Ficha Técnica LED UVC UVC3535CZ0315 - 3.5x3.5x0.99mm - 5.0-8.0V - Série 2.4W - 270-285nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série UVC3535CZ0315 representa uma solução LED de alta confiabilidade, baseada em cerâmica, projetada especificamente para aplicações exigentes de ultravioleta (UVC). Este produto foi concebido para oferecer desempenho consistente em ambientes onde a eficácia germicida é primordial. A sua principal vantagem reside na robusta embalagem cerâmica, que oferece uma gestão térmica superior em comparação com as embalagens plásticas tradicionais, contribuindo diretamente para uma maior vida útil operacional e uma saída estável. O mercado-alvo principal inclui fabricantes de dispositivos de desinfecção de nível profissional e consumer, sistemas de purificação de água e unidades de esterilização de ar, onde uma emissão UVC confiável é crítica.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

O LED opera a uma corrente direta (I_F) de 300mA. A tensão direta (V_F) tem uma faixa especificada de 5.0V a 8.0V, um parâmetro crítico para o projeto do *driver* a fim de garantir a regulação adequada da corrente. O fluxo radiante, a medida da potência óptica total de saída, é especificado com um mínimo de 20mW, típico de 25mW e máximo de 30mW sob condições padrão de teste. O comprimento de onda de pico está centrado na faixa de 270nm a 285nm, que está dentro da banda mais eficaz para danificar o DNA/RNA dos microrganismos.

2.2 Valores Máximos Absolutos e Propriedades Térmicas

A adesão aos Valores Máximos Absolutos é essencial para a longevidade do dispositivo. A corrente direta DC máxima permitida é de 300mA. O dispositivo pode suportar Descarga Eletrostática (ESD) de até 2000V (Modelo do Corpo Humano), uma característica de confiabilidade significativa para manuseio e montagem. A temperatura máxima de junção (T_J) é classificada em 90°C. A resistência térmica da junção ao ponto de solda (R_th) é de 20°C/W. Este valor é crucial para o projeto do dissipador de calor; por exemplo, na corrente de acionamento total de 300mA, a dissipação de potência pode chegar a 2.4W (8.0V * 0.3A), potencialmente elevando a temperatura da junção em 48°C acima da temperatura do ponto de solda. Portanto, manter uma temperatura baixa no ponto de solda é vital para manter a T_Jdentro dos limites seguros.

A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, e a faixa de temperatura de armazenamento é de -40°C a +100°C, indicando adequação para uma grande variedade de condições ambientais.

3. Explicação do Sistema de *Binning*

O produto é classificado em *bins* para garantir consistência na aplicação. Compreender estes *bins* é fundamental para o projeto e aquisição.

3.1 *Binning* de Fluxo Radiante

O fluxo radiante é classificado em duas categorias: Q4 (20-25mW) e Q5 (25-30mW). Os projetistas devem selecionar o *bin* apropriado com base na dose de irradiância necessária para a sua aplicação.

3.2 *Binning* de Comprimento de Onda de Pico

O comprimento de onda de pico é rigorosamente controlado e classificado da seguinte forma: U27A (270-275nm), U27B (275-280nm) e U28 (280-285nm). A eficácia germicida pode variar ligeiramente ao longo desta faixa, portanto, a seleção do *bin* pode ser importante para um desempenho otimizado do sistema.

3.3 *Binning* de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em incrementos de 0.5V de 5.0V a 8.0V (por exemplo, 5055 para 5.0-5.5V, 5560 para 5.5-6.0V, etc.). Isto é principalmente para considerações de eficiência do *driver* e para agrupar LEDs com características elétricas semelhantes quando usados em matrizes.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Espectro e Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente

A curva do espectro mostra um pico de emissão estreito centrado no comprimento de onda especificado (por exemplo, 270-285nm), com emissão de banda lateral mínima, confirmando a sua pureza como fonte UVC. A curva de Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta é quase linear até os 300mA classificados, indicando boa eficiência e escalabilidade previsível da saída com a corrente.

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

A curva I-V exibe a característica exponencial típica de um díodo. A tensão direta aumenta com a corrente, o que deve ser considerado no projeto do *driver* de corrente constante. A curva Comprimento de Onda de Pico vs. Corrente mostra um desvio mínimo (tipicamente apenas alguns nanômetros) ao longo da faixa de corrente de operação, indicando desempenho espectral estável.

4.3 *Derating* Térmico e Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura

A curva de Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente demonstra o coeficiente de temperatura negativo da saída do LED. O fluxo radiante diminui à medida que a temperatura ambiente (e, consequentemente, da junção) aumenta. A Curva de *Derating* define graficamente a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. Para evitar exceder a T_J(max), a corrente de acionamento deve ser reduzida ao operar em altas temperaturas ambientes. Por exemplo, a uma temperatura ambiente de 85°C, a corrente máxima permitida é significativamente inferior a 300mA.

5. Informações Mecânicas e da Embalagem

5.1 Dimensões e Configuração dos *Pads*

As dimensões da embalagem são 3.5mm (C) x 3.5mm (L) x 0.99mm (A), com uma tolerância de ±0.2mm. A configuração dos *pads* é claramente definida: o *Pad* 1 é o Ânodo (+), o *Pad* 2 é o Cátodo (-) e o *Pad* 3 é um *Pad* Térmico dedicado. O *pad* térmico é essencial para uma transferência eficiente de calor do *die* do LED para a placa de circuito impresso (PCB). O *layout* da PCB deve ter um *pad* termicamente condutor correspondente conectado a um plano de terra ou dissipador de calor para maximizar a dissipação de calor.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O dispositivo é adequado para processos de Tecnologia de Montagem em Superfície (SMT). A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes para evitar tensão térmica na embalagem cerâmica e nas ligações internas. Durante o processo de refluxo, deve-se evitar tensão mecânica no corpo do LED. Após a soldagem, a PCB não deve ser dobrada, pois isso pode rachar a embalagem cerâmica ou as juntas de solda. Os perfis padrão de refluxo sem chumbo são aplicáveis, mas a temperatura de pico e o tempo acima do líquido devem ser controlados de acordo com as especificações da embalagem cerâmica (consulte as diretrizes gerais IPC/JEDEC para componentes cerâmicos se um perfil específico não for fornecido).

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Fita e Carretel para o Emissor

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada enrolada em carretéis. A quantidade padrão de embalagem é de 1000 peças por carretel. As dimensões do carretel e da fita são fornecidas para configuração da máquina de montagem automática *pick-and-place*.

7.2 Sensibilidade à Umidade e Rotulagem

Os carretéis são selados em sacos à prova de umidade de alumínio com dessecante para manter a secura, pois a embalagem cerâmica pode ser sensível à umidade. A etiqueta do produto no carretel contém informações críticas, incluindo o Número da Peça (P/N), a quantidade (QTY) e os códigos específicos dos *bins* para Fluxo Radiante (CAT), Comprimento de Onda (HUE) e Tensão Direta (REF).

7.3 Decodificação da Nomenclatura do Produto

O código de pedido completo, por exemplo, UVC3535CZ0315-HUC7085020X80300-1T, é um descritor detalhado:UVC(tipo UVC),3535(embalagem 3.5x3.5mm),C(material cerâmico),Z(díodo Zener para proteção ESD integrada),03(3 *chips*),15(ângulo de visão de 150°),H(*chip* horizontal),UC(cor UVC),7085(comprimento de onda 270-285nm),020(fluxo radiante mín. 20mW),X80(tensão direta 5.0-8.0V),300(corrente direta 300mA),1(embalagem de 1K peças),T(embalagem em fita).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é a esterilização e desinfecção UV. Isto inclui: purificadores de ar estacionários, tratamento de serpentinas de HVAC, unidades de desinfecção de água para sistemas pontuais ou de pequena escala, sanitizadores de superfície para eletrônicos de consumo ou equipamentos médicos, e luminárias germicidas. O amplo ângulo de visão de 150° torna-o adequado para aplicações que requerem cobertura de área em vez de um feixe focalizado.

8.2 Considerações de Projeto

Projeto do *Driver*:Um *driver* de corrente constante é obrigatório. O *driver* deve ser capaz de fornecer até 300mA e acomodar a faixa V_Fde 5.0-8.0V. Corrente excessiva ou picos de tensão degradarão severamente a vida útil do LED.
Gestão Térmica:Este é o aspecto mais crítico do projeto. Use uma PCB com uma camada espessa de cobre (por exemplo, 2oz) e *vias* térmicas sob o *pad* térmico conectadas a um grande plano de terra ou a um dissipador de calor externo. Monitore ativamente a temperatura do ponto de solda e use a curva de *derating* para ajustar a corrente de acionamento, se necessário.
Projeto Óptico:A radiação UVC é prejudicial aos olhos e à pele humanos. O produto final deve ter blindagem adequada para evitar qualquer exposição direta. O material da carcaça deve ser transparente ao UVC (por exemplo, quartzo fundido, vidro especial de grau UVC), pois o vidro padrão e muitos plásticos bloqueiam o UVC.
Conformidade de Segurança:Produtos que utilizam este LED devem estar em conformidade com os padrões de segurança relevantes para produtos a laser e radiação.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Em comparação com os LEDs UVC de baixa potência tradicionais ou lâmpadas de mercúrio, a série UVC3535CZ0315 oferece uma solução de estado sólido, de ligação instantânea e livre de mercúrio. A embalagem cerâmica proporciona uma diferenciação fundamental em relação aos LEDs plásticos 3535, permitindo maior densidade de potência e melhor confiabilidade a longo prazo sob operação em alta temperatura. O díodo Zener integrado para proteção ESD de até 2KV adiciona robustez nem sempre encontrada em produtos concorrentes, simplificando o manuseio na cadeia de suprimentos e a montagem.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a vida útil típica deste LED?
R: A vida útil do LED é tipicamente definida como as horas de operação até que o fluxo radiante se degrade para 70% do seu valor inicial (L70). Para LEDs UVC, isto depende muito da corrente de acionamento e da temperatura de junção. Operar nas condições recomendadas ou abaixo delas, com excelente gestão térmica, pode resultar em vidas úteis de milhares de horas.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de tensão constante?
R: Não. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Uma fonte de tensão constante levará à fuga térmica e falha rápida devido ao coeficiente de temperatura negativo da V_F. Use sempre um *driver* de corrente constante ou um circuito que regule ativamente a corrente.

P: Como interpreto os códigos dos *bins* na etiqueta?
R: A etiqueta mostra os *bins* específicos para os LEDs naquele carretel. Por exemplo, CAT:Q5, HUE:U27B, REF:6570 significa que os LEDs têm um fluxo radiante no *bin* 25-30mW (Q5), um comprimento de onda de pico de 275-280nm (U27B) e uma tensão direta de 6.5-7.0V (6570).

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Considere projetar um módulo compacto de desinfecção de água. O objetivo é alcançar uma redução de 3-log (99.9%) de *E. coli* em uma câmara de fluxo contínuo. A dose UVC necessária é calculada com base na vazão da água, na transmitância UV da água e na suscetibilidade do patógeno. Com base na dose, determina-se o número de LEDs e sua corrente de acionamento. Por exemplo, usar 4 LEDs do *bin* Q5 (25mW mín. cada) acionados a 250mA (ligeiramente reduzida para confiabilidade) pode fornecer a irradiância necessária. Utiliza-se uma PCB de 4 camadas com um plano interno de cobre de 2oz dedicado como espalhador térmico. Os LEDs são dispostos ao redor de uma manga de quartzo por onde a água flui. Seleciona-se um *driver* de corrente constante que fornece 1A (4 LEDs em paralelo a 250mA cada, cada um com seu próprio resistor limitador de corrente para equilíbrio), com tensão de entrada acomodando a soma do maior *bin* V_Fmais a margem do *driver*. Um sensor de temperatura na PCB próximo aos LEDs fornece *feedback* ao microcontrolador, que pode reduzir a corrente de acionamento se uma temperatura alta for detectada, garantindo confiabilidade a longo prazo.

12. Introdução ao Princípio

A luz UVC, especificamente na faixa de 260-280nm, é absorvida pelos ácidos nucleicos (DNA e RNA) dos microrganismos. Esta absorção causa a formação de dímeros de timina no DNA, o que prejudica a capacidade do microrganismo de se replicar e sintetizar proteínas vitais, inativando-o (matando-o) efetivamente. Este LED gera esta radiação UVC através da eletroluminescência em um material semicondutor (tipicamente nitreto de alumínio e gálio - AlGaN). Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do *chip* semicondutor, liberando energia na forma de fótons. O comprimento de onda específico é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor.

13. Tendências de Desenvolvimento

O mercado de LED UVC é impulsionado pela demanda global por soluções de desinfecção livres de mercúrio, compactas e de ligação instantânea. As principais tendências incluem:Aumento da Eficiência *Wall-Plug* (WPE):Pesquisas contínuas visam reduzir as perdas de conversão de energia elétrica em óptica, levando a menor consumo de energia e geração de calor para a mesma saída óptica.Maior Potência de Saída:A melhoria contínua no projeto do *chip* e na tecnologia de embalagem permite LEDs de *die* único com maior fluxo radiante, reduzindo o número de LEDs necessários por sistema.Maior Vida Útil:Avanços em materiais e embalagem estão melhorando constantemente a confiabilidade e longevidade do dispositivo, especialmente sob operação em alta temperatura.Redução de Custos:À medida que os volumes de fabricação aumentam e os processos amadurecem, o custo por miliwatt de saída UVC está diminuindo, tornando a tecnologia viável para mais aplicações *consumer*.Melhoria da Estabilidade do Comprimento de Onda:A pesquisa se concentra em minimizar o desvio do comprimento de onda com a temperatura e ao longo da vida útil para um desempenho germicida mais previsível.