Scheda Tecnica LED UVC3535CZ0215 - 3.5x3.5x0.99mm - 5.0-8.0V - 0.7W - 270-285nm - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie UVC3535CZ0215 rappresenta una soluzione LED UVC ad alta affidabilità basata su ceramica, progettata per applicazioni ultraviolette impegnative. Questo prodotto è concepito per garantire prestazioni costanti in ambienti dove la durata e la stabilità dell'output ottico sono critiche.

1.1 Vantaggi Principali

I vantaggi primari di questa serie LED derivano dalla sua costruzione materiale e dal design elettrico. Il package ceramico offre una gestione termica superiore rispetto alle alternative in plastica, contribuendo direttamente a una maggiore durata operativa e a un output di flusso radiante stabile. Il diodo Zener integrato fornisce protezione contro le scariche elettrostatiche (ESD) fino a 2.000V (Modello Corpo Umano), migliorando significativamente la robustezza del componente durante la manipolazione e contro i transienti elettrici ambientali. Inoltre, il prodotto è conforme alle principali direttive ambientali e di sicurezza, inclusa la RoHS, è privo di piombo e aderisce agli standard UE REACH e agli standard alogeni-free (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), rendendolo adatto ai mercati globali con requisiti normativi stringenti.

1.2 Applicazioni Target

L'applicazione dominante per questa serie LED UVC è la sterilizzazione e disinfezione UV. L'intervallo di lunghezza d'onda 270-285nm è particolarmente efficace nell'inattivare microrganismi come batteri, virus e muffe danneggiandone il DNA e l'RNA. Casi d'uso specifici includono sistemi di purificazione dell'acqua, unità di disinfezione dell'aria, dispositivi per la sterilizzazione di superfici in ambito sanitario e prodotti per la sanificazione di consumo. L'ampio angolo di visione di 150° facilita i design che richiedono una copertura ad ampia area senza lenti secondarie ottiche complesse.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita dei parametri elettrici, ottici e termici è essenziale per un'integrazione di successo nel prodotto finale.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La corrente diretta continua massima (I_F) è 150mA. La temperatura di giunzione massima assoluta (T_J) è 90°C. Il dispositivo può operare in un intervallo di temperatura ambiente da -40°C a +85°C e essere conservato da -40°C a +100°C. La resistenza termica da giunzione a pad di saldatura (R_th) è specificata come 20°C/W, un dato chiave per il design del dissipatore.

2.2 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Per il codice d'ordine specifico UVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1T, il flusso radiante minimo è 8mW, tipico 10mW e massimo 15mW, tutti misurati alla corrente diretta (I_F) di 100mA. La tensione diretta (V_F) a questa corrente varia da 5.0V a 8.0V. L'emissione di picco di lunghezza d'onda è compresa tra 270nm e 285nm. I progettisti devono tenere conto di questo intervallo V_F quando selezionano un driver a corrente costante.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione. Tre parametri chiave sono soggetti a binning.

3.1 Binning del Flusso Radiante

Il flusso radiante è suddiviso in due bin: Q1 (8-10mW) e Q2 (10-15mW). Ciò consente ai progettisti di selezionare i LED in base alla potenza ottica richiesta per la loro applicazione, con una tolleranza di misura di ±10%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda di Picco

La lunghezza d'onda di picco è critica per l'efficacia della sterilizzazione. I bin sono: U27A (270-275nm), U27B (275-280nm) e U28 (280-285nm), con una tolleranza di misura di ±1nm. Le applicazioni che mirano a spettri di inattivazione di patogeni specifici possono selezionare il bin appropriato.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in incrementi di 0.5V da 5.0V a 8.0V (es., 5055 per 5.0-5.5V, 5560 per 5.5-6.0V, ecc.), con una tolleranza di misura del ±2% a 100mA. Questo binning aiuta nella progettazione di circuiti driver efficienti e nella gestione del carico termico su più LED collegati in serie o parallelo.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche essenziali per prevedere le prestazioni nel mondo reale.

4.1 Spettro e Flusso Relativo vs. Corrente

La curva spettrale mostra un tipico picco nell'intervallo UVC 270-285nm con emissione minima in altre bande. La curva del Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta è quasi lineare fino al valore nominale di 100mA, indicando una buona efficienza di conversione corrente-luce nell'intervallo operativo.

4.2 Relazioni Termiche ed Elettriche

La curva Lunghezza d'Onda di Picco vs. Corrente mostra uno spostamento minimo (<5nm) nell'intero intervallo di corrente operativa, indicando una cromaticità stabile. La curva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (I-V) dimostra la caratteristica relazione esponenziale del diodo, cruciale per il design del driver. La curva Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente mostra una diminuzione dell'output all'aumentare della temperatura, un comportamento tipico dei LED che deve essere compensato nella gestione termica.

4.3 Curva di Derating

Forse la più critica per l'affidabilità, la Curva di Derating traccia la corrente diretta massima ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura ambiente, la corrente massima consentita deve essere ridotta per impedire che la temperatura di giunzione superi i 90°C. Ad esempio, a 85°C ambiente, la corrente massima è significativamente ridotta rispetto al massimo assoluto di 150mA.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche

Le dimensioni del package sono 3.5mm (L) x 3.5mm (W) x 0.99mm (H), con una tolleranza di ±0.2mm salvo diversa specifica. Questo footprint 3535 è uno standard industriale comune, che facilita il layout del PCB e l'assemblaggio pick-and-place.

5.2 Configurazione dei Pad e Polarità

Il dispositivo ha tre pad: il Pad 1 è l'Anodo (+), il Pad 2 è il Catodo (-) e il Pad 3 è un Pad Termico dedicato. Il pad termico è essenziale per un efficiente trasferimento di calore dalla giunzione del LED al PCB e deve essere saldato correttamente a una corrispondente area di rame sulla scheda per ottenere le prestazioni termiche specificate (R_th20°C/W). Una connessione di polarità errata impedirà l'accensione del LED e potrebbe danneggiare il diodo di protezione Zener interno.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Processo di Saldatura a Rifusione

L'UVC3535CZ0215 è adatto per i processi standard di tecnologia a montaggio superficiale (SMT). La scheda tecnica sottolinea che la saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte per evitare stress termici eccessivi sul package ceramico e sui materiali di attacco del die interno. Durante il riscaldamento, deve essere evitato qualsiasi stress meccanico sul corpo del LED. Dopo la saldatura, il PCB non deve essere piegato, poiché ciò potrebbe crepare il package ceramico o rompere i giunti di saldatura.

6.2 Condizioni di Conservazione

Sebbene non dettagli esplicitamente i livelli di umidità di conservazione, il prodotto è spedito in un sistema di imballaggio resistente all'umidità (vedi sezione Imballaggio), indicando che è sensibile all'assorbimento di umidità. Si raccomanda di seguire le procedure standard di gestione del livello di sensibilità all'umidità (MSL) JEDEC per i package ceramici se la busta è stata aperta, tipicamente prevedendo una fase di "baking" prima della rifusione se esposti oltre un certo limite di tempo.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

7.1 Imballaggio in Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato avvolto su bobine. La quantità di imballaggio standard è di 1.000 pezzi per bobina. Le dimensioni del nastro portante sono fornite per garantire la compatibilità con gli alimentatori delle apparecchiature di assemblaggio automatizzate.

7.2 Spedizione Resistente all'Umidità

Le bobine sono sigillate all'interno di una busta di alluminio a prova di umidità insieme a un essiccante per controllare l'umidità durante lo stoccaggio e il trasporto. La busta è etichettata con le informazioni pertinenti sul prodotto.

7.3 Decodifica della Nomenclatura del Prodotto

Il codice d'ordine completoUVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1Tè strutturato come segue:

• UVC3535CZ0215: Numero di parte base che indica UVC, package ceramico 3.5x3.5mm con Zener, 2 chip, angolo 150°.
• H: Tipo di chip (Orizzontale).
• UC: Indice di resa cromatica (codice specifico UVC).
• 7085: Intervallo di lunghezza d'onda 270-285nm.
• 008: Flusso Radiante Minimo 8mW.
• X80: Intervallo di Tensione Diretta 5.0-8.0V.
• 100: Corrente Diretta 100mA.
• 1: Codice quantità imballaggio (1K pezzi).
• T: Imballaggio a nastro.

8. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

8.1 Progettazione del Circuito Driver

Un driver a corrente costante è obbligatorio per un funzionamento stabile e una lunga durata. Il driver deve essere in grado di erogare fino a 100mA (o il punto operativo scelto) e sopportare la tensione diretta massima fino a 8.0V per LED. Quando si collegano più LED in serie, la tensione di compliance del driver deve superare la somma del V_Fmassimo di tutti i LED più un margine. Il collegamento in parallelo generalmente non è raccomandato senza un bilanciamento di corrente individuale a causa delle variazioni del binning V_F.

8.2 Gestione Termica

Un dissipazione efficace del calore è non negoziabile. Utilizzando la resistenza termica (R_th) di 20°C/W e la dissipazione di potenza (P_D= V_F* I_F), l'incremento di temperatura dal pad alla giunzione può essere calcolato: ΔT = R_th* P_D. Il PCB deve avere un pad termico (Pad 3) sufficientemente grande e ben collegato, saldato a un piano di rame, possibilmente con via termiche che si collegano agli strati interni o inferiori. La curva di derating deve essere consultata per garantire che la temperatura di giunzione rimanga al di sotto dei 90°C alla corrente operativa prevista e alla massima temperatura ambiente.

8.3 Considerazioni Ottiche e di Sicurezza

Le radiazioni UVC sono dannose per la pelle e gli occhi umani. Il design del prodotto finale deve incorporare caratteristiche di sicurezza come interruttori di sicurezza, schermature ed etichette di avvertimento per prevenire l'esposizione. L'angolo di visione di 150° fornisce un'ampia copertura ma potrebbe richiedere riflettori o involucri per dirigere la luce in modo efficiente sulla superficie target. I materiali esposti agli UVC devono essere resistenti al degrado da esposizione prolungata ai raggi UV (ad esempio, alcune plastiche potrebbero ingiallire o diventare fragili).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

L'UVC3535CZ0215 si differenzia attraverso il suo package ceramico e il diodo Zener integrato. Rispetto ai LED UVC con package in plastica, il corpo ceramico offre una conduttività termica superiore, portando a una potenziale temperatura di giunzione più bassa a parità di corrente di pilotaggio, il che si traduce in una maggiore durata (L70/B50) e un output più stabile. La protezione ESD da 2KV è un significativo vantaggio in termini di affidabilità, riducendo i tassi di guasto durante l'assemblaggio e la manipolazione. L'esplicito binning per lunghezza d'onda, flusso e tensione fornisce ai progettisti parametri di prestazione prevedibili, consentendo tolleranze di sistema più strette.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è la durata tipica di questo LED?

Sebbene la scheda tecnica non fornisca un grafico della durata L70/B50, la vita dei LED UVC è fortemente influenzata dalla temperatura di giunzione operativa. Mantenere la temperatura di giunzione ben al di sotto del massimo di 90°C, idealmente sotto i 60-70°C, attraverso un design termico efficace è il fattore primario per ottenere migliaia di ore di vita operativa.

10.2 Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante?

No. I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Una sorgente a tensione costante non regola la corrente, portando a una fuga termica e a un guasto rapido a causa del coefficiente di temperatura negativo della tensione diretta del LED. Utilizzare sempre un driver a corrente costante o un circuito che regoli attivamente la corrente.

10.3 Come interpreto la specifica del Flusso Radiante (mW) per la mia applicazione di sterilizzazione?

Il flusso radiante (in milliwatt) è la potenza ottica totale emessa nella banda UVC. Il flusso richiesto dipende dalla dose UV del patogeno target (misurata in mJ/cm²), dalla distanza dal target, dal tempo di esposizione e dall'efficienza del sistema ottico. È necessario calcolare l'irradianza richiesta (μW/cm²) sul target e risalire attraverso l'efficienza ottica del proprio sistema per determinare il flusso LED necessario.

11. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di una bacchetta portatile per la sanificazione di superfici.Il design richiede un fattore di forma compatto, alimentazione a batteria e una disinfezione efficace in 5-10 secondi per passata. L'UVC3535CZ0215 è selezionato per il suo piccolo footprint 3535 e l'angolo di 150°, consentendo a un semplice array di 3-5 LED di coprire l'area della testa della bacchetta. Una batteria agli ioni di litio con un driver boost a corrente costante è progettata per fornire 80mA per LED (leggermente ridotto per un margine termico in un dispositivo portatile). Il PCB utilizza uno strato di rame da 2 once con un ampio pad termico sotto l'array di LED collegato al contenitore in alluminio del dispositivo tramite pasta termica. L'involucro funge da dissipatore. Un interruttore di sicurezza basato su accelerometro garantisce che i LED si attivino solo quando la bacchetta è rivolta verso il basso su una superficie, prevenendo l'esposizione accidentale. Il bin di lunghezza d'onda U27B (275-280nm) è scelto per il suo equilibrio tra efficacia contro patogeni comuni e compatibilità dei materiali.

12. Principio Operativo

I LED UVC operano sul principio dell'elettroluminescenza nei materiali semiconduttori, in particolare strutture basate su nitruro di alluminio gallio (AlGaN). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del chip semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica lunghezza d'onda di 270-285nm è ottenuta controllando attentamente l'energia del bandgap degli strati di AlGaN attraverso la loro composizione di alluminio. Questa luce UV-C a lunghezza d'onda corta e alta energia è assorbita dal DNA e dall'RNA dei microrganismi, causando dimeri di timina che inibiscono la replicazione e portano all'inattivazione o alla morte cellulare.

13. Tendenze Tecnologiche

Il mercato dei LED UVC è focalizzato sull'aumento dell'efficienza wall-plug (potenza ottica in output per potenza elettrica in input), storicamente bassa rispetto ai LED visibili. Miglioramenti nella crescita epitassiale, nel design del chip e nell'efficienza di estrazione del package stanno guidando i guadagni di efficacia. Un'altra tendenza è lo sviluppo di LED a lunghezze d'onda ancora più corte (es., 220-230nm, noto come Far-UVC), che potrebbero offrire una maggiore sicurezza per l'esposizione umana pur mantenendo proprietà germicide. Inoltre, stanno emergendo emettitori a singolo die di potenza più elevata e package multi-chip per aumentare l'irradianza e ridurre il numero di componenti necessari in un sistema. La continua spinta alla riduzione dei costi sta rendendo le soluzioni LED UVC sempre più competitive con le tradizionali lampade a vapori di mercurio in più segmenti applicativi.