Hoja de Datos Técnicos del LED UVC3535CZ0215 - 3.5x3.5x0.99mm - 5.0-8.0V - 0.7W - 270-285nm - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

La serie UVC3535CZ0215 representa una solución de LED UVC de alta fiabilidad basada en cerámica, diseñada para aplicaciones ultravioleta exigentes. Este producto está concebido para ofrecer un rendimiento consistente en entornos donde la durabilidad y la estabilidad de la salida óptica son críticas.

1.1 Ventajas Principales

Las principales ventajas de esta serie de LED derivan de su construcción material y diseño eléctrico. El encapsulado cerámico ofrece una gestión térmica superior en comparación con las alternativas de plástico, lo que contribuye directamente a una mayor vida operativa y a una salida de flujo radiante estable. El diodo Zener integrado proporciona protección contra descargas electrostáticas (ESD) de hasta 2.000V (Modelo de Cuerpo Humano), mejorando significativamente la robustez del componente frente a transitorios eléctricos ambientales y de manipulación. Además, el producto cumple con las principales directivas medioambientales y de seguridad, incluyendo RoHS, es libre de plomo y se adhiere a los estándares de la UE REACH y libres de halógenos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), lo que lo hace adecuado para mercados globales con estrictos requisitos regulatorios.

1.2 Aplicaciones Objetivo

La aplicación principal para esta serie de LED UVC es la esterilización y desinfección UV. El rango de longitud de onda de 270-285nm es particularmente eficaz para inactivar microorganismos como bacterias, virus y mohos al dañar su ADN y ARN. Los casos de uso específicos incluyen sistemas de purificación de agua, unidades de desinfección de aire, dispositivos de esterilización de superficies en entornos sanitarios y productos de desinfección de consumo. El amplio ángulo de visión de 150° facilita diseños que requieren cobertura de área amplia sin necesidad de lentes secundarias ópticas complejas.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos es esencial para una integración exitosa en un producto final.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La corriente directa continua máxima (I_F) es de 150mA. La temperatura máxima absoluta de unión (T_J) es de 90°C. El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura ambiente de -40°C a +85°C y almacenarse desde -40°C a +100°C. La resistencia térmica desde la unión hasta la almohadilla de soldadura (R_th) se especifica como 20°C/W, una cifra clave para el diseño del disipador de calor.

2.2 Características Fotométricas y Eléctricas

Para el código de pedido específico UVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1T, el flujo radiante mínimo es de 8mW, el típico es de 10mW y el máximo es de 15mW, todos medidos a una corriente directa (I_F) de 100mA. El voltaje directo (V_F) a esta corriente oscila entre 5.0V y 8.0V. La emisión de longitud de onda pico está entre 270nm y 285nm. Los diseñadores deben tener en cuenta este rango de V_F al seleccionar un driver de corriente constante.

3. Explicación del Sistema de Binning

El producto se clasifica en bins para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Se clasifican tres parámetros clave.

3.1 Binning de Flujo Radiante

El flujo radiante se clasifica en dos bins: Q1 (8-10mW) y Q2 (10-15mW). Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs en función de la potencia óptica de salida requerida para su aplicación, con una tolerancia de medición de ±10%.

3.2 Binning de Longitud de Onda Pico

La longitud de onda pico es crítica para la eficacia de la esterilización. Los bins son: U27A (270-275nm), U27B (275-280nm) y U28 (280-285nm), con una tolerancia de medición de ±1nm. Las aplicaciones dirigidas a espectros de inactivación de patógenos específicos pueden seleccionar el bin apropiado.

3.3 Binning de Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en incrementos de 0.5V desde 5.0V hasta 8.0V (por ejemplo, 5055 para 5.0-5.5V, 5560 para 5.5-6.0V, etc.), con una tolerancia de medición de ±2% a 100mA. Esta clasificación ayuda a diseñar circuitos de driver eficientes y a gestionar la carga térmica en múltiples LEDs conectados en serie o en paralelo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características esenciales para predecir el rendimiento en condiciones reales.

4.1 Espectro y Flujo Relativo vs. Corriente

La curva espectral muestra un pico típico en el rango UVC de 270-285nm con una emisión mínima en otras bandas. La curva de Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa es casi lineal hasta los 100mA nominales, lo que indica una buena eficiencia de conversión de corriente a luz dentro del rango de operación.

4.2 Relaciones Térmicas y Eléctricas

La curva de Longitud de Onda Pico vs. Corriente muestra un desplazamiento mínimo (<5nm) a lo largo del rango de corriente de operación, lo que indica una cromaticidad estable. La curva de Corriente Directa vs. Voltaje Directo (I-V) demuestra la relación exponencial característica del diodo, crucial para el diseño del driver. La curva de Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente muestra que la salida disminuye a medida que aumenta la temperatura, un comportamiento típico de los LEDs que debe compensarse en la gestión térmica.

4.3 Curva de Derating

Quizás la más crítica para la fiabilidad, la Curva de Derating traza la corriente directa máxima permitida frente a la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente máxima permisible debe reducirse para evitar que la temperatura de unión supere los 90°C. Por ejemplo, a 85°C ambiente, la corriente máxima se reduce significativamente respecto al máximo absoluto de 150mA.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones Físicas

Las dimensiones del encapsulado son 3.5mm (L) x 3.5mm (W) x 0.99mm (H), con una tolerancia de ±0.2mm a menos que se especifique lo contrario. Esta huella 3535 es un estándar común de la industria, lo que facilita el diseño del PCB y el ensamblaje pick-and-place.

5.2 Configuración de Almohadillas y Polaridad

El dispositivo tiene tres almohadillas: la Almohadilla 1 es el Ánodo (+), la Almohadilla 2 es el Cátodo (-) y la Almohadilla 3 es una Almohadilla Térmica dedicada. La almohadilla térmica es esencial para una transferencia de calor eficiente desde la unión del LED al PCB y debe soldarse correctamente a una zona de cobre correspondiente en la placa para lograr el rendimiento térmico especificado (R_th20°C/W). Una conexión de polaridad incorrecta impedirá que el LED se ilumine y puede dañar el diodo de protección Zener interno.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Proceso de Soldadura por Reflujo

El UVC3535CZ0215 es adecuado para procesos estándar de Tecnología de Montaje Superficial (SMT). La hoja de datos enfatiza que la soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces para evitar un estrés térmico excesivo en el encapsulado cerámico y los materiales de unión internos del chip. Durante el calentamiento, se debe evitar cualquier estrés mecánico sobre el cuerpo del LED. Después de la soldadura, el PCB no debe doblarse, ya que esto puede agrietar el encapsulado cerámico o romper las uniones de soldadura.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

Aunque no detalla explícitamente los niveles de humedad de almacenamiento, el producto se envía en un sistema de embalaje resistente a la humedad (ver sección de Embalaje), lo que indica que es sensible a la absorción de humedad. Se recomienda seguir los procedimientos de manejo estándar del nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) de JEDEC para encapsulados cerámicos si la bolsa se ha abierto, lo que típicamente implica un horneado antes del reflujo si se expone más allá de un cierto límite de tiempo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Embalaje en Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve enrollada en carretes. La cantidad de embalaje estándar es de 1.000 piezas por carrete. Se proporcionan las dimensiones de la cinta portadora para garantizar la compatibilidad con los alimentadores de equipos de ensamblaje automatizado.

7.2 Envío Resistente a la Humedad

Los carretes se sellan dentro de una bolsa de aluminio a prueba de humedad junto con desecante para controlar la humedad durante el almacenamiento y transporte. La bolsa está etiquetada con la información relevante del producto.

7.3 Decodificación de la Nomenclatura del Producto

El código de pedido completoUVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1Tse estructura de la siguiente manera:

• UVC3535CZ0215: Número de pieza base que indica UVC, encapsulado cerámico de 3.5x3.5mm con Zener, 2 chips, ángulo de 150°.
• H: Tipo de chip (Horizontal).
• UC: Índice de Reproducción Cromática (código específico para UVC).
• 7085: Rango de longitud de onda 270-285nm.
• 008: Flujo Radiante Mínimo 8mW.
• X80: Rango de Voltaje Directo 5.0-8.0V.
• 100: Corriente Directa 100mA.
• 1: Código de cantidad de embalaje (1K piezas).
• T: Embalaje en cinta.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito Driver

Un driver de corriente constante es obligatorio para una operación estable y una larga vida útil. El driver debe ser capaz de entregar hasta 100mA (o el punto de operación elegido) y soportar el voltaje directo máximo de hasta 8.0V por LED. Al conectar múltiples LEDs en serie, el voltaje de cumplimiento del driver debe exceder la suma del V_Fmáximo de todos los LEDs más un margen. La conexión en paralelo generalmente no se recomienda sin un balanceo de corriente individual debido a las variaciones del binning de V_F.

8.2 Gestión Térmica

Un disipador de calor efectivo es no negociable. Usando la resistencia térmica (R_th) de 20°C/W y la disipación de potencia (P_D= V_F* I_F), se puede calcular el aumento de temperatura desde la almohadilla hasta la unión: ΔT = R_th* P_D. El PCB debe tener una almohadilla térmica (Almohadilla 3) suficientemente grande y bien conectada, soldada a un plano de cobre, posiblemente con vías térmicas conectando a capas internas o inferiores. Se debe consultar la curva de derating para asegurar que la temperatura de unión permanezca por debajo de 90°C a la corriente de operación prevista y a la temperatura ambiente máxima.

8.3 Consideraciones Ópticas y de Seguridad

La radiación UVC es dañina para la piel y los ojos humanos. El diseño del producto final debe incorporar características de seguridad como interruptores de enclavamiento, blindajes y etiquetas de advertencia para prevenir la exposición. El ángulo de visión de 150° proporciona una cobertura amplia pero puede requerir reflectores o carcasas para dirigir la luz eficientemente a la superficie objetivo. Los materiales expuestos a UVC deben ser resistentes a la degradación por exposición prolongada a UV (por ejemplo, ciertos plásticos pueden amarillear o volverse frágiles).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El UVC3535CZ0215 se diferencia por su encapsulado cerámico y su diodo Zener integrado. En comparación con los LEDs UVC encapsulados en plástico, el cuerpo cerámico ofrece una conductividad térmica superior, lo que conduce a una temperatura de unión potencialmente más baja a la misma corriente de accionamiento, lo que se traduce en una mayor vida útil (L70/B50) y una salida más estable. La protección ESD de 2KV es una ventaja de fiabilidad significativa, reduciendo las tasas de fallo durante el ensamblaje y manejo. El binning explícito para longitud de onda, flujo y voltaje proporciona a los diseñadores parámetros de rendimiento predecibles, permitiendo tolerancias de sistema más ajustadas.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

Aunque la hoja de datos no proporciona un gráfico de vida útil L70/B50, la vida de los LEDs UVC está fuertemente influenciada por la temperatura de unión de operación. Mantener la temperatura de unión muy por debajo del máximo de 90°C, idealmente por debajo de 60-70°C, mediante un diseño térmico efectivo es el factor principal para lograr miles de horas de vida operativa.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de voltaje constante?

No. Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Una fuente de voltaje constante no regulará la corriente, lo que provocará una fuga térmica y un fallo rápido debido al coeficiente de temperatura negativo del voltaje directo del LED. Utilice siempre un driver de corriente constante o un circuito que regule activamente la corriente.

10.3 ¿Cómo interpreto la especificación de Flujo Radiante (mW) para mi aplicación de esterilización?

El flujo radiante (en milivatios) es la potencia óptica total emitida en la banda UVC. El flujo requerido depende de la dosis UV del patógeno objetivo (medida en mJ/cm²), la distancia al objetivo, el tiempo de exposición y la eficiencia del sistema óptico. Debe calcular la irradiancia requerida (μW/cm²) en el objetivo y trabajar hacia atrás a través de la eficiencia óptica de su sistema para determinar el flujo de LED necesario.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de una varita desinfectante de superficies portátil.El diseño requiere un factor de forma compacto, operación con batería y desinfección efectiva en 5-10 segundos por pasada. Se selecciona el UVC3535CZ0215 por su pequeña huella 3535 y ángulo de 150°, permitiendo un simple arreglo de 3-5 LEDs para cubrir el área de la cabeza de la varita. Se diseña una batería de iones de litio con un driver elevador de corriente constante para proporcionar 80mA por LED (ligeramente reducido por margen térmico en un dispositivo portátil). El PCB utiliza una capa de cobre de 2 onzas con una gran almohadilla térmica bajo el arreglo de LEDs conectada a la carcasa de aluminio del dispositivo mediante pasta térmica. La carcasa actúa como disipador de calor. Un interruptor de seguridad basado en acelerómetro asegura que los LEDs solo se activen cuando la varita está orientada hacia abajo hacia una superficie, previniendo la exposición accidental. Se elige el bin de longitud de onda U27B (275-280nm) por su equilibrio de eficacia contra patógenos comunes y compatibilidad de materiales.

12. Principio de Operación

Los LEDs UVC operan bajo el principio de electroluminiscencia en materiales semiconductores, específicamente estructuras basadas en nitruro de galio y aluminio (AlGaN). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se recombinan en la región activa del chip semiconductor, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda específica de 270-285nm se logra controlando cuidadosamente la energía de la banda prohibida de las capas de AlGaN a través de su composición de aluminio. Esta luz UV-C de longitud de onda corta y alta energía es absorbida por el ADN y ARN de los microorganismos, causando dímeros de timina que inhiben la replicación y conducen a la inactivación o muerte celular.

13. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LEDs UVC se centra en aumentar la eficiencia de pared (potencia óptica de salida por potencia eléctrica de entrada), que históricamente ha sido baja en comparación con los LEDs visibles. Las mejoras en el crecimiento epitaxial, el diseño de chips y la eficiencia de extracción del encapsulado están impulsando ganancias de eficacia. Otra tendencia es el desarrollo de LEDs a longitudes de onda aún más cortas (por ejemplo, 220-230nm, conocidas como Far-UVC), que pueden ofrecer una mayor seguridad para la exposición humana mientras conservan propiedades germicidas. Además, están surgiendo emisores de un solo chip de mayor potencia y encapsulados multi-chip para aumentar la irradiancia y reducir el número de componentes necesarios en un sistema. El impulso continuo por la reducción de costos está haciendo que las soluciones de LED UVC sean cada vez más competitivas con las lámparas tradicionales de vapor de mercurio en más segmentos de aplicación.