Hoja de Datos Técnicos de la Serie ELUA3535NU6 4W LED UVA - 3.75x3.75x2.6mm - 3.6-4.8V - 4W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie de productos ELUA3535NU6 representa una solución LED de alta fiabilidad con base cerámica, diseñada específicamente para aplicaciones exigentes de ultravioleta-A (UVA). Esta serie está concebida para ofrecer un rendimiento consistente en entornos donde la durabilidad y la estabilidad de la salida óptica son críticas.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de esta serie derivan de su robusta construcción y diseño eléctrico. El uso de un sustrato cerámico de Nitruro de Aluminio (AlN) proporciona una conductividad térmica superior, esencial para gestionar el calor generado por el funcionamiento de alta potencia en UV y garantizar una fiabilidad a largo plazo. El dispositivo incorpora protección integrada contra Descargas Electroestáticas (ESD) de hasta 2KV (Modelo de Cuerpo Humano), mejorando significativamente su robustez durante el manejo en el montaje. Además, el producto cumple plenamente con las normativas RoHS, REACH de la UE y libre de halógenos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), lo que lo hace adecuado para mercados globales con estrictos estándares medioambientales. Las aplicaciones objetivo se encuentran principalmente en los sectores industrial y comercial que requieren irradiación UVA, incluyendo, entre otras, sistemas de esterilización UV para purificación de aire y agua, activación fotocatalítica UV para tratamiento de superficies e iluminación especializada para sensores UV.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos clave especificados en la hoja de datos.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Para las variantes de 385nm, 395nm y 405nm, la corriente directa continua máxima (I_F) es de 1250mA. Cabe destacar que la variante de 365nm tiene una corriente máxima nominal más baja de 700mA, lo cual es una consideración de diseño crítica. La temperatura máxima de unión (T_J) es de 105°C. La resistencia térmica desde la unión hasta la almohadilla térmica (R_th) se especifica como 4°C/W. Este parámetro es vital para el diseño de gestión térmica; por ejemplo, a la corriente máxima nominal, se puede calcular el aumento de temperatura desde la almohadilla hasta la unión. El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura ambiente de -10°C a +100°C.

2.2 Características Fotométricas y Eléctricas

La tabla de códigos de pedido proporciona las métricas clave de rendimiento para diferentes rangos de longitud de onda. El flujo radiante, una medida de la potencia óptica total emitida en el espectro UV, varía según el modelo. Para la versión de 365nm (ELUA3535NU6-P6070U23648700-V41G), el flujo radiante típico es de 1300mW a 700mA. Para las versiones de 385nm, 395nm y 405nm, el flujo radiante típico es de 1475mW a 1000mA. El voltaje directo (V_F) para todos los modelos se especifica dentro de un rango de 3.6V a 4.8V, medido a sus respectivas corrientes de prueba. Este rango debe tenerse en cuenta en el diseño del circuito de accionamiento para garantizar una regulación de corriente adecuada.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en rangos (bins) basándose en tres parámetros clave para garantizar la consistencia para el usuario final.

3.1 Clasificación por Longitud de Onda Pico

La luz UV emitida se categoriza en cuatro rangos distintos de longitud de onda: U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) y U40 (400-410nm). La medición de la longitud de onda pico tiene una tolerancia de ±1nm. Esta clasificación precisa permite a los diseñadores seleccionar la salida espectral exacta requerida para su aplicación, como hacer coincidir el espectro de activación de un fotocatalizador específico.

3.2 Clasificación por Flujo Radiante

La salida de flujo radiante también se clasifica en rangos. Para la longitud de onda de 365nm, los rangos van desde U1 (900-1000mW) hasta U4 (1400-1600mW). Para las longitudes de onda de 385-405nm, los rangos son U51 (1350-1600mW) y U52 (1600-1850mW). La tolerancia de medición es del ±10%. Este sistema permite la selección basada en la densidad de potencia óptica requerida.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se agrupa en tres rangos: 3640 (3.6-4.0V), 4044 (4.0-4.4V) y 4448 (4.4-4.8V), medidos a la corriente de prueba especificada (700mA para 365nm, 1000mA para los demás) con una tolerancia de ±2%. Conocer el rango de V_F puede ayudar a optimizar la eficiencia de la fuente de alimentación y predecir la carga térmica.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características típicas proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo en diversas condiciones de operación.

4.1 Espectro y Flujo Radiante Relativo vs. Corriente

Los gráficos espectrales muestran picos distintos para los diferentes modelos de longitud de onda (365nm, 385nm, 395nm, 405nm), con anchos de banda espectral relativamente estrechos, típicos de fuentes LED. La curva de Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa demuestra una relación casi lineal entre la corriente de accionamiento y la salida óptica hasta la corriente nominal, lo que indica una buena eficiencia dentro del rango de operación. La curva de 365nm se detiene en 700mA, reflejando su menor corriente máxima nominal.

4.2 Características Térmicas

El gráfico de Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente es crucial. Muestra que a medida que aumenta la temperatura ambiente (medida en la almohadilla térmica), el flujo radiante disminuye. Este efecto de caída térmica es una característica fundamental de los LED. La tasa de disminución varía ligeramente entre longitudes de onda, pero es significativa, enfatizando la necesidad de un disipador de calor efectivo para mantener la salida. La curva de Voltaje Directo vs. Temperatura Ambiente muestra un coeficiente de temperatura negativo, donde V_F disminuye a medida que aumenta la temperatura, lo cual es importante para la estabilidad del controlador de corriente constante.

4.3 Voltaje Directo y Desplazamiento de Longitud de Onda Pico

La curva de Voltaje Directo vs. Corriente Directa exhibe la forma exponencial estándar de un diodo. Las curvas de Longitud de Onda Pico vs. Corriente Directa y vs. Temperatura Ambiente muestran que la longitud de onda de emisión pico se desplaza ligeramente con los cambios en la corriente de accionamiento y la temperatura. Este desplazamiento es típicamente del orden de unos pocos nanómetros y es un factor importante en aplicaciones que requieren un posicionamiento espectral preciso.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Físicas

El LED está alojado en un encapsulado de montaje superficial (SMD) con dimensiones de 3.75mm (L) x 3.75mm (A) x 2.6mm (H). El dibujo dimensional especifica todas las longitudes críticas, incluida la altura de la cúpula de la lente y las ubicaciones de las almohadillas. La tolerancia general es de ±0.1mm, y la tolerancia de espesor es de ±0.15mm.

5.2 Configuración de Almohadillas y Polaridad

El diagrama de vista inferior muestra claramente la disposición de las almohadillas. El encapsulado presenta múltiples almohadillas térmicas/eléctricas. La almohadilla central está destinada principalmente a una transferencia de calor eficiente hacia el plano de cobre del PCB. Las almohadillas circundantes son para la conexión eléctrica. Se indica la polaridad, con las almohadillas de ánodo y cátodo claramente marcadas para evitar un montaje inverso durante el ensamblaje.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Proceso de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es adecuado para procesos estándar de Tecnología de Montaje Superficial (SMT). La hoja de datos incluye un gráfico del perfil de soldadura por reflujo, que indica las tasas recomendadas de calentamiento, mantenimiento, pico y enfriamiento. Las instrucciones clave incluyen: el proceso de reflujo no debe realizarse más de dos veces para evitar un estrés térmico indebido en el chip interno y las uniones. Debe evitarse el estrés mecánico sobre el cuerpo del LED durante el calentamiento. Después de la soldadura, debe evitarse doblar el PCB para prevenir la fisura de las juntas de soldadura o del encapsulado cerámico.

6.2 Almacenamiento y Manejo

Aunque no se detalla explícitamente en el extracto proporcionado, basándose en las clasificaciones de temperatura de operación y almacenamiento (T_Stg: -40°C a +100°C), los dispositivos deben almacenarse en un entorno seco y con temperatura controlada. Deben observarse las precauciones estándar contra ESD durante el manejo, a pesar de la protección ESD integrada de 2KV.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

En el diseño, un controlador de corriente constante es obligatorio para una operación estable. El controlador debe seleccionarse para entregar la corriente requerida (700mA para 365nm, hasta 1000mA o más para los demás, dentro del límite máximo absoluto) y debe acomodar el rango de voltaje directo del rango seleccionado. Un disipador de calor adecuado es no negociable. El PCB debe tener un diseño optimizado térmicamente con un área grande de cobre conectada a la almohadilla térmica central a través de múltiples vías para disipar el calor hacia otras capas o un disipador externo.

7.2 Consideraciones de Diseño

Gestión Térmica:Calcule la temperatura de unión esperada usando la fórmula T_J= T_PCB+ (R_th* P_diss), donde P_diss≈ V_F* I_F. Asegúrese de que T_J se mantenga por debajo de 105°C.

Diseño Óptico:El ángulo de visión de 60° proporciona un haz relativamente amplio. Para aplicaciones enfocadas, se requerirán ópticas secundarias (lentes, reflectores) hechas de materiales transparentes a los UV (por ejemplo, cuarzo, plásticos especializados).

Seguridad:La radiación UVA puede ser dañina para los ojos y la piel. Deben incorporarse al diseño final del producto carcasas apropiadas, etiquetas de advertencia e interruptores de seguridad.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED UV estándar de plástico o de menor potencia, la serie ELUA3535NU6 se diferencia por su encapsulado cerámico, que ofrece un rendimiento térmico superior y una mayor longevidad en condiciones de alta corriente. La clasificación explícita en tres parámetros (longitud de onda, flujo, voltaje) proporciona un nivel de consistencia y selectividad que es esencial para aplicaciones industriales donde la repetibilidad del proceso es clave. La alta salida de flujo radiante en un encapsulado compacto permite diseños de sistemas más compactos y potentes.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Por qué la versión de 365nm tiene una corriente máxima más baja (700mA) que las demás (1250mA)?

R: Esto se debe típicamente a las diferentes propiedades del material semiconductor y a las características de eficiencia en longitudes de onda más cortas. El chip de 365nm puede tener voltajes de operación más altos o características térmicas diferentes, lo que limita la corriente de operación segura para garantizar la fiabilidad y prevenir una degradación acelerada.

P: ¿Cómo interpreto el valor de "Flujo Radiante Típico"?

R: El valor "Típico" es un valor representativo o promedio de la producción. Para garantizar un rendimiento mínimo, los diseñadores deben utilizar el valor de "Flujo Radiante Mínimo" de la tabla de códigos de pedido o el límite inferior del rango de Flujo Radiante seleccionado para sus cálculos de circuito y garantías de rendimiento del sistema.

P: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de voltaje constante?

R: Se desaconseja firmemente. Los LED son dispositivos accionados por corriente. Su voltaje directo tiene una tolerancia y un coeficiente de temperatura negativo. Una fuente de voltaje constante podría provocar una fuga térmica, donde el aumento de corriente causa calentamiento, lo que reduce V_F, provocando que fluya más corriente y potencialmente destruyendo el LED. Utilice siempre un controlador de corriente constante.

10. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseño de una Estación de Curado UV para Adhesivos.

Un fabricante necesita curar un adhesivo sensible a los UV que se activa a 395nm. Selecciona el modelo ELUA3535NU6-P9000U5136481K0-V41G (rango 390-400nm, rango de flujo U51). Diseñan una matriz de 10 LED en un PCB de núcleo de aluminio (MCPCB) para una disipación de calor óptima. Cada LED es accionado a 1000mA por un módulo controlador de corriente constante dedicado. El diseño térmico asegura que la temperatura del PCB bajo el LED se mantenga por debajo de 85°C para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros y un alto rendimiento radiante. El amplio ángulo de 60° proporciona una buena cobertura sobre el área de curado. La longitud de onda consistente de la clasificación garantiza un rendimiento de curado uniforme en todas las unidades producidas.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los LED UVA funcionan bajo el mismo principio fundamental que los LED visibles, basándose en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda específica de estos fotones (en el rango UVA, 315-400nm) está determinada por la energía de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados en la construcción del chip, como nitruro de galio-aluminio (AlGaN) u otros semiconductores compuestos similares. El encapsulado cerámico sirve como una robusta carcasa mecánica, aislante eléctrico y una vía térmica altamente eficiente para eliminar el calor del chip semiconductor.

12. Tendencias y Avances de la Industria

El mercado de LED UVA está impulsado por el reemplazo de las lámparas tradicionales de vapor de mercurio en aplicaciones como esterilización y curado, ofreciendo beneficios como encendido/apagado instantáneo, mayor vida útil, menor tamaño y ausencia de materiales peligrosos. Las tendencias incluyen la mejora continua de la Eficiencia en la Toma de Corriente (WPE), que convierte la energía eléctrica en energía óptica de manera más efectiva, reduciendo la carga térmica del sistema. También hay un desarrollo continuo para aumentar la densidad de potencia de salida de un solo encapsulado y mejorar la fiabilidad a temperaturas de operación más altas. Además, el ajuste espectral para coincidir con procesos químicos fotoiniciados específicos es un área de investigación activa, permitiendo procesos industriales más eficientes y dirigidos.