Ficha Técnica do LED UVA ELUA3535OGB - 3.5x3.5x2.35mm - 3.2-4.0V - 1.8W - 360-410nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série de produtos ELUA3535OGB representa uma solução de LED de alta confiabilidade e base cerâmica, projetada especificamente para aplicações de ultravioleta (UVA). Sua construção central utiliza um substrato cerâmico de Al2O3 (Óxido de Alumínio), que proporciona uma gestão térmica superior em comparação com encapsulamentos plásticos tradicionais, levando a uma maior longevidade e desempenho estável em condições exigentes.

Vantagens Principais:Os principais benefícios desta série incluem o seu robusto encapsulamento cerâmico para excelente dissipação de calor, proteção ESD integrada de até 2KV (Modelo de Corpo Humano) e conformidade com as principais normas ambientais e de segurança, incluindo RoHS, livre de chumbo, REACH da UE e requisitos livres de halogênio (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). O ângulo de visão de 120 graus oferece um padrão de radiação amplo, adequado para tarefas de iluminação de área.

Mercado-Alvo & Aplicações:Este LED é projetado para aplicações UV industriais e comerciais onde a confiabilidade e a saída óptica são críticas. As principais áreas de aplicação incluem sistemas de esterilização UV para purificação de ar e água, sistemas de fotocatalisadores UV para tratamento de superfície e eliminação de odores, e como fonte de luz para sensores UV e processos de cura.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestas condições não é garantida.

• Corrente Direta CC Máx. (I_F):1000 mA para as variantes de 385nm, 395nm e 405nm. Para a variante de 365nm, a corrente máxima é reduzida para 700 mA, refletindo as suas diferentes características de material semicondutor e sensibilidade térmica.
• Resistência ESD Máx. (V_B):2000 V (HBM), proporcionando uma boa robustez no manuseio.
• Resistência Térmica (R_th):4 °C/W. Este valor baixo, atribuído ao encapsulamento cerâmico, indica uma transferência de calor eficiente da junção do LED para o ponto de contacto térmico.
• Temperatura de Junção Máx. (T_J):125 °C.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-10 a +100 °C para operação, e -40 a +100 °C para armazenamento.

2.2 Características Fotométricas & Elétricas

A tabela lista os principais parâmetros de desempenho para diferentes faixas de comprimento de onda a uma corrente de teste padrão de 500mA e uma temperatura do ponto de contacto térmico de 25°C.

• Comprimento de Onda de Pico:Disponível em quatro faixas: 360-370nm (U36), 380-390nm (U38), 390-400nm (U39) e 400-410nm (U40).
• Fluxo Radiante:O fluxo radiante mínimo é especificado em 1000mW (faixa U2), com valores típicos em torno de 1250mW e máximo até 1500mW em todos os grupos de comprimento de onda.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 3.2V a 4.0V a 500mA, categorizada em faixas de tensão específicas (ex.: 3.2-3.4V, 3.4-3.6V).

3. Explicação do Sistema de Classificação

O produto é classificado em faixas para garantir consistência e permitir uma seleção precisa com base nas necessidades da aplicação.

3.1 Classificação por Fluxo Radiante

O fluxo radiante é medido em I_F=500mA com uma tolerância de ±10%. As faixas são:

- U2:1000mW a 1200mW

- U3:1200mW a 1400mW

- U4:1400mW a 1500mW

3.2 Classificação por Comprimento de Onda de Pico

O comprimento de onda de pico é medido com uma tolerância de ±1nm. Os grupos (U36, U38, U39, U40) correspondem às faixas de comprimento de onda listadas na secção 2.2.

3.3 Classificação por Tensão Direta

A tensão direta é medida em I_F=500mA com uma tolerância de ±2%. As faixas (3234, 3436, 3638, 3840) definem a faixa mínima e máxima de V_F(ex.: 3234 = 3.2V a 3.4V).

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Espectro & Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente

Os gráficos espectrais mostram curvas de emissão típicas para as variantes de 365nm, 385nm, 395nm e 405nm. As curvas são de banda estreita, característica dos LEDs UV. O gráfico de Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta demonstra uma relação quase linear até à corrente nominal, com o LED de 405nm geralmente a mostrar a saída relativa mais alta, seguido por 395nm, 385nm e 365nm ao mesmo nível de corrente.

4.2 Comprimento de Onda de Pico & Tensão Direta vs. Corrente

O gráfico de Comprimento de Onda de Pico vs. Corrente Direta mostra um desvio mínimo (<5nm) em toda a gama de corrente de operação para todos os comprimentos de onda, indicando uma boa estabilidade espectral. A curva de Tensão Direta vs. Corrente Direta mostra a característica exponencial típica do díodo, com V_Fa aumentar com a corrente. O LED de 365nm tipicamente exibe um V_Fligeiramente superior às variantes de comprimento de onda mais longo.

4.3 Dependência da Temperatura

O gráfico de Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente mostra a saída a diminuir à medida que a temperatura sobe, um comportamento comum para LEDs. A curva de derating é crucial para o projeto: especifica a corrente direta máxima permitida a uma determinada temperatura ambiente para garantir que a temperatura de junção (T_J) não exceda 125°C. Por exemplo, a uma temperatura ambiente de 85°C, a corrente máxima é significativamente reduzida em relação à sua classificação à temperatura ambiente.

4.4 Padrão de Radiação

O padrão de radiação típico é Lambertiano, centrado com um ângulo de visão total de 120 graus (2θ_1/2). Este padrão é adequado para aplicações que requerem cobertura de área ampla em vez de feixes focados.

5. Informação Mecânica & de Embalagem

5.1 Dimensões Mecânicas

As dimensões do encapsulamento são 3.5mm (C) x 3.5mm (L) x 2.35mm (A). Os desenhos especificam a localização do ponto de contacto térmico (cátodo) e do ponto do ânodo. O ponto de contacto térmico é central e grande para facilitar a dissipação de calor. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0.1mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Identificação da Polaridade

O ânodo está marcado no topo do encapsulamento do LED. O ponto de contacto térmico na parte inferior está eletricamente ligado ao cátodo. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem na placa.

6. Diretrizes de Soldadura & Montagem

6.1 Processo de Soldadura por Reflow

O ELUA3535OGB é adequado para processos de reflow SMT (Tecnologia de Montagem em Superfície) padrão. As instruções principais incluem:

- A cura de qualquer adesivo deve seguir os processos padrão.

- A soldadura por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes para evitar stress térmico.

- O stress mecânico no LED durante o aquecimento e arrefecimento deve ser minimizado.

- A placa de circuito não deve ser dobrada após a soldadura para evitar fissuras no encapsulamento cerâmico ou nas juntas de solda.

6.2 Condições de Armazenamento

Os LEDs devem ser armazenados nas suas embalagens originais de barreira à humidade a temperaturas entre -40°C e +100°C e com baixa humidade para evitar a oxidação dos terminais.

7. Nomenclatura do Modelo & Informação de Encomenda

O número de parte segue uma estrutura detalhada:ELUA3535OGB-PXXXXYY3240500-VD1M

- EL:Código do fabricante.

- UA:Família de produtos UVA.

- 3535:Tamanho do encapsulamento (3.5x3.5mm).

- O:Material do encapsulamento (Cerâmica de Al₂O₃).

- G:Revestimento (Ag - Prata).

- B:Ângulo de visão (120°).

- PXXXX:Código do comprimento de onda de pico (ex.: 6070 para 360-370nm).

- YY:Faixa de Fluxo Radiante Mínimo (ex.: U2 para 1000mW).

- 3240:Gama de tensão direta (3.2-4.0V).

- 500:Classificação de corrente direta (500mA).

- V:Tipo de chip (Vertical).

- D:Tamanho do chip (45mil).

- 1:Número de chips (1).

- M:Tipo de processo (Moldagem).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Estes LEDs requerem um driver de corrente constante para operação estável. Um circuito simples envolve uma fonte de alimentação CC, um circuito ou IC driver de corrente constante e o LED em série. O driver deve ser selecionado para fornecer até 500mA (ou 700mA para 365nm) respeitando a curva de derating com base na temperatura ambiente de operação. A supressão de tensão transitória pode ser considerada em ambientes eletricamente ruidosos, apesar da proteção ESD integrada.

8.2 Projeto do Dissipador de Calor

A gestão térmica eficaz é fundamental. A baixa resistência térmica de 4 °C/W só é eficaz se o calor for conduzido para longe do ponto de contacto térmico. Uma PCB bem projetada com vias térmicas a ligar o ponto de contacto a uma grande área de cobre ou a um dissipador de calor externo é essencial, especialmente quando operando a correntes elevadas ou em temperaturas ambientes elevadas. A temperatura máxima de junção (125°C) não deve ser excedida.

8.3 Considerações de Projeto Óptico

Para aplicações de esterilização e fotocatalisadores, a irradiância (potência UV por unidade de área) na superfície alvo é crítica. O ângulo do feixe de 120 graus proporciona uma cobertura ampla. Para maior irradiância num ponto específico, podem ser necessárias óticas secundárias (refletores ou lentes). A seleção de materiais para óticas e invólucros deve considerar a transparência aos UV e a resistência à degradação por UV (ex.: usar quartzo, vidro de grau UV ou plásticos específicos estáveis aos UV como PTFE).

9. Comparação & Diferenciação Técnica

A série ELUA3535OGB diferencia-se através do seuencapsulamento cerâmico. Comparado com LEDs UV SMD de plástico, a cerâmica oferece:

- Desempenho Térmico Superior:Menor resistência térmica leva a uma temperatura de junção de operação mais baixa à mesma corrente de acionamento, o que se traduz diretamente numa vida útil mais longa (L70/B50) e numa saída mantida mais elevada.

- Confiabilidade Aprimorada:A cerâmica é inerte e fornece uma barreira quase hermética contra humidade e contaminantes ambientais, melhorando o desempenho em condições adversas.

- Maior Densidade de Potência:O encapsulamento robusto permite operação confiável ao nível de potência de 1.8W, que está na extremidade superior para LEDs com esta dimensão física.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual é a diferença entre as versões de 365nm e 405nm para além do comprimento de onda?

A principal diferença é a composição do material semicondutor, o que leva a diferentes propriedades elétricas e ópticas. O LED de 365nm tem uma classificação de corrente máxima mais baixa (700mA vs. 1000mA), tipicamente uma tensão direta ligeiramente mais alta e uma saída de fluxo radiante mais baixa à mesma corrente. Também é mais sensível à temperatura. A escolha depende do comprimento de onda necessário para a aplicação específica (ex.: 365nm para certos fotocatalisadores, 405nm para alguns processos de cura).

10.2 Como interpreto a curva de derating?

A curva de derating define a corrente direta máxima segura de operação a uma determinada temperatura ambiente (medida no ponto de contacto térmico do LED). Para a usar, encontre a sua temperatura ambiente máxima esperada no eixo dos x. Trace uma linha até à curva, depois para a esquerda até ao eixo dos y para encontrar a corrente máxima permitida. Deve projetar o seu driver para não exceder esta corrente a essa temperatura. Por exemplo, se o ambiente for de 60°C, a corrente máxima é aproximadamente 400mA.

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

É fortemente desencorajado. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A sua tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo e varia de unidade para unidade (como mostrado nas faixas de tensão). Acionar com uma tensão constante pode levar à fuga térmica: à medida que o LED aquece, V_Fdiminui, fazendo com que a corrente aumente, o que gera mais calor, diminuindo ainda mais V_Fe aumentando a corrente até à falha. Utilize sempre um driver de corrente constante.

11. Estudo de Caso de Projeto & Utilização

11.1 Estudo de Caso: Estação de Cura UV para Adesivos

Cenário:Projetar uma estação de bancada para curar adesivos sensíveis a UV em pequenos componentes eletrónicos.

Seleção:A variante de 405nm (ELUA3535OGB-P0010U23240500-VD1M) é escolhida porque muitos adesivos industriais curáveis por UV são formulados para curar eficientemente em torno de 400nm.

Projeto:Uma matriz de 16 LEDs é planeada numa PCB de núcleo de alumínio (MCPCB) para criar uma área de cura uniforme. Cada LED é acionado a 450mA por um driver de corrente constante para fornecer margem abaixo da classificação de 500mA, melhorando a vida útil. A MCPCB é fixada a um grande dissipador de calor de alumínio com uma ventoinha. A curva de derating é consultada: a uma temperatura ambiente interna estimada de 45°C, 450mA está bem dentro da área de operação segura. O ângulo do feixe de 120 graus garante uma boa sobreposição entre LEDs adjacentes para uniformidade.

Resultado:A estação fornece luz UV de alta irradiância consistente para cura rápida, com o encapsulamento cerâmico a garantir uma saída estável durante longos períodos operacionais.

12. Introdução ao Princípio

Os LEDs UVA operam com base no princípio da eletroluminescência em materiais semicondutores. 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 (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor usado na região ativa. Para luz UVA (315-400nm), materiais como InGaN/AlGaN são comumente usados em substratos especializados. O encapsulamento cerâmico serve principalmente como uma plataforma mecanicamente robusta e termicamente condutora para extrair calor, que é um subproduto dos processos de recombinação não radiativa dentro do chip.

13. Tendências de Desenvolvimento

O mercado de LED UV, particularmente para UVA e UVB, é impulsionado pela eliminação progressiva das lâmpadas de mercúrio devido a regulamentações ambientais (Convenção de Minamata). As principais tendências incluem:

Aumento da Eficiência (WPE - Eficiência Elétrica-Optica):A investigação em curso foca-se em melhorar a eficiência quântica interna e a extração de luz para fornecer mais potência óptica por watt elétrico, reduzindo os custos energéticos do sistema e a carga térmica.

Maior Potência & Densidade de Potência:O desenvolvimento continua no sentido de LEDs de chip único e pacotes multi-chip que fornecem maior fluxo radiante com a mesma ou menor dimensão, possibilitado por melhores materiais térmicos como cerâmicas avançadas e substratos compostos.

Confiabilidade & Vida Útil Melhoradas:Melhorias no projeto do chip, materiais de encapsulamento (como a cerâmica aqui usada) e tecnologia de fósforo (para produtos UV convertidos) visam estender a vida útil operacional, um fator crítico para aplicações industriais e médicas.

Redução de Custos:À medida que os volumes de fabrico aumentam e os processos amadurecem, espera-se que o custo por watt radiante diminua, acelerando a adoção em mais aplicações.