Hoja de Datos del LED UVA ELUA2016OGB - Dimensiones 2.04x1.64x0.75mm - Voltaje 3.0-4.0V - Potencia 0.2W - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

La serie de productos ELUA2016OGB representa una solución LED de alta fiabilidad basada en cerámica, específicamente diseñada para aplicaciones ultravioleta (UVA). Esta serie está concebida para ofrecer un rendimiento constante en entornos exigentes, aprovechando un robusto encapsulado de cerámica de alúmina (Al₂O₃) para una gestión térmica superior y una mayor longevidad. El posicionamiento principal de este producto se encuentra en el segmento de potencia baja-media UVA, dirigido a aplicaciones donde un factor de forma compacto, la fiabilidad y una salida espectral específica son críticos. Sus ventajas principales incluyen una huella muy pequeña de 2.04mm x 1.64mm, lo que la hace idónea para diseños con limitaciones de espacio, protección ESD integrada que mejora la durabilidad, y cumplimiento con las principales normas medioambientales y de seguridad, incluyendo RoHS, REACH y requisitos libres de halógenos. Los mercados objetivo son diversos, abarcando la electrónica de consumo, sistemas de curado industrial y equipos de detección especializados.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

La serie ELUA2016OGB opera dentro de un rango de corriente directa (I_F), con un valor máximo en DC de 100mA y un punto de operación típico de 60mA. El voltaje directo (V_F) se especifica entre 3.0V y 4.0V a esta corriente de accionamiento de 60mA, lo cual es un parámetro clave para el diseño del circuito de control. El flujo radiante, que mide la potencia óptica de salida en milivatios (mW), varía según el modelo. Por ejemplo, la variante de 360-370nm tiene un flujo radiante mínimo de 50mW, típico de 80mW y máximo de 110mW. El modelo de 380-390nm parte de 65mW, y los modelos de 390-400nm y 400-410nm parten de 70mW. Los grupos de longitud de onda pico están claramente definidos: Grupo U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) y U40 (400-410nm), con una tolerancia de medición de ±1nm.

2.2 Límites Absolutos Máximos y Propiedades Térmicas

Para garantizar la fiabilidad del dispositivo, no se deben superar los límites absolutos máximos. La temperatura máxima de unión (T_J) es de 105°C. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación (T_Opr) de -40°C a +85°C y un rango idéntico de temperatura de almacenamiento (T_Stg). La resistencia máxima a ESD (Modelo de Cuerpo Humano) es de 2000V, proporcionando un buen nivel de protección contra descargas electrostáticas durante el manejo y montaje. Un diseño térmico adecuado es esencial para mantener la temperatura de unión por debajo de su límite máximo, ya que superarlo acelerará la degradación y reducirá la vida operativa.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto utiliza un sistema de clasificación integral para categorizar los LEDs en función de parámetros clave de rendimiento, garantizando la consistencia para el usuario final.

3.1 Clasificación por Flujo Radiante

El flujo radiante se clasifica según el grupo de longitud de onda pico. Para el grupo de 365nm (U36), el código de clasificación R1 cubre 50-75mW y R2 cubre 75-110mW. Para el grupo de 385nm (U38), R4 cubre 65-85mW y R5 cubre 85-110mW. Para los grupos de 395-405nm (U39/U40), R5 cubre 70-90mW y R6 cubre 90-110mW. Se aplica una tolerancia de medición de ±10%.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Pico

Como se mencionó, la longitud de onda pico se agrupa en cuatro categorías principales: U36, U38, U39 y U40, correspondientes a rangos de 10nm a partir de 360nm. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con la salida espectral precisa requerida para su aplicación, como el curado óptimo para resinas específicas o la sensibilidad pico para detectores.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en incrementos de 0.2V desde 3.0V hasta 4.0V (por ejemplo, 3032 para 3.0-3.2V, 3234 para 3.2-3.4V, etc.). Esta clasificación se define a la corriente de operación estándar de 60mA con una tolerancia de medición de ±2%. Seleccionar LEDs de un rango de voltaje estrecho puede ayudar a diseñar circuitos de control más uniformes y lograr un rendimiento consistente en un conjunto de LEDs.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Distribución Espectral

Las curvas espectrales proporcionadas muestran la intensidad de emisión relativa a través de las longitudes de onda para las cuatro variantes de longitud de onda pico (365nm, 385nm, 395nm, 405nm). Cada curva muestra un pico distintivo dentro de su rango de clasificación con una anchura a media altura (FWHM) típica característica de los LEDs UVA basados en nitruro. El LED de 365nm muestra emisión principalmente en el rango de 350-380nm, mientras que la emisión del LED de 405nm se extiende más hacia la región violeta visible.

4.2 Corriente vs. Flujo Radiante y Voltaje

La curva de flujo radiante relativo versus corriente directa demuestra una relación sub-lineal. La salida aumenta con la corriente pero puede exhibir efectos de saturación a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y efectos térmicos. La curva de voltaje directo versus corriente directa muestra la característica típica del diodo, con el voltaje aumentando logarítmicamente con la corriente. Es crucial operar dentro del rango de corriente especificado para evitar un aumento excesivo de la temperatura de unión.

4.3 Dependencia de la Temperatura

Las curvas de rendimiento versus temperatura ambiente son críticas para el diseño en el mundo real. El flujo radiante relativo disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente, un fenómeno común a todos los LEDs. Por ejemplo, a 60mA, la salida puede caer aproximadamente al 82% de su valor a 25°C cuando el ambiente alcanza los 85°C. La longitud de onda pico también exhibe un ligero desplazamiento con la temperatura, típicamente aumentando unos pocos nanómetros en el rango de operación. El voltaje directo disminuye linealmente al aumentar la temperatura, lo que debe tenerse en cuenta en los diseños de controladores de corriente constante.

4.4 Curva de Reducción de Potencia (Derating)

La curva de reducción de potencia define la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Para mantener la temperatura de unión por debajo de 105°C, la corriente máxima permisible debe reducirse cuando se opera en altas temperaturas ambientales. Esta curva es esencial para garantizar la fiabilidad a largo plazo y prevenir la fuga térmica.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado compacto de montaje superficial (SMD) con dimensiones de 2.04mm (largo) x 1.64mm (ancho) x 0.75mm (alto). El encapsulado está construido con cerámica de alúmina (Al₂O₃), que ofrece una excelente conductividad térmica en comparación con los encapsulados plásticos, ayudando a disipar el calor del chip. La lente proporciona un ángulo de visión típico de 120 grados. El cátodo está identificado en el encapsulado. Se proporciona un dibujo detallado con dimensiones en la hoja de datos, especificando las ubicaciones de las almohadillas y tolerancias (típicamente ±0.2mm). Una nota crítica es que la almohadilla térmica está conectada eléctricamente al cátodo. El diseño mecánico enfatiza que el dispositivo no debe manipularse por la lente, ya que el estrés mecánico puede causar fallos.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El ELUA2016OGB es apto para procesos estándar de tecnología de montaje superficial (SMT), incluyendo soldadura por reflujo. Las directrices clave incluyen: el proceso de soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces para minimizar el estrés térmico en el encapsulado y las uniones internas. Durante la fase de calentamiento de la soldadura, se debe evitar el estrés mecánico sobre los LEDs. Una vez completado el proceso de soldadura, se debe evitar la flexión de la placa de circuito impreso (PCB) para prevenir grietas en las soldaduras o en el propio encapsulado cerámico. El curado de adhesivos, si se utiliza, debe seguir los flujos de proceso estándar. Estas precauciones son vitales para mantener la integridad estructural y la fiabilidad a largo plazo del LED.

7. Información de Pedido y Nomenclatura del Modelo

El código de pedido del producto sigue una estructura detallada: ELUA2016OGB-PXXXXYY3040060-V21M. Cada segmento tiene un significado específico: "EL" representa al fabricante, "UA" indica el tipo UVA, "2016" denota el tamaño de encapsulado de 2.0x1.6mm, "O" especifica el material cerámico de alúmina (Al₂O₃), "G" indica un recubrimiento de plata y "B" denota un ángulo de haz de 120 grados. La sección "PXXXX" define el rango de longitud de onda pico (por ejemplo, 6070 para 360-370nm). La sección "YY" especifica la clasificación de flujo radiante mínimo (por ejemplo, R1 para 50mW). "3040" indica el rango de voltaje directo de 3.0-4.0V, y "060" especifica la corriente directa de 60mA. El sufijo "V21M" indica un tipo de chip vertical, tamaño de chip de 20mil, chip único y tipo de proceso de moldeo.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La hoja de datos enumera varias aplicaciones clave: curado de uñas UV, detección de billetes falsos y trampas para mosquitos UV. En el curado UV, típicamente se utilizan las variantes de 365nm o 385nm para iniciar la fotopolimerización en geles y adhesivos. Para la detección de falsificaciones, se utilizan longitudes de onda específicas (a menudo 365nm o 395nm) para excitar tintas de seguridad o materiales que fluorescen bajo luz UV. En las trampas para insectos, las longitudes de onda UVA más cortas alrededor de 365nm son muy atractivas para muchos insectos voladores.

8.2 Consideraciones de Diseño

Al diseñar con este LED, varios factores son primordiales. La gestión térmica es crítica; asegure un área de cobre en la PCB o disipación de calor adecuada para disipar el calor, especialmente cuando se opera a o cerca de la corriente máxima. Utilice un circuito controlador de corriente constante para garantizar una salida de luz estable y proteger el LED de picos de corriente. Considere la clasificación por voltaje directo al diseñar circuitos controladores para matrices de múltiples LEDs para garantizar una distribución uniforme de la corriente. Tenga en cuenta la dependencia de la temperatura tanto de la salida como de la longitud de onda en el entorno de aplicación final. Adhiérase siempre a los límites absolutos máximos para garantizar la fiabilidad.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs UVA estándar con encapsulado plástico, el encapsulado cerámico del ELUA2016OGB ofrece un rendimiento térmico significativamente mejor, lo que conlleva un mayor potencial de corrientes de accionamiento máximas, un mejor mantenimiento del flujo luminoso y una mayor vida útil en aplicaciones de alta temperatura o alta densidad de potencia. La protección ESD integrada de 2kV es una ventaja notable para mejorar la robustez en la fabricación y uso en campo. La clasificación precisa en longitud de onda, flujo y voltaje permite una mayor consistencia en el rendimiento de la aplicación en comparación con productos no clasificados o clasificados de manera laxa. La pequeña huella 2016 permite la miniaturización, algo no posible con tipos de encapsulado más grandes.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre los distintos modelos de longitud de onda (por ejemplo, 365nm vs 405nm)?

R: La diferencia principal es la longitud de onda de emisión pico. 365nm emite en el rango UVA más corto, utilizado a menudo para curar químicos específicos y atraer insectos. 405nm está en el límite entre el UVA y el violeta visible, útil para aplicaciones que requieren alguna señal visible o donde materiales específicos responden mejor a longitudes de onda más largas.

P: ¿Puedo accionar este LED continuamente a 100mA?

R: No. La corriente directa máxima en DC es un límite absoluto máximo. La condición de operación típica es 60mA. La operación continua a 100mA excedería la clasificación de temperatura de unión a menos que se proporcione un enfriamiento excepcional, como muestra la curva de reducción de potencia. Esto reduciría severamente la vida útil y podría causar un fallo inmediato.

P: ¿Cómo interpreto los valores de flujo radiante (Mín/Típ/Máx)?

R: El valor mínimo es el límite inferior garantizado para la clasificación. El valor típico es el rendimiento promedio o esperado. El máximo es el límite superior. Los diseñadores deben usar el valor mínimo para cálculos del peor escenario para asegurar que su aplicación reciba suficiente intensidad UV.

P: ¿Está aislada eléctricamente la almohadilla térmica?

R: No. La hoja de datos establece explícitamente que la almohadilla térmica está unida eléctricamente al cátodo. Esto debe considerarse durante el diseño de la PCB para evitar cortocircuitos.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Lápiz Portátil de Curado UV:Un diseñador crea un dispositivo portátil para curar empastes dentales o gel de uñas. Selecciona el ELUA2016OGB-P8090R43040060-V21M (385nm, 65mW mín) por su equilibrio entre salida y adecuación de longitud de onda. Diseña una pequeña PCB con una zona de cobre bajo el LED como disipador, accionado por un convertidor elevador desde una batería de Li-ion de 3.7V que proporciona una corriente constante de 60mA. El tamaño compacto del LED permite un diseño de lápiz elegante.

Ejemplo 2: Módulo Validador de Billetes:Para un sistema de detección de falsificaciones, un ingeniero necesita una fuente UV estable. Elige el ELUA2016OGB-P6070R13040060-V21M (365nm) por su efectividad en características de seguridad. Diseña un conjunto de 4 LEDs en un módulo pequeño. Al seleccionar LEDs de la misma clasificación de voltaje directo (por ejemplo, 3234), los conecta en serie con un único controlador de corriente constante ajustado a 60mA, asegurando un brillo uniforme en el conjunto y simplificando el diseño del controlador.

12. Introducción al Principio de Operación

Los LEDs UVA, como el ELUA2016OGB, son dispositivos semiconductores basados en sistemas de materiales de nitruro de galio aluminio (AlGaN). Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, se inyectan electrones y huecos en la región activa. Su recombinación libera 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 en la región activa, que se diseña durante el proceso de crecimiento epitaxial. El encapsulado cerámico sirve para extraer la luz, proporcionar protección mecánica y, lo más importante, conducir el calor desde el chip semiconductor al entorno externo, lo cual es crítico para mantener la eficiencia y la vida útil.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

El mercado de LEDs UVA está impulsado por tendencias hacia una mayor eficiencia (más flujo radiante por vatio eléctrico), mayores vidas útiles del dispositivo y un menor coste por milivatio. Existe una investigación continua para mejorar la eficiencia cuántica interna (IQE) de los materiales AlGaN y mejorar la extracción de luz del chip. Las tendencias en encapsulado incluyen el desarrollo de sustratos aún más eficientes térmicamente y nuevos diseños de lentes para patrones de haz específicos. Además, existe un impulso hacia un control más estricto de la longitud de onda y una emisión espectral más estrecha para aplicaciones que requieren energías de fotón muy específicas, como procesos avanzados de curado médico e industrial. La tendencia a la miniaturización, ejemplificada por encapsulados como el 2016, continúa permitiendo nuevas aplicaciones en dispositivos portátiles y ultracompactos.