Hoja de Datos LED UVC UVC3535CZ0315 - 3.5x3.5x0.99mm - 5.0-8.0V - Serie 2.4W - 270-285nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie UVC3535CZ0315 representa una solución LED de alta fiabilidad basada en cerámica, diseñada específicamente para aplicaciones exigentes de ultravioleta (UVC). Este producto está concebido para ofrecer un rendimiento consistente en entornos donde la eficacia germicida es primordial. Su ventaja principal radica en el robusto encapsulado cerámico, que proporciona una gestión térmica superior en comparación con los encapsulados plásticos tradicionales, contribuyendo directamente a una mayor vida operativa y una salida estable. El mercado objetivo principal incluye fabricantes de dispositivos de desinfección de grado profesional y doméstico, sistemas de purificación de agua y unidades de esterilización de aire, donde una emisión UVC fiable es crítica.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

El LED opera a una corriente directa (I_F) de 300mA. La tensión directa (V_F) tiene un rango especificado de 5.0V a 8.0V, un parámetro crítico para el diseño del driver que garantice una correcta regulación de corriente. El flujo radiante, medida de la potencia óptica total de salida, se especifica con un mínimo de 20mW, típico de 25mW y máximo de 30mW en condiciones estándar de prueba. La longitud de onda pico se centra en el rango de 270nm a 285nm, que se encuentra dentro de la banda más efectiva para alterar el ADN/ARN de los microorganismos.

2.2 Límites Absolutos Máximos y Propiedades Térmicas

Respetar los Límites Absolutos Máximos es esencial para la longevidad del dispositivo. La corriente directa continua máxima permitida es de 300mA. El dispositivo puede soportar una Descarga Electroestática (ESD) de hasta 2000V (Modelo Cuerpo Humano), una característica de fiabilidad importante para el manejo y montaje. La temperatura máxima de unión (T_J) está clasificada en 90°C. La resistencia térmica desde la unión al punto de soldadura (R_th) es de 20°C/W. Este valor es crucial para el diseño del disipador; por ejemplo, a la corriente de accionamiento completa de 300mA, la disipación de potencia podría ser de hasta 2.4W (8.0V * 0.3A), elevando potencialmente la temperatura de unión en 48°C por encima de la temperatura del punto de soldadura. Por lo tanto, mantener una temperatura baja en el punto de soldadura es vital para mantener T_Jdentro de límites seguros.

El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, y el rango de temperatura de almacenamiento es de -40°C a +100°C, lo que indica idoneidad para una amplia variedad de condiciones ambientales.

3. Explicación del Sistema de Binning

El producto se clasifica en bins para garantizar consistencia en la aplicación. Comprender estos bins es clave para el diseño y la adquisición.

3.1 Binning de Flujo Radiante

El flujo radiante se clasifica en dos categorías: Q4 (20-25mW) y Q5 (25-30mW). Los diseñadores deben seleccionar el bin apropiado en función de la dosis de irradiancia requerida para su aplicación.

3.2 Binning de Longitud de Onda Pico

La longitud de onda pico está estrictamente controlada y se clasifica como sigue: U27A (270-275nm), U27B (275-280nm) y U28 (280-285nm). La efectividad germicida puede variar ligeramente en este rango, por lo que la selección del bin puede ser importante para optimizar el rendimiento del sistema.

3.3 Binning de Tensión Directa

La tensión directa se clasifica en incrementos de 0.5V desde 5.0V hasta 8.0V (ej., 5055 para 5.0-5.5V, 5560 para 5.5-6.0V, etc.). Esto es principalmente por consideraciones de eficiencia del driver y para agrupar LEDs con características eléctricas similares cuando se usan en matrices.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Espectro y Flujo Radiante Relativo vs. Corriente

La curva espectral muestra un pico de emisión estrecho centrado alrededor de la longitud de onda especificada (ej., 270-285nm), con una emisión de banda lateral mínima, confirmando su pureza como fuente UVC. La curva de Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa es casi lineal hasta los 300mA nominales, indicando buena eficiencia y un escalado de salida predecible con la corriente.

4.2 Corriente Directa vs. Tensión Directa & Longitud de Onda Pico vs. Corriente

La curva I-V exhibe la característica exponencial típica de un diodo. La tensión directa aumenta con la corriente, lo que debe tenerse en cuenta en el diseño del driver de corriente constante. La curva Longitud de Onda Pico vs. Corriente muestra un desplazamiento mínimo (típicamente solo unos pocos nanómetros) en el rango de corriente de operación, indicando un rendimiento espectral estable.

4.3 Derating Térmico y Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura

La curva de Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente demuestra el coeficiente de temperatura negativo de la salida del LED. El flujo radiante disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente (y por tanto, de unión). La Curva de Derating define gráficamente la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente. Para evitar superar T_J(máx), la corriente de accionamiento debe reducirse cuando se opera a altas temperaturas ambiente. Por ejemplo, a una temperatura ambiente de 85°C, la corriente máxima permitida es significativamente menor que 300mA.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones y Configuración de Pads

Las dimensiones del encapsulado son 3.5mm (L) x 3.5mm (A) x 0.99mm (H), con una tolerancia de ±0.2mm. La configuración de pads está claramente definida: Pad 1 es el Ánodo (+), Pad 2 es el Cátodo (-) y Pad 3 es un Pad Térmico dedicado. El pad térmico es esencial para una transferencia de calor eficiente desde el chip LED a la placa de circuito impreso (PCB). El diseño del PCB debe tener un pad conductor térmico correspondiente conectado a un plano de masa o a un disipador para maximizar la disipación de calor.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El dispositivo es apto para procesos de Tecnología de Montaje Superficial (SMT). La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces para evitar estrés térmico en el encapsulado cerámico y las uniones internas. Durante el proceso de reflujo, debe evitarse el estrés mecánico sobre el cuerpo del LED. Después de soldar, el PCB no debe doblarse, ya que esto puede agrietar el encapsulado cerámico o las soldaduras. Los perfiles de reflujo estándar sin plomo son aplicables, pero la temperatura pico y el tiempo por encima del líquidus deben controlarse según las especificaciones del encapsulado cerámico (consultar las directrices generales IPC/JEDEC para componentes cerámicos si no se proporciona un perfil específico).

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Cinta y Carrete para Emisores

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve enrollada en carretes. La cantidad de embalaje estándar es de 1000 piezas por carrete. Se proporcionan las dimensiones del carrete y la cinta para la configuración de máquinas pick-and-place automatizadas.

7.2 Sensibilidad a la Humedad y Etiquetado

Los carretes se sellan en bolsas de aluminio antihumedad con desecante para mantener la sequedad, ya que el encapsulado cerámico puede ser sensible a la humedad. La etiqueta del producto en el carrete contiene información crítica que incluye el Número de Parte (P/N), la cantidad (QTY) y los códigos de bin específicos para Flujo Radiante (CAT), Longitud de Onda (HUE) y Tensión Directa (REF).

7.3 Decodificación de la Nomenclatura del Producto

El código de pedido completo, ej., UVC3535CZ0315-HUC7085020X80300-1T, es un descriptor detallado:UVC(tipo UVC),3535(encapsulado 3.5x3.5mm),C(material cerámico),Z(diodo Zener para protección ESD integrado),03(3 chips),15(ángulo de visión 150°),H(chip horizontal),UC(color UVC),7085(longitud de onda 270-285nm),020(flujo radiante mín. 20mW),X80(tensión directa 5.0-8.0V),300(corriente directa 300mA),1(embalaje 1K pcs),T(embalaje en cinta).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la esterilización y desinfección UV. Esto incluye: purificadores de aire estacionarios, tratamiento de serpentines HVAC, unidades de desinfección de agua para sistemas de punto de uso o pequeña escala, sanitizadores de superficie para electrónica de consumo o equipamiento médico, y luminarias germicidas. El amplio ángulo de visión de 150° lo hace adecuado para aplicaciones que requieren cobertura de área en lugar de un haz focalizado.

8.2 Consideraciones de Diseño

Diseño del Driver:Un driver de corriente constante es obligatorio. El driver debe ser capaz de entregar hasta 300mA y acomodar el rango V_F de 5.0-8.0V. La sobrecorriente o picos de tensión degradarán severamente la vida útil del LED.
Gestión Térmica:Este es el aspecto más crítico del diseño. Utilice un PCB con una capa de cobre gruesa (ej., 2oz) y vías térmicas bajo el pad térmico conectadas a un plano de masa grande o a un disipador externo. Monitoree activamente la temperatura del punto de soldadura y utilice la curva de derating para ajustar la corriente de accionamiento si es necesario.
Diseño Óptico:La radiación UVC es dañina para los ojos y la piel humana. El producto final debe tener un blindaje adecuado para prevenir cualquier exposición directa. El material de la carcasa debe ser transparente al UVC (ej., cuarzo fundido, vidrio especial grado UVC), ya que el vidrio estándar y muchos plásticos bloquean el UVC.
Cumplimiento de Seguridad:Los productos que utilicen este LED deben cumplir con los estándares de seguridad relevantes para productos láser y radiación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs UVC de baja potencia tradicionales o las lámparas de mercurio, la serie UVC3535CZ0315 ofrece una solución de estado sólido, encendido instantáneo y libre de mercurio. El encapsulado cerámico proporciona una diferenciación clave respecto a los LEDs plásticos 3535 al permitir una mayor densidad de potencia y una mejor fiabilidad a largo plazo bajo operación a alta temperatura. El diodo Zener integrado para protección ESD de hasta 2KV añade robustez que no siempre se encuentra en productos competidores, simplificando el manejo en la cadena de suministro y el montaje.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la vida típica de este LED?
R: La vida útil del LED se define típicamente como las horas de operación hasta que el flujo radiante se degrada al 70% de su valor inicial (L70). Para los LEDs UVC, esto depende en gran medida de la corriente de accionamiento y la temperatura de unión. Operar en o por debajo de las condiciones recomendadas con una excelente gestión térmica puede producir vidas útiles de miles de horas.

P: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de tensión constante?
R: No. Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Una fuente de tensión constante conducirá a una fuga térmica y a un fallo rápido debido al coeficiente de temperatura negativo de V_F. Utilice siempre un driver de corriente constante o un circuito que regule activamente la corriente.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de bin en la etiqueta?
R: La etiqueta muestra los bins específicos de los LEDs en ese carrete. Por ejemplo, CAT:Q5, HUE:U27B, REF:6570 significa que los LEDs tienen un flujo radiante en el bin 25-30mW (Q5), una longitud de onda pico de 275-280nm (U27B) y una tensión directa de 6.5-7.0V (6570).

11. Caso de Estudio de Diseño Práctico

Considere diseñar un módulo compacto de desinfección de agua. El objetivo es lograr una reducción de 3-log (99.9%) de E. coli en una cámara de flujo continuo. La dosis UVC requerida se calcula en base al caudal de agua, la transmitancia UV del agua y la susceptibilidad del patógeno. En función de la dosis, se determina el número de LEDs y su corriente de accionamiento. Por ejemplo, usar 4 LEDs del bin Q5 (25mW mín. cada uno) accionados a 250mA (ligeramente reducida por fiabilidad) podría proporcionar la irradiancia necesaria. Se utiliza un PCB de 4 capas con un plano interno de cobre de 2oz dedicado como difusor térmico. Los LEDs se disponen alrededor de un manguito de cuarzo por el que fluye el agua. Se selecciona un driver de corriente constante que entregue 1A (4 LEDs en paralelo a 250mA cada uno, cada uno con su propia resistencia limitadora de corriente para equilibrio), con una tensión de entrada que acomode la suma del bin V_F más alto más la sobrecarga del driver. Un sensor de temperatura en el PCB cerca de los LEDs proporciona retroalimentación al microcontrolador, que puede reducir la corriente de accionamiento si se detecta una temperatura alta, asegurando la fiabilidad a largo plazo.

12. Introducción al Principio

La luz UVC, específicamente en el rango de 260-280nm, es absorbida por los ácidos nucleicos (ADN y ARN) de los microorganismos. Esta absorción causa la formación de dímeros de timina en el ADN, lo que altera la capacidad del microorganismo para replicarse y sintetizar proteínas vitales, inactivándolo (matándolo) efectivamente. Este LED genera esta radiación UVC a través de electroluminiscencia en un material semiconductor (típicamente nitruro de aluminio y galio - AlGaN). Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y huecos se recombinan en la región activa del chip semiconductor, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda específica está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor.

13. Tendencias de Desarrollo

El mercado de LEDs UVC está impulsado por la demanda global de soluciones de desinfección libres de mercurio, compactas y de encendido instantáneo. Las tendencias clave incluyen:Aumento de la Eficiencia Wall-Plug (WPE):La investigación en curso tiene como objetivo reducir las pérdidas de conversión de potencia eléctrica a óptica, lo que conduce a un menor consumo de energía y generación de calor para la misma salida óptica.Mayor Potencia de Salida:La mejora continua en el diseño de chips y la tecnología de encapsulado permite LEDs de un solo chip con mayor flujo radiante, reduciendo el número de LEDs necesarios por sistema.Vidas Útiles Más Largas:Los avances en materiales y encapsulación están mejorando constantemente la fiabilidad y longevidad del dispositivo, especialmente bajo operación a alta temperatura.Reducción de Costos:A medida que aumentan los volúmenes de fabricación y los procesos maduran, el costo por milivatio de salida UVC está disminuyendo, haciendo viable la tecnología para más aplicaciones de consumo.Mejora de la Estabilidad de la Longitud de Onda:La investigación se centra en minimizar el desplazamiento de longitud de onda con la temperatura y a lo largo de la vida útil para un rendimiento germicida más predecible.