Ficha Técnica do LED UVC3535CZ0215 - 3.5x3.5x0.99mm - 5.0-8.0V - 0.7W - 270-285nm - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

A série UVC3535CZ0215 representa uma solução de LED UVC de alta confiabilidade e base cerâmica, projetada para aplicações ultravioleta exigentes. Este produto foi concebido para oferecer desempenho consistente em ambientes onde a durabilidade e a estabilidade da saída óptica são críticas.

1.1 Vantagens Principais

As principais vantagens desta série de LED derivam da sua construção material e do seu design elétrico. O encapsulamento cerâmico oferece uma gestão térmica superior em comparação com alternativas plásticas, contribuindo diretamente para uma maior vida útil operacional e uma saída de fluxo radiante estável. O diodo Zener integrado fornece proteção contra descargas eletrostáticas (ESD) classificada para até 2.000V (Modelo do Corpo Humano), aumentando significativamente a robustez do componente contra manuseio e transientes elétricos ambientais. Além disso, o produto está em conformidade com as principais diretivas ambientais e de segurança, incluindo RoHS, é livre de chumbo e adere aos padrões da UE REACH e livres de halogéneos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), tornando-o adequado para mercados globais com requisitos regulamentares rigorosos.

1.2 Aplicações Alvo

A aplicação dominante para esta série de LED UVC é a esterilização e desinfeção UV. A faixa de comprimento de onda de 270-285nm é particularmente eficaz na inativação de microrganismos como bactérias, vírus e bolores, ao danificar o seu DNA e RNA. Casos de uso específicos incluem sistemas de purificação de água, unidades de desinfeção de ar, dispositivos de esterilização de superfícies em ambientes de saúde e produtos de sanitização de consumo. O amplo ângulo de visão de 150° facilita projetos que requerem cobertura de área ampla sem lentes secundárias ópticas complexas.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa dos parâmetros elétricos, ópticos e térmicos é essencial para uma integração bem-sucedida num produto final.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente. A corrente direta contínua máxima (I_F) é de 150mA. A temperatura máxima absoluta da junção (T_J) é de 90°C. O dispositivo pode operar dentro de uma faixa de temperatura ambiente de -40°C a +85°C e ser armazenado de -40°C a +100°C. A resistência térmica da junção para o ponto de solda (R_th) é especificada como 20°C/W, uma figura chave para o projeto do dissipador de calor.

2.2 Características Fotométricas e Elétricas

Para o código de encomenda específico UVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1T, o fluxo radiante mínimo é de 8mW, o típico é de 10mW e o máximo é de 15mW, todos medidos na corrente direta (I_F) de 100mA. A tensão direta (V_F) nesta corrente varia de 5.0V a 8.0V. A emissão de pico de comprimento de onda está entre 270nm e 285nm. Os projetistas devem considerar esta faixa de V_F ao selecionar um driver de corrente constante.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto é classificado em bins para garantir consistência dentro de um lote de produção. Três parâmetros-chave são classificados.

3.1 Binning de Fluxo Radiante

O fluxo radiante é classificado em dois bins: Q1 (8-10mW) e Q2 (10-15mW). Isto permite aos projetistas selecionar LEDs com base na potência óptica necessária para a sua aplicação, com uma tolerância de medição de ±10%.

3.2 Binning de Pico de Comprimento de Onda

O pico de comprimento de onda é crítico para a eficácia da esterilização. Os bins são: U27A (270-275nm), U27B (275-280nm) e U28 (280-285nm), com uma tolerância de medição de ±1nm. Aplicações que visam espectros de inativação de patógenos específicos podem selecionar o bin apropriado.

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.), com uma tolerância de medição de ±2% a 100mA. Esta classificação auxilia no projeto de circuitos de driver eficientes e na gestão da carga térmica em múltiplos LEDs em série ou paralelo.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características essenciais para prever o desempenho no mundo real.

4.1 Espectro e Fluxo Relativo vs. Corrente

A curva do espectro mostra um pico típico na faixa UVC de 270-285nm com emissão mínima noutras bandas. A curva de Fluxo Radiante Relativo vs. Corrente Direta é quase linear até os 100mA classificados, indicando uma boa eficiência de conversão de corrente para luz dentro da faixa de operação.

4.2 Relações Térmicas e Elétricas

A curva de Pico de Comprimento de Onda vs. Corrente mostra um desvio mínimo (<5nm) ao longo da faixa de corrente de operação, indicando cromaticidade estável. A curva de Corrente Direta vs. Tensão Direta (I-V) demonstra a relação exponencial característica do diodo, crucial para o projeto do driver. A curva de Fluxo Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente mostra a saída a diminuir à medida que a temperatura aumenta, um comportamento típico dos LEDs que deve ser compensado na gestão térmica.

4.3 Curva de Derating

Talvez a mais crítica para a confiabilidade, a Curva de Derating traça a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente máxima permitida deve ser reduzida para evitar que a temperatura da junção exceda 90°C. Por exemplo, a 85°C ambiente, a corrente máxima é significativamente reduzida em relação ao máximo absoluto de 150mA.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões Físicas

As dimensões do encapsulamento são 3.5mm (C) x 3.5mm (L) x 0.99mm (A), com uma tolerância de ±0.2mm salvo indicação em contrário. Esta pegada 3535 é um padrão comum da indústria, facilitando o layout da PCB e a montagem pick-and-place.

5.2 Configuração dos Pads e Polaridade

O dispositivo possui três pads: Pad 1 é o Ânodo (+), Pad 2 é o Cátodo (-) e Pad 3 é um Pad Térmico dedicado. O pad térmico é essencial para uma transferência de calor eficiente da junção do LED para a PCB e deve ser soldado corretamente a uma área de cobre correspondente na placa para alcançar o desempenho térmico especificado (R_th20°C/W). Uma conexão de polaridade incorreta impedirá o acendimento do LED e pode danificar o diodo de proteção Zener interno.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Processo de Soldadura por Reflow

O UVC3535CZ0215 é adequado para processos padrão de Tecnologia de Montagem em Superfície (SMT). A ficha técnica enfatiza que a soldadura por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes para evitar tensão térmica excessiva no encapsulamento cerâmico e nos materiais internos de fixação do chip. Durante o aquecimento, deve-se evitar tensão mecânica no corpo do LED. Após a soldadura, a PCB não deve ser dobrada, pois isso pode rachar o encapsulamento cerâmico ou quebrar as juntas de solda.

6.2 Condições de Armazenamento

Embora não detalhe explicitamente os níveis de humidade de armazenamento, o produto é enviado num sistema de embalagem resistente à humidade (ver secção de Embalagem), indicando que é sensível à absorção de humidade. Recomenda-se seguir os procedimentos padrão de manuseio do nível de sensibilidade à humidade (MSL) da JEDEC para encapsulamentos cerâmicos se o saco tiver sido aberto, tipicamente envolvendo pré-aquecimento antes do reflow se exposto além de um determinado limite de tempo.

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 quantidade de embalagem padrão é de 1.000 peças por bobina. As dimensões da fita transportadora são fornecidas para garantir compatibilidade com os alimentadores de equipamentos de montagem automatizada.

7.2 Envio Resistente à Humidade

As bobinas são seladas dentro de um saco à prova de humidade de alumínio juntamente com desumidificador para controlar a humidade durante o armazenamento e transporte. O saco é etiquetado com informações relevantes do produto.

7.3 Decodificação da Nomenclatura do Produto

O código de encomenda completoUVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1Testá estruturado da seguinte forma:

• UVC3535CZ0215: Número de peça base indicando UVC, encapsulamento Cerâmico 3.5x3.5mm com Zener, 2 chips, ângulo de 150°.
• H: Tipo de chip (Horizontal).
• UC: Índice de Renderização de Cor (código específico para UVC).
• 7085: Faixa de comprimento de onda 270-285nm.
• 008: Fluxo Radiante Mínimo 8mW.
• X80: Faixa de Tensão Direta 5.0-8.0V.
• 100: Corrente Direta 100mA.
• 1: Código de quantidade de embalagem (1K peças).
• T: Embalagem em fita.

8. Considerações de Projeto de Aplicação

8.1 Projeto do Circuito Driver

Um driver de corrente constante é obrigatório para operação estável e longevidade. O driver deve ser capaz de fornecer até 100mA (ou o ponto de operação escolhido) e suportar a tensão direta máxima de até 8.0V por LED. Ao conectar múltiplos LEDs em série, a tensão de conformidade do driver deve exceder a soma da V_Fmáxima de todos os LEDs mais uma margem. A conexão em paralelo geralmente não é recomendada sem balanceamento de corrente individual devido às variações de binning de V_F.

8.2 Gestão Térmica

Um dissipador de calor eficaz é não negociável. Usando a resistência térmica (R_th) de 20°C/W e a dissipação de potência (P_D= V_F* I_F), o aumento de temperatura do pad para a junção pode ser calculado: ΔT = R_th* P_D. A PCB deve ter um pad térmico (Pad 3) suficientemente grande e bem conectado, soldado a um plano de cobre, potencialmente com vias térmicas conectando a camadas internas ou inferiores. A curva de derating deve ser consultada para garantir que a temperatura da junção permaneça abaixo de 90°C na corrente de operação pretendida e na temperatura ambiente máxima.

8.3 Considerações Ópticas e de Segurança

A radiação UVC é prejudicial para a pele e os olhos humanos. O design do produto final deve incorporar características de segurança como interruptores de intertravamento, blindagem e etiquetas de aviso para prevenir a exposição. O ângulo de visão de 150° fornece cobertura ampla, mas pode requerer refletores ou invólucros para direcionar a luz eficientemente para a superfície alvo. Os materiais expostos ao UVC devem ser resistentes à degradação por exposição prolongada à UV (por exemplo, certos plásticos podem amarelar ou tornar-se quebradiços).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O UVC3535CZ0215 diferencia-se através do seu encapsulamento cerâmico e diodo Zener integrado. Comparado com LEDs UVC de encapsulamento plástico, o corpo cerâmico oferece condutividade térmica superior, levando a uma temperatura de junção potencialmente mais baixa na mesma corrente de acionamento, o que se traduz numa vida útil mais longa (L70/B50) e numa saída mais estável. A proteção ESD de 2KV é uma vantagem de confiabilidade significativa, reduzindo as taxas de falha durante a montagem e manuseio. O binning explícito para comprimento de onda, fluxo e tensão fornece aos projetistas parâmetros de desempenho previsíveis, permitindo tolerâncias de sistema mais apertadas.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual é a vida útil típica deste LED?

Embora a ficha técnica não forneça um gráfico de vida útil L70/B50, a vida útil dos LEDs UVC é fortemente influenciada pela temperatura de junção de operação. Manter a temperatura da junção bem abaixo do máximo de 90°C, idealmente abaixo de 60-70°C, através de um design térmico eficaz, é o fator principal para alcançar milhares de horas de vida operacional.

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

Não. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Uma fonte de tensão constante não regulará a corrente, levando a uma fuga térmica e falha rápida devido ao coeficiente de temperatura negativo da tensão direta do LED. Utilize sempre um driver de corrente constante ou um circuito que regule ativamente a corrente.

10.3 Como interpreto a especificação de Fluxo Radiante (mW) para a minha aplicação de esterilização?

O fluxo radiante (em miliwatts) é a potência óptica total emitida na banda UVC. O fluxo necessário depende da dose de UV do patógeno alvo (medida em mJ/cm²), da distância ao alvo, do tempo de exposição e da eficiência do sistema óptico. Deve calcular a irradiância necessária (μW/cm²) no alvo e trabalhar retroativamente através da eficiência óptica do seu sistema para determinar o fluxo de LED necessário.

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar uma varinha de sanitização de superfície portátil.O design requer um factor de forma compacto, operação a bateria e desinfeção eficaz em 5-10 segundos por passagem. O UVC3535CZ0215 é selecionado pela sua pequena pegada 3535 e ângulo de 150°, permitindo um simples array de 3-5 LEDs para cobrir a área da cabeça da varinha. Uma bateria de iões de lítio com um driver boost de corrente constante é projetada para fornecer 80mA por LED (ligeiramente reduzida para margem térmica num dispositivo portátil). A PCB usa uma camada de cobre de 2 onças com um grande pad térmico sob o array de LEDs conectado à carcaça de alumínio do dispositivo através de pasta térmica. A carcaça atua como dissipador de calor. Um interruptor de segurança baseado em acelerómetro garante que os LEDs só ativam quando a varinha está virada para baixo em direção a uma superfície, prevenindo exposição acidental. O bin de comprimento de onda U27B (275-280nm) é escolhido pelo seu equilíbrio de eficácia contra patógenos comuns e compatibilidade de materiais.

12. Princípio Operacional

Os LEDs UVC operam no princípio da eletroluminescência em materiais semicondutores, especificamente estruturas baseadas em nitreto de gálio e alumínio (AlGaN). Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do chip semicondutor, libertando energia na forma de fotões. O comprimento de onda específico de 270-285nm é alcançado através do controlo cuidadoso da energia da banda proibida das camadas de AlGaN através da sua composição de alumínio. Esta luz UV-C de comprimento de onda curto e alta energia é absorvida pelo DNA e RNA dos microrganismos, causando dímeros de timina que inibem a replicação e levam à inativação ou morte celular.

13. Tendências Tecnológicas

O mercado de LED UVC está focado em aumentar a eficiência wall-plug (potência óptica de saída por potência elétrica de entrada), que historicamente tem sido baixa em comparação com LEDs visíveis. Melhorias no crescimento epitaxial, design de chip e eficiência de extração do encapsulamento estão a impulsionar ganhos de eficácia. Outra tendência é o desenvolvimento de LEDs em comprimentos de onda ainda mais curtos (por exemplo, 220-230nm, conhecidos como Far-UVC), que podem oferecer segurança melhorada para exposição humana enquanto retêm propriedades germicidas. Além disso, emissores de chip único de maior potência e encapsulamentos multi-chip estão a surgir para aumentar a irradiância e reduzir o número de componentes necessários num sistema. A pressão contínua para redução de custos está a tornar as soluções de LED UVC cada vez mais competitivas com as lâmpadas tradicionais de vapor de mercúrio em mais segmentos de aplicação.