Hoja de Datos del LED UVA ELUA2835TG0 - Paquete 2.8x3.5mm - Voltaje Directo 3.0-4.0V - Corriente 60mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie ELUA2835TG0 representa una solución compacta y de alto rendimiento de diodo emisor de luz (LED) ultravioleta (UVA). Este producto está diseñado para aplicaciones que requieren luz ultravioleta en el espectro de 360-410 nanómetros (nm). La filosofía central de diseño se centra en ofrecer alta eficacia y un rendimiento fiable dentro de una huella mínima, lo que lo hace idóneo para integrarse en dispositivos electrónicos modernos con espacio limitado.

La ventaja principal de esta serie reside en su combinación de un amplio ángulo de visión y un bajo consumo de energía. El material del encapsulado es PCT, con un recubrimiento de plata, lo que contribuye a su rendimiento térmico y eléctrico. Cumple con las principales normas medioambientales y de seguridad, incluyendo RoHS, REACH y requisitos libres de halógenos, garantizando su idoneidad para los mercados globales.

1.1 Características Clave

• Espectro de emisión ultravioleta (UVA).
• Paquete compacto de montaje superficial (SMD) que mide 2.8mm x 3.5mm.
• Cumple con las directivas RoHS, REACH y libre de halógenos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Construcción sin plomo (Pb-free).
• Alta eficacia y bajo consumo de energía.
• Amplio ángulo de visión de 100 grados.
• Adecuado para procesos de montaje SMT automatizados.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados para la serie ELUA2835TG0. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito y una gestión térmica adecuados.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los Límites Absolutos Máximos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de funcionamiento recomendadas.

• Corriente Directa Máxima en CC (I_F)): 70 mA. Superar esta corriente puede causar un fallo catastrófico debido al sobrecalentamiento o la electromigración.
• Temperatura Máxima de Unión (T_J)): 90 °C. El chip semiconductor no debe exceder esta temperatura para mantener la fiabilidad a largo plazo y evitar la degradación del rendimiento.
• Temperatura de Funcionamiento y Almacenamiento (T_Opr, T_Stg)): -40 °C a +85 °C. Este rango define las condiciones ambientales que el dispositivo puede soportar durante el funcionamiento y el almacenamiento inactivo.
• Resistencia Térmica (R_th)): 15 °C/W. Este parámetro indica la eficacia con la que el calor viaja desde la unión semiconductor hasta la almohadilla de soldadura (o carcasa). Un valor más bajo significa una mejor disipación de calor. Por ejemplo, a la corriente directa máxima de 60mA y un voltaje directo típico de ~3.5V, la disipación de potencia es de aproximadamente 210mW. Esto causaría un aumento de la temperatura de unión de unos 3.15°C por encima de la temperatura de la almohadilla (0.21W * 15°C/W).
• Resistencia Máxima a ESD (Modelo Cuerpo Humano): 2000V. Esto especifica la sensibilidad del dispositivo a las descargas electrostáticas, un factor crítico para los procedimientos de manipulación y montaje.

2.2 Características Fotométricas y Eléctricas

El rendimiento del LED se caracteriza bajo condiciones de prueba específicas, típicamente a una temperatura de almohadilla de soldadura de 25°C y una corriente directa de 60mA.

La hoja de datos enumera cuatro códigos de producto principales dentro de la serie, diferenciados por sus bins de longitud de onda pico:

• ELUA2835TG0-P6070R53040060-VA1D: Longitud de onda pico 360-370nm.
• ELUA2835TG0-P8090R53040060-VA1D: Longitud de onda pico 380-390nm.
• ELUA2835TG0-P9000R53040060-VA1D: Longitud de onda pico 390-400nm.
• ELUA2835TG0-P0010R53040060-VA1D: Longitud de onda pico 400-410nm.

Para todas las variantes, la corriente directa se especifica en 60mA, con un rango de voltaje directo de 3.0V a 4.0V. El flujo radiante (potencia óptica de salida) está bineado, con un mínimo de 70mW, un valor típico de 90mW y un máximo de 150mW. Es importante señalar que el flujo radiante es una medida de la potencia óptica total (en vatios), no del brillo percibido, que es más relevante para la luz visible.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia y permitir la selección según las necesidades de la aplicación, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento después de la fabricación.

3.1 Bins de Flujo Radiante

Los LEDs se categorizan según su flujo radiante medido a 60mA. Los códigos de bin (R5, R6, R9, S2) definen rangos de salida mínimos y máximos, desde 70-90mW (R5) hasta 130-150mW (S2). Los diseñadores pueden seleccionar un bin para garantizar una salida óptica mínima para su aplicación.

3.2 Bins de Longitud de Onda Pico

La longitud de onda pico de la luz ultravioleta emitida se clasifica en rangos de 10nm: U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) y U40 (400-410nm). La selección depende de los requisitos específicos fotoquímicos o de excitación de fluorescencia de la aplicación objetivo. Se especifica una tolerancia de ±1nm para la medición.

3.3 Bins de Voltaje Directo

El voltaje directo (V_f) a 60mA se clasifica en incrementos de 0.2V, desde 3.0-3.2V (Bin 3032) hasta 3.8-4.0V (Bin 3840). Conocer el bin de V_fes importante para diseñar el circuito limitador de corriente y predecir el consumo de energía y la carga térmica. Se aplica una tolerancia de ±2% a estas mediciones.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos proporcionados ofrecen información crucial sobre el comportamiento del dispositivo bajo diferentes condiciones de funcionamiento.

4.1 Distribución Espectral Relativa

El gráfico muestra la intensidad de emisión a lo largo del espectro de longitudes de onda para las cuatro variantes principales de longitud de onda (365nm, 385nm, 395nm, 405nm). Cada curva tiene un pico distinto, confirmando el binning. El ancho espectral (ancho a media altura) se puede inferir del gráfico, lo cual es importante para aplicaciones que requieren una pureza espectral específica.

4.2 Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva IV)

Este gráfico ilustra la relación no lineal entre voltaje y corriente. El voltaje directo aumenta con la corriente, y se pueden observar ligeras variaciones entre los diferentes chips de longitud de onda. Esta curva es fundamental para seleccionar una topología de driver apropiada (por ejemplo, corriente constante vs. voltaje constante).

4.3 Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa

La salida óptica aumenta con la corriente de accionamiento, pero no de forma lineal. El gráfico muestra cómo el flujo radiante relativo (normalizado al valor a una corriente específica, probablemente 60mA) aumenta con la corriente antes de saturarse potencialmente a corrientes más altas. Esto informa las decisiones sobre accionar el LED por debajo de su clasificación máxima para optimizar la eficacia (salida de luz por vatio eléctrico) o la vida útil.

4.4 Características Térmicas

Varios gráficos detallan el impacto de la temperatura:

• Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura de Unión: Muestra que la salida óptica disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Este es un factor clave de desclasificación térmica.
• Voltaje Directo vs. Temperatura de Unión: Demuestra que V_fdisminuye al aumentar la temperatura, lo cual es una característica de los diodos semiconductores. Esto puede usarse para el monitoreo indirecto de temperatura.
• Longitud de Onda Pico vs. Temperatura de Unión: Indica que la longitud de onda de emisión pico se desplaza ligeramente con la temperatura, lo que puede ser una consideración en aplicaciones de precisión.
• Curva de Desclasificación: El gráfico más crítico para la fiabilidad. Define la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente segura máxima debe reducirse para evitar que la temperatura de unión exceda su límite de 90°C. Por ejemplo, a una temperatura ambiente de 85°C, la corriente máxima es 0mA, lo que significa que el dispositivo no puede operarse a esa temperatura.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Mecánicas

La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado del paquete de 2.8mm x 3.5mm. Las características clave incluyen las almohadillas de contacto del ánodo y el cátodo y una almohadilla térmica central. Se señala que la almohadilla térmica está conectada eléctricamente al cátodo. Las tolerancias críticas son típicamente ±0.2mm a menos que se especifique lo contrario. Una nota crucial de manipulación advierte contra la aplicación de fuerza en la lente, lo que podría dañar la estructura interna.

5.2 Identificación de Polaridad

El dibujo del componente marca claramente las almohadillas del ánodo y el cátodo. La polaridad correcta es esencial durante el diseño de PCB y el montaje para garantizar un funcionamiento adecuado.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El ELUA2835TG0 está diseñado para procesos estándar de tecnología de montaje superficial (SMT).

• Soldadura por Reflujo: El dispositivo es adecuado para soldadura por reflujo. El proceso debe seguir perfiles SMT estándar compatibles con el paquete y los materiales del PCB.
• Límite de Reflujo: Se recomienda no someter el LED a más de dos ciclos de soldadura por reflujo para minimizar el estrés térmico en los componentes internos.
• Evitar Estrés: Debe evitarse el estrés mecánico en el cuerpo del LED durante la fase de calentamiento de la soldadura.
• Post-Soldadura: Está prohibido doblar la placa de circuito después de la soldadura, ya que esto puede agrietar las soldaduras o el propio paquete del LED.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Nomenclatura del Número de Modelo

El código de producto sigue una estructura detallada: ELUA2835TG0-PXXXXYY3040060-VA1D.

• EL: Identificador del fabricante.
• UA: Tipo de producto UVA.
• 2835: Dimensiones del paquete (2.8x3.5mm).
• T: Material del paquete (PCT).
• G: Recubrimiento (Ag - Plata).
• 0: Ángulo de visión (100°).
• PXXXX: Código de longitud de onda pico (ej., P6070 para 360-370nm).
• YY: Código de bin de flujo radiante mínimo (ej., R5).
• 3040: Rango de voltaje directo (3.0-4.0V).
• 060: Corriente directa nominal (60mA).
• V: Tipo de chip (Vertical).
• A: Tamaño del chip (15mil).
• 1: Número de chips (1).
• D: Tipo de proceso (Dispensado).

Esta convención de nomenclatura permite una selección precisa de las características de rendimiento deseadas.

7.2 Empaquetado en Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora en relieve para el montaje automatizado pick-and-place. La hoja de datos incluye las dimensiones de la cinta portadora, que son esenciales para configurar el alimentador del equipo SMT.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La hoja de datos enumera varias aplicaciones:

• Curado UV de Uñas: Se utiliza en dispositivos que curan esmalte de uñas en gel, que típicamente requieren longitudes de onda de 365nm o 395nm.
• Detección de Falsificaciones UV: Excitación de marcas de seguridad en billetes, documentos o productos que fluorescen bajo longitudes de onda UV específicas.
• Trampas para Mosquitos UV: Atracción de insectos, ya que muchos son atraídos por la luz ultravioleta en el rango de 365-400nm.

Otras aplicaciones potenciales incluyen curado de resinas, microscopía de fluorescencia, purificación de aire/agua (con la longitud de onda apropiada) y dispositivos de terapia médica.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Accionamiento: Se recomienda encarecidamente un driver de corriente constante para garantizar una salida óptica estable y prevenir la fuga térmica, ya que el voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo.
• La Gestión Térmicaes primordial. Se debe seguir estrictamente la curva de desclasificación. Se requiere un área de cobre de PCB adecuada (almohadillas térmicas) y un posible disipador de calor, especialmente cuando se opera cerca de los límites máximos o en temperaturas ambientales elevadas.
• Diseño Óptico: El amplio ángulo de visión de 100 grados proporciona una iluminación extensa. Para haces enfocados, serían necesarias ópticas secundarias (lentes).
• Protección contra ESD: Aunque está clasificado para 2000V HBM, se deben observar las precauciones estándar contra ESD durante la manipulación y el montaje.
• Selección de Longitud de Onda: Elija el bin de longitud de onda (U36, U38, etc.) basándose en el espectro de absorción del material objetivo (por ejemplo, fotoiniciador en resina) o en la longitud de onda de excitación necesaria para la fluorescencia.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque la hoja de datos no proporciona una comparación directa con otros productos, se pueden inferir los diferenciadores clave de la serie ELUA2835TG0:

• Tamaño del Paquete: La huella 2835 es un estándar industrial común, que ofrece un equilibrio entre la salida de luz y el espacio en la placa, permitiendo potencialmente un reemplazo o actualización fácil desde otros LEDs de formato 2835.
• Amplio Ángulo de Visión: El ángulo de visión de 100 grados es notablemente amplio para un LED UVA, beneficioso para aplicaciones de iluminación de área.
• Binning Integral: El binning detallado para flujo, longitud de onda y voltaje permite un diseño preciso y un rendimiento consistente en la producción en volumen.
• Cumplimiento Ambiental: El cumplimiento total con las normas RoHS, REACH y libres de halógenos es una ventaja significativa para productos dirigidos a mercados internacionales con regulaciones estrictas.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre flujo radiante (mW) y flujo luminoso (lm)?
R: El flujo radiante mide la potencia óptica total en vatios. El flujo luminoso mide el brillo percibido por el ojo humano, ponderado por la curva de visión fotópica. Dado que el UVA es invisible para los humanos, su rendimiento se especifica correctamente en flujo radiante (mW).

P2: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de voltaje constante de 3.3V?
R: No es recomendable. El voltaje directo varía de 3.0V a 4.0V (y con la temperatura). Un voltaje constante cercano a 3.3V podría causar una corriente excesiva en un dispositivo de bajo Vf o una corriente insuficiente en un dispositivo de alto Vf. Un driver de corriente constante ajustado a 60mA (o menos según la desclasificación) es el método correcto.

P3: ¿Por qué la temperatura ambiente máxima de funcionamiento es 85°C cuando la unión puede llegar a 90°C?
R: El límite ambiental de 85°C garantiza que, bajo condiciones reales de funcionamiento—con el LED disipando potencia (causando un aumento de temperatura desde la almohadilla hasta la unión)—la temperatura de unión no exceda su máximo de 90°C. La curva de desclasificación define gráficamente el área de funcionamiento segura.

P4: ¿Cómo interpreto el gráfico "Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura de Unión"?
R: El gráfico muestra que la salida disminuye a medida que aumenta la temperatura. Por ejemplo, si el flujo relativo es 0.8 a una temperatura de unión de 100°C, significa que la salida es solo el 80% de lo que era a la temperatura de referencia (probablemente 25°C). Esto debe tenerse en cuenta en diseños donde se esperan altas temperaturas ambientales o una mala disipación de calor.

11. Caso de Estudio de Diseño Práctico

Escenario: Diseñar un dispositivo compacto de curado UV para uñas.
1. Selección de Longitud de Onda: Elija la variante de 395nm (bin U39) o 365nm (bin U36), ya que estas son longitudes de onda comunes para activar fotoiniciadores en esmaltes en gel.
2. Requisito de Potencia Óptica: Determine la intensidad y el área de curado requeridos. Pueden ser necesarios múltiples LEDs. Seleccione el bin de flujo radiante (por ejemplo, S2 para la salida más alta) para cumplir con el requisito de densidad de potencia.
3. Diseño del Driver: Diseñe un circuito driver de corriente constante para, digamos, 50mA por LED (desclasificado desde 60mA para una vida más larga y una carga térmica menor). Calcule la corriente total necesaria para la matriz.
4. Diseño Térmico: El dispositivo será portátil y puede tener un flujo de aire limitado. Utilice un PCB con grandes almohadillas de alivio térmico conectadas a un núcleo metálico interno o a un disipador de calor dedicado. Verifique mediante cálculo o simulación que la temperatura de unión permanezca por debajo de 90°C en la peor temperatura ambiente esperada (por ejemplo, 40°C).
5. Diseño de Placa: Coloque los LEDs en el PCB con la polaridad correcta. Asegúrese de que la almohadilla térmica esté correctamente soldada a una zona de cobre para la dispersión del calor.

12. Principio de Funcionamiento

Los LEDs ultravioleta funcionan según el mismo principio fundamental que los LEDs visibles: electroluminiscencia en un material semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones. La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados en la región activa. Para los LEDs UVA, materiales como nitruro de aluminio y galio (AlGaN) o nitruro de indio y galio (InGaN) con composiciones específicas se diseñan para producir fotones en el rango de 360-410nm. El paquete incluye un chip semiconductor sin fósforo, una copa reflectora para dirigir la luz y una lente de encapsulado que también proporciona protección ambiental.

13. Tendencias Tecnológicas

El campo de los LEDs UV avanza rápidamente. Las tendencias clave incluyen:

• Mayor Eficiencia: La investigación en curso tiene como objetivo mejorar la eficiencia de conversión eléctrica a óptica (wall-plug efficiency) de los LEDs UVA y de longitudes de onda más cortas UVB/UVC, reduciendo el consumo de energía y la carga térmica.
• Mayor Densidad de Potencia: Desarrollo de chips y paquetes capaces de manejar corrientes de accionamiento más altas y disipar más calor, lo que conduce a una mayor salida óptica de un solo dispositivo.
• Expansión y Precisión de Longitud de Onda: Control más estricto sobre las longitudes de onda de emisión y el desarrollo de LEDs que emiten en bandas específicas y estrechas para aplicaciones especializadas en detección, terapia médica y purificación.
• Reducción de Costos: A medida que aumentan los volúmenes de fabricación y los procesos maduran, el costo por milivatio de salida UV continúa disminuyendo, haciendo que las soluciones de LED UV sean viables para más aplicaciones de consumo e industriales anteriormente dominadas por lámparas de vapor de mercurio.
• Fiabilidad y Vida Útil Mejoradas: Las mejoras en materiales, empaquetado y gestión térmica están extendiendo la vida útil operativa de los LEDs UV, un factor crítico para su adopción comercial e industrial.