Ficha Técnica do LED UV LTPL-C036UVG385 - 3.7V Típico - 4.4W Máx - Comprimento de Onda de Pico 380-390nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O produto é uma fonte de luz ultravioleta (UV) de alto desempenho e eficiência energética, projetada principalmente para processos de cura UV e outras aplicações comuns de UV. Representa um avanço na iluminação de estado sólido, ao combinar a longa vida útil operacional e a alta confiabilidade inerentes aos Diodos Emissores de Luz (LEDs) com níveis de intensidade competitivos com fontes de UV tradicionais. Esta tecnologia oferece uma flexibilidade de design significativa e cria novas oportunidades para que soluções de UV de estado sólido substituam tecnologias convencionais, como lâmpadas de vapor de mercúrio.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As características principais desta série de LEDs UV destacam suas vantagens para integração industrial e de fabricação. É compatível com C.I. (Circuito Integrado), facilitando o controle eletrônico e a integração em sistemas automatizados. O produto está em conformidade com a RoHS e é livre de chumbo, atendendo a rigorosos padrões internacionais de segurança e meio ambiente. Um benefício primário é a redução dos custos operacionais totais, alcançada através de maior eficiência elétrica e menor consumo de energia em comparação com fontes convencionais. Além disso, a vida útil estendida e a robustez da tecnologia LED reduzem significativamente os custos de manutenção e o tempo de inatividade associado à substituição de 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. A corrente direta contínua máxima absoluta (If) é de 1000 mA. O consumo máximo de potência (Po) é de 4,4 Watts. O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação (Topr) de -40°C a +85°C e uma faixa de temperatura de armazenamento (Tstg) de -55°C a +100°C. A temperatura máxima permitida da junção (Tj) é de 110°C. É de extrema importância evitar operar o LED sob condições de polarização reversa por períodos prolongados, pois isso pode levar à falha do componente.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são especificados em uma condição de teste padrão de 25°C de temperatura ambiente e uma corrente direta (If) de 700mA, que parece ser o ponto de operação típico. A tensão direta (Vf) varia de um mínimo de 2,8V a um máximo de 4,4V, com um valor típico de 3,7V. O fluxo radiante (Φe), que é a potência óptica total de saída no espectro UV, varia de 1050 mW (mín) a 1545 mW (máx), com um valor típico de 1230 mW. O comprimento de onda de pico (λp) é especificado entre 380 nm e 390 nm, categorizando-o no espectro UVA. O ângulo de visão (2θ1/2) é tipicamente de 55 graus. A resistência térmica da junção ao ponto de solda (Rthjs) é tipicamente de 5,0 °C/W, um parâmetro chave para o projeto de gerenciamento térmico.

3. Explicação do Sistema de Códigos de Bin

O produto é classificado em bins com base em parâmetros de desempenho chave para garantir consistência na aplicação. Isso permite que os projetistas selecionem LEDs com características agrupadas de forma precisa.

3.1 Classificação por Tensão Direta (Vf)

Os LEDs são classificados em quatro bins de tensão (V0 a V3) a 700mA. Os bins são: V0 (2,8V - 3,2V), V1 (3,2V - 3,6V), V2 (3,6V - 4,0V) e V3 (4,0V - 4,4V). A tolerância para esta classificação é de +/- 0,1V.

3.2 Classificação por Fluxo Radiante (mW)

A potência óptica de saída é classificada em cinco categorias (PR a UV) a 700mA. Os bins são: PR (1050-1135 mW), RS (1135-1225 mW), ST (1225-1325 mW), TU (1325-1430 mW) e UV (1430-1545 mW). A tolerância é de +/- 10%.

3.3 Classificação por Comprimento de Onda de Pico (Wp)

O espectro UV é dividido em dois bins de comprimento de onda: P3R (380-385 nm) e P3S (385-390 nm), com uma tolerância de +/- 3nm. O código de classificação do bin é marcado em cada embalagem do produto para rastreabilidade.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva mostra a relação entre a saída óptica do LED e a corrente de acionamento. Tipicamente, o fluxo radiante aumenta com a corrente, mas pode apresentar crescimento sublinear em correntes mais altas devido ao aumento dos efeitos térmicos e à queda de eficiência. Os projetistas usam isso para determinar a corrente de acionamento ideal para equilibrar saída e longevidade.

4.2 Distribuição Espectral Relativa

Este gráfico descreve a intensidade da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, centrada no comprimento de onda de pico (380-390nm). Ele mostra a largura de banda espectral, que é importante para aplicações onde fotoiniciadores específicos são ativados por certos comprimentos de onda.

4.3 Padrão de Radiação / Ângulo de Visão

O gráfico da característica de radiação ilustra a distribuição espacial da intensidade luminosa. O ângulo de visão típico de 55 graus (largura total à meia altura) indica um feixe moderadamente amplo, adequado para iluminar uniformemente uma área em aplicações de cura.

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

Esta característica elétrica fundamental mostra a relação exponencial entre tensão e corrente em um diodo. É crucial para projetar o circuito de acionamento apropriado, pois uma pequena mudança na tensão pode causar uma grande mudança na corrente.

4.5 Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura da Junção

Esta curva demonstra a dependência térmica da saída óptica. A saída do LED UV tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Um dissipador de calor eficaz é essencial para manter uma potência de saída alta e estável, tornando esta uma consideração de projeto crítica.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões de Contorno

A ficha técnica fornece desenhos mecânicos detalhados com todas as dimensões em milímetros. As tolerâncias gerais de dimensão são de ±0,2mm, enquanto as tolerâncias para a altura da lente e o comprimento/largura do substrato cerâmico são mais restritas, de ±0,1mm. Uma nota crítica especifica que o "thermal pad" na parte inferior do dispositivo é eletricamente neutro (isolado) dos terminais elétricos do ânodo e do cátodo.

5.2 Layout Recomendado para os Pads de Fixação na PCB

Um diagrama detalhado do padrão de solda é fornecido para o projeto da placa de circuito impresso (PCB). Isso inclui o tamanho e o espaçamento para as conexões do ânodo, cátodo e do "thermal pad". Seguir este layout garante uma soldagem adequada, conexão elétrica e, mais importante, uma transferência térmica ideal da junção do LED para a PCB e o dissipador de calor.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

Um gráfico detalhado de temperatura versus tempo define o processo de soldagem por refluxo recomendado. Os parâmetros-chave incluem pré-aquecimento, "soak", temperatura de pico de refluxo e taxas de resfriamento. As notas enfatizam que todas as temperaturas se referem ao lado superior do corpo do encapsulamento. Um processo de resfriamento rápido não é recomendado. A menor temperatura de soldagem possível que garante uma junta confiável é sempre desejável para minimizar o estresse térmico no LED.

6.2 Instruções para Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, a condição máxima recomendada é de 300°C por no máximo 2 segundos, e isso deve ser realizado apenas uma vez. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais do que três vezes no máximo.

6.3 Instruções de Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico, devem ser usados. O uso de líquidos químicos não especificados é proibido, pois podem danificar o material do encapsulamento do LED.

7. Informações de Embalagem e Manuseio

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora com relevo e bobinas para montagem automatizada "pick-and-place". São fornecidas dimensões detalhadas tanto para os compartimentos da fita quanto para as bobinas padrão de 7 polegadas. A fita é selada com uma cobertura superior. Um máximo de 500 peças pode ser carregado por bobina de 7 polegadas. As especificações seguem o padrão EIA-481-1-B.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é a cura UV, usada em indústrias como impressão, revestimentos, adesivos e odontologia. Outras aplicações comuns de UV incluem excitação de fluorescência, detecção de falsificações e esterilização de equipamentos médicos (dentro de sua faixa de comprimento de onda).

8.2 Método de Acionamento e Projeto do Circuito

Um LED é um dispositivo operado por corrente. Para garantir uniformidade de intensidade quando vários LEDs são conectados em paralelo em uma aplicação, é altamente recomendável incorporar um resistor limitador de corrente em série com cada LED individual. Isso compensa pequenas variações na tensão direta (Vf) entre diferentes unidades, evitando a concentração de corrente e garantindo uma saída de luz uniforme e longevidade em toda a matriz.

8.3 Gerenciamento Térmico

Dada a resistência térmica típica de 5,0 °C/W e a sensibilidade da saída à temperatura da junção (como mostrado nas curvas de desempenho), um dissipador de calor eficaz é inegociável para uma operação confiável de alta potência. A PCB deve ser projetada com "vias" térmicas adequadas e possivelmente conectada a um dissipador de calor externo. A temperatura máxima da junção de 110°C não deve ser excedida.

9. Confiabilidade e Garantia de Qualidade

9.1 Plano de Testes de Confiabilidade

A ficha técnica descreve um regime abrangente de testes de confiabilidade realizados no produto. Os testes incluem Vida Útil Operacional em Baixa Temperatura (LTOL a -10°C), Vida Útil Operacional em Temperatura Ambiente (RTOL), Vida Útil Operacional em Alta Temperatura (HTOL a 85°C), Vida Útil Operacional em Alta Temperatura e Umidade (WHTOL a 60°C/90% UR), Choque Térmico (TMSK) e Armazenamento em Alta Temperatura. Todos os testes listados mostraram 0 falhas em 10 amostras para as durações especificadas (500 ou 1000 horas).

9.2 Critérios de Falha

Os critérios para julgar a falha do dispositivo após os testes de confiabilidade são claramente definidos. Uma variação na tensão direta (Vf) além de ±10% do seu valor inicial na corrente de operação típica constitui uma falha. Da mesma forma, uma variação no fluxo radiante (Φe) além de ±15% do seu valor inicial é considerada uma falha.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual é a corrente de operação recomendada?

Embora a corrente máxima absoluta seja de 1000 mA, todas as características eletro-ópticas e códigos de bin são especificados a 700 mA, indicando que este é o ponto de operação típico pretendido para desempenho e vida útil ideais.

10.2 Como interpreto os códigos de bin para o meu projeto?

Selecione os bins com base nos requisitos do seu sistema. Para circuitos controlados por corrente, o bin Vf é menos crítico se forem usados resistores limitadores de corrente individuais. O bin de fluxo radiante (mW) impacta diretamente a velocidade de cura ou a intensidade da luz. O bin de comprimento de onda (Wp) deve corresponder ao espectro de ativação do seu fotoiniciador ou aplicação.

10.3 Posso acionar vários LEDs em paralelo sem resistores?

Não é recomendado. Devido às variações naturais no Vf, LEDs conectados diretamente em paralelo não compartilharão a corrente igualmente. O LED com o menor Vf consumirá mais corrente, podendo superaquecer e falhar, causando uma reação em cadeia. Sempre use um resistor em série para cada ramo paralelo ou, melhor ainda, use um driver de corrente constante projetado para múltiplos canais.

11. Introdução Técnica e Princípio de Operação

Este dispositivo é um Diodo Emissor de Luz Ultravioleta baseado em semicondutor. Ele opera no princípio da eletroluminescência em um material semicondutor especialmente projetado (tipicamente baseado em nitreto de alumínio e gálio - AlGaN). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas se recombinam, liberando energia na forma de fótons. A energia específica da banda proibida do sistema de material AlGaN determina que os fótons emitidos estejam na faixa ultravioleta (380-390 nm UVA). O encapsulamento é projetado para extrair essa luz de forma eficiente, fornecendo um caminho térmico robusto para gerenciar o calor gerado na junção do semicondutor.