Folha de Dados do LED UV LTPL-C16FUVM375 - 3.2x1.6x1.9mm - 3.5V - 160mW - Comprimento de Onda de Pico 375nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série LTPL-C16 representa um avanço significativo na tecnologia de iluminação de estado sólido, especificamente projetada para aplicações ultravioleta (UV). Este produto é uma fonte de luz energeticamente eficiente e ultracompacta que combina a longa vida operacional e a alta confiabilidade inerentes aos Diodos Emissores de Luz (LEDs) com níveis de desempenho adequados para substituir sistemas convencionais de iluminação UV. Oferece aos projetistas considerável liberdade no desenvolvimento de produtos devido ao seu fator de forma reduzido e design de montagem em superfície, possibilitando novas aplicações em processos e equipamentos baseados em UV.

1.1 Características e Vantagens Principais

As vantagens centrais deste componente derivam do seu design e processo de fabricação. É totalmente compatível com equipamentos padrão de pick-and-place automatizados, facilitando a montagem em grande volume e de baixo custo em placas de circuito impresso (PCBs). O encapsulamento é qualificado para processos de soldagem por refluxo por infravermelho (IR) e por fase de vapor, atendendo aos requisitos padrão de fabricação sem chumbo e em conformidade com a RoHS. Sua pegada padrão EIA (Electronic Industries Alliance) garante interoperabilidade e facilidade de integração em bibliotecas de design e linhas de montagem existentes. Além disso, o dispositivo é projetado para ser diretamente compatível com níveis de acionamento de circuitos integrados (ICs), simplificando a eletrônica de controle periférica.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED UV é especificamente direcionado para processos industriais e de fabricação que utilizam luz ultravioleta. As principais áreas de aplicação incluem a cura UV de adesivos, resinas e revestimentos, onde é necessária polimerização precisa e rápida. Também é adequado para sistemas de marcação e codificação UV. Outro caso de uso significativo é na secagem e cura de tintas de impressão especializadas. O comprimento de onda de 375nm é particularmente eficaz na iniciação de reações fotoquímicas para esses fins.

2. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

O dispositivo é acondicionado em um encapsulamento compacto de montagem em superfície. As dimensões de contorno são críticas para o layout da PCB e o gerenciamento térmico. O corpo do encapsulamento mede aproximadamente 3,2mm de comprimento, 1,6mm de largura e tem uma altura de 1,9mm. Todas as tolerâncias dimensionais são tipicamente ±0,1mm, salvo especificação em contrário no desenho mecânico detalhado. O componente apresenta uma lente transparente para uma extração de luz otimizada.

2.1 Layout dos Terminais de Fixação na PCB

Para uma soldagem confiável, é fornecido um padrão de terminais (footprint) recomendado para a PCB. Este padrão é otimizado para processos de soldagem por refluxo por infravermelho ou por fase de vapor. O design dos terminais garante a formação adequada do filete de solda, estabilidade mecânica e transferência térmica eficaz do chip do LED para a PCB, o que é crucial para gerenciar a temperatura de junção e manter a confiabilidade a longo prazo.

2.2 Identificação de Polaridade

O componente possui um cátodo e um ânodo designados. A polaridade é tipicamente indicada por uma marcação no corpo do encapsulamento, como um entalhe, ponto ou canto cortado. A orientação correta da polaridade durante a montagem é obrigatória, pois a aplicação de uma tensão reversa que exceda a classificação absoluta máxima pode causar danos imediatos ao dispositivo.

3. Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho confiável.

• Dissipação de Potência (Po):160 mW. Esta é a perda de potência máxima permitida dentro do dispositivo a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
• Corrente Contínua Direta (If):40 mA. A corrente direta contínua máxima que pode ser aplicada.
• Tensão Reversa (Vr):5 V. A tensão máxima que pode ser aplicada na direção reversa.
• Faixa de Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é projetado para funcionar.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Junção (Tj):90°C. A temperatura máxima permitida na própria junção semicondutora.

4. Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos em uma condição de teste padrão de Ta=25°C e uma corrente direta (If) de 20mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho típico do dispositivo.

• Fluxo Radiante (Φe):14 mW (Mín), 20 mW (Típ), 28 mW (Máx). Esta é a potência óptica total de saída no espectro UV, medida em miliwatts.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):135 graus (Típ). Define a dispersão angular da radiação emitida onde a intensidade é metade da intensidade de pico.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):370 nm (Mín), 375 nm (Típ), 380 nm (Máx). O comprimento de onda no qual a intensidade radiante espectral é máxima.
• Tensão Direta (Vf):2,8 V (Mín), 3,5 V (Típ), 4,0 V (Máx). A queda de tensão no LED quando opera na corrente direta especificada.
• Corrente Reversa (Ir):10 µA (Máx) em Vr=1,2V. Este parâmetro é testado para verificar a característica Zener, mas o dispositivo não se destina à operação reversa.

5. Código de Classificação e Sistema de Binning

Para gerenciar as variações de produção e permitir uma seleção precisa, os LEDs são classificados em bins de desempenho com base em parâmetros-chave. O código do bin é marcado na embalagem.

5.1 Binning de Tensão Direta (Vf)

Os dispositivos são categorizados em três bins de tensão: V1 (2,8V-3,2V), V2 (3,2V-3,6V) e V3 (3,6V-4,0V). Isso permite que os projetistas selecionem LEDs com quedas de tensão semelhantes para desempenho consistente em matrizes paralelas ou para atender a requisitos específicos do driver.

5.2 Binning de Fluxo Radiante (Φe)

A saída óptica é classificada em uma ampla faixa para garantir a correspondência de intensidade. Os bins variam de R3 (14-16 mW) a R9 (26-28 mW). Selecionar LEDs dos mesmos bins de fluxo ou adjacentes é crítico para aplicações que requerem iluminação uniforme.

5.3 Binning de Comprimento de Onda de Pico (λp)

O comprimento de onda UV é classificado em dois grupos principais: P3P (370-375 nm) e P3Q (375-380 nm). Isso garante consistência espectral para processos sensíveis a um comprimento de onda de ativação UV específico.

6. Análise das Curvas de Desempenho

Dados gráficos fornecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

6.1 Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída óptica não é linearmente proporcional à corrente. Ela aumenta com a corrente, mas pode exibir saturação ou eficiência reduzida em correntes muito altas devido a efeitos térmicos e à queda da eficiência quântica interna. Operar significativamente acima do ponto de teste típico de 20mA requer um gerenciamento térmico cuidadoso.

6.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

A característica I-V é exponencial, típica de um diodo. A curva mostra a tensão de limiar (onde a corrente começa a fluir significativamente) e como a tensão direta aumenta com a corrente. Esta informação é vital para projetar drivers de corrente constante.

6.3 Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura de Junção

Esta é uma das curvas mais críticas para o projeto. Ela demonstra o impacto negativo da temperatura na saída de luz. À medida que a temperatura de junção (Tj) aumenta, o fluxo radiante diminui. Dissipadores de calor eficazes e um projeto térmico adequado da PCB são essenciais para manter uma alta saída e longa vida útil. A curva quantifica o fator de derating.

6.4 Espectro de Emissão Relativo

O gráfico de distribuição espectral mostra a intensidade da radiação emitida em diferentes comprimentos de onda. Ele confirma o pico em ~375nm e mostra a largura de banda espectral (Largura Total à Meia Altura - FWHM), que é importante para aplicações onde reações fotoquímicas específicas são visadas.

7. Diretrizes de Montagem e Manuseio

7.1 Recomendações do Processo de Soldagem

O dispositivo é classificado para soldagem por refluxo sem chumbo. Um perfil de temperatura detalhado é fornecido, especificando os estágios de pré-aquecimento, estabilização, refluxo e resfriamento. Os parâmetros-chave incluem uma temperatura máxima do corpo não superior a 260°C e um tempo acima de 240°C inferior a 10 segundos. Taxas de resfriamento rápido não são recomendadas. A soldagem manual com ferro é possível, mas deve ser limitada a 300°C por no máximo 3 segundos por terminal, apenas uma vez.

7.2 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

Este LED é sensível à descarga eletrostática. Controles adequados de ESD devem estar em vigor durante o manuseio e montagem. Isso inclui o uso de pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos e embalagens e equipamentos seguros contra ESD. A falha em observar as precauções de ESD pode levar a falhas latentes ou catastróficas do dispositivo.

7.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Produtos químicos agressivos ou não especificados podem danificar a lente de epóxi e o encapsulamento, levando à redução da saída de luz ou falha prematura.

7.4 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

O encapsulamento é classificado como Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) 3 de acordo com o padrão JEDEC J-STD-020. Quando a bolsa à prova de umidade está selada, os dispositivos têm uma vida útil de prateleira de um ano quando armazenados a ≤ 30°C e ≤ 90% de UR. Uma vez aberta a bolsa, os componentes devem ser usados dentro de 168 horas (7 dias) se armazenados a ≤ 30°C e ≤ 60% de UR. Se o cartão indicador de umidade ficar rosa ou o limite de tempo for excedido, é necessário um processo de secagem (bake-out) a 60°C por pelo menos 48 horas antes do refluxo para evitar danos de \"popcorning\" durante a soldagem.

8. Informações de Embalagem e Pedido

Os componentes são fornecidos em fita transportadora com relevo para manuseio automatizado. As dimensões da fita são especificadas para serem compatíveis com alimentadores padrão. A fita é enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm). Uma bobina típica contém 1500 peças. A embalagem está em conformidade com as especificações EIA-481-1-B. A fita de cobertura superior sela os compartimentos dos componentes. As especificações de qualidade permitem um máximo de dois componentes faltantes consecutivos em uma bobina.

9. Considerações de Projeto para Aplicação

9.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Um LED é um dispositivo operado por corrente. Para operação estável e consistente, ele deve ser acionado por uma fonte de corrente constante, não de tensão constante. Ao conectar vários LEDs, a conexão em série é preferível, pois garante a mesma corrente através de cada dispositivo. Se a conexão em paralelo for inevitável, resistores limitadores de corrente individuais devem ser usados para cada ramo do LED para compensar as variações na tensão direta (Vf) e evitar a concentração de corrente, o que pode levar a brilho desigual e possível sobrecarga de um dispositivo.

9.2 Gerenciamento Térmico

Gerenciar a temperatura de junção é primordial para o desempenho e a vida útil. A temperatura máxima de junção é 90°C. O projetista deve calcular a resistência térmica da junção para o ambiente (Rth j-a) com base no layout da PCB, área de cobre e possível uso de vias térmicas. A potência dissipada (Pd = Vf * If) deve ser gerenciada para manter Tj dentro dos limites, especialmente considerando a redução da saída de luz com a temperatura mostrada nas curvas de desempenho. Um terminal térmico bem projetado na PCB é essencial.

9.3 Projeto Óptico

O ângulo de visão de 135 graus fornece um padrão de emissão amplo. Para aplicações que requerem luz UV focalizada ou colimada, ópticas secundárias, como lentes ou refletores, podem ser necessárias. O material dessas ópticas deve ser transparente à radiação UV (por exemplo, vidros especializados ou plásticos estáveis aos UV, como PMMA).

10. Confiabilidade e Notas de Aplicação

O produto é projetado para uso em equipamentos eletrônicos comerciais e industriais padrão. Para aplicações que requerem confiabilidade excepcional onde uma falha pode comprometer a segurança (por exemplo, aviação, suporte de vida médico, sistemas de segurança de transporte), uma consulta específica e um potencial processo de qualificação são necessários, pois os dados do produto padrão podem não cobrir tais casos de uso extremos. A vida útil do LED é fortemente influenciada pelas condições de operação, principalmente temperatura de junção e corrente de acionamento. Operar abaixo das especificações absolutas máximas e implementar um projeto térmico robusto maximizará a vida útil operacional.