Ficha Técnica da Série ELUA3535NU6 4W LED UVA - 3.75x3.75x2.6mm - 3.6-4.8V - 4W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série de produtos ELUA3535NU6 representa uma solução LED de alta confiabilidade, baseada em cerâmica, projetada especificamente para aplicações exigentes de ultravioleta-A (UVA). Esta série foi concebida para oferecer desempenho consistente em ambientes onde a durabilidade e a estabilidade da saída óptica são críticas.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens desta série derivam da sua construção robusta e do seu design elétrico. A utilização de um substrato cerâmico de Nitreto de Alumínio (AlN) proporciona uma condutividade térmica superior, essencial para gerir o calor gerado pela operação de alta potência em UV e garantir a fiabilidade a longo prazo. O dispositivo incorpora proteção integrada contra Descarga Eletrostática (ESD) com classificação até 2KV (Modelo do Corpo Humano), aumentando significativamente a sua robustez durante a montagem. Além disso, o produto está em total conformidade com as regulamentações RoHS, REACH da UE e livre de halogéneos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), tornando-o adequado para mercados globais com normas ambientais rigorosas. As aplicações-alvo situam-se principalmente nos setores industrial e comercial que requerem irradiação UVA, incluindo, mas não se limitando a, sistemas de esterilização UV para purificação de ar e água, ativação de fotocatalisadores UV para tratamento de superfícies e iluminação especializada para sensores UV.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos especificados na ficha técnica.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Para as variantes de 385nm, 395nm e 405nm, a corrente direta máxima contínua (I_F) é de 1250mA. Note-se que a variante de 365nm tem uma classificação de corrente máxima inferior de 700mA, um aspeto crítico a considerar no design. A temperatura máxima da junção (T_J) é de 105°C. A resistência térmica da junção para o ponto de contacto térmico (R_th) é especificada como 4°C/W. Este parâmetro é vital para o design da gestão térmica; por exemplo, na corrente máxima nominal, o aumento de temperatura do ponto de contacto para a junção pode ser calculado. O dispositivo pode operar dentro de uma gama de temperatura ambiente de -10°C a +100°C.

2.2 Características Fotométricas e Elétricas

A tabela de códigos de encomenda fornece as principais métricas de desempenho para diferentes gamas de comprimento de onda. O fluxo radiante, uma medida da potência óptica total emitida no espectro UV, varia conforme o modelo. Para a versão de 365nm (ELUA3535NU6-P6070U23648700-V41G), o fluxo radiante típico é de 1300mW a 700mA. Para as versões de 385nm, 395nm e 405nm, o fluxo radiante típico é de 1475mW a 1000mA. A tensão direta (V_F) para todos os modelos é especificada dentro de uma gama de 3.6V a 4.8V, medida nas respetivas correntes de teste. Esta gama deve ser considerada no design do circuito de acionamento para garantir uma regulação de corrente adequada.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto é classificado em bins com base em três parâmetros-chave para garantir consistência para o utilizador final.

3.1 Binning por Comprimento de Onda de Pico

A luz UV emitida é categorizada em quatro bins distintos de comprimento de onda: U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) e U40 (400-410nm). A medição do comprimento de onda de pico tem uma tolerância de ±1nm. Este binning preciso permite aos designers selecionar a saída espectral exata necessária para a sua aplicação, como corresponder ao espectro de ativação de um fotocatalisador específico.

3.2 Binning por Fluxo Radiante

A saída de fluxo radiante também é classificada em bins. Para o comprimento de onda de 365nm, os bins variam de U1 (900-1000mW) a U4 (1400-1600mW). Para os comprimentos de onda de 385-405nm, os bins são U51 (1350-1600mW) e U52 (1600-1850mW). A tolerância de medição é de ±10%. Este sistema permite a seleção com base na densidade de potência óptica necessária.

3.3 Binning por Tensão Direta

A tensão direta é agrupada em três bins: 3640 (3.6-4.0V), 4044 (4.0-4.4V) e 4448 (4.4-4.8V), medida na corrente de teste especificada (700mA para 365nm, 1000mA para outros) com uma tolerância de ±2%. O conhecimento do bin de V_Fpode ajudar a otimizar a eficiência da fonte de alimentação e prever a carga térmica.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características típicas fornecem uma visão sobre o comportamento do dispositivo em várias condições de operação.

4.1 Espectro e Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente

Os gráficos de espectro mostram picos distintos para os diferentes modelos de comprimento de onda (365nm, 385nm, 395nm, 405nm), com larguras de banda espectral relativamente estreitas, típicas de fontes LED. A curva de Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta demonstra uma relação quase linear entre a corrente de acionamento e a saída óptica até à corrente nominal, indicando boa eficiência dentro da gama de operação. A curva de 365nm termina em 700mA, refletindo a sua classificação de corrente máxima inferior.

4.2 Características Térmicas

O gráfico de Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente é crucial. Ele mostra que à medida que a temperatura ambiente (medida no ponto de contacto térmico) aumenta, o fluxo radiante diminui. Este efeito de queda térmica é uma característica fundamental dos LEDs. A taxa de diminuição varia ligeiramente entre comprimentos de onda, mas é significativa, enfatizando a necessidade de um dissipador de calor eficaz para manter a saída. A curva de Tensão Direta vs. Temperatura Ambiente mostra um coeficiente de temperatura negativo, onde V_Fdiminui à medida que a temperatura aumenta, o que é importante para a estabilidade do acionador de corrente constante.

4.3 Tensão Direta e Desvio do Comprimento de Onda de Pico

A curva de Tensão Direta vs. Corrente Direta exibe a forma exponencial padrão de um díodo. As curvas de Comprimento de Onda de Pico vs. Corrente Direta e vs. Temperatura Ambiente mostram que o comprimento de onda de emissão de pico se desvia ligeiramente com mudanças na corrente de acionamento e na temperatura. Este desvio é tipicamente da ordem de alguns nanómetros e é um fator importante em aplicações que requerem posicionamento espectral preciso.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O LED está alojado num encapsulamento de montagem em superfície (SMD) com dimensões de 3.75mm (C) x 3.75mm (L) x 2.6mm (A). O desenho dimensional especifica todos os comprimentos críticos, incluindo a altura da cúpula da lente e as localizações dos pontos de contacto. A tolerância geral é de ±0.1mm, e a tolerância de espessura é de ±0.15mm.

5.2 Configuração dos Pontos de Contacto e Polaridade

O diagrama de vista inferior mostra claramente o layout dos pontos de contacto. O encapsulamento apresenta múltiplos pontos de contacto térmicos/elétricos. O ponto de contacto central destina-se principalmente à transferência eficiente de calor para o plano de cobre da PCB. Os pontos de contacto circundantes são para a ligação elétrica. A polaridade é indicada, com os pontos de contacto do ânodo e do cátodo claramente marcados para evitar montagem invertida durante a montagem.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Processo de Soldadura por Reflow

O dispositivo é adequado para processos padrão de Tecnologia de Montagem em Superfície (SMT). A ficha técnica inclui um gráfico do perfil de soldadura por reflow, indicando as taxas recomendadas de aquecimento, imersão, pico e arrefecimento. As instruções-chave incluem: o processo de reflow não deve ser realizado mais de duas vezes para evitar tensão térmica excessiva no chip interno e nas ligações. Deve ser evitada tensão mecânica no corpo do LED durante o aquecimento. Após a soldadura, deve ser evitada a flexão da PCB para prevenir a fissuração das juntas de solda ou do encapsulamento cerâmico.

6.2 Armazenamento e Manuseamento

Embora não detalhado explicitamente no excerto fornecido, com base nas classificações de temperatura de operação e armazenamento (T_Stg: -40°C a +100°C), os dispositivos devem ser armazenados num ambiente seco e com temperatura controlada. Devem ser observadas as precauções padrão contra ESD durante o manuseamento, apesar da proteção ESD integrada de 2KV.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

No design, um acionador de corrente constante é obrigatório para uma operação estável. O acionador deve ser selecionado para fornecer a corrente necessária (700mA para 365nm, até 1000mA ou mais para outros, dentro do limite máximo absoluto) e deve acomodar a gama de tensão direta do bin selecionado. Um dissipador de calor adequado é não negociável. A PCB deve ter um layout termicamente otimizado com uma grande área de cobre ligada ao ponto de contacto térmico central através de múltiplas vias para dissipar calor para outras camadas ou para um dissipador externo.

7.2 Considerações de Design

Gestão Térmica:Calcule a temperatura de junção esperada usando a fórmula T_J= T_PCB+ (R_th* P_diss), onde P_diss≈ V_F* I_F. Certifique-se de que T_Jpermanece abaixo de 105°C.

Design Óptico:O ângulo de visão de 60° proporciona um feixe relativamente amplo. Para aplicações focadas, serão necessárias óticas secundárias (lentes, refletores) feitas de materiais transparentes ao UV (por exemplo, quartzo, plásticos especializados).

Segurança:A radiação UVA pode ser prejudicial para os olhos e a pele. Inclua invólucros apropriados, etiquetas de aviso e intertravamentos de segurança no design final do produto.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparada com LEDs UV padrão de plástico ou de baixa potência, a série ELUA3535NU6 diferencia-se pelo seu encapsulamento cerâmico, que oferece desempenho térmico superior e longevidade em condições de acionamento elevado. O binning explícito em três parâmetros (comprimento de onda, fluxo, tensão) proporciona um nível de consistência e seletividade essencial para aplicações industriais onde a repetibilidade do processo é fundamental. A alta saída de fluxo radiante num encapsulamento compacto permite designs de sistema mais compactos e potentes.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Por que a versão de 365nm tem uma corrente máxima inferior (700mA) às outras (1250mA)?

R: Isto deve-se tipicamente às diferentes propriedades do material semicondutor e às características de eficiência em comprimentos de onda mais curtos. O chip de 365nm pode ter tensões de operação mais altas ou características térmicas diferentes, limitando a corrente de operação segura para garantir fiabilidade e prevenir degradação acelerada.

P: Como interpreto o valor de \"Fluxo Radiante Típico\"?

R: O valor \"Típico\" é um valor representativo ou médio da produção. Para garantir o desempenho mínimo, os designers devem usar o valor \"Fluxo Radiante Mínimo\" da tabela de códigos de encomenda ou o limite inferior do bin de Fluxo Radiante selecionado para os seus cálculos de circuito e garantias de desempenho do sistema.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de tensão constante?

R: É fortemente desencorajado. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A sua tensão direta tem uma tolerância e um coeficiente de temperatura negativo. Uma fonte de tensão constante pode levar à fuga térmica, onde o aumento da corrente causa aquecimento, o que baixa V_F, fazendo com que mais corrente flua, potencialmente destruindo o LED. Utilize sempre um acionador de corrente constante.

10. Exemplo Prático de Caso de Uso

Cenário: Projetar uma Estação de Cura UV para Adesivos.

Um fabricante precisa de curar um adesivo sensível ao UV que ativa a 395nm. Seleciona o ELUA3535NU6-P9000U5136481K0-V41G (bin 390-400nm, bin de fluxo U51). Projeta uma matriz de 10 LEDs numa PCB de núcleo de alumínio (MCPCB) para dissipação de calor ótima. Cada LED é acionado a 1000mA por um módulo acionador de corrente constante dedicado. O design térmico garante que a temperatura da PCB sob o LED permaneça abaixo de 85°C para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros e manter uma saída radiante elevada. O amplo ângulo de 60° proporciona uma boa cobertura sobre a área de cura. O comprimento de onda consistente do binning garante um desempenho de cura uniforme em todas as unidades produzidas.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os LEDs UVA operam com o mesmo princípio fundamental dos LEDs visíveis, baseado na eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões. O comprimento de onda específico destes fotões (na gama UVA, 315-400nm) é determinado pela energia da banda proibida dos materiais semicondutores usados na construção do chip, como nitreto de alumínio e gálio (AlGaN) ou semicondutores compostos semelhantes. O encapsulamento cerâmico serve como uma carcaça mecânica robusta, isolante elétrico e via térmica altamente eficiente para remover o calor do chip semicondutor.

12. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

O mercado de LEDs UVA é impulsionado pela substituição das lâmpadas tradicionais de vapor de mercúrio em aplicações como esterilização e cura, oferecendo benefícios como ligação/desliga instantâneo, maior tempo de vida, tamanho mais pequeno e ausência de materiais perigosos. As tendências incluem a melhoria contínua da Eficiência Wall-Plug (WPE), que converte energia elétrica em energia óptica de forma mais eficaz, reduzindo a carga térmica do sistema. Há também um desenvolvimento contínuo para aumentar a densidade de potência de saída de um único encapsulamento e melhorar a fiabilidade a temperaturas de operação mais elevadas. Além disso, o ajuste espectral para corresponder a processos químicos fotoiniciados específicos é uma área de pesquisa ativa, permitindo processos industriais mais eficientes e direcionados.