Ficha Técnica do LED UVA ELUA2835TG0 - Pacote 2.8x3.5mm - Tensão Direta 3.0-4.0V - Corrente 60mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série ELUA2835TG0 representa uma solução compacta e de alto desempenho em diodo emissor de luz (LED) ultravioleta (UVA). Este produto foi projetado para aplicações que requerem luz ultravioleta no espectro de 360-410 nanómetros (nm). A filosofia central do projeto concentra-se em oferecer alta eficácia e desempenho fiável numa pegada mínima, tornando-o adequado para integração em dispositivos eletrónicos modernos com espaço limitado.

A principal vantagem desta série reside na sua combinação de um ângulo de visão amplo e baixo consumo de energia. O material do encapsulamento é PCT, com um revestimento de prata, contribuindo para o seu desempenho térmico e elétrico. Está em conformidade com as principais normas ambientais e de segurança, incluindo RoHS, REACH e requisitos sem halogéneos, garantindo a sua adequação para os mercados globais.

1.1 Características Principais

• Espectro de emissão ultravioleta (UVA).
• Pacote de dispositivo de montagem em superfície (SMD) compacto, medindo 2.8mm x 3.5mm.
• Conforme com as diretivas RoHS, REACH e sem halogéneos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Construção sem chumbo (Pb-free).
• Alta eficácia e baixo consumo de energia.
• Ângulo de visão amplo de 100 graus.
• Adequado para processos de montagem SMT automatizados.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos, óticos e térmicos especificados para a série ELUA2835TG0. Compreender estes parâmetros é crítico para um correto dimensionamento do circuito e gestão térmica.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estes não são condições de operação recomendadas.

• Corrente Direta Contínua Máxima (I_F): 70 mA. Exceder esta corrente pode causar falha catastrófica devido a sobreaquecimento ou eletromigração.
• Temperatura Máxima da Junção (T_J): 90 °C. O chip semicondutor não deve exceder esta temperatura para manter a fiabilidade a longo prazo e prevenir degradação do desempenho.
• Temperatura de Operação & Armazenamento (T_Opr, T_Stg): -40 °C a +85 °C. Esta gama define as condições ambientais que o dispositivo pode suportar durante a operação e armazenamento não operacional.
• Resistência Térmica (R_th): 15 °C/W. Este parâmetro indica a eficácia com que o calor viaja da junção semicondutora para a almofada de solda (ou encapsulamento). Um valor mais baixo significa melhor dissipação de calor. Por exemplo, na corrente direta máxima de 60mA e uma tensão direta típica de ~3.5V, a dissipação de potência é de aproximadamente 210mW. Isto causaria um aumento da temperatura da junção de cerca de 3.15°C acima da temperatura da almofada (0.21W * 15°C/W).
• Resistência Máxima a ESD (Modelo do Corpo Humano): 2000V. Isto especifica a sensibilidade do dispositivo a descargas eletrostáticas, um fator crítico para os procedimentos de manuseamento e montagem.

2.2 Características Fotométricas e Elétricas

O desempenho do LED é caracterizado sob condições de teste específicas, tipicamente a uma temperatura da almofada de solda de 25°C e uma corrente direta de 60mA.

A ficha técnica lista quatro códigos de produto primários dentro da série, diferenciados pelos seus intervalos de comprimento de onda de pico:

• ELUA2835TG0-P6070R53040060-VA1D: Comprimento de onda de pico 360-370nm.
• ELUA2835TG0-P8090R53040060-VA1D: Comprimento de onda de pico 380-390nm.
• ELUA2835TG0-P9000R53040060-VA1D: Comprimento de onda de pico 390-400nm.
• ELUA2835TG0-P0010R53040060-VA1D: Comprimento de onda de pico 400-410nm.

Para todas as variantes, a corrente direta é especificada em 60mA, com uma gama de tensão direta de 3.0V a 4.0V. O fluxo radiante (potência ótica de saída) é classificado em bins, com um mínimo de 70mW, um valor típico de 90mW e um máximo de 150mW. É importante notar que o fluxo radiante é uma medida da potência ótica total (em watts), não do brilho percebido, que é mais relevante para a luz visível.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência e permitir a seleção com base nas necessidades da aplicação, os LEDs são classificados em bins de desempenho após a fabricação.

3.1 Bins de Fluxo Radiante

Os LEDs são categorizados com base no seu fluxo radiante medido a 60mA. Os códigos de bin (R5, R6, R9, S2) definem intervalos de saída mínimos e máximos, desde 70-90mW (R5) até 130-150mW (S2). Os projetistas podem selecionar um bin para garantir uma saída ótica mínima para a sua aplicação.

3.2 Bins de Comprimento de Onda de Pico

O comprimento de onda de pico da luz ultravioleta emitida é classificado em intervalos de 10nm: U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) e U40 (400-410nm). A seleção depende dos requisitos específicos de fotoquímica ou excitação de fluorescência da aplicação alvo. É especificada uma tolerância de ±1nm para medição.

3.3 Bins de Tensão Direta

A tensão direta (V_f) a 60mA é classificada em incrementos de 0.2V, desde 3.0-3.2V (Bin 3032) até 3.8-4.0V (Bin 3840). Conhecer o bin de V_fé importante para projetar o circuito limitador de corrente e prever o consumo de energia e a carga térmica. Aplica-se uma tolerância de ±2% a estas medições.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os gráficos fornecidos oferecem informações cruciais sobre o comportamento do dispositivo sob várias condições de operação.

4.1 Distribuição Espectral Relativa

O gráfico mostra a intensidade de emissão ao longo do espectro de comprimento de onda para as quatro variantes principais de comprimento de onda (365nm, 385nm, 395nm, 405nm). Cada curva tem um pico distinto, confirmando o binning. A largura espectral (largura a meia altura) pode ser inferida a partir do gráfico, o que é importante para aplicações que requerem pureza espectral específica.

4.2 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva IV)

Este gráfico ilustra a relação não linear entre tensão e corrente. A tensão direta aumenta com a corrente, e ligeiras variações podem ser observadas entre diferentes chips de comprimento de onda. Esta curva é fundamental para selecionar uma topologia de driver apropriada (ex.: corrente constante vs. tensão constante).

4.3 Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta

A saída ótica aumenta com a corrente de acionamento, mas não linearmente. O gráfico mostra o fluxo radiante relativo (normalizado para o valor a uma corrente específica, provavelmente 60mA) a aumentar com a corrente antes de potencialmente saturar a correntes mais elevadas. Isto informa decisões sobre acionar o LED abaixo da sua classificação máxima para otimizar a eficácia (saída de luz por watt elétrico) ou a vida útil.

4.4 Características Térmicas

Vários gráficos detalham o impacto da temperatura:

• Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura da Junção: Mostra que a saída ótica diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Este é um fator chave de derating térmico.
• Tensão Direta vs. Temperatura da Junção: Demonstra que V_fdiminui com o aumento da temperatura, o que é uma característica dos díodos semicondutores. Isto pode ser usado para monitorização indireta da temperatura.
• Comprimento de Onda de Pico vs. Temperatura da Junção: Indica que o comprimento de onda de emissão de pico desloca-se ligeiramente com a temperatura, o que pode ser uma consideração em aplicações de precisão.
• Curva de Derating: O gráfico mais crítico para a fiabilidade. Define a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura ambiente sobe, a corrente segura máxima deve ser reduzida para evitar que a temperatura da junção exceda o seu limite de 90°C. Por exemplo, a uma temperatura ambiente de 85°C, a corrente máxima é 0mA, significando que o dispositivo não pode ser operado a essa temperatura.

5. Informação Mecânica & de Embalagem

5.1 Dimensões Mecânicas

A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado do pacote de 2.8mm x 3.5mm. Características principais incluem as almofadas de contacto do ânodo e cátodo e uma almofada térmica central. A almofada térmica está indicada como estando eletricamente ligada ao cátodo. As tolerâncias críticas são tipicamente ±0.2mm salvo indicação em contrário. Uma nota crucial de manuseamento alerta contra a aplicação de força na lente, o que poderia danificar a estrutura interna.

5.2 Identificação da Polaridade

O desenho do componente marca claramente as almofadas do ânodo e cátodo. A polaridade correta é essencial durante o layout da PCB e montagem para garantir o funcionamento adequado.

6. Diretrizes de Soldadura & Montagem

O ELUA2835TG0 foi projetado para processos padrão de tecnologia de montagem em superfície (SMT).

• Soldadura por Reflow: O dispositivo é adequado para soldadura por reflow. O processo deve seguir perfis SMT padrão compatíveis com o pacote e os materiais da PCB.
• Limite de Reflow: Recomenda-se não sujeitar o LED a mais de dois ciclos de soldadura por reflow para minimizar o stress térmico nos componentes internos.
• Evitar Stress: Deve ser evitado stress mecânico no corpo do LED durante a fase de aquecimento da soldadura.
• Pós-Soldadura: É proibido dobrar a placa de circuito após a soldadura, pois isto pode rachar as juntas de solda ou o próprio pacote do LED.

7. Embalagem & Informação de Encomenda

7.1 Nomenclatura do Número de Modelo

O código do produto segue uma estrutura detalhada: ELUA2835TG0-PXXXXYY3040060-VA1D.

• EL: Identificador do fabricante.
• UA: Tipo de produto UVA.
• 2835: Dimensões do pacote (2.8x3.5mm).
• T: Material do pacote (PCT).
• G: Revestimento (Ag - Prata).
• 0: Ângulo de visão (100°).
• PXXXX: Código de comprimento de onda de pico (ex.: P6070 para 360-370nm).
• YY: Código do bin de fluxo radiante mínimo (ex.: R5).
• 3040: Gama de tensão direta (3.0-4.0V).
• 060: Classificação de corrente direta (60mA).
• V: Tipo de chip (Vertical).
• A: Tamanho do chip (15mil).
• 1: Número de chips (1).
• D: Tipo de processo (Dispensing).

Esta convenção de nomenclatura permite a seleção precisa das características de desempenho desejadas.

7.2 Embalagem em Fita e Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada para montagem automatizada pick-and-place. A ficha técnica inclui dimensões para a fita transportadora, que são essenciais para configurar o alimentador do equipamento SMT.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A ficha técnica lista várias aplicações:

• Cura UV de Unhas: Usado em dispositivos que curam verniz de gel para unhas, tipicamente requerendo comprimentos de onda de 365nm ou 395nm.
• Deteção de Falsificação UV: Excitação de marcas de segurança em notas, documentos ou produtos que fluorescem sob comprimentos de onda UV específicos.
• Armadilhas para Mosquitos UV: Atração de insetos, uma vez que muitos são atraídos pela luz ultravioleta na gama de 365-400nm.

Outras aplicações potenciais incluem cura de resinas, microscopia de fluorescência, purificação de ar/água (com comprimento de onda apropriado) e dispositivos de terapia médica.

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento: É fortemente recomendado um driver de corrente constante para garantir saída ótica estável e prevenir fuga térmica, uma vez que a tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo.
• Gestão Térmicaé primordial. A curva de derating deve ser estritamente seguida. É necessária uma área de cobre adequada na PCB (almofadas térmicas) e possível dissipação de calor, especialmente quando operando perto dos valores máximos ou em temperaturas ambientes elevadas.
• Projeto Ótico: O amplo ângulo de visão de 100 graus proporciona iluminação ampla. Para feixes focados, seriam necessárias óticas secundárias (lentes).
• Proteção ESD: Embora classificado para 2000V HBM, devem ser observadas as precauções padrão de ESD durante o manuseamento e montagem.
• Seleção de Comprimento de Onda: Escolha o bin de comprimento de onda (U36, U38, etc.) com base no espectro de absorção do material alvo (ex.: fotoiniciador em resina) ou no comprimento de onda de excitação necessário para fluorescência.

9. Comparação & Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta lado a lado com outros produtos não seja fornecida na ficha técnica, os principais diferenciadores da série ELUA2835TG0 podem ser inferidos:

• Tamanho do Pacote: A pegada 2835 é um padrão comum da indústria, oferecendo um equilíbrio entre saída de luz e espaço na placa, potencialmente permitindo substituição ou atualização fácil de outros LEDs no formato 2835.
• Ângulo de Visão Amplo: O ângulo de visão de 100 graus é notavelmente amplo para um LED UVA, benéfico para aplicações de iluminação de área.
• Binning Abrangente: O binning detalhado para fluxo, comprimento de onda e tensão permite um projeto preciso e desempenho consistente na produção em volume.
• Conformidade Ambiental: A conformidade total com as normas RoHS, REACH e sem halogéneos é uma vantagem significativa para produtos que visam mercados internacionais com regulamentações rigorosas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Qual é a diferença entre fluxo radiante (mW) e fluxo luminoso (lm)?
R: O fluxo radiante mede a potência ótica total em watts. O fluxo luminoso mede o brilho percebido pelo olho humano, ponderado pela curva de visão fotópica. Como o UVA é invisível para os humanos, o seu desempenho é corretamente especificado em fluxo radiante (mW).

P2: Posso acionar este LED com uma fonte de tensão constante de 3.3V?
R: Não é recomendado. A tensão direta varia de 3.0V a 4.0V (e com a temperatura). Uma tensão constante perto de 3.3V poderia causar corrente excessiva num dispositivo de Vf baixo ou corrente insuficiente num dispositivo de Vf alto. Um driver de corrente constante ajustado para 60mA (ou mais baixo conforme derating) é o método correto.

P3: Por que é que a temperatura ambiente máxima de operação é 85°C quando a junção pode ir a 90°C?
R: O limite de 85°C ambiente garante que, sob condições reais de operação—com o LED a dissipar potência (causando um aumento de temperatura da almofada para a junção)—a temperatura da junção não excede o seu máximo de 90°C. A curva de derating define graficamente a área de operação segura.

P4: Como interpreto o gráfico "Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura da Junção"?
R: O gráfico mostra que a saída diminui à medida que a temperatura sobe. Por exemplo, se o fluxo relativo for 0.8 a 100°C de temperatura da junção, significa que a saída é apenas 80% do que era na temperatura de referência (provavelmente 25°C). Isto deve ser considerado em projetos onde se esperam altas temperaturas ambientes ou dissipação de calor deficiente.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário: Projetar um dispositivo compacto de cura UV para unhas.
1. Seleção de Comprimento de Onda: Escolha a variante de 395nm (bin U39) ou 365nm (bin U36), uma vez que estes são comprimentos de onda comuns para ativar fotoiniciadores em vernizes de gel.
2. Requisito de Potência Ótica: Determine a intensidade e área de cura necessárias. Podem ser necessários múltiplos LEDs. Selecione o bin de fluxo radiante (ex.: S2 para a saída mais alta) para atender ao requisito de densidade de potência.
3. Projeto do Driver: Projete um circuito driver de corrente constante para, digamos, 50mA por LED (derated de 60mA para vida mais longa e carga térmica mais baixa). Calcule a corrente total necessária para o array.
4. Projeto Térmico: O dispositivo será portátil e pode ter fluxo de ar limitado. Use uma PCB com grandes almofadas de alívio térmico ligadas a um núcleo metálico interno ou a um dissipador de calor dedicado. Verifique por cálculo ou simulação que a temperatura da junção permanece abaixo de 90°C na pior temperatura ambiente esperada (ex.: 40°C).
5. Layout: Coloque os LEDs na PCB com a polaridade correta. Certifique-se de que a almofada térmica está devidamente soldada a uma área de cobre para espalhamento de calor.

12. Princípio de Funcionamento

Os LEDs ultravioleta operam no mesmo princípio fundamental que os LEDs visíveis: eletroluminescência num material semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões. O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida dos materiais semicondutores usados na região ativa. Para LEDs UVA, materiais como nitreto de alumínio e gálio (AlGaN) ou nitreto de índio e gálio (InGaN) com composições específicas são projetados para produzir fotões na gama de 360-410nm. O pacote inclui um chip semicondutor sem fósforo, uma taça refletora para direcionar a luz e uma lente de encapsulamento que também fornece proteção ambiental.

13. Tendências Tecnológicas

O campo dos LEDs UV está a avançar rapidamente. As tendências-chave incluem:

• Aumento da Eficiência: A investigação em curso visa melhorar a eficiência wall-plug (conversão de potência elétrica para ótica) dos LEDs UVA e UVB/UVC de comprimento de onda mais curto, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Maior Densidade de Potência: Desenvolvimento de chips e pacotes capazes de suportar correntes de acionamento mais elevadas e dissipar mais calor, levando a uma maior saída ótica de um único dispositivo.
• Expansão & Precisão do Comprimento de Onda: Controlo mais apertado sobre os comprimentos de onda de emissão e o desenvolvimento de LEDs que emitem em bandas específicas e estreitas para aplicações especializadas em sensoriamento, terapia médica e purificação.
• Redução de Custos: À medida que os volumes de fabrico aumentam e os processos amadurecem, o custo por miliwatt de saída UV continua a diminuir, tornando as soluções de LED UV viáveis para mais aplicações de consumo e industriais anteriormente dominadas por lâmpadas de vapor de mercúrio.
• Melhoria da Fiabilidade & Vida Útil: Melhorias em materiais, embalagem e gestão térmica estão a estender a vida útil operacional dos LEDs UV, um fator crítico para a adoção comercial e industrial.