Ficha Técnica do LED UVA ELUA2016OGB - Dimensões 2,04x1,64x0,75mm - Tensão 3,0-4,0V - Potência 0,2W - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

A série de produtos ELUA2016OGB representa uma solução de LED de alta confiabilidade, com base cerâmica, especificamente projetada para aplicações de ultravioleta (UVA). Esta série foi concebida para oferecer desempenho consistente em ambientes exigentes, aproveitando um robusto encapsulamento de cerâmica de Al₂O₃para gestão térmica superior e longevidade. O posicionamento principal deste produto está no segmento de UVA de baixa a média potência, visando aplicações onde um fator de forma compacto, confiabilidade e saída espectral específica são críticos. As suas principais vantagens incluem uma pegada muito pequena de 2,04mm x 1,64mm, tornando-o adequado para projetos com restrições de espaço, proteção ESD integrada que aumenta a durabilidade, e conformidade com as principais normas ambientais e de segurança, incluindo RoHS, REACH e requisitos livres de halogéneos. Os mercados-alvo são diversos, abrangendo eletrónica de consumo, sistemas de cura industrial e equipamentos de deteção especializados.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

A série ELUA2016OGB opera dentro de uma gama de corrente direta (I_F), com um valor máximo DC de 100mA e um ponto de operação típico de 60mA. A tensão direta (V_F) é especificada entre 3,0V e 4,0V nesta corrente de acionamento de 60mA, o que é um parâmetro chave para o projeto do circuito de acionamento. O fluxo radiante, que mede a potência ótica de saída em miliwatts (mW), varia conforme o modelo. Por exemplo, a variante de 360-370nm tem um fluxo radiante mínimo de 50mW, típico de 80mW e máximo de 110mW. O modelo de 380-390nm começa em 65mW, os modelos de 390-400nm e 400-410nm começam em 70mW. Os grupos de comprimento de onda de pico estão claramente definidos: Grupo U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) e U40 (400-410nm), com uma tolerância de medição de ±1nm.

2.2 Valores Máximos Absolutos e Propriedades Térmicas

Para garantir a fiabilidade do dispositivo, os valores máximos absolutos não devem ser excedidos. A temperatura máxima de junção (T_J) é de 105°C. O dispositivo é classificado para uma gama de temperatura de operação (T_Opr) de -40°C a +85°C e uma gama idêntica de temperatura de armazenamento (T_Stg). A resistência máxima a ESD (Modelo do Corpo Humano) é de 2000V, proporcionando um bom nível de proteção contra descargas eletrostáticas durante a manipulação e montagem. Um projeto térmico adequado é essencial para manter a temperatura de junção abaixo do seu limite máximo, uma vez que excedê-lo acelerará a degradação e reduzirá a vida útil operacional.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto utiliza um sistema abrangente de binning para categorizar os LEDs com base em parâmetros de desempenho chave, garantindo consistência para o utilizador final.

3.1 Binning de Fluxo Radiante

O fluxo radiante é agrupado de acordo com o grupo de comprimento de onda de pico. Para o grupo de 365nm (U36), o código de bin R1 cobre 50-75mW e R2 cobre 75-110mW. Para o grupo de 385nm (U38), R4 cobre 65-85mW e R5 cobre 85-110mW. Para os grupos de 395-405nm (U39/U40), R5 cobre 70-90mW e R6 cobre 90-110mW. Aplica-se uma tolerância de medição de ±10%.

3.2 Binning de Comprimento de Onda de Pico

Como mencionado, o comprimento de onda de pico é agrupado em quatro bins principais: U36, U38, U39 e U40, correspondendo a intervalos de 10nm a partir de 360nm. Isto permite aos projetistas selecionar LEDs com a saída espectral precisa necessária para a sua aplicação, como a cura ótima para resinas específicas ou a sensibilidade de pico para detetores.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é agrupada em incrementos de 0,2V de 3,0V a 4,0V (por exemplo, 3032 para 3,0-3,2V, 3234 para 3,2-3,4V, etc.). Este binning é definido na corrente operacional padrão de 60mA com uma tolerância de medição de ±2%. Selecionar LEDs de um bin de tensão apertado pode ajudar a projetar circuitos de acionamento mais uniformes e a obter um desempenho consistente numa matriz de LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Distribuição Espectral

As curvas espectrais fornecidas mostram a intensidade de emissão relativa ao longo dos comprimentos de onda para as quatro variantes de comprimento de onda de pico (365nm, 385nm, 395nm, 405nm). Cada curva exibe um pico distinto dentro da sua gama de bin com uma largura total a meia altura (FWHM) típica característica dos LEDs UVA baseados em nitreto. O LED de 365nm mostra emissão principalmente na gama de 350-380nm, enquanto a emissão do LED de 405nm se estende mais para a região violeta visível.

4.2 Corrente vs. Fluxo Radiante e Tensão

A curva de fluxo radiante relativo versus corrente direta demonstra uma relação sublinear. A saída aumenta com a corrente, mas pode exibir efeitos de saturação em correntes mais elevadas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos. A curva de tensão direta versus corrente direta mostra a característica típica do díodo, com a tensão a aumentar logaritmicamente com a corrente. É crucial operar dentro da gama de corrente especificada para evitar um aumento excessivo da temperatura de junção.

4.3 Dependência da Temperatura

As curvas de desempenho versus temperatura ambiente são críticas para o projeto no mundo real. O fluxo radiante relativo diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta, um fenómeno comum a todos os LEDs. Por exemplo, a 60mA, a saída pode cair para aproximadamente 82% do seu valor a 25°C quando o ambiente atinge 85°C. O comprimento de onda de pico também exibe um ligeiro desvio com a temperatura, tipicamente aumentando alguns nanómetros ao longo da gama operacional. A tensão direta diminui linearmente com o aumento da temperatura, o que deve ser considerado em projetos de acionadores de corrente constante.

4.4 Curva de Derating

A curva de derating define a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. Para manter a temperatura de junção abaixo de 105°C, a corrente máxima permitida deve ser reduzida quando se opera em temperaturas ambientes elevadas. Esta curva é essencial para garantir a fiabilidade a longo prazo e prevenir a fuga térmica.

5. Informação Mecânica e do Encapsulamento

O LED está alojado num encapsulamento compacto de dispositivo de montagem em superfície (SMD) com dimensões de 2,04mm (comprimento) x 1,64mm (largura) x 0,75mm (altura). O encapsulamento é construído em cerâmica de alumina (Al₂O₃), que oferece excelente condutividade térmica em comparação com encapsulamentos plásticos, ajudando na dissipação de calor do chip. A lente proporciona um ângulo de visão típico de 120 graus. O cátodo é identificado no encapsulamento. Um desenho dimensionado detalhado é fornecido na ficha técnica, especificando as localizações e tolerâncias dos terminais (tipicamente ±0,2mm). Uma nota crítica é que o terminal térmico está eletricamente ligado ao cátodo. O projeto mecânico enfatiza que o dispositivo não deve ser manipulado pela lente, pois o stress mecânico pode causar falha.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O ELUA2016OGB é adequado para processos padrão de tecnologia de montagem em superfície (SMT), incluindo soldadura por refluxo. As diretrizes chave incluem: o processo de soldadura por refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes para minimizar o stress térmico no encapsulamento e nas ligações internas. Durante a fase de aquecimento da soldadura, deve ser evitado o stress mecânico nos LEDs. Após a conclusão do processo de soldadura, deve ser evitada a flexão da placa de circuito impresso (PCB) para prevenir a fissuração das juntas de solda ou do próprio encapsulamento cerâmico. A cura de adesivos, se utilizada, deve seguir fluxos de processo padrão. Estas precauções são vitais para manter a integridade estrutural e a fiabilidade a longo prazo do LED.

7. Informação de Encomenda e Nomenclatura do Modelo

O código de encomenda do produto segue uma estrutura detalhada: ELUA2016OGB-PXXXXYY3040060-V21M. Cada segmento tem um significado específico: "EL" representa o fabricante, "UA" indica o tipo UVA, "2016" denota o tamanho do encapsulamento 2,0x1,6mm, "O" especifica o material cerâmico de Al₂O₃, "G" indica um revestimento de prata e "B" denota um ângulo de feixe de 120 graus. A secção "PXXXX" define a gama de comprimento de onda de pico (por exemplo, 6070 para 360-370nm). A secção "YY" especifica o bin de fluxo radiante mínimo (por exemplo, R1 para 50mW). "3040" indica a gama de tensão direta de 3,0-4,0V e "060" especifica a corrente direta de 60mA. O sufixo "V21M" indica um tipo de chip vertical, tamanho de chip de 20mil, chip único e tipo de processo de moldagem.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A ficha técnica lista várias aplicações chave: cura UV de unhas, deteção de falsificações UV e armadilhas para mosquitos UV. Na cura UV, as variantes de 365nm ou 385nm são tipicamente usadas para iniciar a fotopolimerização em géis e adesivos. Para deteção de falsificações, comprimentos de onda específicos (frequentemente 365nm ou 395nm) são usados para excitar tintas de segurança ou materiais que fluorescem sob luz UV. Nas armadilhas para insetos, comprimentos de onda UVA mais curtos, em torno de 365nm, são altamente atrativos para muitos insetos voadores.

8.2 Considerações de Projeto

Ao projetar com este LED, vários fatores são primordiais. A gestão térmica é crítica; garanta área de cobre na PCB ou dissipação de calor adequada para dissipar o calor, especialmente quando operar na corrente máxima ou perto dela. Utilize um circuito de acionamento de corrente constante para garantir uma saída de luz estável e proteger o LED de picos de corrente. Considere o binning de tensão direta ao projetar circuitos de acionamento para matrizes multi-LED para garantir uma distribuição uniforme de corrente. Leve em conta a dependência da temperatura tanto da saída como do comprimento de onda no ambiente de aplicação final. Respeite sempre os valores máximos absolutos para garantir a fiabilidade.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs UVA padrão de encapsulamento plástico, o encapsulamento cerâmico do ELUA2016OGB oferece um desempenho térmico significativamente melhor, levando a um potencial de correntes de acionamento máximas mais elevadas, melhor manutenção do fluxo luminoso e maior vida útil em aplicações de alta temperatura ou alta densidade de potência. A proteção ESD integrada de 2kV é uma vantagem notável para melhorar a robustez na fabricação e uso em campo. O binning preciso em comprimento de onda, fluxo e tensão permite uma maior consistência no desempenho da aplicação em comparação com produtos não agrupados ou com binning pouco rigoroso. A pequena pegada 2016 permite uma miniaturização não possível com tipos de encapsulamento maiores.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre os vários modelos de comprimento de onda (por exemplo, 365nm vs 405nm)?

R: A diferença principal é o comprimento de onda de emissão de pico. O de 365nm emite na gama UVA mais curta, frequentemente usado para curar químicos específicos e atração de insetos. O de 405nm está na fronteira entre o UVA e o violeta visível, útil para aplicações que requerem algum sinal visível ou onde materiais específicos respondem melhor a comprimentos de onda mais longos.

P: Posso acionar este LED continuamente a 100mA?

R: Não. A corrente direta DC máxima é um valor máximo absoluto. A condição operacional típica é de 60mA. A operação contínua a 100mA excederia a classificação de temperatura de junção, a menos que seja fornecida uma refrigeração excecional, como mostrado pela curva de derating. Isto reduziria severamente a vida útil e pode causar falha imediata.

P: Como interpreto os valores de fluxo radiante (Min/Típ/Máx)?

R: O valor mínimo é o limite inferior garantido para o bin. O valor típico é o desempenho médio ou esperado. O máximo é o limite superior. Os projetistas devem usar o valor mínimo para cálculos de cenário de pior caso para garantir que a sua aplicação recebe intensidade UV suficiente.

P: O terminal térmico está eletricamente isolado?

R: Não. A ficha técnica afirma explicitamente que o terminal térmico está eletricamente unificado com o cátodo. Isto deve ser considerado durante o layout da PCB para evitar curtos-circuitos.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Utilização

Exemplo 1: Caneta Portátil de Cura UV:Um projetista cria um dispositivo portátil para curar obturações dentárias ou gel para unhas. Seleciona o ELUA2016OGB-P8090R43040060-V21M (385nm, 65mW mín.) pelo seu equilíbrio entre saída e adequação do comprimento de onda. Projeta uma pequena PCB com uma área de cobre sob o LED como dissipador de calor, acionado por um conversor boost de uma bateria de iões de lítio de 3,7V fornecendo uma corrente constante de 60mA. O tamanho compacto do LED permite um design de caneta elegante.

Exemplo 2: Módulo Validador de Notas:Para um sistema de deteção de falsificações, um engenheiro precisa de uma fonte UV estável. Escolhe o ELUA2016OGB-P6070R13040060-V21M (365nm) pela sua eficácia nas características de segurança. Projeta uma matriz de 4 LEDs num pequeno módulo. Ao selecionar LEDs do mesmo bin de tensão direta (por exemplo, 3234), liga-os em série com um único acionador de corrente constante ajustado para 60mA, garantindo brilho uniforme na matriz e simplificando o projeto do acionador.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os LEDs UVA, como o ELUA2016OGB, são dispositivos semicondutores baseados em sistemas de materiais de nitreto de gálio e alumínio (AlGaN). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas são injetados na região ativa. A sua recombinação liberta 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 na região ativa, que é projetada durante o processo de crescimento epitaxial. O encapsulamento cerâmico serve para extrair a luz, fornecer proteção mecânica e, mais importante, conduzir o calor do chip semicondutor para o ambiente externo, o que é crítico para manter a eficiência e a vida útil.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

O mercado de LEDs UVA é impulsionado por tendências para maior eficiência (mais fluxo radiante por watt elétrico), maior vida útil dos dispositivos e redução do custo por miliwatt. Existe investigação contínua para melhorar a eficiência quântica interna (IQE) dos materiais AlGaN e para melhorar a extração de luz do chip. As tendências de encapsulamento incluem o desenvolvimento de substratos ainda mais eficientes termicamente e novos designs de lentes para padrões de feixe específicos. Além disso, há uma pressão para um controlo mais apertado do comprimento de onda e emissão espectral mais estreita para aplicações que requerem energias de fotão muito específicas, como processos avançados de cura médica e industrial. A tendência de miniaturização, exemplificada por encapsulamentos como o 2016, continua a permitir novas aplicações em dispositivos vestíveis e ultracompactos.