Folha de Dados Técnica do LED UV LTPL-C034UVD375 - 3.7x3.7x1.6mm - Tensão 3.7V - Potência 2W - Comprimento de Onda de Pico 375nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este produto é um diodo emissor de luz ultravioleta (LED UV) de alta eficiência, projetado principalmente para processos de cura UV e outras aplicações comuns de UV. Representa uma solução de iluminação de estado sólido que visa substituir fontes de luz UV convencionais, combinando a longa vida útil e a confiabilidade inerentes à tecnologia LED com níveis competitivos de brilho. Isto permite maior flexibilidade de projeto e abre novas oportunidades em aplicações que requerem iluminação UV.

1.1 Características e Vantagens Principais

O dispositivo oferece várias vantagens distintas em relação às fontes UV tradicionais:

• Compatibilidade com Circuitos Integrados (CI):O LED é projetado para ser facilmente acionado e controlado por circuitos eletrônicos padrão.
• Conformidade Ambiental:O produto é compatível com RoHS e fabricado utilizando processos livres de chumbo.
• Eficiência Operacional:Contribui para menores custos operacionais totais devido à sua natureza energeticamente eficiente.
• Manutenção Reduzida:A longa vida útil dos LEDs reduz significativamente a frequência e o custo associados à substituição e manutenção das lâmpadas.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Eles são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Corrente Direta Contínua (If):500 mA (Máximo)
• Consumo de Potência (Po):2 W (Máximo)
• 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):110°C (Máximo)

Nota Importante:A operação prolongada sob condições de polarização reversa pode levar à falha do componente.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em Ta=25°C e uma corrente direta (If) de 350mA, que parece ser o ponto de operação recomendado.

• Tensão Direta (Vf):O valor típico é 3.7V, com uma faixa de 2.8V (Mín.) a 4.4V (Máx.).
• Fluxo Radiante (Φe):Esta é a potência óptica total de saída no espectro UV. O valor típico é 470 mW, variando de 350 mW (Mín.) a 590 mW (Máx.).
• Comprimento de Onda de Pico (λp):O comprimento de onda no qual o LED emite a maior potência. Varia de 370 nm a 380 nm, centrando-se em torno de 375 nm.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Aproximadamente 130 graus, indicando um padrão de radiação amplo.
• Resistência Térmica (Rthjc):A resistência térmica junção-encapsulamento é tipicamente 14.7 °C/W. Este parâmetro é crucial para o projeto de gerenciamento térmico, pois indica a eficácia com que o calor pode ser conduzido para longe do chip do LED.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Os LEDs são classificados em grupos de desempenho (bins) para garantir consistência. O código do bin está marcado na embalagem.

3.1 Classificação da Tensão Direta (Vf)

Os LEDs são categorizados em quatro bins de tensão (V0 a V3) com base na sua tensão direta a 350mA. Por exemplo, o bin V1 inclui LEDs com Vf entre 3.2V e 3.6V. A tolerância é de +/- 0.1V.

3.2 Classificação do Fluxo Radiante (Φe)

A potência óptica de saída é classificada de R2 (350-380 mW) até R9 (560-590 mW). O bin típico parece ser R5 (440-470 mW). A tolerância é de +/- 10%.

3.3 Classificação do Comprimento de Onda de Pico (Wp)

O comprimento de onda UV é classificado em dois grupos: P3P (370-375 nm) e P3Q (375-380 nm). A tolerância é de +/- 3 nm. Isto permite a seleção para aplicações sensíveis a comprimentos de onda UV específicos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta

O fluxo radiante aumenta com a corrente direta, mas não linearmente. Os projetistas devem equilibrar a saída óptica desejada com a potência elétrica de entrada e a geração de calor resultante. Operar significativamente acima de 350mA pode reduzir a eficiência e a vida útil.

4.2 Distribuição Espectral Relativa

Esta curva mostra o espectro de emissão, confirmando o pico na região de 375nm (UVA) e a largura de banda espectral. É importante para aplicações onde a pureza espectral ou a energia específica do fóton é crítica.

4.3 Padrão de Radiação

O diagrama polar ilustra o ângulo de visão de 130 graus, mostrando a distribuição de intensidade. Isto é vital para projetar ópticas para coletar, colimar ou focar a luz UV em uma área alvo.

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

Esta curva fundamental mostra a relação exponencial típica dos diodos. O ponto de operação (ex.: 350mA, ~3.7V) é onde o dispositivo é caracterizado. A curva auxilia no projeto do circuito de acionamento de corrente apropriado.

4.5 Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura de Junção

Este gráfico demonstra o impacto negativo do aumento da temperatura de junção na saída de luz. À medida que a temperatura aumenta, o fluxo radiante diminui. Portanto, um dissipador de calor eficaz é essencial para manter um desempenho óptico estável e elevado.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões de Contorno

O pacote tem uma área de aproximadamente 3.7mm x 3.7mm. As dimensões principais incluem a altura da lente e o tamanho do substrato cerâmico, que têm tolerâncias mais apertadas (±0.1mm) em comparação com outros recursos (±0.2mm). O pad térmico é eletricamente isolado do ânodo e do cátodo, permitindo que seja conectado a um dissipador de calor para gerenciamento térmico sem criar um curto-circuito elétrico.

5.2 Pad de Fixação Recomendado para PCB

Um projeto de padrão de solda é fornecido para a placa de circuito impresso (PCB). Isto inclui os pads para os dois contatos elétricos (ânodo e cátodo) e o maior pad térmico central. Um projeto adequado do pad é crítico para uma soldagem confiável e uma transferência de calor eficaz do pacote do LED para a PCB.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

Um perfil detalhado de temperatura-tempo é fornecido para soldagem por refluxo. Os parâmetros principais incluem uma temperatura de pico de 260°C medida no corpo do pacote, com um tempo acima de 240°C não excedendo 30 segundos. Uma taxa de resfriamento controlada é recomendada. A soldagem manual é possível, mas deve ser limitada a 300°C por no máximo 2 segundos, apenas uma vez.

6.2 Notas Importantes de Montagem

• A soldagem por refluxo deve ser realizada no máximo três vezes.
• A menor temperatura de soldagem possível que atinja uma junta confiável é desejável.
• A soldagem por imersão não é um método de montagem recomendado ou garantido para este componente.
• A limpeza deve ser feita apenas com solventes à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA). Produtos químicos não especificados podem danificar o pacote.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora embutida selada com fita de cobertura. A fita é enrolada em bobinas de 7 polegadas, com um máximo de 500 peças por bobina. Para quantidades menores, um pacote mínimo de 100 peças está disponível. A embalagem está em conformidade com os padrões EIA-481-1-B.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Cura UV:Cura de adesivos, secagem de tinta, polimerização de resina em processos de fabricação.
• Médico & Científico:Análise de fluorescência, esterilização (onde o comprimento de onda é apropriado), fototerapia.
• Industrial:Inspeção, detecção de falsificações, sensores ópticos.

8.2 Considerações de Projeto

• Método de Acionamento:LEDs são dispositivos acionados por corrente. Uma fonte de corrente constante é fortemente recomendada para garantir uma saída óptica estável e prevenir fuga térmica, uma vez que a tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo.
• Gerenciamento Térmico:Dado o fluxo radiante típico de 470mW e uma potência total de ~1.3W (350mA * 3.7V), mais de 0.8W é dissipado como calor. Com uma resistência térmica de 14.7°C/W, a temperatura de junção subirá cerca de 11.8°C acima da temperatura do encapsulamento. Um dissipador de calor adequado é obrigatório para manter a junção abaixo de 110°C para confiabilidade.
• Óptica:O feixe amplo de 130 graus pode requerer ópticas secundárias (lentes, refletores) para alcançar o padrão de iluminação desejado no alvo.
• Segurança:A radiação UV, especialmente na faixa UVA, pode ser prejudicial aos olhos e à pele. Invólucros protetores apropriados e avisos de segurança são necessários no projeto final do produto.

9. Confiabilidade e Testes

Um plano abrangente de testes de confiabilidade está documentado, incluindo:

• Testes de Vida Operacional em Baixa, Ambiente e Alta Temperatura.
• Teste de Vida Operacional em Alta Temperatura e Umidade.
• Teste de Choque Térmico.
• Testes de Soldabilidade e Resistência ao Calor de Soldagem.

Todos os testes relataram zero falhas nas amostras testadas, indicando uma construção robusta e confiabilidade do produto. Os critérios para julgar um dispositivo como falho são uma mudança na tensão direta além de ±10% ou uma mudança no fluxo radiante além de ±30% dos valores iniciais.

10. Comparação e Posicionamento Técnico

Este LED UV se posiciona como uma alternativa energeticamente eficiente às fontes UV convencionais, como lâmpadas de vapor de mercúrio. Diferenciais principais incluem:

• Ligação/Desliga Instantânea:Ao contrário de lâmpadas que requerem aquecimento/resfriamento, os LEDs atingem a saída total instantaneamente.
• Longevidade:A vida útil dos LEDs tipicamente supera em muito a das lâmpadas de arco.
• Tamanho Compacto & Liberdade de Projeto:O fator de forma pequeno permite a integração em dispositivos menores e permite configurações em matriz para maior intensidade ou cobertura de área maior.
• Espectro Estreito:O pico de emissão relativamente estreito em torno de 375nm pode ser mais eficiente para processos sintonizados nesse comprimento de onda, reduzindo a energia desperdiçada em comparação com fontes de banda larga.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

11.1 Qual é a corrente de operação recomendada?

A folha de dados caracteriza o dispositivo a 350mA, que provavelmente é a corrente de operação típica recomendada (está abaixo do máximo absoluto de 500mA). Operar nesta corrente garante desempenho e confiabilidade ideais, conforme validado pelos testes de vida.

11.2 Como selecionar a classificação correta para minha aplicação?

Escolha com base nos requisitos do seu sistema: -Bin Vf:Afeta o projeto do driver e a tensão da fonte de alimentação. Bins mais apertados garantem uma divisão de corrente mais uniforme em matrizes paralelas. -Bin Φe:Determina a potência óptica. Selecione um bin mais alto (ex.: R6, R7) para mais intensidade. -Bin Wp:Crítico para processos com uma sensibilidade espectral específica. Escolha P3P ou P3Q conforme necessário.

11.3 Por que o gerenciamento térmico é tão importante?

A alta temperatura de junção reduz diretamente a saída de luz (como mostrado nas curvas de desempenho) e acelera a degradação do LED, encurtando sua vida útil. O valor da resistência térmica (14.7°C/W) quantifica este desafio; um caminho de menor resistência térmica da junção para o ambiente é essencial.

12. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando uma Lâmpada de Ponto para Cura UV

1. Especificação:O objetivo é entregar >400mW de luz UV de 375nm em um ponto de 10mm de diâmetro para cura de adesivos.
2. Seleção do LED:Escolha um LED do bin de fluxo R5 (440-470mW) ou superior para garantir potência suficiente após as perdas ópticas.
3. Circuito de Acionamento:Projete um driver de corrente constante ajustado para 350mA com margem de tensão apropriada (ex.: fonte de 5V para um LED de ~3.7V).
4. Projeto Térmico:Monte o LED em uma PCB de núcleo metálico (MCPCB) ou em um dissipador de calor dedicado. Calcule a resistência térmica necessária do dissipador para manter a temperatura de junção abaixo de, por exemplo, 85°C em um ambiente de 40°C.
5. Óptica:Use uma lente colimadora ou de foco na frente do LED para concentrar o feixe amplo de 130 graus no pequeno ponto desejado.
6. Integração:Aloje a montagem em um invólucro mecanicamente robusto e termicamente condutivo, com travas de segurança para prevenir a exposição à luz UV.

13. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este dispositivo é uma fonte de luz semicondutora. 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 semicondutores específicos (tipicamente envolvendo nitreto de alumínio e gálio - AlGaN) são projetados para que a banda proibida de energia corresponda às energias dos fótons no espectro ultravioleta (em torno de 375nm ou 3.31 eV). A luz gerada é extraída através da lente do pacote.

14. Tendências de Desenvolvimento

O campo dos LEDs UV está evoluindo ativamente. As tendências incluem:

• Aumento da Eficiência:Pesquisas em andamento visam melhorar a eficiência de conversão elétrica-óptica (wall-plug efficiency) dos LEDs UV, particularmente na banda UVC de comprimento de onda mais curto para aplicações germicidas.
• Maior Densidade de Potência:Desenvolvimento de chips e pacotes capazes de lidar com correntes de acionamento mais altas e dissipar mais calor, levando a um maior fluxo radiante de um único emissor.
• Confiabilidade Aprimorada:Avanços em materiais e tecnologias de encapsulamento continuam a estender a vida útil operacional e a estabilidade.
• Redução de Custos:À medida que os volumes de fabricação aumentam e os processos amadurecem, espera-se que o custo por miliwatt de saída UV diminua, acelerando ainda mais a adoção de LEDs UV em relação às tecnologias tradicionais.