Hoja de Datos del LED UVA ELUA3535OG5 - 3.5x3.5x3.5mm - 3.2-4.0V - 500mA - 360-410nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie ELUA3535OG5 es un LED de alta calidad y fiabilidad, con encapsulado cerámico, específicamente diseñado para aplicaciones de ultravioleta (UVA). Su construcción robusta y características de rendimiento lo hacen apto para entornos exigentes.

1.1 Ventajas Principales

• Alta Potencia de Salida:Proporciona un flujo radiante elevado, lo que lo hace eficaz para aplicaciones que requieren una intensidad UV significativa.
• Encapsulado Cerámico (Al2O3):Ofrece una excelente gestión térmica, resistencia mecánica y fiabilidad a largo plazo en comparación con los encapsulados plásticos.
• Factor de Forma Compacto:Las dimensiones de 3.5mm x 3.5mm x 3.5mm permiten diseños de PCB de alta densidad.
• Cumplimiento y Seguridad:El producto cumple con RoHS, está libre de plomo, cumple con REACH de la UE y está libre de halógenos, satisfaciendo estrictos estándares medioambientales y de seguridad.
• Protección contra ESD:Protección incorporada contra descargas electrostáticas de hasta 2KV (HBM), mejorando la robustez en el manejo y la operación.

1.2 Aplicaciones Destinadas

Esta serie de LED está diseñada para diversas aplicaciones UV profesionales e industriales, incluyendo:

• Sistemas de esterilización y desinfección UV.
• Fotocatálisis UV para purificación de aire y agua.
• Iluminación para sensores y detección UV.
• Procesos de curado de adhesivos, tintas y recubrimientos.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. La operación debe mantenerse dentro de estos límites.

• Corriente Directa Máxima (I_F):1000mA para las variantes de 385nm, 395nm y 405nm; 700mA para la variante de 365nm. Esta diferencia probablemente se debe a la mayor energía del fotón y los desafíos térmicos asociados a longitudes de onda más cortas.
• Temperatura Máxima de Unión (T_J):105°C. Mantener la temperatura de unión por debajo de este límite es crítico para la longevidad.
• Resistencia Térmica (R_th):4°C/W. Este valor bajo indica una transferencia de calor eficiente desde el chip hasta la almohadilla térmica, facilitada por el encapsulado cerámico.
• Rango de Temperatura de Operación (T_Opr):-10°C a +100°C.

2.2 Características Fotométricas y Eléctricas

La tabla proporciona datos clave de rendimiento para configuraciones estándar del producto a una corriente directa (I_F) de 500mA.

• Longitud de Onda Pico:Disponible en cuatro rangos: 360-370nm, 380-390nm, 390-400nm y 400-410nm, cubriendo el espectro UVA.
• Flujo Radiante:Los valores mínimos oscilan entre 900mW (360-370nm) y 1000mW (otras longitudes de onda). Los valores típicos rondan los 1200-1250mW.
• Tensión Directa (V_F):Típicamente entre 3.2V y 4.0V a 500mA, con clasificaciones específicas definidas para un control más estricto.

3. Explicación del Sistema de Clasificación del Producto

La clasificación garantiza un rendimiento consistente agrupando LEDs con características similares. Esto es crucial para aplicaciones que requieren una salida uniforme.

3.1 Clasificación por Flujo Radiante

Los LEDs se clasifican según su flujo radiante mínimo de salida. Se utilizan diferentes códigos de clasificación (U1, U2, U3, U4) para el grupo de 360nm y los grupos de 380-410nm, reflejando las variaciones típicas de rendimiento entre longitudes de onda.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Pico

Los LEDs se categorizan en grupos (U36, U38, U39, U40) correspondientes a su rango de longitud de onda pico (ej., 360-370nm, 380-390nm). Se especifica una tolerancia estrecha de ±1nm.

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión se clasifica en pasos de 0.2V (ej., 3.2-3.4V, 3.4-3.6V). Esto ayuda en el diseño de circuitos de accionamiento y en la gestión de la disipación de potencia en múltiples LEDs en serie.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Espectro y Emisión Relativa

Las curvas espectrales muestran picos de emisión estrechos característicos de los LEDs. El LED de 365nm tiene un espectro ligeramente más amplio en comparación con las variantes de longitud de onda más larga (385nm, 395nm, 405nm).

4.2 Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa

El flujo radiante aumenta de forma sub-lineal con la corriente. El LED de 405nm muestra la salida relativa más alta, mientras que el LED de 365nm muestra la más baja a corrientes altas, consistente con su menor corriente máxima nominal.

4.3 Tensión Directa vs. Corriente Directa

Las curvas de V_Fmuestran una característica típica de diodo. El LED de 365nm generalmente exhibe una tensión directa más alta que los demás a la misma corriente, lo cual es esperado para semiconductores de longitud de onda más corta.

4.4 Dependencia de la Temperatura

• Flujo Radiante vs. Temperatura:La salida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente, siendo el LED de 365nm el más sensible. Un disipador de calor efectivo es esencial para mantener el rendimiento.
• Longitud de Onda Pico vs. Temperatura:La longitud de onda pico se desplaza ligeramente hacia longitudes de onda más largas (corrimiento al rojo) con el aumento de la temperatura.
• Tensión Directa vs. Temperatura: V_Fdisminuye linealmente con el aumento de la temperatura, un comportamiento típico de los semiconductores.

4.5 Curva de Derating

La curva de derating es crítica para el diseño térmico. Muestra la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Por ejemplo, a una temperatura ambiente de 85°C, la corriente máxima se reduce significativamente para evitar superar la temperatura de unión de 105°C.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Mecánicas

El LED tiene una huella cuadrada de 3.5mm x 3.5mm con una altura de 3.5mm. El dibujo dimensional especifica todas las longitudes críticas, incluyendo la cúpula de la lente y la posición de la almohadilla térmica y las almohadillas eléctricas. Las tolerancias son típicamente de ±0.1mm.

5.2 Configuración de Almohadillas y Polaridad

La vista inferior muestra la disposición de las almohadillas: dos almohadillas grandes para el ánodo y el cátodo, y una almohadilla térmica central más grande. La almohadilla térmica está aislada eléctricamente y debe conectarse a una zona de cobre en el PCB para una disipación de calor óptima. La polaridad está claramente marcada en el propio encapsulado.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es apto para procesos SMT (Tecnología de Montaje Superficial) estándar. Se debe seguir cuidadosamente el perfil de reflujo recomendado. Las consideraciones clave incluyen:

• Evitar superar dos ciclos de reflujo para minimizar el estrés térmico en el encapsulado y las uniones internas.
• Prevenir el estrés mecánico en el LED durante las fases de calentamiento y enfriamiento de la soldadura.
• No doblar el PCB después de soldar, ya que esto puede agrietar el encapsulado cerámico o las soldaduras.

6.2 Almacenamiento y Manejo

Almacenar en un ambiente seco dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado (-40°C a +100°C). Utilizar procedimientos seguros contra ESD durante el manejo debido a la protección ESD integrada pero limitada.

7. Información de Pedido y Nomenclatura del Modelo

El número de pieza sigue una estructura detallada:ELUA3535OG5-PXXXXYY3240500-VD1M

• EL:Código del fabricante.
• UA:Indica producto UVA.
• 3535:Tamaño del encapsulado (3.5mm x 3.5mm).
• O:Material del encapsulado (cerámica de Al₂O₃).
• G:Revestimiento (Ag).
• 5:Ángulo de visión (50°).
• PXXXX:Código de longitud de onda pico (ej., 6070 para 360-370nm).
• YY:Clasificación de flujo radiante mínimo (ej., U1 para 900mW).
• 3240:Rango de especificación de tensión directa (3.2-4.0V).
• 500:Corriente directa nominal (500mA).
• V:Tipo de chip (Vertical).
• D:Tamaño del chip (45mil).
• 1:Número de chips (1).
• M:Tipo de proceso (Moldeado).

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Gestión Térmica

Este es el aspecto más crítico del diseño. La baja resistencia térmica (4°C/W) solo es efectiva si el calor se conduce lejos de la almohadilla térmica. Utilice un PCB con vías térmicas adecuadas conectadas a planos de tierra internos o a un disipador externo. Monitoree la temperatura de unión utilizando la curva de derating.

8.2 Accionamiento Eléctrico

Utilice un driver de corriente constante adecuado para los requisitos de tensión y corriente directa. Considere la clasificación de tensión al diseñar para múltiples LEDs en serie para garantizar una distribución uniforme de la corriente. No exceda los límites absolutos máximos de corriente.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 50° proporciona un haz relativamente amplio. Para aplicaciones enfocadas, pueden requerirse ópticas secundarias (lentes, reflectores). Asegúrese de que cualquier material utilizado (lentes, encapsulantes) sea estable a los UV para evitar amarilleamiento y degradación con el tiempo.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores principales de la serie ELUA3535OG5 son suencapsulado cerámicoy susalida UVA de alta potenciaen una huella compacta 3535.

• vs. LEDs UVA con Encapsulado Plástico:La cerámica ofrece un rendimiento térmico superior, una temperatura máxima de unión más alta y una mejor fiabilidad a largo plazo bajo operación UV de alta potencia, que puede degradar los plásticos.
• vs. Encapsulados Cerámicos Más Grandes:El tamaño 3535 permite diseños más compactos sin sacrificar los beneficios de la construcción cerámica.
• vs. LEDs UVA de Menor Potencia:El alto flujo radiante (hasta 1500mW) lo hace adecuado para aplicaciones que requieren alta irradiancia, reduciendo el número de LEDs necesarios para una salida dada.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Por qué la corriente máxima es menor para la versión de 365nm?

Los LEDs de longitud de onda más corta (como 365nm) generalmente tienen una menor eficiencia wall-plug, lo que significa que un mayor porcentaje de la potencia eléctrica se convierte en calor en lugar de luz. Para mantener la fiabilidad y evitar el sobrecalentamiento en la unión, la corriente máxima se reduce.

10.2 ¿Qué tan importante es conectar la almohadilla térmica?

Es absolutamente esencial para una operación confiable a corrientes altas. La almohadilla térmica es la ruta principal de escape del calor. No conectarla correctamente hará que el LED se sobrecaliente rápidamente, llevando a un fallo prematuro (depreciación del lumen) o a un daño instantáneo.

10.3 ¿Puedo accionar este LED con una fuente de tensión constante?

No es recomendable. Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Su tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía de una unidad a otra (como se ve en la clasificación). Una fuente de tensión constante puede llevar a una fuga térmica, donde el aumento de corriente causa más calor, lo que baja la V_F, causando aún más corriente, destruyendo finalmente el LED. Utilice siempre un driver de corriente constante.

10.4 ¿Cuál es la vida útil típica de este LED?

Aunque no se proporciona una vida útil específica L70/L50 (horas hasta el 70% o 50% de la salida inicial) en esta hoja de datos, la construcción cerámica de alta calidad y la especificación de una temperatura máxima de unión de 105°C son indicadores de una buena fiabilidad a largo plazo. La vida útil real depende en gran medida de las condiciones de operación, especialmente de la temperatura de unión. Operar en o por debajo de la corriente recomendada y con una excelente gestión térmica maximizará la vida útil.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

11.1 Estación de Curado UV para Adhesivos

Escenario:Diseñar una estación de curado UV de sobremesa para adhesivos de curado rápido. La estación necesita una matriz de LEDs para proporcionar luz UVA de alta intensidad uniforme sobre un área de 10cm x 10cm.

Pasos de Diseño:

1. Selección del LED:Elegir la variante ELUA3535OG5-P0010U2... (400-410nm), ya que muchos adhesivos están formulados para curar eficientemente en este rango de longitud de onda.
2. Disposición de la Matriz:Calcular el número de LEDs necesarios en función de la irradiancia requerida (mW/cm²) a la distancia de trabajo. Puede ser necesario utilizar ópticas para enfocar o difundir el haz de 50° para lograr uniformidad.
3. Diseño Térmico:Montar los LEDs en un PCB de núcleo de aluminio (MCPCB) con una capa dieléctrica de alta conductividad térmica. Luego, todo el MCPCB se fija a un disipador de aluminio extruido con un ventilador.
4. Diseño Eléctrico:Utilizar un driver de corriente constante capaz de suministrar la corriente total para todos los LEDs en configuración serie/paralelo. Incluir fusibles y monitorización de corriente apropiados.
5. Control:Implementar un temporizador y posiblemente un sensor de temperatura en el disipador para evitar el sobrecalentamiento durante un uso prolongado.

Resultado:Una estación de curado confiable y de alto rendimiento con salida consistente y larga vida útil, posibilitada por el robusto rendimiento térmico y óptico de los LEDs UVA cerámicos.

12. Introducción al Principio de Operación

Los LEDs UVA operan bajo el mismo principio fundamental que los LEDs de luz visible: electroluminiscencia en un material semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. Para la luz UVA (315-400nm), se utilizan materiales como nitruro de aluminio y galio (AlGaN) o nitruro de indio y galio (InGaN) con composiciones específicas para lograr la banda prohibida ancha requerida. El encapsulado cerámico sirve como un sustrato robusto que conduce eficazmente el calor lejos del chip semiconductor, lo cual es crucial para mantener el rendimiento y la longevidad, especialmente a las altas corrientes de accionamiento utilizadas en aplicaciones UVA.

13. Tendencias y Perspectivas Tecnológicas

El mercado de los LEDs UVA está impulsado por aplicaciones en esterilización, purificación y curado industrial. Las tendencias clave incluyen:

• Mayor Eficiencia (WPE):La investigación en curso tiene como objetivo mejorar la eficiencia wall-plug de los LEDs UVA, reduciendo el consumo de energía y la carga térmica para la misma salida óptica.
• Mayor Densidad de Potencia:El desarrollo continúa hacia empaquetar más potencia óptica en tamaños de encapsulado iguales o más pequeños, como el 3535, permitiendo sistemas más compactos y potentes.
• Fiabilidad Mejorada en Longitudes de Onda Más Cortas:Mejorar la longevidad y el rendimiento de los LEDs que emiten en el extremo inferior del espectro UVA (ej., 365nm) y en los rangos UVB/UVC sigue siendo un enfoque significativo para aplicaciones germicidas.
• Encapsulado Avanzado:Innovaciones en materiales de encapsulado (ej., otras cerámicas, compuestos) y tecnologías de interfaz térmica para reducir aún más la resistencia térmica y gestionar el calor en matrices de alta potencia.
• Integración Inteligente:Posible integración de sensores (ej., para monitorización de temperatura o irradiancia) dentro de los módulos LED para control en lazo cerrado en sistemas avanzados.