Hoja de Datos del LED UVC ELUC3535NUB - 3.45x3.45x1.1mm - 5.0-7.0V - 0.7W - 270-285nm - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

La serie ELUC3535NUB representa una solución de LED de alta fiabilidad y base cerámica, diseñada específicamente para aplicaciones exigentes de ultravioleta (UVC). Este producto está concebido para ofrecer un rendimiento constante en entornos donde la eficacia germicida es crítica. Su ventaja principal radica en el robusto encapsulado cerámico, que proporciona una excelente gestión térmica, un factor crucial para mantener la vida útil del LED y la estabilidad de su salida en aplicaciones UVC. El mercado objetivo principal incluye fabricantes de sistemas de esterilización de agua, aire y superficies, así como equipos médicos y de laboratorio que requieren fuentes de luz UV-C fiables.

1.1 Características y Aplicaciones Clave

El ELUC3535NUB se caracteriza por varias características definitorias que lo hacen adecuado para aplicaciones profesionales de UV-C. Es un emisor LED UVC de alta potencia. Sus dimensiones físicas son compactas, de 3.45mm x 3.45mm con una altura de 1.1mm, lo que lo hace idóneo para diseños con limitaciones de espacio. Incorpora protección ESD de hasta 2KV (HBM), mejorando su robustez frente a descargas electrostáticas durante el manejo y el montaje. El dispositivo ofrece un amplio ángulo de visión típico de 120 grados, proporcionando una cobertura de irradiación extensa. Cumple plenamente con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), es libre de plomo (Pb-free), se adhiere a las regulaciones REACH de la UE y cumple con los estándares libres de halógenos con límites estrictos en el contenido de Bromo y Cloro (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). La aplicación principal de esta serie de LED es la esterilización UV, abarcando la desinfección de agua, aire y superficies.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros técnicos clave especificados en la hoja de datos, explicando su importancia para los ingenieros de diseño.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los Límites Absolutos Máximos definen los umbrales más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Para el ELUC3535NUB, la corriente directa continua máxima (I_F) es de 150 mA. La resistencia máxima a la descarga electrostática (ESD) (Modelo Cuerpo Humano) es de 2000 V. La temperatura máxima permitida en la unión (T_J) es de 90°C. La resistencia térmica desde la unión hasta la almohadilla de soldadura (R_th) se especifica como 20 °C/W, indicando la eficacia con la que se disipa el calor desde la unión del semiconductor. El rango de temperatura de operación (T_Opr) es de -40°C a +85°C, y el rango de temperatura de almacenamiento (T_Stg) es de -40°C a +100°C. Operar el LED dentro de estos límites es esencial para su fiabilidad.

2.2 Características Fotométricas y Eléctricas

La salida fotométrica principal se mide en Flujo Radiante (mW), no en flujo luminoso (lm), ya que se trata de un emisor UV no visible. Para el número de pieza de ejemplo ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q, el flujo radiante mínimo es de 8mW, el típico es de 10mW y el máximo es de 15mW, todos medidos a una corriente directa de 100mA. El bin de longitud de onda pico para este ejemplo es de 270-285 nm, ubicándolo firmemente en el espectro UVC conocido por sus propiedades germicidas. El rango de voltaje directo (V_F) a 100mA se especifica como 5.0V a 7.0V. La corriente directa nominal para pruebas y clasificación es de 100mA.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en bins según parámetros clave de rendimiento para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con características estrictamente controladas.

3.1 Bins de Flujo Radiante

El flujo radiante se clasifica en dos categorías: El Bin Q1 cubre un mínimo de 8mW hasta un máximo de 10mW. El Bin Q2 cubre un mínimo de 10mW hasta un máximo de 15mW. La tolerancia de medición para el flujo radiante es de ±10%.

3.2 Bins de Longitud de Onda Pico

La longitud de onda pico es de importancia crítica para la eficiencia de esterilización. Los bins son: U27A (270nm a 275nm), U27B (275nm a 280nm) y U28 (280nm a 285nm). La tolerancia de medición es de ±1nm.

3.3 Bins de Voltaje Directo

Los bins de voltaje directo ayudan en el diseño de circuitos de excitación consistentes. Los bins se definen a I_F=100mA: 5055 (5.0V a 5.5V), 5560 (5.5V a 6.0V), 6065 (6.0V a 6.5V) y 6570 (6.5V a 7.0V). La tolerancia de medición es de ±2%.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características típicas proporcionan información sobre el comportamiento del LED bajo diversas condiciones de operación.

4.1 Espectro

La curva espectral muestra un pico de emisión estrecho centrado en el rango de 270-285nm a una temperatura de la almohadilla térmica de 25°C. La curva demuestra la pureza del LED al emitir luz UVC con longitudes de onda no deseadas mínimas, lo cual es ideal para una acción germicida dirigida.

4.2 Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa

Esta curva muestra una relación casi lineal entre la corriente directa y el flujo radiante relativo hasta la corriente máxima nominal. Indica que la salida puede ajustarse moderadamente variando la corriente de excitación, pero los efectos térmicos deben gestionarse.

4.3 Longitud de Onda Pico vs. Corriente

La longitud de onda pico exhibe un desplazamiento mínimo al aumentar la corriente directa, mostrando una buena estabilidad. Esto es importante ya que la efectividad germicida depende en gran medida de la longitud de onda.

4.4 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva IV)

La curva IV demuestra la relación exponencial característica del diodo. Muestra que el voltaje directo aumenta con la corriente, típicamente entre 5.0V y 7.0V en el punto de operación nominal de 100mA.

4.5 Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente

Esta curva es crucial para el diseño de la gestión térmica. Muestra que la salida de flujo radiante disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Se requiere un disipador de calor efectivo para mantener la potencia de salida, especialmente dado que la temperatura máxima de la unión está limitada a 90°C.

4.6 Curva de Reducción de Potencia (Derating)

La curva de reducción de potencia proporciona la corriente directa máxima permitida a diferentes temperaturas ambiente. Para evitar superar la temperatura máxima de la unión, la corriente de excitación debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente. Este gráfico es esencial para diseñar sistemas fiables.

4.7 Patrón de Radiación Típico

El gráfico del patrón de radiación confirma el ángulo de visión de 120° (donde la intensidad cae a la mitad del valor pico). El patrón es típicamente Lambertiano, proporcionando una cobertura amplia y uniforme que es beneficiosa para cámaras de esterilización.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones Mecánicas

El LED tiene una huella cuadrada de 3.45mm x 3.45mm con una altura de 1.1mm. El dibujo dimensional especifica todas las longitudes críticas, incluida la cúpula de la lente. Las tolerancias son típicamente de ±0.2mm a menos que se indique lo contrario.

5.2 Configuración de Almohadillas y Polaridad

El patrón de almohadillas de soldadura está claramente definido. La Almohadilla 1 es el Ánodo (+), la Almohadilla 2 es el Cátodo (-) y la Almohadilla 3 es una gran Almohadilla Térmica. La almohadilla térmica es esencial para transferir calor desde el encapsulado cerámico al PCB y debe soldarse correctamente para un rendimiento térmico óptimo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Proceso de Soldadura por Reflujo

El ELUC3535NUB es adecuado para procesos SMT (Tecnología de Montaje Superficial) estándar. Debe seguirse un perfil específico de soldadura por reflujo, típicamente proporcionado por el equipo de montaje o el fabricante de la pasta. Las recomendaciones clave incluyen: Curar cualquier adhesivo según los procesos estándar, evitar más de dos ciclos de soldadura por reflujo para prevenir estrés térmico, minimizar el estrés mecánico sobre el LED durante el calentamiento y evitar doblar el PCB después de soldar para prevenir grietas en las soldaduras o en el chip.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Empaquetado en Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve enrollada en carretes. El carrete estándar contiene 1000 piezas. Se proporcionan dimensiones detalladas para los alvéolos de la cinta portadora y el carrete para facilitar la configuración de máquinas pick-and-place automatizadas.

7.2 Empaquetado Resistente a la Humedad

Para almacenamiento y envío, los carretes se sellan dentro de bolsas de aluminio a prueba de humedad junto con desecante para proteger los LEDs de la humedad ambiental, lo cual es crítico para mantener la soldabilidad y la integridad del dispositivo.

7.3 Etiquetado del Producto

La etiqueta del carrete contiene información esencial para la trazabilidad e identificación, incluido el Número de Parte (P/N), la cantidad (QTY) y el Número de Lote (LOT No.). También puede incluir códigos de bin para Flujo Radiante (CAT), Longitud de Onda (HUE) y Voltaje Directo (REF).

7.4 Decodificación de la Nomenclatura del Producto

El número de parte es un código estructurado: ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q. Se decodifica de la siguiente manera: EL (Código del Fabricante), UC (UVC), 3535 (Tamaño del Encapsulado), N (Encapsulado Cerámico de AIN), U (Revestimiento de Au), B (Ángulo de 120°), P (Longitud de Onda Pico), 7085 (270-285nm), Q1 (Bin de Flujo Radiante), 5070 (Bin de Voltaje Directo 5.0-7.0V), 100 (Corriente de 100mA), S (Tipo de Chip de Submontaje), 2 (Tamaño de Chip de 20mil), 2 (2 Chips), Q (Lente de Vidrio de Cuarzo). Este sistema permite especificar con precisión las características del LED.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la esterilización UV. Esto incluye purificadores de agua de punto de uso, sistemas de desinfección de aire para HVAC, sanitizadores de superficies para electrónica de consumo o herramientas médicas, y luminarias germicidas. La longitud de onda de 270-285nm es altamente efectiva para inactivar bacterias, virus y otros microorganismos al dañar su ADN/ARN.

8.2 Consideraciones de Diseño Críticas

Gestión Térmica:Este es el factor de diseño más importante. La baja temperatura máxima de la unión (90°C) y la significativa dependencia térmica de la salida requieren una vía térmica efectiva. Utilice un PCB con vías térmicas bajo la almohadilla térmica conectadas a un plano de cobre grande o a un disipador de calor externo.Circuito de Excitación:Utilice un driver de corriente constante adecuado para el rango de voltaje directo (5.0-7.0V) a la corriente de operación deseada (típicamente 100mA). Considere la operación con atenuación o pulsada para extender la vida útil.Materiales Ópticos:Asegúrese de que cualquier lente, ventana o carcasa en la trayectoria de la luz esté hecha de materiales transparentes al UVC, como vidrio de cuarzo o plásticos específicos de grado UV. El vidrio ordinario y muchos plásticos bloquean el UVC.Seguridad:La radiación UVC es dañina para los ojos y la piel. Los diseños deben incorporar enclavamientos, blindajes y advertencias para prevenir la exposición del usuario.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con las lámparas UV tradicionales de vapor de mercurio, este LED ofrece ventajas significativas: encendido/apagado instantáneo, sin tiempo de calentamiento, tamaño compacto, robustez (sin vidrio, sin mercurio), flexibilidad de diseño y el potencial de una mayor vida útil si se gestiona térmicamente de forma adecuada. En comparación con otros LEDs UVC, los diferenciadores clave de la serie ELUC3535NUB probablemente incluyen su encapsulado cerámico de AIN para un rendimiento térmico superior, la protección ESD integrada de 2KV y su cumplimiento con estándares ambientales estrictos (RoHS, Libre de Halógenos). El ángulo de visión de 120° proporciona una cobertura más amplia que las alternativas de haz más estrecho.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la vida útil típica de este LED?

R: Aunque no se establece explícitamente en esta hoja de datos, la vida útil de los LEDs UVC depende en gran medida de las condiciones de operación, principalmente la temperatura de la unión y la corriente de excitación. Operar a o por debajo de la corriente recomendada con un excelente disipador de calor puede llevar a vidas útiles de miles de horas. Consulte informes de vida útil separados para datos L70/B50 (tiempo hasta el 70% de la salida de flujo radiante).



P: ¿Puedo excitar este LED con una fuente de voltaje constante?

R: No es recomendable. Los LEDs son dispositivos excitados por corriente. Una fuente de voltaje constante podría provocar una fuga térmica debido al coeficiente de temperatura negativo del voltaje directo. Utilice siempre un driver de corriente constante.



P: ¿Cómo selecciono el bin correcto para mi aplicación?

R: Para la eficacia de esterilización, priorice el bin de longitud de onda (U27A, U27B, U28) basándose en el pico de absorción del microorganismo objetivo. Para una salida de luz consistente en múltiples LEDs de una matriz, especifique un bin de flujo radiante estrecho (ej., Q1). Para la eficiencia del diseño del driver, un bin de voltaje directo más estrecho reduce la variación de potencia.



P: ¿Se requiere una lente?

R: El dispositivo tiene una lente integrada de vidrio de cuarzo que proporciona un haz de 120°. Se pueden añadir ópticas secundarias para colimar o enfocar el haz para aplicaciones específicas, pero deben ser transparentes al UVC.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Módulo Compacto de Desinfección de Agua

Un diseñador está creando un filtro de agua de punto de uso con esterilización UVC integrada. Selecciona el ELUC3535NUB por su huella compacta 3535 y su encapsulado cerámico. El módulo tiene una pequeña cámara de flujo de cuarzo. El diseñador utiliza 4 LEDs en una matriz para asegurar que toda el agua sea expuesta. Diseña un PCB de núcleo de aluminio de 2 capas (MCPCB) para que actúe como sustrato eléctrico y disipador de calor. La almohadilla térmica de cada LED se suelda directamente al MCPCB. Un driver de corriente constante proporciona 100mA a cada LED en paralelo (con resistencias limitadoras de corriente individuales por seguridad). Los LEDs se excitan en modo pulsado (ej., ciclo de trabajo del 50%) para reducir la temperatura media de la unión y extender la vida útil. La carcasa está diseñada para ser completamente hermética a la luz para prevenir cualquier fuga de UVC, con enclavamientos de seguridad que cortan la energía si se abre la cámara.

12. Introducción al Principio de Operación

Los LEDs UVC operan bajo el mismo principio fundamental que los LEDs visibles: electroluminiscencia en un semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo 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 los LEDs UVC (que emiten por debajo de 280nm), la región activa está típicamente hecha de aleaciones de nitruro de aluminio y galio (AlGaN). Lograr una emisión eficiente en el rango del ultravioleta profundo es tecnológicamente desafiante debido a la calidad del material y las dificultades de extracción de luz, razón por la cual los LEDs UVC tienen voltajes directos más altos y una menor eficiencia wall-plug en comparación con los LEDs visibles.

13. Tendencias y Desarrollo Tecnológico

El mercado de LEDs UVC está impulsado por la eliminación global de las lámparas de mercurio y la demanda de soluciones de desinfección más seguras y flexibles. Las tendencias clave incluyen:Aumento de la Potencia de Salida y Eficiencia:La I+D continua tiene como objetivo mejorar el flujo radiante por LED y la eficiencia wall-plug (potencia óptica de salida / potencia eléctrica de entrada), reduciendo el costo y el tamaño del sistema.Longitudes de Onda Más Largas:La investigación en LEDs que emiten alrededor de 260-280nm continúa, ya que este rango está cerca del pico de absorción de ADN para muchos patógenos.Fiabilidad y Vida Útil Mejoradas:Los avances en materiales de encapsulado (como la cerámica AIN utilizada aquí), diseño de chips y gestión térmica están extendiendo las vidas útiles operativas, haciendo que los LEDs sean viables para más aplicaciones 24/7.Reducción de Costos:A medida que aumentan los volúmenes de fabricación y mejoran los rendimientos, el precio por milivatio de salida UVC está disminuyendo constantemente, abriendo nuevas aplicaciones de consumo e industrial.