Fiche technique de la série ELUA3535NU6 - LED UVA 4W - 3.75x3.75x2.6mm - 3.6-4.8V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La série de produits ELUA3535NU6 représente une solution LED à base de céramique et à haute fiabilité, conçue spécifiquement pour des applications exigeantes dans l'ultraviolet-A (UVA). Cette série est conçue pour offrir des performances constantes dans des environnements où la durabilité et la stabilité de la puissance optique sont critiques.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les avantages principaux de cette série découlent de sa construction robuste et de sa conception électrique. L'utilisation d'un substrat céramique en nitrure d'aluminium (AlN) offre une conductivité thermique supérieure, essentielle pour gérer la chaleur générée par le fonctionnement haute puissance en UV et garantir une fiabilité à long terme. Le dispositif intègre une protection intégrée contre les décharges électrostatiques (ESD) jusqu'à 2KV (modèle du corps humain), améliorant considérablement sa robustesse lors de l'assemblage. De plus, le produit est entièrement conforme aux réglementations RoHS, REACH de l'UE et sans halogène (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), le rendant adapté aux marchés mondiaux aux normes environnementales strictes. Les applications cibles se situent principalement dans les secteurs industriel et commercial nécessitant une irradiation UVA, y compris, mais sans s'y limiter, les systèmes de stérilisation UV pour la purification de l'air et de l'eau, l'activation de photocatalyseurs UV pour le traitement de surface et l'éclairage spécialisé pour capteurs UV.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres techniques spécifiés dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Pour les variantes 385nm, 395nm et 405nm, le courant direct continu maximal (I_F) est de 1250mA. Notamment, la variante 365nm a un courant maximal nominal inférieur de 700mA, ce qui est une considération de conception critique. La température de jonction maximale (T_J) est de 105°C. La résistance thermique de la jonction au plot thermique (R_th) est spécifiée à 4°C/W. Ce paramètre est vital pour la conception de la gestion thermique ; par exemple, au courant nominal maximal, l'élévation de température du plot à la jonction peut être calculée. Le dispositif peut fonctionner dans une plage de température ambiante de -10°C à +100°C.

2.2 Caractéristiques photométriques et électriques

Le tableau des codes de commande fournit les principales métriques de performance pour les différentes gammes de longueur d'onde. Le flux radiant, une mesure de la puissance optique totale émise dans le spectre UV, varie selon le modèle. Pour la version 365nm (ELUA3535NU6-P6070U23648700-V41G), le flux radiant typique est de 1300mW à 700mA. Pour les versions 385nm, 395nm et 405nm, le flux radiant typique est de 1475mW à 1000mA. La tension directe (V_F) pour tous les modèles est spécifiée dans une plage de 3,6V à 4,8V, mesurée à leurs courants de test respectifs. Cette plage doit être prise en compte dans la conception du circuit d'alimentation pour assurer une régulation de courant correcte.

3. Explication du système de classement (binning)

Le produit est classé en gammes (bins) selon trois paramètres clés pour garantir la cohérence pour l'utilisateur final.

3.1 Classement par longueur d'onde de crête

La lumière UV émise est classée en quatre gammes de longueur d'onde distinctes : U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) et U40 (400-410nm). La mesure de la longueur d'onde de crête a une tolérance de ±1nm. Ce classement précis permet aux concepteurs de sélectionner la sortie spectrale exacte requise pour leur application, comme l'adaptation au spectre d'activation d'un photocatalyseur spécifique.

3.2 Classement par flux radiant

Le flux radiant de sortie est également classé. Pour la longueur d'onde 365nm, les gammes vont de U1 (900-1000mW) à U4 (1400-1600mW). Pour les longueurs d'onde 385-405nm, les gammes sont U51 (1350-1600mW) et U52 (1600-1850mW). La tolérance de mesure est de ±10%. Ce système permet une sélection basée sur la densité de puissance optique requise.

3.3 Classement par tension directe

La tension directe est regroupée en trois gammes : 3640 (3,6-4,0V), 4044 (4,0-4,4V) et 4448 (4,4-4,8V), mesurée au courant de test spécifié (700mA pour 365nm, 1000mA pour les autres) avec une tolérance de ±2%. La connaissance de la gamme V_Fpeut aider à optimiser l'efficacité de l'alimentation et à prédire la charge thermique.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques donnent un aperçu du comportement du dispositif dans diverses conditions de fonctionnement.

4.1 Spectre et flux radiant relatif en fonction du courant

Les graphiques de spectre montrent des pics distincts pour les différents modèles de longueur d'onde (365nm, 385nm, 395nm, 405nm), avec des largeurs de bande spectrales relativement étroites typiques des sources LED. La courbe du Flux Radiant Relatif en fonction du Courant Direct montre une relation quasi linéaire entre le courant d'alimentation et la sortie optique jusqu'au courant nominal, indiquant une bonne efficacité dans la plage de fonctionnement. La courbe 365nm s'arrête à 700mA, reflétant son courant maximal nominal inférieur.

4.2 Caractéristiques thermiques

Le graphique du Flux Radiant Relatif en fonction de la Température Ambiante est crucial. Il montre qu'à mesure que la température ambiante (mesurée au plot thermique) augmente, le flux radiant diminue. Cet effet d'affaiblissement thermique est une caractéristique fondamentale des LED. Le taux de diminution varie légèrement selon la longueur d'onde mais est significatif, soulignant la nécessité d'un dissipateur thermique efficace pour maintenir la sortie. La courbe Tension Directe en fonction de la Température Ambiante montre un coefficient de température négatif, où V_Fdiminue lorsque la température augmente, ce qui est important pour la stabilité de l'alimentation à courant constant.

4.3 Tension directe et décalage de la longueur d'onde de crête

La courbe Tension Directe en fonction du Courant Direct présente la forme exponentielle standard d'une diode. Les courbes Longueur d'Onde de Crête en fonction du Courant Direct et de la Température Ambiante montrent que la longueur d'onde d'émission de crête se décale légèrement avec les variations du courant d'alimentation et de la température. Ce décalage est typiquement de l'ordre de quelques nanomètres et est un facteur important dans les applications nécessitant un positionnement spectral précis.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions physiques

La LED est logée dans un boîtier CMS (Composant Monté en Surface) aux dimensions de 3,75mm (L) x 3,75mm (l) x 2,6mm (H). Le dessin dimensionnel spécifie toutes les longueurs critiques, y compris la hauteur du dôme de la lentille et l'emplacement des plots. La tolérance générale est de ±0,1mm, et la tolérance d'épaisseur est de ±0,15mm.

5.2 Configuration des plots et polarité

La vue de dessous montre clairement la disposition des plots. Le boîtier comporte plusieurs plots thermiques/électriques. Le plot central est principalement destiné à un transfert de chaleur efficace vers le plan de cuivre du PCB. Les plots environnants sont pour la connexion électrique. La polarité est indiquée, avec les plots anode et cathode clairement marqués pour éviter un montage inversé lors de l'assemblage.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Procédé de soudage par refusion

Le dispositif est adapté aux procédés CMS (Technologie de Montage en Surface) standards. La fiche technique inclut un graphique de profil de soudage par refusion, indiquant les rampes de température recommandées, le palier, le pic et les vitesses de refroidissement. Les instructions clés incluent : le processus de refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois pour éviter des contraintes thermiques excessives sur la puce interne et les liaisons. Les contraintes mécaniques sur le corps de la LED pendant le chauffage doivent être évitées. Après le soudage, la flexion du PCB doit être évitée pour empêcher la fissuration des joints de soudure ou du boîtier céramique.

6.2 Stockage et manipulation

Bien que non explicitement détaillé dans l'extrait fourni, sur la base des températures nominales de fonctionnement et de stockage (T_Stg : -40°C à +100°C), les dispositifs doivent être stockés dans un environnement sec et à température contrôlée. Les précautions ESD standard doivent être observées lors de la manipulation, malgré la protection ESD intégrée de 2KV.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

En conception, un pilote à courant constant est obligatoire pour un fonctionnement stable. Le pilote doit être sélectionné pour délivrer le courant requis (700mA pour 365nm, jusqu'à 1000mA ou plus pour les autres, dans la limite maximale absolue) et doit s'adapter à la plage de tension directe de la gamme sélectionnée. Un dissipateur thermique adéquat est non négociable. Le PCB doit avoir une conception thermiquement optimisée avec une grande surface de cuivre connectée au plot thermique central via plusieurs vias pour dissiper la chaleur vers d'autres couches ou un radiateur externe.

7.2 Considérations de conception

Gestion thermique :Calculez la température de jonction attendue en utilisant la formule T_J= T_PCB+ (R_th* P_diss), où P_diss≈ V_F* I_F. Assurez-vous que T_Jreste inférieure à 105°C.

Conception optique :L'angle de vision de 60° fournit un faisceau relativement large. Pour les applications focalisées, des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) en matériaux transparents aux UV (ex. : quartz, plastiques spécialisés) seront nécessaires.

Sécurité :Le rayonnement UVA peut être nocif pour les yeux et la peau. Des boîtiers appropriés, des étiquettes d'avertissement et des verrouillages de sécurité doivent être intégrés à la conception finale du produit.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED UV standard en plastique ou de plus faible puissance, la série ELUA3535NU6 se différencie par son boîtier céramique, qui offre des performances thermiques supérieures et une longévité accrue dans des conditions de fort courant. Le classement explicite selon trois paramètres (longueur d'onde, flux, tension) offre un niveau de cohérence et de sélectivité essentiel pour les applications industrielles où la répétabilité du processus est clé. Le flux radiant élevé dans un boîtier compact permet des conceptions de systèmes plus compacts et puissants.

9. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q : Pourquoi la version 365nm a-t-elle un courant maximal inférieur (700mA) aux autres (1250mA) ?

R : Cela est généralement dû aux propriétés différentes des matériaux semi-conducteurs et aux caractéristiques d'efficacité aux longueurs d'onde plus courtes. La puce 365nm peut avoir des tensions de fonctionnement plus élevées ou des caractéristiques thermiques différentes, limitant le courant de fonctionnement sûr pour garantir la fiabilité et éviter une dégradation accélérée.

Q : Comment interpréter la valeur de "Flux Radiant Typique" ?

R : La valeur "Typique" est une valeur représentative ou moyenne de la production. Pour garantir une performance minimale, les concepteurs doivent utiliser la valeur "Flux Radiant Minimum" du tableau des codes de commande ou la limite inférieure de la gamme de Flux Radiant sélectionnée pour leurs calculs de circuit et garanties de performance système.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?

R : C'est fortement déconseillé. Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Leur tension directe a une tolérance et un coefficient de température négatif. Une source de tension constante pourrait entraîner un emballement thermique, où l'augmentation du courant provoque un échauffement, ce qui abaisse V_F, provoquant un courant plus élevé, pouvant potentiellement détruire la LED. Utilisez toujours un pilote à courant constant.

10. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Conception d'une station de durcissement UV pour adhésifs.

Un fabricant doit durcir un adhésif sensible aux UV qui s'active à 395nm. Il sélectionne le modèle ELUA3535NU6-P9000U5136481K0-V41G (gamme 390-400nm, gamme de flux U51). Il conçoit un réseau de 10 LED sur un PCB à âme d'aluminium (MCPCB) pour une dissipation thermique optimale. Chaque LED est pilotée à 1000mA par un module pilote à courant constant dédié. La conception thermique garantit que la température du PCB sous la LED reste inférieure à 85°C pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres et conserver un flux radiant élevé. Le large angle de 60° assure une bonne couverture de la zone de durcissement. La longueur d'onde cohérente grâce au classement garantit des performances de durcissement uniformes sur toutes les unités produites.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Les LED UVA fonctionnent sur le même principe fondamental que les LED visibles, basé sur l'électroluminescence dans une jonction p-n d'un semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde spécifique de ces photons (dans la gamme UVA, 315-400nm) est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la construction de la puce, comme le nitrure d'aluminium-gallium (AlGaN) ou des semi-conducteurs composés similaires. Le boîtier céramique sert de logement mécanique robuste, d'isolant électrique et de chemin thermique très efficace pour évacuer la chaleur de la puce semi-conductrice.

12. Tendances et évolutions de l'industrie

Le marché des LED UVA est tiré par le remplacement des lampes à vapeur de mercure traditionnelles dans des applications comme la stérilisation et le durcissement, offrant des avantages tels que l'allumage/arrêt instantané, une durée de vie plus longue, une taille plus réduite et l'absence de matériaux dangereux. Les tendances incluent l'amélioration continue de l'Efficacité Électro-Optique (Wall-Plug Efficiency - WPE), qui convertit plus efficacement la puissance électrique en puissance optique, réduisant la charge thermique du système. Il y a également un développement continu pour augmenter la densité de puissance de sortie d'un seul boîtier et améliorer la fiabilité à des températures de fonctionnement plus élevées. De plus, l'ajustement spectral pour correspondre à des processus chimiques spécifiques initiés par la lumière est un domaine de recherche actif, permettant des processus industriels plus efficaces et ciblés.