Ficha Técnica do LED UVA ELUA3535OG5 - 3.5x3.5x3.5mm - 3.2-4.0V - 500mA - 360-410nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série ELUA3535OG5 é um LED de alta qualidade e confiabilidade, com encapsulamento cerâmico, especificamente projetado para aplicações de ultravioleta (UVA). A sua construção robusta e características de desempenho tornam-no adequado para ambientes exigentes.

1.1 Vantagens Principais

• Alta Potência de Saída:Oferece um elevado fluxo radiante, sendo eficaz para aplicações que requerem intensidade UV significativa.
• Encapsulamento Cerâmico (Al2O3):Proporciona uma excelente gestão térmica, resistência mecânica e fiabilidade a longo prazo, em comparação com encapsulamentos plásticos.
• Factor de Forma Compacto:A dimensão de 3.5mm x 3.5mm x 3.5mm permite layouts de PCB de alta densidade.
• Conformidade e Segurança:O produto está em conformidade com RoHS, é livre de chumbo (Pb), cumpre o regulamento REACH da UE e é livre de halogéneos, satisfazendo normas ambientais e de segurança rigorosas.
• Proteção contra ESD:Proteção integrada contra descargas eletrostáticas até 2KV (HBM), aumentando a robustez na manipulação e operação.

1.2 Aplicações Alvo

Esta série de LED foi concebida para várias aplicações profissionais e industriais de UV, incluindo:

• Sistemas de esterilização e desinfeção UV.
• Fotocatálise UV para purificação do ar e da água.
• Iluminação para sensores e deteção UV.
• Processos de cura para adesivos, tintas e revestimentos.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação deve ser mantida dentro destes limites.

• Corrente Direta Máxima (I_F):1000mA para as variantes de 385nm, 395nm e 405nm; 700mA para a variante de 365nm. Esta diferença deve-se provavelmente à maior energia dos fotões e aos desafios térmicos associados nos comprimentos de onda mais curtos.
• Temperatura Máxima da Junção (T_J):105°C. Manter a temperatura da junção abaixo deste limite é crítico para a longevidade.
• Resistência Térmica (R_th):4°C/W. Este valor baixo indica uma transferência de calor eficiente do chip para o ponto de contacto térmico, facilitada pelo encapsulamento cerâmico.
• Gama de Temperatura de Operação (T_Opr):-10°C a +100°C.

2.2 Características Fotométricas e Elétricas

A tabela fornece dados de desempenho chave para configurações padrão do produto a uma corrente direta (I_F) de 500mA.

• Comprimento de Onda de Pico:Disponível em quatro gamas: 360-370nm, 380-390nm, 390-400nm e 400-410nm, cobrindo o espectro UVA.
• Fluxo Radiante:Os valores mínimos variam de 900mW (360-370nm) a 1000mW (outros comprimentos de onda). Os valores típicos situam-se em torno de 1200-1250mW.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente entre 3.2V e 4.0V a 500mA, com bins específicos definidos para um controlo mais apertado.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

O binning garante um desempenho consistente ao agrupar LEDs com características semelhantes. Isto é crucial para aplicações que requerem uma saída uniforme.

3.1 Binning do Fluxo Radiante

Os LEDs são classificados com base no seu fluxo radiante mínimo de saída. Códigos de bin diferentes (U1, U2, U3, U4) são usados para o grupo de 360nm e para os grupos de 380-410nm, refletindo as variações típicas de desempenho entre comprimentos de onda.

3.2 Binning do Comprimento de Onda de Pico

Os LEDs são categorizados em grupos (U36, U38, U39, U40) correspondentes à sua gama de comprimento de onda de pico (ex.: 360-370nm, 380-390nm). É especificada uma tolerância apertada de ±1nm.

3.3 Binning da Tensão Direta

A tensão é classificada em passos de 0.2V (ex.: 3.2-3.4V, 3.4-3.6V). Isto ajuda no desenho de circuitos de acionamento e na gestão da dissipação de potência em múltiplos LEDs em série.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Espetro e Emissão Relativa

As curvas espetrais mostram picos de emissão estreitos, característicos dos LEDs. O LED de 365nm tem um espetro ligeiramente mais largo em comparação com as variantes de comprimento de onda mais longo (385nm, 395nm, 405nm).

4.2 Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta

O fluxo radiante aumenta de forma sublinear com a corrente. O LED de 405nm mostra a saída relativa mais alta, enquanto o LED de 365nm mostra a mais baixa a correntes elevadas, consistente com a sua classificação de corrente máxima inferior.

4.3 Tensão Direta vs. Corrente Direta

As curvas de V_Fmostram uma característica típica de díodo. O LED de 365nm geralmente exibe uma tensão direta mais elevada do que os outros à mesma corrente, o que é esperado para semicondutores de comprimento de onda mais curto.

4.4 Dependência da Temperatura

• Fluxo Radiante vs. Temperatura:A saída diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta, sendo o LED de 365nm o mais sensível. Um dissipador de calor eficaz é essencial para manter o desempenho.
• Comprimento de Onda de Pico vs. Temperatura:O comprimento de onda de pico desloca-se ligeiramente para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho) com o aumento da temperatura.
• Tensão Direta vs. Temperatura: V_Fdiminui linearmente com o aumento da temperatura, um comportamento típico dos semicondutores.

4.5 Curva de Derating

A curva de derating é crítica para o desenho térmico. Mostra a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. Por exemplo, a uma temperatura ambiente de 85°C, a corrente máxima é significativamente reduzida para evitar exceder os 105°C da junção.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões Mecânicas

O LED tem uma base quadrada de 3.5mm x 3.5mm com uma altura de 3.5mm. O desenho dimensional especifica todos os comprimentos críticos, incluindo a cúpula da lente e o posicionamento do ponto de contacto térmico e dos pontos de contacto elétricos. As tolerâncias são tipicamente de ±0.1mm.

5.2 Configuração dos Pontos de Contacto e Polaridade

A vista inferior mostra o layout dos pontos de contacto: dois pontos maiores para o ânodo e o cátodo, e um ponto de contacto térmico central maior. O ponto de contacto térmico está eletricamente isolado e deve ser ligado a uma área de cobre na PCB para uma dissipação de calor ótima. A polaridade está claramente marcada no próprio encapsulamento.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Reflow

O LED é adequado para processos SMT (Surface Mount Technology) padrão. O perfil de reflow recomendado deve ser seguido cuidadosamente. Considerações chave incluem:

• Evitar exceder dois ciclos de reflow para minimizar o stress térmico no encapsulamento e nas ligações internas.
• Prevenir stress mecânico no LED durante as fases de aquecimento e arrefecimento da soldadura.
• Não dobrar a PCB após a soldadura, pois isso pode rachar o encapsulamento cerâmico ou as juntas de solda.

6.2 Armazenamento e Manipulação

Armazenar num ambiente seco dentro da gama de temperatura de armazenamento especificada (-40°C a +100°C). Utilizar procedimentos seguros contra ESD durante a manipulação, devido à proteção integrada mas limitada contra ESD.

7. Informação de Encomenda e Nomenclatura do Modelo

O número de parte segue uma estrutura detalhada:ELUA3535OG5-PXXXXYY3240500-VD1M

• EL:Código do fabricante.
• UA:Indica produto UVA.
• 3535:Tamanho do encapsulamento (3.5mm x 3.5mm).
• O:Material do encapsulamento (Cerâmica de Al₂O₃).
• G:Revestimento (Ag).
• 5:Ângulo de visão (50°).
• PXXXX:Código do comprimento de onda de pico (ex.: 6070 para 360-370nm).
• YY:Bin do fluxo radiante mínimo (ex.: U1 para 900mW).
• 3240:Gama de especificação da tensão direta (3.2-4.0V).
• 500:Corrente direta nominal (500mA).
• V:Tipo de chip (Vertical).
• D:Tamanho do chip (45mil).
• 1:Número de chips (1).
• M:Tipo de processo (Molding).

8. Considerações de Desenho para Aplicação

8.1 Gestão Térmica

Este é o aspeto mais crítico do desenho. A baixa resistência térmica (4°C/W) só é eficaz se o calor for conduzido para fora do ponto de contacto térmico. Utilize uma PCB com vias térmicas adequadas ligadas a planos de terra internos ou a um dissipador de calor externo. Monitorize a temperatura da junção utilizando a curva de derating.

8.2 Acionamento Elétrico

Utilize um driver de corrente constante adequado para os requisitos de tensão e corrente direta. Considere o binning da tensão ao desenhar para múltiplos LEDs em série, para garantir uma distribuição uniforme da corrente. Não exceda os valores máximos absolutos de corrente.

8.3 Desenho Ótico

O ângulo de visão de 50° proporciona um feixe relativamente largo. Para aplicações focadas, podem ser necessárias óticas secundárias (lentes, refletores). Certifique-se de que quaisquer materiais utilizados (lentes, encapsulantes) são estáveis à UV para evitar amarelecimento e degradação ao longo do tempo.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores da série ELUA3535OG5 são o seuencapsulamento cerâmicoe a suasaída UVA de alta potêncianum factor de forma compacto 3535.

• vs. LEDs UVA com Encapsulamento Plástico:A cerâmica oferece desempenho térmico superior, temperatura máxima de junção mais elevada e melhor fiabilidade a longo prazo sob operação de UV de alta potência, que pode degradar plásticos.
• vs. Encapsulamentos Cerâmicos Maiores:O tamanho 3535 permite desenhos mais compactos sem sacrificar os benefícios da construção cerâmica.
• vs. LEDs UVA de Baixa Potência:O elevado fluxo radiante (até 1500mW) torna-o adequado para aplicações que requerem alta irradiância, reduzindo o número de LEDs necessários para uma determinada saída.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Porque é que a corrente máxima é mais baixa para a versão de 365nm?

Os LEDs de comprimento de onda mais curto (como 365nm) geralmente têm uma eficiência wall-plug mais baixa, o que significa que uma percentagem maior da energia elétrica é convertida em calor em vez de luz. Para manter a fiabilidade e evitar sobreaquecimento na junção, a corrente máxima é reduzida (derating).

10.2 Qual a importância de ligar o ponto de contacto térmico?

É absolutamente essencial para uma operação fiável a correntes elevadas. O ponto de contacto térmico é o caminho principal para a fuga de calor. Não o ligar corretamente fará com que o LED aqueça rapidamente, levando a uma falha prematura (depreciação do fluxo luminoso) ou a danos instantâneos.

10.3 Posso acionar este LED com uma fonte de tensão constante?

Não é recomendado. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A sua tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo e varia de unidade para unidade (como visto no binning). Uma fonte de tensão constante pode levar a uma fuga térmica (thermal runaway), onde o aumento da corrente causa mais calor, o que baixa o V_F, causando ainda mais corrente, destruindo finalmente o LED. Utilize sempre um driver de corrente constante.

10.4 Qual é o tempo de vida típico deste LED?

Embora um tempo de vida L70/L50 específico (horas até 70% ou 50% da saída inicial) não seja fornecido nesta ficha técnica, a construção cerâmica de alta qualidade e a especificação de uma temperatura máxima de junção de 105°C são indicadores de uma boa fiabilidade a longo prazo. O tempo de vida real depende fortemente das condições de operação, especialmente da temperatura da junção. Operar na ou abaixo da corrente recomendada e com uma excelente gestão térmica maximizará o tempo de vida.

11. Estudo de Caso de Desenho e Utilização

11.1 Estação de Cura UV para Adesivos

Cenário:Desenhar uma estação de cura UV de bancada para adesivos de cura rápida. A estação precisa de uma matriz de LEDs para fornecer luz UVA de alta intensidade uniforme numa área de 10cm x 10cm.

Passos de Desenho:

1. Seleção do LED:Escolher a variante ELUA3535OG5-P0010U2... (400-410nm), uma vez que muitos adesivos são formulados para curar eficientemente nesta gama de comprimentos de onda.
2. Layout da Matriz:Calcular o número de LEDs necessários com base na irradiância requerida (mW/cm²) à distância de trabalho. Pode ser necessário usar óticas para focar ou difundir o feixe de 50° para obter uniformidade.
3. Desenho Térmico:Montar os LEDs numa PCB com núcleo de alumínio (MCPCB) com uma camada dielétrica de alta condutividade térmica. A MCPCB é depois fixada a um dissipador de calor de alumínio extrudado com uma ventoinha.
4. Desenho Elétrico:Utilizar um driver de corrente constante capaz de fornecer a corrente total para todos os LEDs numa configuração série/paralelo. Incluir fusíveis e monitorização de corrente apropriados.
5. Controlo:Implementar um temporizador e possivelmente um sensor de temperatura no dissipador de calor para evitar sobreaquecimento durante uso prolongado.

Resultado:Uma estação de cura fiável e de alto desempenho com saída consistente e longa vida útil, possibilitada pelo robusto desempenho térmico e ótico dos LEDs UVA cerâmicos.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Os LEDs UVA operam com o mesmo princípio fundamental dos LEDs de luz visível: eletroluminescência num material semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada à junção p-n, os eletrões e as lacunas recombinam-se, libertando energia na forma de fotões. O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida (bandgap) do material semicondutor. Para a luz UVA (315-400nm), são utilizados materiais como nitreto de alumínio e gálio (AlGaN) ou nitreto de índio e gálio (InGaN) com composições específicas para alcançar a banda proibida larga necessária. O encapsulamento cerâmico serve como um substrato robusto que conduz eficazmente o calor para longe do chip semicondutor, o que é crucial para manter o desempenho e a longevidade, especialmente às elevadas correntes de acionamento utilizadas em aplicações UVA.

13. Tendências e Perspetivas Tecnológicas

O mercado para LEDs UVA é impulsionado por aplicações em esterilização, purificação e cura industrial. As tendências chave incluem:

• Aumento da Eficiência (WPE):A investigação em curso visa melhorar a eficiência wall-plug dos LEDs UVA, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica para a mesma saída ótica.
• Maior Densidade de Potência:O desenvolvimento continua no sentido de compactar mais potência ótica nos mesmos ou em tamanhos de encapsulamento mais pequenos, como o 3535, permitindo sistemas mais compactos e potentes.
• Fiabilidade Melhorada em Comprimentos de Onda Mais Curtos:Melhorar a longevidade e o desempenho dos LEDs que emitem na extremidade inferior do espetro UVA (ex.: 365nm) e nas gamas UVB/UVC continua a ser um foco significativo para aplicações germicidas.
• Encapsulamento Avançado:Inovações em materiais de encapsulamento (ex.: outras cerâmicas, compósitos) e tecnologias de interface térmica para reduzir ainda mais a resistência térmica e gerir o calor em matrizes de alta potência.
• Integração Inteligente:Potencial integração de sensores (ex.: para monitorização de temperatura ou irradiância) dentro de módulos LED para controlo em malha fechada em sistemas avançados.