Tabla de contenido
- 1. Descripción General del Producto
- 2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos
- 2.1 Valores Máximos Absolutos
- 2.2 Características Fotométricas y Eléctricas
- 3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)
- 3.1 Clasificación por Flujo Radiante
- 3.2 Clasificación por Longitud de Onda Pico
- 3.3 Clasificación por Tensión Directa
- 4. Análisis de Curvas de Rendimiento
- 4.1 Espectro y Flujo Radiante Relativo vs. Corriente
- 4.2 Longitud de Onda Pico y Tensión Directa vs. Corriente
- 4.3 Dependencia de la Temperatura
- 4.4 Patrón de Radiación
- 5. Información Mecánica y de Empaquetado
- 5.1 Dimensiones Mecánicas
- 5.2 Identificación de Polaridad
- 6. Directrices de Soldadura y Montaje
- 6.1 Proceso de Soldadura por Reflujo
- 6.2 Condiciones de Almacenamiento
- 7. Nomenclatura del Modelo e Información de Pedido
- 8. Sugerencias de Aplicación
- 8.1 Circuitos de Aplicación Típicos
- 8.2 Diseño del Disipador de Calor
- 8.3 Consideraciones de Diseño Óptico
- 9. Comparación y Diferenciación Técnica
- 10. Preguntas Frecuentes (FAQ)
- 10.1 ¿Cuál es la diferencia entre las versiones de 365nm y 405nm más allá de la longitud de onda?
- 10.2 ¿Cómo interpreto la curva de reducción de potencia?
- 10.3 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de tensión constante?
- 11. Estudio de Caso de Diseño y Uso
- 11.1 Estudio de Caso: Estación de Curado UV para Adhesivos
- 12. Introducción al Principio
- 13. Tendencias de Desarrollo
1. Descripción General del Producto
La serie de productos ELUA3535OGB representa una solución LED de alta fiabilidad basada en cerámica, diseñada específicamente para aplicaciones ultravioleta (UVA). Su construcción central utiliza un sustrato cerámico de Al2O3 (óxido de aluminio), que proporciona una gestión térmica superior en comparación con los encapsulados plásticos tradicionales, lo que conduce a una mayor longevidad y un rendimiento estable en condiciones exigentes.
Ventajas Principales:Los beneficios principales de esta serie incluyen su robusto encapsulado cerámico para una excelente disipación de calor, protección ESD integrada de hasta 2KV (Modelo de Cuerpo Humano) y cumplimiento con las principales normas ambientales y de seguridad, incluyendo RoHS, libre de plomo, REACH de la UE y requisitos libres de halógenos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). El ángulo de visión de 120 grados ofrece un patrón de radiación amplio adecuado para tareas de iluminación de área.
Mercado Objetivo y Aplicaciones:Este LED está diseñado para aplicaciones UV industriales y comerciales donde la fiabilidad y la salida óptica son críticas. Las áreas de aplicación clave incluyen sistemas de esterilización UV para purificación de aire y agua, sistemas de fotocatalizadores UV para tratamiento de superficies y eliminación de olores, y como fuente de luz para sensores UV y procesos de curado.
2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos
2.1 Valores Máximos Absolutos
Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.
- Corriente Directa Máx. en CC (IF):1000 mA para las variantes de 385nm, 395nm y 405nm. Para la variante de 365nm, la corriente máxima se reduce a 700 mA, reflejando sus diferentes características de material semiconductor y sensibilidad térmica.
- Resistencia Máx. a ESD (VB):2000 V (HBM), proporcionando una buena robustez para el manejo.
- Resistencia Térmica (Rth):4 °C/W. Este valor bajo, atribuido al encapsulado cerámico, indica una transferencia de calor eficiente desde la unión del LED hasta la almohadilla térmica.
- Temperatura Máx. de Unión (TJ):125 °C.
- Temperatura de Operación y Almacenamiento:-10 a +100 °C para operación, y -40 a +100 °C para almacenamiento.
2.2 Características Fotométricas y Eléctricas
La tabla enumera los parámetros de rendimiento clave para diferentes grupos de longitud de onda a una corriente de prueba estándar de 500mA y una temperatura de la almohadilla térmica de 25°C.
- Longitud de Onda Pico:Disponible en cuatro grupos: 360-370nm (U36), 380-390nm (U38), 390-400nm (U39) y 400-410nm (U40).
- Flujo Radiante:El flujo radiante mínimo se especifica en 1000mW (grupo U2), con valores típicos alrededor de 1250mW y un máximo de hasta 1500mW en todos los grupos de longitud de onda.
- Tensión Directa (VF):Varía de 3.2V a 4.0V a 500mA, categorizada en grupos de tensión específicos (ej., 3.2-3.4V, 3.4-3.6V).
3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)
El producto se clasifica en grupos para garantizar la consistencia y permitir una selección precisa según las necesidades de la aplicación.
3.1 Clasificación por Flujo Radiante
El flujo radiante se mide a IF=500mA con una tolerancia de ±10%. Los grupos son:
- U2:1000mW a 1200mW
- U3:1200mW a 1400mW
- U4:1400mW a 1500mW
3.2 Clasificación por Longitud de Onda Pico
La longitud de onda pico se mide con una tolerancia de ±1nm. Los grupos (U36, U38, U39, U40) corresponden a los rangos de longitud de onda enumerados en la sección 2.2.
3.3 Clasificación por Tensión Directa
La tensión directa se mide a IF=500mA con una tolerancia de ±2%. Los grupos (3234, 3436, 3638, 3840) definen el rango mínimo y máximo de VF(ej., 3234 = 3.2V a 3.4V).
4. Análisis de Curvas de Rendimiento
4.1 Espectro y Flujo Radiante Relativo vs. Corriente
Los gráficos espectrales muestran curvas de emisión típicas para las variantes de 365nm, 385nm, 395nm y 405nm. Las curvas son de banda estrecha, característica de los LED UV. El gráfico de Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa demuestra una relación casi lineal hasta la corriente nominal, con el LED de 405nm mostrando generalmente la salida relativa más alta, seguido por 395nm, 385nm y 365nm al mismo nivel de corriente.
4.2 Longitud de Onda Pico y Tensión Directa vs. Corriente
El gráfico de Longitud de Onda Pico vs. Corriente Directa muestra un cambio mínimo (<5nm) en todo el rango de corriente de operación para todas las longitudes de onda, lo que indica una buena estabilidad espectral. La curva de Tensión Directa vs. Corriente Directa muestra la característica exponencial típica del diodo, con VFaumentando con la corriente. El LED de 365nm típicamente exhibe una VFligeramente mayor que las variantes de longitud de onda más larga.
4.3 Dependencia de la Temperatura
El gráfico de Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente muestra que la salida disminuye a medida que aumenta la temperatura, un comportamiento común para los LED. La curva de reducción de potencia es crucial para el diseño: especifica la corriente directa máxima permitida a una temperatura ambiente dada para garantizar que la temperatura de unión (TJ) no exceda los 125°C. Por ejemplo, a una temperatura ambiente de 85°C, la corriente máxima se reduce significativamente respecto a su valor nominal a temperatura ambiente.
4.4 Patrón de Radiación
El patrón de radiación típico es Lambertiano, centrado con un ángulo de visión completo de 120 grados (2θ1/2). Este patrón es adecuado para aplicaciones que requieren cobertura de área amplia en lugar de haces enfocados.
5. Información Mecánica y de Empaquetado
5.1 Dimensiones Mecánicas
Las dimensiones del encapsulado son 3.5mm (L) x 3.5mm (A) x 2.35mm (H). Los dibujos especifican la ubicación de la almohadilla térmica (cátodo) y la almohadilla del ánodo. La almohadilla térmica es central y grande para facilitar el disipador de calor. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario.
5.2 Identificación de Polaridad
El ánodo está marcado en la parte superior del encapsulado del LED. La almohadilla térmica en la parte inferior está conectada eléctricamente al cátodo. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje en la placa.
6. Directrices de Soldadura y Montaje
6.1 Proceso de Soldadura por Reflujo
El ELUA3535OGB es adecuado para procesos estándar de soldadura por reflujo SMT (Tecnología de Montaje Superficial). Las instrucciones clave incluyen:
- El curado de cualquier adhesivo debe seguir los procesos estándar.
- La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces para evitar estrés térmico.
- Se debe minimizar el estrés mecánico sobre el LED durante el calentamiento y enfriamiento.
- La placa de circuito no debe doblarse después de la soldadura para evitar grietas en el encapsulado cerámico o en las uniones de soldadura.
6.2 Condiciones de Almacenamiento
Los LED deben almacenarse en sus bolsas originales con barrera de humedad a temperaturas entre -40°C y +100°C y con baja humedad para prevenir la oxidación de los terminales.
7. Nomenclatura del Modelo e Información de Pedido
El número de parte sigue una estructura detallada:ELUA3535OGB-PXXXXYY3240500-VD1M
- EL:Código del fabricante.
- UA:Familia de productos UVA.
- 3535:Tamaño del encapsulado (3.5x3.5mm).
- O:Material del encapsulado (Cerámica de Al2O3).
- G:Revestimiento (Ag - Plata).
- B:Ángulo de visión (120°).
- PXXXX:Código de longitud de onda pico (ej., 6070 para 360-370nm).
- YY:Grupo de Flujo Radiante Mínimo (ej., U2 para 1000mW).
- 3240:Rango 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. Sugerencias de Aplicación
8.1 Circuitos de Aplicación Típicos
Estos LED requieren un controlador de corriente constante para un funcionamiento estable. Un circuito simple involucra una fuente de alimentación de CC, un circuito o CI controlador de corriente constante y el LED en serie. El controlador debe seleccionarse para proporcionar hasta 500mA (o 700mA para 365nm) respetando la curva de reducción de potencia basada en la temperatura ambiente de operación. Se puede considerar la supresión de tensión transitoria en entornos eléctricamente ruidosos, a pesar de la protección ESD incorporada.
8.2 Diseño del Disipador de Calor
La gestión térmica efectiva es primordial. La baja resistencia térmica de 4 °C/W solo es efectiva si el calor se conduce lejos de la almohadilla térmica. Un PCB diseñado adecuadamente con vías térmicas que conecten la almohadilla a un plano de cobre grande o a un disipador externo es esencial, especialmente cuando se opera a corrientes altas o en temperaturas ambientales elevadas. No se debe exceder la temperatura máxima de unión (125°C).
8.3 Consideraciones de Diseño Óptico
Para aplicaciones de esterilización y fotocatalizadores, la irradiancia (potencia UV por unidad de área) en la superficie objetivo es crítica. El ángulo de haz de 120 grados proporciona una cobertura amplia. Para una mayor irradiancia en un punto específico, pueden ser necesarias ópticas secundarias (reflectores o lentes). La selección de materiales para ópticas y carcasas debe considerar la transparencia a los UV y la resistencia a la degradación por UV (ej., usando cuarzo, vidrio de grado UV o plásticos específicos estables a los UV como PTFE).
9. Comparación y Diferenciación Técnica
La serie ELUA3535OGB se diferencia a través de suencapsulado cerámico. En comparación con los LED UV SMD de plástico, la cerámica ofrece:
- Rendimiento Térmico Superior:Una menor resistencia térmica conduce a una temperatura de unión de operación más baja a la misma corriente de accionamiento, lo que se traduce directamente en una mayor vida útil (L70/B50) y un mayor mantenimiento de la salida.
- Fiabilidad Mejorada:La cerámica es inerte y proporciona una barrera similar a la hermética contra la humedad y los contaminantes ambientales, mejorando el rendimiento en condiciones adversas.
- Mayor Densidad de Potencia:El encapsulado robusto permite un funcionamiento fiable al nivel de potencia de 1.8W, que está en el extremo superior para LED con esta huella física.
10. Preguntas Frecuentes (FAQ)
10.1 ¿Cuál es la diferencia entre las versiones de 365nm y 405nm más allá de la longitud de onda?
La diferencia principal es la composición del material semiconductor, lo que conduce a diferentes propiedades eléctricas y ópticas. El LED de 365nm tiene una corriente máxima nominal más baja (700mA vs. 1000mA), típicamente una tensión directa ligeramente mayor y un flujo radiante de salida más bajo a la misma corriente. También es más sensible a la temperatura. La elección depende de la longitud de onda requerida para la aplicación específica (ej., 365nm para ciertos fotocatalizadores, 405nm para algunos procesos de curado).
10.2 ¿Cómo interpreto la curva de reducción de potencia?
La curva de reducción de potencia define la corriente directa máxima segura de operación a una temperatura ambiente dada (medida en la almohadilla térmica del LED). Para usarla, encuentre su temperatura ambiente máxima esperada en el eje x. Trace una línea hasta la curva, luego hacia la izquierda hasta el eje y para encontrar la corriente máxima permitida. Debe diseñar su controlador para no exceder esta corriente a esa temperatura. Por ejemplo, si el ambiente es de 60°C, la corriente máxima es aproximadamente de 400mA.
10.3 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de tensión constante?
Se desaconseja firmemente. Los LED son dispositivos controlados por corriente. Su tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía de una unidad a otra (como se muestra en los grupos de tensión). Alimentar con una tensión constante puede provocar una fuga térmica: a medida que el LED se calienta, VFdisminuye, haciendo que la corriente aumente, lo que genera más calor, reduciendo aún más VFy aumentando la corriente hasta el fallo. Utilice siempre un controlador de corriente constante.
11. Estudio de Caso de Diseño y Uso
11.1 Estudio de Caso: Estación de Curado UV para Adhesivos
Escenario:Diseñar una estación de banco para curar adhesivos sensibles a los UV en pequeños componentes electrónicos.
Selección:Se elige la variante de 405nm (ELUA3535OGB-P0010U23240500-VD1M) porque muchos adhesivos industriales curables por UV están formulados para curar eficientemente alrededor de 400nm.
Diseño:Se planea una matriz de 16 LED en una PCB de núcleo de aluminio (MCPCB) para crear un área de curado uniforme. Cada LED es accionado a 450mA por un controlador de corriente constante para proporcionar un margen por debajo de la clasificación de 500mA, mejorando la vida útil. La MCPCB se une a un gran disipador de aluminio con un ventilador. Se consulta la curva de reducción de potencia: a una temperatura ambiente interna estimada de 45°C, 450mA está bien dentro del área de operación segura. El ángulo de haz de 120 grados asegura una buena superposición entre LED adyacentes para uniformidad.
Resultado:La estación proporciona luz UV de alta irradiancia y consistente para un curado rápido, con el encapsulado cerámico asegurando una salida estable durante largos períodos operativos.
12. Introducción al Principio
Los LED UVA operan bajo el principio de electroluminiscencia en materiales semiconductores. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa. Su recombinación libera 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 utilizado en la región activa. Para la luz UVA (315-400nm), comúnmente se utilizan materiales como InGaN/AlGaN en sustratos especializados. El encapsulado cerámico sirve principalmente como una plataforma mecánicamente robusta y térmicamente conductora para extraer calor, que es un subproducto de los procesos de recombinación no radiativa dentro del chip.
13. Tendencias de Desarrollo
El mercado de LED UV, particularmente para UVA y UVB, está impulsado por la eliminación gradual de las lámparas de mercurio debido a regulaciones ambientales (Convenio de Minamata). Las tendencias clave incluyen:
Mayor Eficiencia (WPE - Eficiencia de Pared a Pared):La investigación en curso se centra en mejorar la eficiencia cuántica interna y la extracción de luz para entregar más potencia óptica por vatio eléctrico, reduciendo los costos de energía del sistema y la carga térmica.
Mayor Potencia y Densidad de Potencia:El desarrollo continúa hacia LED de un solo dado y paquetes multichip que entregan un flujo radiante más alto desde la misma o menor huella, posibilitado por mejores materiales térmicos como cerámicas avanzadas y sustratos compuestos.
Fiabilidad y Vida Útil Mejoradas:Las mejoras en el diseño del chip, materiales de encapsulado (como la cerámica utilizada aquí) y tecnología de fósforo (para productos UV convertidos) tienen como objetivo extender la vida útil operativa, un factor crítico para aplicaciones industriales y médicas.
Reducción de Costos:A medida que aumentan los volúmenes de fabricación y los procesos maduran, se espera que el costo por vatio radiante disminuya, acelerando la adopción en más aplicaciones.
Terminología de especificaciones LED
Explicación completa de términos técnicos LED
Rendimiento fotoeléctrico
| Término | Unidad/Representación | Explicación simple | Por qué es importante |
|---|---|---|---|
| Eficacia luminosa | lm/W (lúmenes por vatio) | Salida de luz por vatio de electricidad, más alto significa más eficiencia energética. | Determina directamente el grado de eficiencia energética y el costo de electricidad. |
| Flujo luminoso | lm (lúmenes) | Luz total emitida por la fuente, comúnmente llamada "brillo". | Determina si la luz es lo suficientemente brillante. |
| Ángulo de visión | ° (grados), por ejemplo, 120° | Ángulo donde la intensidad de la luz cae a la mitad, determina el ancho del haz. | Afecta el rango de iluminación y uniformidad. |
| CCT (Temperatura de color) | K (Kelvin), por ejemplo, 2700K/6500K | Calidez/frescura de la luz, valores más bajos amarillentos/cálidos, más altos blanquecinos/fríos. | Determina la atmósfera de iluminación y escenarios adecuados. |
| CRI / Ra | Sin unidad, 0–100 | Capacidad de representar colores de objetos con precisión, Ra≥80 es bueno. | Afecta la autenticidad del color, se usa en lugares de alta demanda como centros comerciales, museos. |
| SDCM | Pasos de elipse MacAdam, por ejemplo, "5 pasos" | Métrica de consistencia de color, pasos más pequeños significan color más consistente. | Asegura color uniforme en el mismo lote de LEDs. |
| Longitud de onda dominante | nm (nanómetros), por ejemplo, 620nm (rojo) | Longitud de onda correspondiente al color de LEDs coloreados. | Determina el tono de LEDs monocromáticos rojos, amarillos, verdes. |
| Distribución espectral | Curva longitud de onda vs intensidad | Muestra distribución de intensidad a través de longitudes de onda. | Afecta la representación del color y calidad. |
Parámetros eléctricos
| Término | Símbolo | Explicación simple | Consideraciones de diseño |
|---|---|---|---|
| Voltaje directo | Vf | Voltaje mínimo para encender LED, como "umbral de inicio". | El voltaje del controlador debe ser ≥Vf, los voltajes se suman para LEDs en serie. |
| Corriente directa | If | Valor de corriente para operación normal de LED. | Generalmente accionamiento de corriente constante, la corriente determina brillo y vida útil. |
| Corriente de pulso máxima | Ifp | Corriente pico tolerable por períodos cortos, se usa para atenuación o destello. | El ancho de pulso y ciclo de trabajo deben controlarse estrictamente para evitar daños. |
| Voltaje inverso | Vr | Máximo voltaje inverso que LED puede soportar, más allá puede causar ruptura. | El circuito debe prevenir conexión inversa o picos de voltaje. |
| Resistencia térmica | Rth (°C/W) | Resistencia a la transferencia de calor desde chip a soldadura, más bajo es mejor. | Alta resistencia térmica requiere disipación de calor más fuerte. |
| Inmunidad ESD | V (HBM), por ejemplo, 1000V | Capacidad de soportar descarga electrostática, más alto significa menos vulnerable. | Se necesitan medidas antiestáticas en producción, especialmente para LEDs sensibles. |
Gestión térmica y confiabilidad
| Término | Métrica clave | Explicación simple | Impacto |
|---|---|---|---|
| Temperatura de unión | Tj (°C) | Temperatura de operación real dentro del chip LED. | Cada reducción de 10°C puede duplicar la vida útil; demasiado alto causa decaimiento de luz, cambio de color. |
| Depreciación de lúmenes | L70 / L80 (horas) | Tiempo para que el brillo caiga al 70% u 80% del inicial. | Define directamente la "vida de servicio" del LED. |
| Mantenimiento de lúmenes | % (por ejemplo, 70%) | Porcentaje de brillo retenido después del tiempo. | Indica retención de brillo durante uso a largo plazo. |
| Cambio de color | Δu′v′ o elipse MacAdam | Grado de cambio de color durante el uso. | Afecta la consistencia del color en escenas de iluminación. |
| Envejecimiento térmico | Degradación de material | Deterioro debido a alta temperatura a largo plazo. | Puede causar caída de brillo, cambio de color o falla de circuito abierto. |
Embalaje y materiales
| Término | Tipos comunes | Explicación simple | Características y aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Tipo de paquete | EMC, PPA, Cerámica | Material de alojamiento que protege el chip, proporciona interfaz óptica/térmica. | EMC: buena resistencia al calor, bajo costo; Cerámica: mejor disipación de calor, vida más larga. |
| Estructura del chip | Frontal, Flip Chip | Disposición de electrodos del chip. | Flip chip: mejor disipación de calor, mayor eficacia, para alta potencia. |
| Revestimiento de fósforo | YAG, Silicato, Nitruro | Cubre el chip azul, convierte algo a amarillo/rojo, mezcla a blanco. | Diferentes fósforos afectan eficacia, CCT y CRI. |
| Lente/Óptica | Plana, Microlente, TIR | Estructura óptica en superficie que controla distribución de luz. | Determina el ángulo de visión y curva de distribución de luz. |
Control de calidad y clasificación
| Término | Contenido de clasificación | Explicación simple | Propósito |
|---|---|---|---|
| Clasificación de flujo luminoso | Código por ejemplo 2G, 2H | Agrupado por brillo, cada grupo tiene valores mín/máx de lúmenes. | Asegura brillo uniforme en el mismo lote. |
| Clasificación de voltaje | Código por ejemplo 6W, 6X | Agrupado por rango de voltaje directo. | Facilita emparejamiento de controlador, mejora eficiencia del sistema. |
| Clasificación de color | Elipse MacAdam de 5 pasos | Agrupado por coordenadas de color, asegurando rango estrecho. | Garantiza consistencia de color, evita color desigual dentro del accesorio. |
| Clasificación CCT | 2700K, 3000K etc. | Agrupado por CCT, cada uno tiene rango de coordenadas correspondiente. | Satisface diferentes requisitos CCT de escena. |
Pruebas y certificación
| Término | Estándar/Prueba | Explicación simple | Significado |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Prueba de mantenimiento de lúmenes | Iluminación a largo plazo a temperatura constante, registrando decaimiento de brillo. | Se usa para estimar vida LED (con TM-21). |
| TM-21 | Estándar de estimación de vida | Estima vida bajo condiciones reales basado en datos LM-80. | Proporciona predicción científica de vida. |
| IESNA | Sociedad de Ingeniería de Iluminación | Cubre métodos de prueba ópticos, eléctricos, térmicos. | Base de prueba reconocida por la industria. |
| RoHS / REACH | Certificación ambiental | Asegura que no haya sustancias nocivas (plomo, mercurio). | Requisito de acceso al mercado internacionalmente. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificación de eficiencia energética | Certificación de eficiencia energética y rendimiento para iluminación. | Usado en adquisiciones gubernamentales, programas de subsidios, mejora competitividad. |