Ficha Técnica do LED UVC LTPL-G35UV275PB - 3.5x3.5x1.05mm - 6.0V Típ. - 275nm Pico - 16mW Típ. - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série de produtos LTPL-G35UV representa uma fonte de luz revolucionária e energeticamente eficiente, especificamente projetada para aplicações de esterilização e médicas. Esta tecnologia combina a longa vida útil e a alta confiabilidade inerentes aos Diodos Emissores de Luz (LEDs) com características de desempenho adequadas para substituir fontes convencionais de luz ultravioleta. Oferece uma liberdade de design significativa, abrindo novas oportunidades para soluções de UVC de estado sólido em ambientes exigentes.

As principais características deste produto incluem a sua compatibilidade com circuitos integrados (compatível com C.I.), conformidade com as normas ambientais RoHS (sem chumbo) e o potencial para custos operacionais e de manutenção reduzidos em comparação com tecnologias UV tradicionais, como lâmpadas de mercúrio.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A principal vantagem deste LED UVC é a sua natureza de estado sólido, que se traduz em capacidade de ligar/desligar instantaneamente, sem tempo de aquecimento e sem materiais perigosos como o mercúrio. O mercado-alvo está focado em aplicações que requerem irradiação ultravioleta precisa, confiável e segura. Isto inclui, mas não se limita a: sistemas de desinfecção de superfícies para equipamentos médicos, dispositivos de purificação de ar e água, e instrumentação analítica nas ciências da vida e saúde. O produto é projetado para engenheiros e integradores de sistemas que desenvolvem soluções de esterilização de próxima geração que exigem fatores de forma compactos, controlabilidade digital e segurança aprimorada.

2. Contorno e Dimensões Mecânicas

O encapsulamento do LED possui um design compacto de montagem em superfície. Todas as dimensões críticas são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,2mm, salvo indicação em contrário. O contorno físico é crucial para o layout da PCB e o design de gestão térmica, garantindo o alinhamento, soldagem e dissipação de calor adequados da junção para os pontos de solda e a placa de circuito impresso.

3. Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de tensão 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 (P_O):1,05 W
• Corrente Direta Contínua (I_F):150 mA
• Faixa de Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +80°C
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura de Junção (T_j):115°C

Nota Importante:A operação prolongada do LED sob condições de polarização reversa pode levar a danos ou falhas no componente. É recomendada proteção de circuito adequada (por exemplo, um diodo em série ou TVS) em aplicações onde a tensão reversa é uma possibilidade.

4. Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C e definem o desempenho típico do dispositivo sob condições de teste especificadas.

Notas de Medição:
1. O fluxo radiante é a potência óptica total medida com uma esfera integradora.
2. A tolerância de medição da tensão direta é de ±0,1V.
3. A tolerância de medição do comprimento de onda de pico é de ±3nm.
4. A tolerância de medição do fluxo radiante é de ±10%.
5. O valor da resistência térmica é referenciado usando uma PCB de Núcleo Metálico (MCPCB) de alumínio de 2,0cm x 2,0cm x 0,17cm.

5. Código de Bin e Sistema de Classificação

Os LEDs são classificados em bins de desempenho para garantir consistência. O código do bin está marcado em cada saco de embalagem.

5.1 Classificação da Tensão Direta (V_F)

A tolerância em cada bin é de ±0,1V.

5.2 Classificação do Fluxo Radiante (Φ_e)

A tolerância em cada bin é de ±10%.

5.3 Classificação do Comprimento de Onda de Pico (λ_P)

A tolerância em cada bin é de ±3nm.

6. Curvas de Desempenho Típico e Análise

As seguintes curvas fornecem uma visão do comportamento do dispositivo sob diferentes condições elétricas e térmicas (medidas a 25°C ambiente, salvo indicação).

6.1 Distribuição Espectral Relativa

Esta curva mostra o espectro de emissão, centrado no comprimento de onda de pico (por exemplo, 275nm). É tipicamente estreito para LEDs, o que é benéfico para direcionar reações fotoquímicas específicas na esterilização sem emitir comprimentos de onda desnecessários ou prejudiciais.

6.2 Padrão de Radiação (Ângulo de Visão)

O gráfico da característica de radiação ilustra a distribuição angular da intensidade da luz. O típico ângulo de visão de 120° (2θ_1/2) indica um padrão Lambertiano ou de feixe largo, útil para iluminar uniformemente superfícies próximas.

6.3 Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra a relação entre a corrente de acionamento e a saída óptica. O fluxo radiante geralmente aumenta com a corrente, mas exibirá um crescimento sublinear em correntes mais altas devido à queda de eficiência e ao aumento da temperatura de junção. A curva é essencial para determinar o ponto de operação ideal para equilibrar a saída e a longevidade.

6.4 Tensão Direta vs. Corrente Direta

A curva I-V mostra a relação exponencial típica de um diodo. A tensão direta aumenta com a corrente. Compreender esta curva é vital para projetar o driver de corrente constante apropriado para garantir operação estável.

6.5 Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura de Junção

Esta é uma curva crítica para a gestão térmica. A eficiência do LED UVC diminui à medida que a temperatura de junção aumenta. O gráfico quantifica esta derrogação, enfatizando a importância de um dissipador de calor eficaz para manter alta saída e longa vida útil do dispositivo.

6.6 Tensão Direta vs. Temperatura de Junção

A tensão direta tipicamente tem um coeficiente de temperatura negativo (diminui com o aumento da temperatura). Esta característica pode às vezes ser usada para monitoramento indireto de temperatura.

6.7 Curva de Derrogação da Corrente Direta

Esta curva define a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente ou do encapsulamento. Para evitar exceder a temperatura máxima de junção (115°C), a corrente de acionamento deve ser reduzida ao operar em temperaturas ambientes mais altas. A adesão a esta curva é obrigatória para uma operação confiável.

7. Testes de Confiabilidade e Critérios

Um plano abrangente de teste de confiabilidade valida o desempenho de longo prazo e a robustez do LED.

7.1 Condições de Teste

Nota: Os testes de vida útil em operação são realizados com o LED montado em um dissipador de calor de alumínio de 90x70x4mm.

7.2 Critérios de Falha

Após o teste, os dispositivos são julgados de acordo com os seguintes critérios:
- Tensão Direta (V_F):A alteração não deve exceder +10% do valor inicial quando medido em I_F= 100mA.
- Fluxo Radiante (Φ_e):A saída não deve cair abaixo de 50% do valor inicial quando medido em I_F= 100mA.

8. Diretrizes de Montagem e Manuseio

8.1 Perfil de Soldagem por Refluxo Recomendado

Para montagem sem chumbo, o seguinte perfil é sugerido para evitar danos térmicos ao encapsulamento do LED:

• Taxa Média de Aquecimento (T_Lpara T_P):Máx 3°C/segundo
• Pré-aquecimento:150°C a 200°C por 60-120 segundos (t_S)
• Tempo Acima do Líquidus (T_L=217°C):60-150 segundos (t_L)
• Temperatura de Pico (T_P):260°C máximo (245°C recomendado)
• Tempo dentro de 5°C do Pico (t_P):10-30 segundos
• Taxa de Resfriamento:Máx 6°C/segundo
• Tempo Total (25°C ao Pico):Máx 8 minutos

8.2 Recomendação de Layout de Pads na PCB

É fornecida uma pegada recomendada para os pads de montagem em superfície para garantir a formação adequada da junta de solda e estabilidade mecânica. A tolerância para esta especificação de pad é de ±0,1mm.

8.3 Embalagem: Especificações de Fita e Carretel

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora em relevo e embalagem de carretel para montagem automatizada.
- Tamanho do carretel: 7 polegadas.
- Quantidade máxima por carretel: 500 peças (embalagem mínima para remanescentes é de 100 peças).
- A embalagem está em conformidade com as especificações EIA-481-1-B.
- Os compartimentos vazios são selados com fita de cobertura.
- É permitido um máximo de dois componentes ausentes consecutivos.

9. Cuidados Importantes e Notas de Aplicação

9.1 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, use apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico. Limpadores químicos não especificados podem danificar o material do encapsulamento do LED (por exemplo, lente ou encapsulante) e degradar o desempenho ou a confiabilidade.

9.2 Método de Acionamento e Precauções Gerais

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Eles devem ser operados usando uma fonte de corrente constante, não uma fonte de tensão constante, para garantir saída de luz estável e evitar fuga térmica. O circuito driver deve ser projetado para limitar a corrente de entrada e fornecer proteção contra transientes elétricos (ESD, surtos).

Notas Adicionais de Soldagem:
1. A soldagem manual é possível com uma temperatura máxima da ponta do ferro de 300°C por uma duração máxima de 2 segundos, apenas uma vez por pad.
2. A soldagem por refluxo deve ser realizada no máximo três vezes.
3. Todas as especificações de temperatura referem-se ao lado superior do encapsulamento.
4. Um processo de resfriamento rápido a partir da temperatura de pico não é recomendado.
5. A menor temperatura de soldagem possível que atinja uma junta confiável é sempre desejável.
6. A soldagem por imersão não é um método de montagem recomendado ou garantido para este componente.

10. Análise Técnica Profunda e Considerações de Projeto

10.1 Imperativo da Gestão Térmica

A resistência térmica da junção para o ponto de solda (R_{th j-s}) é de 30 K/W típico. Um dissipador de calor eficaz é inegociável para LEDs UVC. A alta energia do fóton da geração UVC resulta em calor significativo na junção do semicondutor. Sem dissipação adequada, a temperatura de junção aumentará, levando à depreciação acelerada do lúmen, deslocamento do comprimento de onda e, finalmente, falha catastrófica. Os projetistas devem usar MCPCBs apropriadas ou outras estratégias de gestão térmica para manter T_jbem abaixo do máximo de 115°C, idealmente a 80°C ou menos para máxima vida útil.

10.2 Design Óptico para Eficácia de Esterilização

O comprimento de onda de pico de 275nm está dentro da faixa de eficácia germicida (aproximadamente 260nm-280nm), onde a absorção de DNA/RNA é alta. O fluxo radiante (mW), não o fluxo luminoso (lm), é a métrica relevante. O design do sistema deve garantir que a superfície alvo receba a dose de UV necessária (medida em J/m² ou mJ/cm²), que é o produto da irradiância (W/m²) e do tempo de exposição. O amplo ângulo de visão de 120° ajuda na cobertura uniforme, mas reduz a irradiância de pico a uma determinada distância. Para aplicações focadas, ópticas secundárias podem ser necessárias.

10.3 Interface Elétrica e Seleção do Driver

Com uma tensão direta típica de 6,0V a 100mA, o LED requer um driver capaz de fornecer uma corrente constante estável de até 150mA com uma tensão de conformidade acima de 7,0V. Dado o coeficiente de temperatura negativo de V_F, um limitador de corrente resistivo simples é inadequado e perigoso, pois pode levar à fuga térmica. Um driver de LED dedicado ou um circuito de corrente constante linear/comutado adequadamente projetado é essencial. O driver também deve incluir recursos para partida suave e proteção contra sobretensão.

10.4 Compatibilidade de Materiais e Segurança

A radiação UVC a 275nm é altamente energética e pode degradar muitos materiais orgânicos, incluindo plásticos, adesivos e isolamento de fios usados na montagem. Todos os materiais no caminho óptico e próximos ao LED devem ser classificados para exposição a UVC. Além disso, o UVC é prejudicial à pele e aos olhos humanos. Qualquer produto final deve incorporar blindagem adequada, sistemas de intertravamento e etiquetas de aviso para garantir a segurança do usuário, em conformidade com os padrões relevantes de segurança de produtos a laser ou luz (por exemplo, IEC 62471).

11. Comparação com Tecnologias UV Convencionais

O LTPL-G35UV275PB oferece vantagens distintas sobre fontes UV tradicionais, como lâmpadas de mercúrio de baixa pressão:
Vantagens:
- Ligação/Desliga Instantânea:Sem tempo de aquecimento ou resfriamento, permitindo operação pulsada.
- Compacto e Robusto:Estado sólido, sem tubos de vidro frágeis ou filamentos.
- Sem Mercúrio:Amigo do ambiente e evita problemas de descarte de material perigoso.
- Especificidade do Comprimento de Onda:Espectro de emissão estreito direciona a eficácia germicida sem UV-A/UV-B estranhos.
- Controle Digital:Facilmente regulável e integrável com sistemas de controle inteligente.
Considerações:
- Custo Inicial Mais Alto por mW:Embora o custo total de propriedade possa ser menor.
- Gestão Térmica:Requer um design térmico mais ativo do que algumas lâmpadas convencionais.
- Sistema Óptico:Pode exigir um design óptico diferente devido à área emissora menor e ao padrão de radiação diferente.

12. Cenários de Aplicação e Casos de Uso

• Desinfecção de Superfícies:Integração em dispositivos para desinfetar ferramentas médicas, telas de smartphones ou superfícies frequentemente tocadas em hospitais e espaços públicos.
• Purificação de Água:Usado em purificadores de água pontuais ou em linha para inativar bactérias e vírus sem produtos químicos.
• Esterilização de Ar:Incorporado em sistemas HVAC ou purificadores de ar portáteis para tratar o ar circulante.
• Equipamentos de Ciências da Vida:Fornecendo iluminação UV em estações de trabalho de PCR, cabines de segurança biológica ou crosslinkers.
• Produtos de Consumo:Esterilizadores compactos para itens pessoais como escovas de dentes, mamadeiras ou máscaras (com invólucros de segurança apropriados).

13. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a vida útil esperada deste LED UVC?
R: A vida útil é tipicamente definida como as horas de operação até que o fluxo radiante deprecie para 50% (L50). Isto depende fortemente da corrente de acionamento e da temperatura de junção. Operar na típica 100mA com boa gestão térmica (baixa T_j) pode resultar em vidas úteis superiores a 10.000 horas, superando em muito muitas fontes UV convencionais.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de alimentação de 5V?
R: Não. A tensão direta típica é de 6,0V, e a máxima pode ser de 7,0V. Uma fonte de 5V não ligaria o LED suficientemente. É necessário um conversor boost ou um driver com uma tensão de conformidade de saída mais alta.

P: Como interpreto os códigos de bin ao fazer um pedido?
R: Especifique o bin V_Fnecessário (V1-V4), o bin Φ_e (X1-X3) e o bin λ_P (W1) com base nas necessidades da sua aplicação para consistência de tensão, potência de saída e comprimento de onda preciso. Isto garante que você receba LEDs com características agrupadas de forma restrita.

P: A saída de luz é visível?
R: Não. A radiação UVC a 275nm está fora do espectro visível (400-700nm). O LED pode ter um brilho azul/violeta muito fraco devido a emissões secundárias menores, mas a saída germicida primária é invisível.Esta invisibilidade torna os intertravamentos de segurança ainda mais críticos.