Ficha Técnica do LED UVC ELUC3535NUB - 3.45x3.45x1.1mm - 5.0-7.0V - 0.7W - 270-285nm - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

A série ELUC3535NUB representa uma solução de 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 crítica. A sua principal vantagem reside na robusta embalagem cerâmica, que proporciona uma excelente gestão térmica, um fator crucial para manter a vida útil do LED e a estabilidade da saída em aplicações UVC. O mercado-alvo principal inclui fabricantes de sistemas de esterilização de água, ar e superfícies, bem como equipamentos médicos e de laboratório que necessitam de fontes de luz UV-C fiáveis.

1.1 Características Principais e Aplicações

O ELUC3535NUB é caracterizado por várias características definidoras que o tornam adequado para aplicações profissionais de UV-C. Trata-se de um emissor LED UVC de alta potência. A sua dimensão física é compacta, com 3.45mm x 3.45mm e uma altura de 1.1mm, sendo ideal para projetos com restrições de espaço. Incorpora proteção ESD classificada até 2KV (HBM), aumentando a sua robustez contra descargas eletrostáticas durante a manipulação e montagem. O dispositivo oferece um típico ângulo de visão amplo de 120 graus, proporcionando uma ampla cobertura de irradiação. É totalmente compatível com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), é livre de chumbo (Pb-free), adere aos regulamentos REACH da UE e cumpre as normas livres de halogéneos com limites rigorosos no teor de Bromo e Cloro (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). A aplicação principal para esta série de LEDs é a esterilização UV, abrangendo a desinfeção de água, ar e superfícies.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos especificados na ficha técnica, explicando a sua importância para os engenheiros de projeto.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Para o ELUC3535NUB, a corrente direta contínua máxima (I_F) é de 150 mA. A resistência máxima à descarga eletrostática (ESD) (Modelo do Corpo Humano) é de 2000 V. A temperatura máxima admissível da junção (T_J) é de 90°C. A resistência térmica da junção para o ponto de solda (R_th) é especificada como 20 °C/W, indicando a eficácia com que o calor é transferido para longe da junção do semicondutor. A faixa de temperatura de operação (T_Opr) é de -40°C a +85°C, e a faixa de temperatura de armazenamento (T_Stg) é de -40°C a +100°C. Operar o LED dentro destes limites é essencial para a sua fiabilidade.

2.2 Características Fotométricas e Elétricas

A saída fotométrica primária é medida em Fluxo Radiante (mW), e não em fluxo luminoso (lm), uma vez que se trata de um emissor UV não visível. Para o exemplo de número de peça ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q, o fluxo radiante mínimo é de 8mW, o típico é de 10mW e o máximo é de 15mW, todos medidos na corrente direta de 100mA. O bin de comprimento de onda de pico para este exemplo é 270-285 nm, colocando-o firmemente no espectro UVC conhecido pelas suas propriedades germicidas. A faixa de tensão direta (V_F) a 100mA é especificada como 5.0V a 7.0V. A corrente direta nominal para teste e classificação é de 100mA.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

O produto é classificado em bins com base em parâmetros-chave de desempenho para garantir consistência dentro de um lote de produção. Isto permite aos projetistas selecionar LEDs com características rigidamente controladas.

3.1 Bins de Fluxo Radiante

O fluxo radiante é classificado em duas categorias: O Bin Q1 cobre um mínimo de 8mW a um máximo de 10mW. O Bin Q2 cobre um mínimo de 10mW a um máximo de 15mW. A tolerância de medição para o fluxo radiante é de ±10%.

3.2 Bins de Comprimento de Onda de Pico

O comprimento de onda de pico é criticamente importante para a eficiência da esterilização. Os bins são: U27A (270nm a 275nm), U27B (275nm a 280nm) e U28 (280nm a 285nm). A tolerância de medição é de ±1nm.

3.3 Bins de Tensão Direta

Os bins de tensão direta ajudam no projeto de circuitos de acionamento consistentes. Os bins são definidos em I_F=100mA: 5055 (5.0V a 5.5V), 5560 (5.5V a 6.0V), 6065 (6.0V a 6.5V) e 6570 (6.5V a 7.0V). A tolerância de medição é de ±2%.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características típicas fornecem uma visão sobre o comportamento do LED em várias condições de operação.

4.1 Espectro

A curva do espectro mostra um pico de emissão estreito centrado na faixa de 270-285nm a uma temperatura de 25°C na almofada térmica. A curva demonstra a pureza do LED na emissão de luz UVC com comprimentos de onda indesejados mínimos, o que é ideal para uma ação germicida direcionada.

4.2 Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva mostra uma relação quase linear entre a corrente direta e o fluxo radiante relativo até à corrente máxima nominal. Indica que a saída pode ser moderadamente ajustada variando a corrente de acionamento, mas os efeitos térmicos devem ser geridos.

4.3 Comprimento de Onda de Pico vs. Corrente

O comprimento de onda de pico exibe um desvio mínimo com o aumento da corrente direta, mostrando uma boa estabilidade. Isto é importante, pois a eficácia germicida é altamente dependente do comprimento de onda.

4.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

A curva IV demonstra a característica relação exponencial do díodo. Mostra a tensão direta a aumentar com a corrente, tipicamente entre 5.0V e 7.0V no ponto de operação nominal de 100mA.

4.5 Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente

Esta curva é crucial para o projeto de gestão térmica. Mostra que a saída do fluxo radiante diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. É necessário um dissipador de calor eficaz para manter a potência de saída, especialmente porque a temperatura máxima da junção é limitada a 90°C.

4.6 Curva de Derating

A curva de derating fornece a corrente direta máxima admissível a diferentes temperaturas ambientes. Para evitar exceder a temperatura máxima da junção, a corrente de acionamento deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta. Este gráfico é essencial para projetar sistemas fiáveis.

4.7 Padrão de Radiação Típico

O gráfico do padrão de radiação confirma o ângulo de visão de 120° (onde a intensidade cai para metade do valor de pico). O padrão é tipicamente Lambertiano, proporcionando uma cobertura ampla e uniforme, o que é benéfico para câmaras de esterilização.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Mecânicas

O LED tem uma base quadrada de 3.45mm x 3.45mm com uma altura de 1.1mm. O desenho dimensional especifica todos os comprimentos críticos, incluindo a cúpula da lente. As tolerâncias são tipicamente de ±0.2mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Configuração dos Pads e Polaridade

O padrão dos pontos de solda está claramente definido. O Pad 1 é o Ânodo (+), o Pad 2 é o Cátodo (-) e o Pad 3 é um grande Pad Térmico. O pad térmico é essencial para transferir calor da embalagem cerâmica para a PCB e deve ser devidamente soldado para um desempenho térmico ótimo.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Processo de Soldadura por Reflow

O ELUC3535NUB é adequado para processos SMT (Tecnologia de Montagem em Superfície) padrão. Deve ser seguido um perfil específico de soldadura por reflow, tipicamente fornecido pelo equipamento de montagem ou fabricante da pasta. Recomendações-chave incluem: Curar qualquer adesivo de acordo com os processos padrão, evitar mais de dois ciclos de soldadura por reflow para prevenir tensão térmica, minimizar o stress mecânico no LED durante o aquecimento e evitar dobrar a PCB após a soldadura para prevenir fissuras nas juntas de solda ou no chip.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Embalagem em Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada enrolada em bobinas. A bobina padrão contém 1000 peças. São fornecidas dimensões detalhadas para os compartimentos da fita transportadora e para a bobina para facilitar a configuração da máquina pick-and-place automatizada.

7.2 Embalagem Resistente à Humidade

Para armazenamento e envio, as bobinas são seladas dentro de sacos à prova de humidade de alumínio juntamente com dessecante para proteger os LEDs da humidade ambiente, o que é crítico para manter a soldabilidade e a integridade do dispositivo.

7.3 Rotulagem do Produto

A etiqueta da bobina contém informações essenciais para rastreabilidade e identificação, incluindo o Número da Peça (P/N), a quantidade (QTY) e o Número do Lote (LOT No.). Pode também incluir códigos de bin para Fluxo Radiante (CAT), Comprimento de Onda (HUE) e Tensão Direta (REF).

7.4 Decodificação da Nomenclatura do Produto

O número da peça é um código estruturado: ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q. Decodifica-se da seguinte forma: EL (Código do Fabricante), UC (UVC), 3535 (Tamanho da Embalagem), N (Embalagem Cerâmica AIN), U (Revestimento Au), B (Ângulo 120°), P (Comprimento de Onda de Pico), 7085 (270-285nm), Q1 (Bin de Fluxo Radiante), 5070 (Bin de Tensão Direta 5.0-7.0V), 100 (Corrente 100mA), S (Tipo de Chip Submount), 2 (Tamanho do Chip 20mil), 2 (2 Chips), Q (Lente de Vidro de Quartzo). Este sistema permite especificar com precisão as características do LED.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é a esterilização UV. Isto inclui purificadores de água de ponto de uso, sistemas de desinfeção de ar HVAC, sanitizadores de superfície para eletrónica de consumo ou ferramentas médicas, e luminárias germicidas. O comprimento de onda de 270-285nm é altamente eficaz na inativação de bactérias, vírus e outros microrganismos, danificando o seu ADN/ARN.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

Gestão Térmica:Este é o fator de projeto mais importante. A baixa temperatura máxima da junção (90°C) e a significativa dependência térmica da saída requerem um caminho térmico eficaz. Utilize uma PCB com vias térmicas sob o pad térmico ligadas a um grande plano de cobre ou a um dissipador de calor externo.Circuito de Acionamento:Utilize um driver de corrente constante adequado para a faixa de tensão direta (5.0-7.0V) na corrente de operação desejada (tipicamente 100mA). Considere operação com dimming ou pulsada para prolongar a vida útil.Materiais Óticos:Certifique-se de que quaisquer lentes, janelas ou invólucros no caminho da luz são feitos de materiais transparentes ao UVC, como vidro de quartzo ou plásticos específicos de grau UV. O vidro comum e muitos plásticos bloqueiam o UVC.Segurança:A radiação UVC é prejudicial para os olhos e a pele. Os projetos devem incorporar bloqueios, blindagem e avisos para prevenir a exposição do utilizador.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com as lâmpadas UV tradicionais de vapor de mercúrio, este LED oferece vantagens significativas: liga/desliga instantâneo, sem tempo de aquecimento, tamanho compacto, robustez (sem vidro, sem mercúrio), flexibilidade de projeto e potencial para uma vida útil mais longa se gerido termicamente de forma adequada. Comparado com outros LEDs UVC, os principais diferenciadores da série ELUC3535NUB incluem provavelmente a sua embalagem cerâmica AIN para desempenho térmico superior, a proteção ESD integrada de 2KV e a sua conformidade com rigorosas normas ambientais (RoHS, Livre de Halogéneos). O ângulo de visão de 120° proporciona uma cobertura mais ampla do que alternativas com feixes mais estreitos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a vida útil típica deste LED?

R: Embora não seja explicitamente declarado nesta ficha técnica, a vida útil dos LEDs UVC depende fortemente das condições de operação, principalmente da temperatura da junção e da corrente de acionamento. Operar na ou abaixo da corrente recomendada com um excelente dissipador de calor pode levar a vidas úteis de milhares de horas. Consulte relatórios de vida útil separados para dados L70/B50 (tempo até 70% da saída de fluxo radiante).



P: Posso acionar este LED com uma fonte de tensão constante?

R: Não é recomendado. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Uma fonte de tensão constante pode levar a uma fuga térmica devido ao coeficiente de temperatura negativo da tensão direta. Utilize sempre um driver de corrente constante.



P: Como seleciono o bin correto para a minha aplicação?

R: Para eficácia de esterilização, priorize o bin de comprimento de onda (U27A, U27B, U28) com base no pico de absorção do microrganismo alvo. Para uma saída de luz consistente em vários LEDs numa matriz, especifique um bin de fluxo radiante apertado (ex., Q1). Para eficiência no projeto do driver, um bin de tensão direta mais apertado reduz a variação de potência.



P: É necessária uma lente?

R: O dispositivo possui uma lente integrada de vidro de quartzo que proporciona um feixe de 120°. Óticas secundárias podem ser adicionadas para colimar ou focar o feixe para aplicações específicas, mas devem ser transparentes ao UVC.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um Módulo Compacto de Desinfeção de Água

Um projetista está a criar um filtro de água de ponto de uso com esterilização UVC integrada. Seleciona o ELUC3535NUB pela sua base compacta 3535 e embalagem cerâmica. O módulo tem uma pequena câmara de fluxo de quartzo. O projetista utiliza 4 LEDs numa matriz para garantir que toda a água é exposta. Projeta uma PCB de núcleo de alumínio de 2 camadas (MCPCB) para funcionar como substrato elétrico e dissipador de calor. O pad térmico de cada LED é soldado diretamente à MCPCB. Um driver de corrente constante fornece 100mA a cada LED em paralelo (com resistências limitadoras de corrente individuais por segurança). Os LEDs são acionados num modo pulsado (ex., ciclo de trabalho de 50%) para reduzir a temperatura média da junção e prolongar a vida útil. O invólucro é projetado para ser completamente estanque à luz para prevenir qualquer fuga de UVC, com bloqueios de segurança que cortam a energia se a câmara for aberta.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Os LEDs UVC operam com o mesmo princípio fundamental dos LEDs visíveis: eletroluminescência num semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada através da 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 do material semicondutor. Para LEDs UVC (emissão abaixo de 280nm), a região ativa é tipicamente feita de ligas de nitreto de alumínio e gálio (AlGaN). Alcançar uma emissão eficiente na faixa do ultravioleta profundo é tecnologicamente desafiante devido à qualidade do material e às dificuldades de extração de luz, razão pela qual os LEDs UVC têm tensões diretas mais altas e menor eficiência wall-plug em comparação com os LEDs visíveis.

13. Tendências e Desenvolvimento Tecnológico

O mercado de LEDs UVC é impulsionado pela eliminação global das lâmpadas de mercúrio e pela procura de soluções de desinfeção mais seguras e flexíveis. As tendências-chave incluem:Aumento da Potência de Saída e Eficiência:A I&D contínua visa melhorar o fluxo radiante por LED e a eficiência wall-plug (potência ótica de saída / potência elétrica de entrada), reduzindo o custo e o tamanho do sistema.Comprimentos de Onda Mais Longos:A investigação sobre LEDs que emitem em torno de 260-280nm continua, uma vez que esta faixa está próxima do pico de absorção de ADN para muitos agentes patogénicos.Fiabilidade e Vida Útil Melhoradas:Avanços em materiais de embalagem (como a cerâmica AIN aqui utilizada), projeto de chips e gestão térmica estão a prolongar as vidas úteis operacionais, tornando os LEDs viáveis para mais aplicações 24/7.Redução de Custos:À medida que os volumes de fabrico aumentam e os rendimentos melhoram, o preço por miliwatt de saída UVC está a diminuir constantemente, abrindo novas aplicações de consumo e industriais.