Fiche technique ELUA2016OGB LED UVA - Dimensions 2,04x1,64x0,75mm - Tension 3,0-4,0V - Puissance 0,2W - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

La série de produits ELUA2016OGB représente une solution LED à base de céramique, d'une grande fiabilité, spécialement conçue pour les applications ultraviolettes (UVA). Cette série est conçue pour offrir des performances constantes dans des environnements exigeants, en s'appuyant sur un boîtier robuste en céramique d'alumine (Al₂O₃) pour une gestion thermique supérieure et une longue durée de vie. Le positionnement principal de ce produit se situe dans le segment UVA de faible à moyenne puissance, ciblant les applications où un facteur de forme compact, la fiabilité et une sortie spectrale spécifique sont critiques. Ses principaux avantages incluent un encombrement très réduit de 2,04 mm x 1,64 mm, le rendant adapté aux conceptions à espace limité, une protection ESD intégrée améliorant la durabilité, et la conformité aux principales normes environnementales et de sécurité, notamment RoHS, REACH et les exigences sans halogène. Les marchés cibles sont divers, englobant l'électronique grand public, les systèmes de durcissement industriel et les équipements de détection spécialisés.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

La série ELUA2016OGB fonctionne dans une plage de courant direct (I_F), avec un maximum en régime continu de 100 mA et un point de fonctionnement typique de 60 mA. La tension directe (V_F) est spécifiée entre 3,0 V et 4,0 V à ce courant de commande de 60 mA, ce qui est un paramètre clé pour la conception du circuit d'alimentation. Le flux radiant, qui mesure la puissance optique de sortie en milliwatts (mW), varie selon le modèle. Par exemple, la variante 360-370 nm a un flux radiant minimum de 50 mW, typique de 80 mW et maximum de 110 mW. Le modèle 380-390 nm commence à 65 mW, les modèles 390-400 nm et 400-410 nm commencent à 70 mW. Les gammes de longueur d'onde de crête sont clairement définies : Groupe U36 (360-370 nm), U38 (380-390 nm), U39 (390-400 nm) et U40 (400-410 nm), avec une tolérance de mesure de ±1 nm.

2.2 Valeurs maximales absolues et propriétés thermiques

Pour garantir la fiabilité du composant, les valeurs maximales absolues ne doivent pas être dépassées. La température maximale de jonction (T_J) est de 105 °C. Le composant est conçu pour une plage de température de fonctionnement (T_Opr) de -40 °C à +85 °C et une plage de température de stockage (T_Stg) identique. La résistance ESD maximale (modèle du corps humain) est de 2000 V, offrant un bon niveau de protection contre les décharges électrostatiques lors de la manipulation et de l'assemblage. Une conception thermique appropriée est essentielle pour maintenir la température de jonction en dessous de sa limite maximale, car la dépasser accélérera la dégradation et réduira la durée de vie opérationnelle.

3. Explication du système de tri

Le produit utilise un système de tri complet pour catégoriser les LED en fonction des principaux paramètres de performance, garantissant ainsi une cohérence pour l'utilisateur final.

3.1 Tri par flux radiant

Le flux radiant est trié selon le groupe de longueur d'onde de crête. Pour le groupe 365 nm (U36), le code de tri R1 couvre 50-75 mW et R2 couvre 75-110 mW. Pour le groupe 385 nm (U38), R4 couvre 65-85 mW et R5 couvre 85-110 mW. Pour les groupes 395-405 nm (U39/U40), R5 couvre 70-90 mW et R6 couvre 90-110 mW. Une tolérance de mesure de ±10 % s'applique.

3.2 Tri par longueur d'onde de crête

Comme mentionné, la longueur d'onde de crête est regroupée en quatre gammes principales : U36, U38, U39 et U40, correspondant à des plages de 10 nm à partir de 360 nm. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec la sortie spectrale précise requise pour leur application, comme un durcissement optimal pour des résines spécifiques ou une sensibilité de crête pour des détecteurs.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée par incréments de 0,2 V de 3,0 V à 4,0 V (par exemple, 3032 pour 3,0-3,2 V, 3234 pour 3,2-3,4 V, etc.). Ce tri est défini au courant de fonctionnement standard de 60 mA avec une tolérance de mesure de ±2 %. La sélection de LED dans une gamme de tension serrée peut aider à concevoir des circuits d'alimentation plus uniformes et à obtenir des performances cohérentes sur un réseau de LED.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Distribution spectrale

Les courbes spectrales fournies montrent l'intensité d'émission relative en fonction des longueurs d'onde pour les quatre variantes de longueur d'onde de crête (365 nm, 385 nm, 395 nm, 405 nm). Chaque courbe présente un pic distinct dans sa plage de tri avec une largeur à mi-hauteur (FWHM) typique caractéristique des LED UVA à base de nitrure. La LED 365 nm montre une émission principalement dans la plage 350-380 nm, tandis que l'émission de la LED 405 nm s'étend davantage dans la région violette visible.

4.2 Courant vs. Flux radiant et Tension

La courbe du flux radiant relatif en fonction du courant direct démontre une relation sous-linéaire. La sortie augmente avec le courant mais peut présenter des effets de saturation à des courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et des effets thermiques. La courbe de la tension directe en fonction du courant direct montre la caractéristique typique d'une diode, avec une tension augmentant logarithmiquement avec le courant. Il est crucial de fonctionner dans la plage de courant spécifiée pour éviter une élévation excessive de la température de jonction.

4.3 Dépendance à la température

Les courbes de performance en fonction de la température ambiante sont essentielles pour une conception réelle. Le flux radiant relatif diminue lorsque la température ambiante augmente, un phénomène commun à toutes les LED. Par exemple, à 60 mA, la sortie peut chuter à environ 82 % de sa valeur à 25 °C lorsque l'ambiance atteint 85 °C. La longueur d'onde de crête présente également un léger décalage avec la température, augmentant généralement de quelques nanomètres sur la plage de fonctionnement. La tension directe diminue linéairement avec l'augmentation de la température, ce qui doit être pris en compte dans les conceptions d'alimentation à courant constant.

4.4 Courbe de déclassement

La courbe de déclassement définit le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Pour maintenir la température de jonction en dessous de 105 °C, le courant maximal admissible doit être réduit lors d'un fonctionnement à des températures ambiantes élevées. Cette courbe est essentielle pour garantir la fiabilité à long terme et prévenir l'emballement thermique.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

La LED est logée dans un boîtier CMS (composant monté en surface) compact avec des dimensions de 2,04 mm (longueur) x 1,64 mm (largeur) x 0,75 mm (hauteur). Le boîtier est construit en céramique d'alumine (Al₂O₃), qui offre une excellente conductivité thermique par rapport aux boîtiers plastiques, aidant à la dissipation de la chaleur de la puce. La lentille offre un angle de vision typique de 120 degrés. La cathode est identifiée sur le boîtier. Un dessin coté détaillé est fourni dans la fiche technique, spécifiant l'emplacement des pastilles et les tolérances (typiquement ±0,2 mm). Une note critique est que la pastille thermique est électriquement connectée à la cathode. La conception mécanique souligne que le composant ne doit pas être manipulé par la lentille, car une contrainte mécanique peut provoquer une défaillance.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

L'ELUA2016OGB est adapté aux procédés CMS (technologie de montage en surface) standards, y compris le soudage par refusion. Les recommandations clés incluent : le processus de soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois pour minimiser la contrainte thermique sur le boîtier et les liaisons internes. Pendant la phase de chauffage du soudage, toute contrainte mécanique sur les LED doit être évitée. Une fois le processus de soudage terminé, la flexion de la carte de circuit imprimé (PCB) doit être évitée pour prévenir la fissuration des joints de soudure ou du boîtier céramique lui-même. Le durcissement des adhésifs, s'il est utilisé, doit suivre les flux de processus standard. Ces précautions sont vitales pour maintenir l'intégrité structurelle et la fiabilité à long terme de la LED.

7. Informations de commande et nomenclature des modèles

Le code de commande du produit suit une structure détaillée : ELUA2016OGB-PXXXXYY3040060-V21M. Chaque segment a une signification spécifique : \"EL\" représente le fabricant, \"UA\" indique le type UVA, \"2016\" désigne la taille du boîtier 2,0x1,6 mm, \"O\" spécifie le matériau céramique Al₂O₃, \"G\" indique un revêtement argenté, et \"B\" dénote un angle de faisceau de 120 degrés. La section \"PXXXX\" définit la plage de longueur d'onde de crête (par exemple, 6070 pour 360-370 nm). La section \"YY\" spécifie le tri du flux radiant minimum (par exemple, R1 pour 50 mW). \"3040\" indique la plage de tension directe de 3,0-4,0 V, et \"060\" spécifie le courant direct de 60 mA. Le suffixe \"V21M\" indique un type de puce verticale, une taille de puce de 20 mil, une puce unique et un type de processus de moulage.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

La fiche technique liste plusieurs applications clés : durcissement UV pour ongles, détection de contrefaçon UV et pièges à moustiques UV. Dans le durcissement UV, les variantes 365 nm ou 385 nm sont typiquement utilisées pour initier la photopolymérisation dans les gels et adhésifs. Pour la détection de contrefaçon, des longueurs d'onde spécifiques (souvent 365 nm ou 395 nm) sont utilisées pour exciter les encres de sécurité ou les matériaux qui fluorescents sous lumière UV. Dans les pièges à insectes, les longueurs d'onde UVA plus courtes autour de 365 nm sont très attractives pour de nombreux insectes volants.

8.2 Considérations de conception

Lors de la conception avec cette LED, plusieurs facteurs sont primordiaux. La gestion thermique est critique ; assurez une surface de cuivre sur le PCB ou un dissipateur thermique adéquat pour évacuer la chaleur, surtout lors d'un fonctionnement au courant maximal ou proche de celui-ci. Utilisez un circuit d'alimentation à courant constant pour garantir une sortie lumineuse stable et protéger la LED des pics de courant. Prenez en compte le tri par tension directe lors de la conception des circuits d'alimentation pour des réseaux multi-LED afin d'assurer une distribution de courant uniforme. Tenez compte de la dépendance à la température de la sortie et de la longueur d'onde dans l'environnement d'application final. Respectez toujours les valeurs maximales absolues pour garantir la fiabilité.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED UVA standard en boîtier plastique, le boîtier céramique de l'ELUA2016OGB offre des performances thermiques nettement supérieures, conduisant à un potentiel de courants de commande maximaux plus élevés, un meilleur maintien du flux lumineux et une durée de vie plus longue dans les applications à haute température ou à haute densité de puissance. La protection ESD intégrée de 2 kV est un avantage notable pour améliorer la robustesse en fabrication et en utilisation sur le terrain. Le tri précis sur la longueur d'onde, le flux et la tension permet une plus grande cohérence dans les performances de l'application par rapport aux produits non triés ou faiblement triés. Le petit encombrement 2016 permet une miniaturisation impossible avec des types de boîtiers plus grands.

10. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

Q : Quelle est la différence entre les différents modèles de longueur d'onde (par exemple, 365 nm vs 405 nm) ?

R : La principale différence est la longueur d'onde d'émission de crête. 365 nm émet dans la plage UVA plus courte, souvent utilisée pour le durcissement de produits chimiques spécifiques et l'attraction d'insectes. 405 nm est à la frontière de l'UVA et du violet visible, utile pour les applications nécessitant un signal visible ou où des matériaux spécifiques répondent mieux aux longueurs d'onde plus longues.

Q : Puis-je alimenter cette LED en continu à 100 mA ?

R : Non. Le courant direct maximal en régime continu est une valeur maximale absolue. La condition de fonctionnement typique est de 60 mA. Un fonctionnement continu à 100 mA dépasserait la température de jonction nominale à moins qu'un refroidissement exceptionnel ne soit fourni, comme le montre la courbe de déclassement. Cela réduirait sévèrement la durée de vie et pourrait provoquer une défaillance immédiate.

Q : Comment interpréter les valeurs de flux radiant (Min/Typ/Max) ?

R : La valeur minimale est la limite inférieure garantie pour le tri. La valeur typique est la performance moyenne ou attendue. Le maximum est la limite supérieure. Les concepteurs doivent utiliser la valeur minimale pour les calculs de scénario le plus défavorable afin de s'assurer que leur application reçoit une intensité UV suffisante.

Q : La pastille thermique est-elle électriquement isolée ?

R : Non. La fiche technique indique explicitement que la pastille thermique est électriquement unifiée avec la cathode. Cela doit être pris en compte lors de la conception du PCB pour éviter les courts-circuits.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Stylo portable de durcissement UV :Un concepteur crée un appareil portable pour durcir les plombages dentaires ou le gel pour ongles. Il sélectionne l'ELUA2016OGB-P8090R43040060-V21M (385 nm, 65 mW min) pour son équilibre entre sortie et adéquation de longueur d'onde. Il conçoit un petit PCB avec un remplissage de cuivre sous la LED comme dissipateur thermique, alimenté par un convertisseur élévateur à partir d'une batterie Li-ion 3,7 V fournissant un courant constant de 60 mA. La taille compacte de la LED permet un design de stylo élégant.

Exemple 2 : Module de validation de billets :Pour un système de détection de contrefaçon, un ingénieur a besoin d'une source UV stable. Il choisit l'ELUA2016OGB-P6070R13040060-V21M (365 nm) pour son efficacité sur les éléments de sécurité. Il conçoit un réseau de 4 LED sur un petit module. En sélectionnant des LED du même tri de tension directe (par exemple, 3234), il les connecte en série avec un seul pilote à courant constant réglé à 60 mA, assurant une luminosité uniforme sur le réseau et simplifiant la conception du pilote.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les LED UVA, comme l'ELUA2016OGB, sont des dispositifs semi-conducteurs basés sur des systèmes de matériaux nitrure d'aluminium-gallium (AlGaN). Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde spécifique de ces photons (dans la plage UVA, 315-400 nm) est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs dans la région active, qui est conçue lors du processus de croissance épitaxiale. Le boîtier céramique sert à extraire la lumière, fournir une protection mécanique et, surtout, à conduire la chaleur de la puce semi-conductrice vers l'environnement externe, ce qui est crucial pour maintenir l'efficacité et la durée de vie.

13. Tendances et évolutions technologiques

Le marché des LED UVA est poussé par des tendances vers une efficacité plus élevée (plus de flux radiant par watt électrique), des durées de vie des dispositifs plus longues et un coût réduit par milliwatt. Des recherches sont en cours pour améliorer l'efficacité quantique interne (IQE) des matériaux AlGaN et améliorer l'extraction de lumière de la puce. Les tendances en matière de boîtiers incluent le développement de substrats encore plus efficaces thermiquement et de nouvelles conceptions de lentilles pour des motifs de faisceau spécifiques. De plus, il y a une poussée pour un contrôle plus strict de la longueur d'onde et une émission spectrale plus étroite pour les applications nécessitant des énergies de photons très spécifiques, comme les processus de durcissement médicaux et industriels avancés. La tendance à la miniaturisation, illustrée par des boîtiers comme le 2016, continue de permettre de nouvelles applications dans les dispositifs portables et ultra-compacts.