Ficha Técnica do LED UV LTPL-C036UVG395 - Comprimento de Onda de Pico 395nm - 3.7V Típ. - 4.4W Máx. - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Esta série de produtos representa uma fonte de luz ultravioleta (UV) avançada e energeticamente eficiente, projetada para processos de cura UV e outras aplicações comuns. Ela combina com sucesso a longa vida útil operacional e a alta confiabilidade inerentes à tecnologia de Diodo Emissor de Luz (LED) com os níveis de intensidade tradicionalmente associados às fontes de luz UV convencionais. Esta combinação oferece uma flexibilidade de design significativa e abre novos caminhos para que a iluminação UV de estado sólido substitua as tecnologias UV mais antigas e menos eficientes.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Compatibilidade com Circuito Integrado (C.I.):Projetado para fácil integração em circuitos eletrónicos modernos e sistemas de controlo.
• Conformidade Ambiental:O produto está em total conformidade com a diretiva Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS) e é fabricado utilizando processos sem chumbo (Pb-free).
• Redução de Custos Operacionais:Oferece custos operacionais totais mais baixos em comparação com fontes UV tradicionais, devido à maior eficiência elétrica e ao consumo de energia reduzido.
• Economia em Custos de Manutenção:A natureza de estado sólido dos LEDs leva a requisitos de manutenção e custos associados significativamente reduzidos ao longo da vida útil do produto.
• Liberdade de Design:Permite novos formatos e designs de aplicação anteriormente limitados pela tecnologia convencional de lâmpadas UV.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites extremos além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestas condições não é garantida e deve ser evitada em projetos confiáveis.

• Corrente Contínua Direta (If):1000 mA (Máximo)
• Consumo de Potência (Po):4.4 W (Máximo)
• Gama de Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C
• Gama de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-55°C a +100°C
• Temperatura de Junção (Tj):110°C (Máximo)

Nota Crítica:A operação prolongada do LED sob condições de polarização inversa pode levar à degradação do componente ou a uma falha catastrófica. A proteção adequada do circuito é essencial.

2.2 Características Eletro-Óticas (Ta=25°C)

Estes parâmetros são medidos em condições padrão de teste (If = 700mA, Ta=25°C) e definem o desempenho central do LED.

• Tensão Direta (Vf):O valor típico é 3.7V, com uma gama de 2.8V (Mín.) a 4.4V (Máx.).
• Fluxo Radiante (Φe):A potência ótica total de saída no espectro UV. O valor típico é 1240 mW, variando de um mínimo de 1050 mW a um máximo de 1545 mW.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):O comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte. Para este dispositivo, é especificado entre 390 nm (Mín.) e 400 nm (Máx.), centrado em torno de 395nm.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):O ângulo total no qual a intensidade radiante é metade da intensidade máxima (tipicamente a 0°). O valor típico é 55°.
• Resistência Térmica (Rthjs):Este parâmetro, tipicamente 5.0 °C/W, quantifica a resistência ao fluxo de calor da junção semicondutora para o ponto de solda. Um valor mais baixo indica uma melhor capacidade de dissipação de calor.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O código do bin está marcado em cada saco de embalagem.

3.1 Binning da Tensão Direta (Vf)

Os LEDs são categorizados com base na sua queda de tensão direta a 700mA.
V0: 2.8V - 3.2V
V1: 3.2V - 3.6V
V2: 3.6V - 4.0V
V3: 4.0V - 4.4V
Tolerância: ±0.1V

3.2 Binning do Fluxo Radiante (mW)

Os LEDs são classificados pela sua potência ótica de saída a 700mA.
PR: 1050 mW - 1135 mW
RS: 1135 mW - 1225 mW
ST: 1225 mW - 1325 mW
TU: 1325 mW - 1430 mW
UV: 1430 mW - 1545 mW
Tolerância: ±10%

3.3 Binning do Comprimento de Onda de Pico (Wp)

Os LEDs são agrupados de acordo com o seu comprimento de onda de emissão de pico.
P3T: 390 nm - 395 nm
P3U: 395 nm - 400 nm
Tolerância: ±3nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída ótica (fluxo radiante) aumenta com a corrente direta, mas não de forma linear. Tendencialmente satura a correntes mais elevadas devido ao aumento da temperatura de junção e à queda de eficiência. Os projetistas devem selecionar uma corrente de operação que equilibre a intensidade de saída com a eficiência e a longevidade.

4.2 Distribuição Espectral Relativa

O gráfico espectral confirma a emissão UV de banda estreita centrada em torno de 395nm. Esta é uma característica dos LEDs UV baseados em InGaN. O espectro estreito é vantajoso para aplicações que requerem ativação de comprimento de onda específico, como certos fotoiniciadores em resinas UV-curáveis.

4.3 Padrão de Radiação (Ângulo de Visão)

O gráfico da característica de radiação ilustra a distribuição espacial da luz. O típico ângulo de visão de 55° indica um feixe moderadamente amplo, adequado para aplicações que requerem iluminação de área em vez de um ponto altamente focado.

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

Esta curva fundamental demonstra a relação exponencial típica de um díodo. A tensão direta aumenta com a corrente. A inclinação da curva na região de operação está relacionada com a resistência dinâmica do dispositivo.

4.5 Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura de Junção

Esta é uma curva crítica para a gestão térmica. Mostra que a saída ótica do LED diminui à medida que a temperatura de junção (Tj) aumenta. Um dissipador de calor eficaz é fundamental para manter uma saída alta e estável e garantir a fiabilidade a longo prazo.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões de Contorno

O dispositivo apresenta um pacote de montagem em superfície (SMD). Notas dimensionais principais incluem:
- Todas as dimensões lineares estão em milímetros (mm).
- A tolerância dimensional geral é de ±0.2mm.
- A altura da lente e o comprimento/largura do substrato cerâmico têm uma tolerância mais apertada de ±0.1mm.
- O *thermal pad* (geralmente a almofada central por baixo) está eletricamente isolado (neutro) dos terminais elétricos do ânodo e do cátodo. Isto permite que seja ligado a um plano de terra ou a um dissipador de calor para gestão térmica sem criar um curto-circuito elétrico.

5.2 Layout Recomendado para as Almofadas de Ligação na PCB

É fornecido um *footprint* recomendado para o design da placa de circuito impresso (PCB). Isto inclui o tamanho e o espaçamento para o ânodo, cátodo e *thermal pad*. Seguir este layout garante uma soldadura adequada, uma ligação elétrica correta e, mais importante, uma transferência térmica ótima da junção do LED para a PCB.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Reflow

É fornecido um perfil detalhado de temperatura vs. tempo para soldadura por reflow. Os parâmetros-chave incluem:
- Taxa de aquecimento na pré-aquecimento.
- Temperatura e tempo de *soak* (pré-aquecimento).
- Temperatura de pico de reflow (não deve exceder a temperatura máxima nominal do LED).
- Taxa de arrefecimento. Não é recomendado um processo de arrefecimento rápido, pois pode induzir tensão térmica.
Notas Importantes:
1. Todas as especificações de temperatura referem-se à superfície superior do pacote do LED.
2. O perfil pode necessitar de ajustes com base na pasta de soldar específica utilizada.
3. A temperatura de soldadura mais baixa possível que garante uma junção fiável é sempre desejável para minimizar a tensão térmica no LED.
4. A soldadura manual, se necessária, deve ser limitada a uma temperatura máxima do ferro de 300°C por não mais de 2 segundos, e realizada apenas uma vez.
5. A soldadura por reflow não deve ser realizada mais de três vezes no mesmo dispositivo.

6.2 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, devem ser utilizados apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA). Limpadores químicos não especificados ou agressivos podem danificar o material do pacote, a lente ou os componentes internos do LED.

6.3 Método de Acionamento

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir um brilho uniforme quando vários LEDs estão ligados em paralelo num circuito, é fortemente recomendado utilizar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED. Isto compensa pequenas variações na tensão direta (Vf) entre dispositivos individuais, prevenindo a "corrente desequilibrada" e garantindo um desempenho e longevidade consistentes em toda a matriz.

7. Embalagem e Manuseamento

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora embutida e bobinas de padrão industrial para montagem automática *pick-and-place*.
- As dimensões da fita (tamanho do bolso, *pitch*) são especificadas.
- São fornecidas as dimensões da bobina (diâmetro de 7 polegadas), com uma capacidade máxima de 500 peças por bobina.
- Os bolsos vazios na fita são selados com uma fita de cobertura.
- A embalagem está em conformidade com as especificações EIA-481-1-B.
- É permitido um máximo de dois componentes em falta consecutivos (bolsos vazios) de acordo com o padrão de embalagem.

8. Dados de Fiabilidade

Foi executado um plano de teste de fiabilidade abrangente, demonstrando a robustez do produto. Todos os testes mostraram zero falhas em dez amostras, indicando alta fiabilidade sob várias condições de stress.

• Vida Operacional a Baixa Temperatura (LTOL):Temperatura do *case* a -10°C, 700mA durante 1000 horas.
• Vida Operacional à Temperatura Ambiente (RTOL):Ambiente a 25°C, 1000mA durante 1000 horas.
• Vida Operacional a Alta Temperatura (HTOL):Temperatura do *case* a 85°C, 60mA durante 1000 horas.
• Vida Operacional a Alta Temperatura e Humidade (WHTOL):60°C / 90% Humidade Relativa, 350mA durante 500 horas.
• Choque Térmico (TMSK):-40°C a +125°C, 100 ciclos.
• Armazenamento a Alta Temperatura:Ambiente a 100°C durante 1000 horas.

Critérios de Falha:Um dispositivo é considerado uma falha se, após o teste, a sua tensão direta (Vf) variar mais de ±10% ou o seu fluxo radiante (Φe) degradar mais de ±15% em relação aos valores típicos iniciais.

9. Notas de Aplicação e Considerações de Design

9.1 Aplicação Principal: Cura UV

Este LED é idealmente adequado para aplicações de cura UV, que incluem:
- Cura de adesivos (ex.: montagem eletrónica, dispositivos médicos).
- Cura de tintas e revestimentos (ex.: impressão, revestimentos conformais).
- Cura de resinas para impressão 3D (polimerização em tanque).
O comprimento de onda de 395nm é eficaz para iniciar uma ampla gama de fotoiniciadores comuns usados em formulações industriais.

9.2 Outras Aplicações UV

- Verificação de moeda e documentos.
- Inspeção não destrutiva (inspeção por penetrantes fluorescentes).
- Fototerapia médica e cosmética (sob orientação médica apropriada e certificação do dispositivo).
- Purificação de ar e água (quando combinado com catalisadores apropriados).

9.3 Considerações de Design Críticas

1. Gestão Térmica:Este é o fator mais importante para o desempenho e a vida útil. A baixa resistência térmica (5°C/W) só é eficaz se o LED estiver corretamente montado num dissipador de calor adequado. A temperatura de junção (Tj) deve ser mantida o mais baixa possível, idealmente bem abaixo do valor máximo nominal de 110°C.
2. Acionamento por Corrente Constante:Utilize sempre um *driver* de LED de corrente constante, não uma fonte de tensão constante. Isto garante uma saída de luz estável e protege o LED de *thermal runaway*.
3. Proteção contra ESD:Embora não explicitamente declarado para este LED de potência, o manuseamento com as devidas precauções contra Descarga Eletrostática (ESD) é considerado uma boa prática para todos os dispositivos semicondutores.
4. Design Ótico:Considere ótica secundária (lentes, refletores) se for necessário um padrão de feixe específico, uma vez que o ângulo de visão nativo é de 55°.

10. Comparação Técnica e Contexto de Mercado

Este LED representa a evolução das fontes de luz UV. Comparado com tecnologias tradicionais como lâmpadas de vapor de mercúrio, oferece vantagens distintas:
- Ligação/Desliga Instantânea:Sem tempo de aquecimento ou arrefecimento.
- Longa Vida Útil:Dezenas de milhares de horas contra milhares para lâmpadas.
- Eficiência:Maior eficiência de conversão elétrica-ótica, reduzindo custos de energia.
- Tamanho Compacto & Flexibilidade de Design:Permite designs de produto mais pequenos e inovadores.
- Ecológico:Não contém mercúrio, é compatível com RoHS e reduz resíduos perigosos.
- Pureza Espectral:Emite um pico estreito em ~395nm sem o espectro amplo e a radiação infravermelha (calor) das lâmpadas, o que pode ser benéfico para substratos sensíveis.

11. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Qual é a corrente de operação típica para este LED?
R1: Embora possa suportar até 1000mA, as características eletro-óticas e o *binning* são especificados a 700mA, que é um ponto de operação recomendado comum que equilibra a saída e a eficiência.

P2: Por que é que o *thermal pad* é eletricamente neutro?
R2: Isto permite aos projetistas ligar a almofada diretamente a uma grande área de cobre (terra térmica) na PCB para máxima dissipação de calor, sem se preocuparem em criar um curto-circuito elétrico com o ânodo ou o cátodo.

P3: Posso acionar vários LEDs em paralelo a partir de uma fonte de corrente?
R3: Não é recomendado sem resistores individuais em série para cada LED. Devido a variações naturais no Vf, os LEDs em paralelo não partilharão a corrente uniformemente, levando a uma incompatibilidade de brilho e a uma potencial sobrecorrente em alguns dispositivos.

P4: Como interpreto o código de *bin*?
R4: O código no saco (ex.: V1/ST/P3U) indica-lhe o grupo de desempenho específico para esse LED: o seu *bin* de Tensão Direta (V1), o seu *bin* de Fluxo Radiante (ST) e o seu *bin* de Comprimento de Onda de Pico (P3U). Isto permite uma seleção precisa em aplicações que requerem um rigoroso emparelhamento de parâmetros.

12. Princípios de Operação e Tecnologia

Esta é uma fonte de luz baseada em semicondutor. Quando uma tensão direta que excede a sua energia de *bandgap* é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do *chip*, libertando energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico de 395nm é alcançado através da engenharia do *bandgap* dos materiais semicondutores utilizados, tipicamente nitreto de alumínio e gálio (AlGaN) ou nitreto de índio e gálio (InGaN) com composições específicas. A luz UV é emitida através de um pacote transparente que inclui uma lente para moldar o feixe de saída.

13. Tendências da Indústria e Perspetiva Futura

O mercado para LEDs UV está a experienciar um crescimento significativo, impulsionado por:
1. Eliminação Progressiva das Lâmpadas de Mercúrio:Regulamentações globais como a Convenção de Minamata estão a acelerar a adoção de alternativas sem mercúrio.
2. Avanços em Eficiência e Potência:A I&D contínua está a melhorar a eficiência *wall-plug* (WPE) e a potência máxima de saída dos LEDs UV-C, UV-B e UV-A, tornando-os viáveis para aplicações mais exigentes.
3. Miniaturização e Integração:Os LEDs UV permitem dispositivos portáteis e alimentados por bateria para desinfeção, cura e deteção, abrindo novos mercados de consumo e profissionais.
4. Sistemas Inteligentes e Conectados:A integração com sensores e plataformas IoT permite um controlo preciso da dose e monitorização remota em sistemas de cura e purificação. O produto aqui documentado faz parte desta tendência mais ampla em direção a soluções UV de estado sólido eficientes, fiáveis e controláveis.