Ficha Técnica do LED UV LTPL-C034UVG405 - Comprimento de Onda de Pico 405nm - Tensão Direta Típica 3.6V - Potência Máxima 4.4W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTPL-C034UVG405 é um díodo emissor de luz (LED) ultravioleta (UV) de alta potência, projetado para aplicações exigentes como cura UV e outros processos UV comuns. Este produto representa uma alternativa energeticamente eficiente às fontes de luz UV convencionais, combinando a longa vida útil operacional e a confiabilidade inerentes à iluminação de estado sólido com uma alta potência radiante. Ele permite maior flexibilidade de projeto e cria novas oportunidades para que a tecnologia UV de estado sólido substitua os sistemas UV tradicionais.

1.1 Características Principais

• Acionamento compatível com Circuito Integrado (CI).
• Conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) e livre de chumbo.
• Custos operacionais mais baixos em comparação com fontes UV convencionais.
• Requisitos de manutenção reduzidos devido à confiabilidade do estado sólido.

2. Especificações Máximas Absolutas

As seguintes especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Todos os parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Corrente Direta Contínua (If):1000 mA
• Consumo de Potência (Po):4.4 W
• Faixa de Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-55°C a +100°C
• Temperatura de Junção (Tj):125°C

Nota Importante:Operar o LED sob condições de polarização reversa por períodos prolongados pode resultar em danos ou falha do componente.

3. Características Eletro-Ópticas

As seguintes características são medidas a Ta=25°C e a uma corrente direta (If) de 700mA, que serve como uma condição de operação típica.

• Tensão Direta (Vf):Mínimo 3.2V, Típico 3.6V, Máximo 4.4V.
• Fluxo Radiante (Φe):Mínimo 1225 mW, Típico 1415 mW, Máximo 1805 mW. Esta é a potência radiante total medida com uma esfera integradora.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):Mínimo 400 nm, Máximo 410 nm.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Tipicamente 130 graus.
• Resistência Térmica, Junção ao Ponto de Solda (Rthjs):Tipicamente 4.1 °C/W. A tolerância de medição é de ±10%.

4. Sistema de Códigos de Binagem

Os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave para garantir consistência na aplicação. O código do bin está marcado em cada saco de embalagem.

4.1 Binagem da Tensão Direta (Vf)

• V1:3.2V a 3.6V
• V2:3.6V a 4.0V
• V3:4.0V a 4.4V
• Tolerância: ±0.1V

4.2 Binagem do Fluxo Radiante (mW)

• ST:1225 mW a 1325 mW
• TU:1325 mW a 1430 mW
• UV:1430 mW a 1545 mW
• VW:1545 mW a 1670 mW
• WX:1670 mW a 1805 mW
• Tolerância: ±10%

4.3 Binagem do Comprimento de Onda de Pico (Wp)

• P4A:400 nm a 405 nm
• P4B:405 nm a 410 nm
• Tolerância: ±3 nm

5. Análise das Curvas de Desempenho

As seguintes curvas típicas fornecem insights sobre o comportamento do dispositivo em várias condições (ambiente a 25°C, salvo indicação em contrário).

5.1 Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída radiante aumenta com a corrente direta, mas pode exibir comportamento não linear em correntes mais altas devido a efeitos térmicos e à queda de eficiência.

5.2 Distribuição Espectral Relativa

O gráfico espectral confirma a faixa de emissão estreita centrada no comprimento de onda de pico de 405nm, característica dos LEDs UV e adequada para curar fotoiniciadores específicos.

5.3 Padrão de Radiação (Ângulo de Visão)

O gráfico da característica de radiação ilustra o típico ângulo de visão de 130 graus, mostrando a distribuição de intensidade em função do ângulo em relação ao eixo óptico.

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

A curva I-V demonstra a relação exponencial entre corrente e tensão do díodo, crucial para projetar drivers de corrente constante apropriados.

5.5 Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura de Junção

Este gráfico destaca o impacto negativo do aumento da temperatura de junção na saída de luz. O fluxo radiante diminui à medida que a temperatura aumenta, enfatizando a necessidade de um gerenciamento térmico eficaz.

5.6 Curva de Derating da Corrente Direta

Esta curva especifica a corrente direta máxima permitida em função da temperatura do encapsulamento (Tc). Para garantir confiabilidade e evitar exceder a temperatura máxima de junção, a corrente de acionamento deve ser reduzida ao operar em temperaturas ambientes mais altas.

6. Resumo dos Testes de Confiabilidade

O dispositivo passou por uma série abrangente de testes de confiabilidade, com zero falhas relatadas nas amostras testadas. Os testes incluem:

• Vida Útil em Baixa Temperatura (LTOL):Temperatura do encapsulamento a -10°C, 700mA, 1000 horas.
• Vida Útil em Temperatura Ambiente (RTOL):25°C, 1000mA, 1000 horas.
• Vida Útil em Alta Temperatura (HTOL):Temperatura do encapsulamento a 85°C, 700mA, 1000 horas.
• Vida Útil em Alta Temperatura e Umidade (WHTOL):60°C/90% UR, 700mA, 500 horas.
• Choque Térmico (TMSK):-40°C a 125°C, 100 ciclos.
• Resistência ao Calor do Reflow de Solda:Pico de 260°C, 10 segundos, 2 ciclos.
• Teste de Soldabilidade:245°C, 5 segundos, solda sem chumbo.

Critérios de Danos:Um dispositivo é considerado com falha se, após o teste, a tensão direta variar mais de ±10% ou o fluxo radiante degradar mais de -30% em relação aos valores iniciais medidos na corrente típica.

7. Informações Mecânicas e de Montagem

7.1 Dimensões de Contorno e Layout dos Pads na PCB

A ficha técnica fornece desenhos mecânicos detalhados com dimensões em milímetros. As notas principais incluem:

• Tolerância geral de dimensão: ±0.2mm.
• Tolerância da altura da lente e comprimento/largura do substrato cerâmico: ±0.1mm.
• O pad térmico é eletricamente isolado (neutro) dos pads do ânodo e do cátodo.
• É fornecido um layout recomendado dos pads de fixação na placa de circuito impresso (PCB) para garantir soldagem e condução térmica adequadas.

7.2 Diretrizes de Soldagem

Perfil de Reflow de Solda:É fornecido um perfil de temperatura recomendado, com uma temperatura máxima do corpo não excedendo 260°C. Uma taxa de resfriamento rápida a partir da temperatura de pico não é recomendada.

Soldagem Manual:Máximo de 300°C por no máximo 2 segundos, apenas uma vez.

Notas Gerais:

• Todas as referências de temperatura são para o lado superior do corpo do encapsulamento.
• A menor temperatura de soldagem possível é desejável.
• O reflow de solda deve ser realizado no máximo três vezes.
• O método de soldagem por imersão não é recomendado ou garantido.

7.3 Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita e carretel para montagem automatizada, em conformidade com as especificações EIA-481-1-B.

• Dimensões da Fita:Desenhos detalhados especificam o tamanho do bolso e a construção da fita.
• Dimensões do Carretel:Fornecidas para carretéis de 7 polegadas.
• Embalagem:Máximo de 500 peças por carretel de 7 polegadas. Os bolsos vazios são selados com fita de cobertura. É permitido um máximo de dois componentes ausentes consecutivos.

8. Diretrizes e Precauções de Aplicação

8.1 Método de Acionamento

LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir operação estável e longa vida, eles devem ser acionados por uma fonte de corrente constante, não por uma fonte de tensão constante. Um circuito limitador de corrente apropriado ou um CI driver de LED dedicado é essencial.

8.2 Gerenciamento Térmico

Dada a dissipação de potência máxima de 4.4W e a sensibilidade da saída e da vida útil à temperatura de junção, um dissipador de calor eficaz é crítico. A baixa resistência térmica (4.1 °C/W típ.) da junção ao ponto de solda facilita a transferência de calor, mas o caminho térmico geral do sistema, da PCB ao ambiente, deve ser projetado com cuidado, especialmente ao operar em altas correntes ou em ambientes quentes.

8.3 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, use apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico. O uso de limpadores químicos não especificados pode danificar o material do encapsulamento do LED.

9. Comparação Técnica e Considerações de Projeto

9.1 Vantagens sobre Fontes UV Convencionais

Comparado com lâmpadas de vapor de mercúrio ou outras tecnologias UV convencionais, este LED UV oferece:

• Liga/Desliga Instantâneo:Sem tempo de aquecimento ou resfriamento, permitindo ciclos de processo mais rápidos.
• Longa Vida Útil:Vida operacional significativamente mais longa, reduzindo a frequência de substituição e os custos de manutenção.
• Eficiência Energética:Maior eficiência de conversão elétrica-óptica, reduzindo os custos de energia operacional.
• Tamanho Compacto e Liberdade de Projeto:O fator de forma pequeno permite integração em espaços mais apertados e possibilita novos formatos para sistemas de cura.
• Operação Mais Fria:Emite muito pouca radiação infravermelha, reduzindo a carga de calor no substrato alvo.
• Segurança Ambiental:Não contém mercúrio, alinhando-se com a RoHS e outras regulamentações ambientais.

9.2 Considerações de Projeto para Sistemas de Cura UV

• Projeto Óptico:Lentes ou refletores podem ser necessários para focar o feixe de 130 graus em um ponto ou linha mais concentrados para uma cura eficiente.
• Seleção do Driver:É necessário um driver de corrente constante capaz de fornecer até 1000mA com recursos apropriados de dimerização/pulsos. O driver deve levar em conta a variação da tensão direta dos bins (3.2V a 4.4V).
• Projeto do Dissipador de Calor:A PCB deve ser projetada com vias térmicas e área de cobre adequadas. Para arranjos de alta potência, um dissipador de calor externo de alumínio é frequentemente necessário.
• Compatibilidade de Comprimento de Onda:Certifique-se de que o comprimento de onda de pico de 405nm é ideal para o fotoiniciador usado na cola de cura, tinta ou revestimento.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Qual é a corrente de operação típica para este LED?

As características eletro-ópticas e os códigos de binagem são especificados a uma corrente direta (If) de 700mA, que é considerada um ponto de operação típico que equilibra saída e longevidade. A corrente contínua máxima absoluta é 1000mA, mas a operação neste nível requer excelente gerenciamento térmico.

10.2 Como o fluxo radiante é medido?

Fluxo radiante (em miliwatts) é a potência óptica total emitida pelo LED, medida usando uma esfera integradora que captura a luz de todos os ângulos. Isso é diferente do fluxo luminoso (lumens), que é ponderado pela sensibilidade do olho humano e não é aplicável a fontes UV.

10.3 Vários LEDs podem ser conectados em série ou paralelo?

A conexão em série é geralmente preferida ao usar um driver de corrente constante, pois garante a mesma corrente através de cada LED. A conexão em paralelo não é recomendada sem resistores de balanceamento de corrente individuais para cada string de LED, devido às variações na tensão direta (Vf) entre os dispositivos, o que pode levar a compartilhamento desigual de corrente e potencial sobretensão.

10.4 Qual é o impacto da temperatura de junção no desempenho?

Como mostrado nas curvas de desempenho, o aumento da temperatura de junção leva a uma diminuição na saída do fluxo radiante (queda de eficiência) e pode acelerar a degradação de longo prazo, reduzindo a vida útil do dispositivo. Manter uma baixa temperatura de junção através de um dissipador de calor adequado é fundamental para um desempenho e confiabilidade consistentes.

11. Princípio de Operação e Tendências Tecnológicas

11.1 Princípio Básico de Operação

Este LED UV é um dispositivo semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam dentro da região ativa do chip semicondutor, liberando energia na forma de fótons. Os materiais específicos (por exemplo, compostos à base de nitreto de gálio) e a estrutura de poço quântico são projetados para produzir fótons no espectro ultravioleta, especificamente em torno de 405nm.

11.2 Tendências da Indústria

O mercado de LED UV é impulsionado pela substituição de lâmpadas de mercúrio em setores como impressão, adesivos, revestimentos e desinfecção. As principais tendências incluem o aumento da potência de saída (fluxo radiante) de emissores únicos, melhorias na eficiência wall-plug (WPE), o desenvolvimento de LEDs UVC de comprimento de onda mais curto para esterilização e a redução do custo por miliwatt. O LTPL-C034UVG405 se encaixa na tendência de fornecer soluções robustas e de alta potência para aplicações de cura industrial.