e deve essere saldato correttamente per ottenere prestazioni termiche ottimali.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Processo di Saldatura a Rifusione

L'ELUC3535NUB è adatto per processi SMT (Surface Mount Technology) standard. Dovrebbe essere seguito un profilo di saldatura a rifusione specifico, tipicamente fornito dal produttore dell'attrezzatura di assemblaggio o della pasta. Le raccomandazioni chiave includono: polimerizzare qualsiasi adesivo secondo processi standard, evitare più di due cicli di saldatura a rifusione per prevenire stress termico, minimizzare lo stress meccanico sul LED durante il riscaldamento ed evitare la flessione del PCB dopo la saldatura per prevenire la rottura dei giunti di saldatura o del die.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Imballaggio su Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato avvolto su bobine. La bobina standard contiene 1000 pezzi. Vengono fornite le dimensioni dettagliate per le tasche del nastro portante e per la bobina per facilitare la configurazione delle macchine pick-and-place automatizzate.

7.2 Imballaggio Resistente all'Umidità

Per lo stoccaggio e la spedizione, le bobine sono sigillate all'interno di sacchetti di alluminio impermeabili all'umidità insieme a essiccanti per proteggere i LED dall'umidità ambientale, aspetto critico per mantenere la saldabilità e l'integrità del dispositivo.

7.3 Etichettatura del Prodotto

L'etichetta della bobina contiene informazioni essenziali per la tracciabilità e l'identificazione, incluso il Numero di Parte (P/N), la quantità (QTY) e il Numero di Lotto (LOT No.). Può anche includere codici bin per il Flusso Radiante (CAT), la Lunghezza d'Onda (HUE) e la Tensione Diretta (REF).

7.4 Decodifica della Nomenclatura del Prodotto

Il numero di parte è un codice strutturato: ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q. Si decodifica come segue: EL (Codice Produttore), UC (UVC), 3535 (Dimensione Package), N (Package Ceramico AIN), U (Rivestimento Au), B (Angolo 120°), P (Lunghezza d'Onda di Picco), 7085 (270-285nm), Q1 (Bin Flusso Radiante), 5070 (Bin Tensione Diretta 5.0-7.0V), 100 (Corrente 100mA), S (Tipo Chip Submount), 2 (Dimensione Chip 20mil), 2 (2 Chip), Q (Lente in Vetro di Quarzo). Questo sistema consente di specificare con precisione le caratteristiche del LED.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione primaria è la sterilizzazione UV. Ciò include depuratori d'acqua al punto d'uso, sistemi di disinfezione dell'aria per HVAC, sanificatori di superfici per elettronica di consumo o strumenti medici e apparecchiature germicide. La lunghezza d'onda 270-285nm è altamente efficace nell'inattivare batteri, virus e altri microrganismi danneggiandone il DNA/RNA.

8.2 Considerazioni di Progetto Critiche

Gestione Termica:Questo è il singolo fattore di progetto più importante. La bassa temperatura di giunzione massima (90°C) e la significativa dipendenza termica dell'output richiedono un percorso termico efficace. Utilizzare un PCB con via termiche sotto il pad termico collegato a un ampio piano di rame o a un dissipatore esterno.Circuito di Pilotaggio:Utilizzare un driver a corrente costante adatto all'intervallo di tensione diretta (5.0-7.0V) alla corrente operativa desiderata (tipicamente 100mA). Considerare l'operazione in dimming o a impulsi per estendere la durata.Materiali Ottici:Assicurarsi che eventuali lenti, finestre o involucri nel percorso della luce siano realizzati con materiali trasparenti agli UVC come vetro di quarzo o plastiche specifiche di grado UV. Il vetro ordinario e molte plastiche bloccano gli UVC.Sicurezza:Le radiazioni UVC sono dannose per occhi e pelle. I design devono incorporare interblocchi, schermature e avvertenze per prevenire l'esposizione dell'utente.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto alle tradizionali lampade UV a vapori di mercurio, questo LED offre vantaggi significativi: accensione/spegnimento istantaneo, nessun tempo di riscaldamento, dimensioni compatte, robustezza (niente vetro, niente mercurio), flessibilità di design e il potenziale per una durata più lunga se gestito termicamente in modo adeguato. Rispetto ad altri LED UVC, i principali fattori di differenziazione della serie ELUC3535NUB includono probabilmente il suo package ceramico AIN per prestazioni termiche superiori, la protezione ESD integrata da 2KV e la sua conformità a severi standard ambientali (RoHS, Halogen-Free). L'angolo di visione di 120° fornisce una copertura più ampia rispetto alle alternative a fascio più stretto.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la durata tipica di questo LED?

R: Sebbene non sia esplicitamente dichiarato in questa scheda tecnica, la durata dei LED UVC dipende fortemente dalle condizioni operative, principalmente dalla temperatura di giunzione e dalla corrente di pilotaggio. Operare alla corrente consigliata o inferiore con un eccellente dissipatore di calore può portare a durate di migliaia di ore. Fare riferimento a rapporti di durata separati per i dati L70/B50 (tempo per il 70% dell'output del flusso radiante).



D: Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante?

R: Non è raccomandato. I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Una sorgente a tensione costante potrebbe portare a una fuga termica a causa del coefficiente di temperatura negativo della tensione diretta. Utilizzare sempre un driver a corrente costante.



D: Come seleziono il bin corretto per la mia applicazione?

R: Per l'efficacia della sterilizzazione, dare priorità al bin della lunghezza d'onda (U27A, U27B, U28) in base al picco di assorbimento del microrganismo target. Per un output luminoso coerente tra più LED in un array, specificare un bin del flusso radiante stretto (es. Q1). Per l'efficienza del design del driver, un bin della tensione diretta più stretto riduce la variazione di potenza.



D: È richiesta una lente?

R: Il dispositivo ha una lente integrata in vetro di quarzo che fornisce un fascio di 120°. Ottiche secondarie possono essere aggiunte per collimare o focalizzare il fascio per applicazioni specifiche, ma devono essere trasparenti agli UVC.

11. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Modulo Compatto per Disinfezione dell'Acqua

Un progettista sta creando un filtro per acqua al punto d'uso con sterilizzazione UVC integrata. Seleziona l'ELUC3535NUB per la sua impronta compatta 3535 e il package ceramico. Il modulo ha una piccola camera di flusso in quarzo. Il progettista utilizza 4 LED in un array per garantire che tutta l'acqua sia esposta. Progetta un PCB a nucleo di alluminio a 2 strati (MCPCB) che funge sia da substrato elettrico che da dissipatore di calore. Il pad termico di ciascun LED è saldato direttamente al MCPCB. Un driver a corrente costante fornisce 100mA a ciascun LED in parallelo (con resistori di limitazione di corrente individuali per sicurezza). I LED sono pilotati in modalità a impulsi (es. ciclo di lavoro 50%) per ridurre la temperatura di giunzione media e prolungare la durata. L'involucro è progettato per essere completamente a tenuta di luce per prevenire qualsiasi fuga di UVC, con interblocchi di sicurezza che interrompono l'alimentazione se la camera viene aperta.

12. Introduzione al Principio Operativo

I LED UVC operano sullo stesso principio fondamentale dei LED visibili: l'elettroluminescenza in un semiconduttore. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. Per i LED UVC (emissione sotto i 280nm), la regione attiva è tipicamente realizzata con leghe di nitruro di gallio e alluminio (AlGaN). Raggiungere un'emissione efficiente nell'intervallo dell'ultravioletto profondo è una sfida tecnologica a causa della qualità del materiale e delle difficoltà di estrazione della luce, motivo per cui i LED UVC hanno tensioni dirette più elevate e un'efficienza wall-plug inferiore rispetto ai LED visibili.

13. Tendenze Tecnologiche e Sviluppo

Il mercato dei LED UVC è trainato dalla graduale eliminazione globale delle lampade a mercurio e dalla domanda di soluzioni di disinfezione più sicure e flessibili. Le tendenze chiave includono:Aumento della Potenza di Uscita e dell'Efficienza:La R&S continua mira a migliorare il flusso radiante per LED e l'efficienza wall-plug (potenza ottica in uscita / potenza elettrica in ingresso), riducendo il costo e le dimensioni del sistema.Lunghezze d'Onda più Lunghe:La ricerca su LED che emettono intorno a 260-280nm continua poiché questo intervallo è vicino al picco di assorbimento del DNA per molti patogeni.Affidabilità e Durata Migliorate:I progressi nei materiali di packaging (come la ceramica AIN utilizzata qui), nel design dei chip e nella gestione termica stanno estendendo le durate operative, rendendo i LED adatti a più applicazioni 24/7.Riduzione dei Costi:Con l'aumento dei volumi di produzione e il miglioramento delle rese, il prezzo per milliwatt di output UVC sta diminuendo costantemente, aprendo nuove applicazioni consumer e industriali.