Scheda Tecnica LED UVC LTPL-G35UV275PB - 3.5x3.5x1.05mm - 6.0V Tip - 275nm Picco - 16mW Tip - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie di prodotti LTPL-G35UV rappresenta una fonte luminosa rivoluzionaria ed energeticamente efficiente, progettata specificamente per applicazioni di sterilizzazione e medicali. Questa tecnologia unisce la lunga durata e l'alta affidabilità intrinseche dei Diodi Emettitori di Luce (LED) a caratteristiche prestazionali adatte a sostituire le sorgenti ultraviolette convenzionali. Offre una notevole libertà di progettazione, aprendo nuove opportunità per soluzioni UVC a stato solido in ambienti impegnativi.

Le caratteristiche principali di questo prodotto includono la compatibilità con i circuiti integrati (compatibile I.C.), la conformità agli standard ambientali RoHS (senza piombo) e il potenziale per costi operativi e di manutenzione ridotti rispetto alle tecnologie UV tradizionali come le lampade a mercurio.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio principale di questo LED UVC è la sua natura a stato solido, che si traduce in capacità di accensione/spegnimento istantaneo, nessun tempo di riscaldamento e assenza di materiali pericolosi come il mercurio. Il mercato di riferimento si concentra su applicazioni che richiedono irradiazione ultravioletta precisa, affidabile e sicura. Ciò include, ma non si limita a: sistemi di disinfezione superficiale per attrezzature mediche, dispositivi di purificazione dell'aria e dell'acqua e strumentazione analitica nelle scienze della vita e nel settore sanitario. Il prodotto è progettato per ingegneri e integratori di sistemi che sviluppano soluzioni di sterilizzazione di nuova generazione, che richiedono fattori di forma compatti, controllabilità digitale e sicurezza migliorata.

2. Contorno e Dimensioni Meccaniche

Il package del LED ha un design compatto per montaggio superficiale. Tutte le dimensioni critiche sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0,2 mm salvo diversa specifica. Il contorno fisico è cruciale per il layout del PCB e la progettazione della gestione termica, garantendo un corretto allineamento, saldatura e dissipazione del calore dalla giunzione ai punti di saldatura e alla scheda a circuito stampato.

3. Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito e dovrebbe essere evitato per prestazioni affidabili.

• Dissipazione di Potenza (P_O):1,05 W
• Corrente Diretta in Continua (I_F):150 mA
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):-40°C a +80°C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura di Giunzione (T_j):115°C

Nota Importante:Un funzionamento prolungato del LED in condizioni di polarizzazione inversa può portare a danni o guasti del componente. È consigliata una protezione del circuito adeguata (ad es., un diodo in serie o un TVS) nelle applicazioni in cui è possibile una tensione inversa.

4. Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni di test specificate.

Note di Misurazione:
1. Il flusso radiante è la potenza ottica totale misurata con una sfera integratrice.
2. La tolleranza di misurazione della tensione diretta è ±0,1V.
3. La tolleranza di misurazione della lunghezza d'onda di picco è ±3nm.
4. La tolleranza di misurazione del flusso radiante è ±10%.
5. Il valore della resistenza termica è riferito utilizzando un PCB a nucleo metallico in alluminio (MCPCB) di 2,0cm x 2,0cm x 0,17cm.

5. Codice Bin e Sistema di Classificazione

I LED sono suddivisi in bin di prestazioni per garantire la coerenza. Il codice bin è stampato su ogni sacchetto di imballaggio.

5.1 Classificazione della Tensione Diretta (V_F)

La tolleranza su ogni bin è ±0,1V.

5.2 Classificazione del Flusso Radiante (Φ_e)

La tolleranza su ogni bin è ±10%.

5.3 Classificazione della Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P)

La tolleranza su ogni bin è ±3nm.

6. Curve di Prestazione Tipiche e Analisi

Le seguenti curve forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in varie condizioni elettriche e termiche (misurate a 25°C ambiente salvo diversa indicazione).

6.1 Distribuzione Spettrale Relativa

Questa curva mostra lo spettro di emissione, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco (es. 275nm). È tipicamente stretto per i LED, il che è vantaggioso per indirizzare specifiche reazioni fotochimiche nella sterilizzazione senza emettere lunghezze d'onda non necessarie o dannose.

6.2 Diagramma di Radiazione (Angolo di Visione)

Il grafico della caratteristica di radiazione illustra la distribuzione angolare dell'intensità luminosa. Il tipico angolo di visione di 120° (2θ_1/2) indica un pattern Lambertiano o a fascio largo, utile per illuminare uniformemente superfici in prossimità.

6.3 Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta

Questo grafico dimostra la relazione tra corrente di pilotaggio e output ottico. Il flusso radiante generalmente aumenta con la corrente, ma mostrerà una crescita sub-lineare a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e dell'aumento della temperatura di giunzione. La curva è essenziale per determinare il punto operativo ottimale per bilanciare output e longevità.

6.4 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta

La curva I-V mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione diretta aumenta con la corrente. Comprendere questa curva è vitale per progettare il driver a corrente costante appropriato per garantire un funzionamento stabile.

6.5 Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura di Giunzione

Questa è una curva critica per la gestione termica. L'efficienza del LED UVC diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il grafico quantifica questa derating, enfatizzando l'importanza di un efficace dissipatore di calore per mantenere un output elevato e una lunga vita del dispositivo.

6.6 Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzione

La tensione diretta ha tipicamente un coefficiente di temperatura negativo (diminuisce all'aumentare della temperatura). Questa caratteristica può talvolta essere utilizzata per il monitoraggio indiretto della temperatura.

6.7 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questa curva definisce la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente o del case. Per evitare di superare la massima temperatura di giunzione (115°C), la corrente di pilotaggio deve essere ridotta quando si opera a temperature ambientali più elevate. Il rispetto di questa curva è obbligatorio per un funzionamento affidabile.

7. Test di Affidabilità e Criteri

Un piano di test di affidabilità completo convalida le prestazioni a lungo termine e la robustezza del LED.

7.1 Condizioni di Test

Nota: I test di vita operativa sono condotti con il LED montato su un dissipatore di calore in alluminio 90x70x4mm.

7.2 Criteri di Fallimento

Dopo il test, i dispositivi sono giudicati secondo i seguenti criteri:
- Tensione Diretta (V_F):La variazione non deve superare il +10% del valore iniziale quando misurata a I_F= 100mA.
- Flusso Radiante (Φ_e):L'output non deve scendere al di sotto del 50% del valore iniziale quando misurato a I_F= 100mA.

8. Linee Guida per il Montaggio e la Manipolazione

8.1 Profilo di Rifusione Consigliato

Per l'assemblaggio senza piombo, si suggerisce il seguente profilo per prevenire danni termici al package del LED:

• Velocità Media di Rampa in Salita (da T_La T_P):Max 3°C/secondo
• Preriscaldamento:150°C a 200°C per 60-120 secondi (t_S)
• Tempo Sopra il Liquido (T_L=217°C):60-150 secondi (t_L)
• Temperatura di Picco (T_P):260°C massimo (245°C consigliato)
• Tempo entro 5°C dal Picco (t_P):10-30 secondi
• Velocità di Rampa in Discesa:Max 6°C/secondo
• Tempo Totale (da 25°C al Picco):Max 8 minuti

8.2 Raccomandazione per il Layout dei Pad PCB

Viene fornita un'impronta consigliata per i pad di montaggio superficiale per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e stabilità meccanica. La tolleranza per questa specifica del pad è ±0,1mm.

8.3 Imballaggio: Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portante goffrato e imballaggio a bobina per l'assemblaggio automatizzato.
- Dimensione bobina: 7 pollici.
- Quantità massima per bobina: 500 pezzi (imballaggio minimo per i resti è di 100 pezzi).
- L'imballaggio è conforme alle specifiche EIA-481-1-B.
- Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura.
- È consentito un massimo di due componenti mancanti consecutivi.

9. Avvertenze Importanti e Note Applicative

9.1 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi a base alcolica come l'alcool isopropilico. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare il materiale del package del LED (es. lente o incapsulante) e degradare le prestazioni o l'affidabilità.

9.2 Metodo di Pilotaggio e Precauzioni Generali

I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Devono essere utilizzati con una sorgente a corrente costante, non a tensione costante, per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Il circuito di pilotaggio dovrebbe essere progettato per limitare la corrente di spunto e fornire protezione contro i transitori elettrici (ESD, sovratensioni).

Note Aggiuntive sulla Saldatura:
1. La saldatura manuale è possibile con una temperatura della punta del saldatore massima di 300°C per una durata massima di 2 secondi, una sola volta per pad.
2. La rifusione dovrebbe essere eseguita al massimo tre volte.
3. Tutte le specifiche di temperatura si riferiscono al lato superiore del package.
4. Non è consigliato un processo di raffreddamento rapido dalla temperatura di picco.
5. È sempre auspicabile la più bassa temperatura di saldatura possibile che garantisca un giunto affidabile.
6. La saldatura a immersione non è un metodo di assemblaggio raccomandato o garantito per questo componente.

10. Approfondimento Tecnico e Considerazioni di Progettazione

10.1 Imperativo della Gestione Termica

La resistenza termica da giunzione a punto di saldatura (R_{th j-s}) è tipicamente 30 K/W. Un efficace dissipatore di calore è non negoziabile per i LED UVC. L'alta energia dei fotoni UVC genera calore significativo alla giunzione del semiconduttore. Senza una corretta dissipazione, la temperatura di giunzione aumenterà, portando a un'accelerazione del decadimento del flusso, a uno spostamento della lunghezza d'onda e, infine, a un guasto catastrofico. I progettisti devono utilizzare MCPCB appropriati o altre strategie di gestione termica per mantenere T_jben al di sotto del massimo di 115°C, idealmente a 80°C o inferiore per la massima durata.

10.2 Progettazione Ottica per l'Efficacia della Sterilizzazione

La lunghezza d'onda di picco di 275nm rientra nell'intervallo di efficacia germicida (circa 260nm-280nm), dove l'assorbimento del DNA/RNA è elevato. Il flusso radiante (mW), non il flusso luminoso (lm), è la metrica rilevante. La progettazione del sistema deve garantire che la superficie target riceva la dose UV richiesta (misurata in J/m² o mJ/cm²), che è il prodotto dell'irradianza (W/m²) e del tempo di esposizione. Il largo angolo di visione di 120° aiuta per una copertura uniforme ma riduce l'irradianza di picco a una data distanza. Per applicazioni focalizzate, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie.

10.3 Interfaccia Elettrica e Selezione del Driver

Con una tensione diretta tipica di 6,0V a 100mA, il LED richiede un driver in grado di fornire una corrente costante stabile fino a 150mA con una tensione di compliance superiore a 7,0V. Dato il coefficiente di temperatura negativo di V_F, un semplice limite di corrente resistivo è inadeguato e pericoloso, poiché può portare a fuga termica. Un driver LED dedicato o un circuito a corrente costante lineare/a commutazione progettato correttamente è essenziale. Il driver dovrebbe includere anche funzioni per lo soft-start e la protezione da sovratensione.

10.4 Compatibilità dei Materiali e Sicurezza

La radiazione UVC a 275nm è altamente energetica e può degradare molti materiali organici, inclusi plastiche, adesivi e isolamento dei cavi utilizzati nell'assemblaggio. Tutti i materiali nel percorso ottico e vicino al LED devono essere classificati per l'esposizione ai raggi UVC. Inoltre, i raggi UVC sono dannosi per la pelle e gli occhi umani. Qualsiasi prodotto finale deve incorporare schermature adeguate, sistemi di interblocco ed etichette di avvertimento per garantire la sicurezza dell'utente, conformandosi agli standard di sicurezza laser o luminosa pertinenti (es. IEC 62471).

11. Confronto con le Tecnologie UV Convenzionali

Il LTPL-G35UV275PB offre vantaggi distinti rispetto alle sorgenti UV tradizionali come le lampade a mercurio a bassa pressione:
Vantaggi:
- Accensione/Spegnimento Istantaneo:Nessun tempo di riscaldamento o raffreddamento, consentendo il funzionamento pulsato.
- Compatto e Robusto:A stato solido, nessun tubo di vetro fragile o filamenti.
- Senza Mercurio:Ecologico ed evita problemi di smaltimento di materiali pericolosi.
- Specificità della Lunghezza d'Onda:Spettro di emissione stretto mira all'efficacia germicida senza UV-A/UV-B estranei.
- Controllo Digitale:Facilmente dimmerabile e integrabile con sistemi di controllo intelligenti.
Considerazioni:
- Costo Iniziale più Alto per mW:Sebbene il costo totale di proprietà possa essere inferiore.
- Gestione Termica:Richiede una progettazione termica più attiva rispetto ad alcune lampade convenzionali.
- Sistema Ottico:Potrebbe richiedere una diversa progettazione ottica a causa della più piccola area di emissione e del diverso pattern di radiazione.

12. Scenari Applicativi e Casi d'Uso

• Disinfezione Superficiale:Integrazione in dispositivi per disinfettare strumenti medici, schermi di smartphone o superfici toccate frequentemente in ospedali e spazi pubblici.
• Purificazione dell'Acqua:Utilizzato in purificatori d'acqua punto d'uso o in linea per inattivare batteri e virus senza prodotti chimici.
• Sterilizzazione dell'Aria:Integrato in sistemi HVAC o purificatori d'aria portatili per trattare l'aria in circolazione.
• Apparecchiature per Scienze della Vita:Fornitura di illuminazione UV in postazioni di lavoro PCR, cappe di sicurezza biologica o crosslinker.
• Prodotti di Consumo:Sterilizzatori compatti per oggetti personali come spazzolini da denti, biberon o mascherine (con adeguati involucri di sicurezza).

13. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la durata di vita prevista di questo LED UVC?
R: La durata di vita è tipicamente definita come le ore di funzionamento fino a quando il flusso radiante si deprezza al 50% (L50). Questo dipende fortemente dalla corrente di pilotaggio e dalla temperatura di giunzione. Operare alla tipica corrente di 100mA con una buona gestione termica (bassa T_j) può produrre durate di vita superiori a 10.000 ore, superando di gran lunga molte sorgenti UV convenzionali.

D: Posso pilotare questo LED con un alimentatore da 5V?
R: No. La tensione diretta tipica è 6,0V e il massimo può essere 7,0V. Un alimentatore da 5V non accenderebbe sufficientemente il LED. È richiesto un convertitore boost o un driver con una tensione di compliance di uscita più alta.

D: Come interpreto i codici bin quando ordino?
R> Specificare il bin V_Frichiesto (V1-V4), il bin Φ_e (X1-X3) e il bin λ_P (W1) in base alle esigenze della tua applicazione per coerenza di tensione, potenza di uscita e lunghezza d'onda precisa. Ciò garantisce di ricevere LED con caratteristiche strettamente raggruppate.

D: L'emissione luminosa è visibile?
R: No. La radiazione UVC a 275nm è al di fuori dello spettro visibile (400-700nm). Il LED potrebbe avere una debolissima luminescenza blu/viola dovuta a minori emissioni secondarie, ma l'output germicida primario è invisibile.Questa invisibilità rende gli interblocchi di sicurezza ancora più critici.