Fiche technique ELUA3535OG5 LED UVA - 3,5x3,5x3,5mm - 3,2-4,0V - 500mA - 360-410nm - Document technique français

1. Vue d'ensemble du produit

La série ELUA3535OG5 est une LED de haute qualité et fiabilité, à base de céramique, spécifiquement conçue pour les applications ultraviolettes (UVA). Sa construction robuste et ses caractéristiques de performance la rendent adaptée aux environnements exigeants.

1.1 Avantages principaux

• Puissance de sortie élevée :Délivre un flux radiant élevé, la rendant efficace pour les applications nécessitant une intensité UV significative.
• Boîtier en céramique (Al2O3) :Offre une excellente gestion thermique, une résistance mécanique et une fiabilité à long terme supérieures aux boîtiers plastiques.
• Facteur de forme compact :L'empreinte de 3,5 mm x 3,5 mm x 3,5 mm permet des agencements de PCB à haute densité.
• Conformité et sécurité :Le produit est conforme RoHS, sans plomb, conforme REACH UE et sans halogène, répondant à des normes environnementales et de sécurité strictes.
• Protection ESD :Protection intégrée contre les décharges électrostatiques jusqu'à 2 kV (HBM), améliorant la robustesse à la manipulation et en fonctionnement.

1.2 Applications cibles

Cette série de LED est conçue pour diverses applications UV professionnelles et industrielles, notamment :

• Systèmes de stérilisation et désinfection UV.
• Photocatalyse UV pour la purification de l'air et de l'eau.
• Éclairage pour capteurs et détection UV.
• Processus de polymérisation pour adhésifs, encres et revêtements.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement doit être maintenu dans ces limites.

• Courant direct maximal (I_F) :1000 mA pour les variantes 385 nm, 395 nm et 405 nm ; 700 mA pour la variante 365 nm. Cette différence est probablement due à l'énergie photonique plus élevée et aux défis thermiques associés aux longueurs d'onde plus courtes.
• Température de jonction maximale (T_J) :105 °C. Maintenir la température de jonction en dessous de cette limite est crucial pour la longévité.
• Résistance thermique (R_th) :4 °C/W. Cette faible valeur indique un transfert de chaleur efficace de la puce vers le plot thermique, facilité par le boîtier céramique.
• Plage de température de fonctionnement (T_Opr) :-10 °C à +100 °C.

2.2 Caractéristiques photométriques et électriques

Le tableau fournit les données de performance clés pour les configurations produit standard à un courant direct (I_F) de 500 mA.

• Longueur d'onde de crête :Disponible en quatre plages : 360-370 nm, 380-390 nm, 390-400 nm et 400-410 nm, couvrant le spectre UVA.
• Flux radiant :Les valeurs minimales vont de 900 mW (360-370 nm) à 1000 mW (autres longueurs d'onde). Les valeurs typiques sont d'environ 1200-1250 mW.
• Tension directe (V_F) :Typiquement entre 3,2 V et 4,0 V à 500 mA, avec des classes spécifiques définies pour un contrôle plus précis.

3. Explication du système de classement du produit

Le classement assure une performance cohérente en regroupant les LED ayant des caractéristiques similaires. Ceci est crucial pour les applications nécessitant une sortie uniforme.

3.1 Classement du flux radiant

Les LED sont triées en fonction de leur flux radiant minimal. Différents codes de classe (U1, U2, U3, U4) sont utilisés pour le groupe 360 nm et les groupes 380-410 nm, reflétant les variations de performance typiques selon les longueurs d'onde.

3.2 Classement de la longueur d'onde de crête

Les LED sont catégorisées en groupes (U36, U38, U39, U40) correspondant à leur plage de longueur d'onde de crête (ex. : 360-370 nm, 380-390 nm). Une tolérance serrée de ±1 nm est spécifiée.

3.3 Classement de la tension directe

La tension est classée par pas de 0,2 V (ex. : 3,2-3,4 V, 3,4-3,6 V). Ceci aide à concevoir les circuits d'alimentation et à gérer la dissipation de puissance sur plusieurs LED en série.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Spectre et émission relative

Les courbes spectrales montrent des pics d'émission étroits caractéristiques des LED. La LED 365 nm a un spectre légèrement plus large comparé aux variantes à longueur d'onde plus longue (385 nm, 395 nm, 405 nm).

4.2 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

Le flux radiant augmente de manière sous-linéaire avec le courant. La LED 405 nm montre la sortie relative la plus élevée, tandis que la LED 365 nm montre la plus faible à forts courants, ce qui est cohérent avec son courant maximal nominal inférieur.

4.3 Tension directe en fonction du courant direct

Les courbes V_Fmontrent une caractéristique diode typique. La LED 365 nm présente généralement une tension directe plus élevée que les autres au même courant, ce qui est attendu pour les semi-conducteurs à longueur d'onde plus courte.

4.4 Dépendance à la température

• Flux radiant en fonction de la température :La sortie diminue lorsque la température ambiante augmente, la LED 365 nm étant la plus sensible. Un dissipateur thermique efficace est essentiel pour maintenir les performances.
• Longueur d'onde de crête en fonction de la température :La longueur d'onde de crête se décale légèrement vers les longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) avec l'augmentation de la température.
• Tension directe en fonction de la température : V_Fdiminue linéairement avec l'augmentation de la température, un comportement typique des semi-conducteurs.

4.5 Courbe de déclassement

La courbe de déclassement est cruciale pour la conception thermique. Elle montre le courant direct maximal admissible en fonction de la température ambiante. Par exemple, à une température ambiante de 85 °C, le courant maximal est considérablement réduit pour éviter de dépasser la température de jonction de 105 °C.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions mécaniques

La LED a une empreinte carrée de 3,5 mm x 3,5 mm avec une hauteur de 3,5 mm. Le dessin dimensionnel spécifie toutes les longueurs critiques, y compris le dôme de la lentille et le positionnement du plot thermique et des plots électriques. Les tolérances sont typiquement de ±0,1 mm.

5.2 Configuration des plots et polarité

La vue de dessous montre la disposition des plots : deux plots plus grands pour l'anode et la cathode, et un plot thermique central plus grand. Le plot thermique est isolé électriquement et doit être connecté à une zone de cuivre du PCB pour une dissipation thermique optimale. La polarité est clairement marquée sur le boîtier lui-même.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La LED convient aux procédés SMT (Technologie de Montage en Surface) standard. Le profil de refusion recommandé doit être suivi attentivement. Les considérations clés incluent :

• Éviter de dépasser deux cycles de refusion pour minimiser la contrainte thermique sur le boîtier et les liaisons internes.
• Prévenir les contraintes mécaniques sur la LED pendant les phases de chauffage et de refroidissement du soudage.
• Ne pas plier le PCB après soudage, car cela peut fissurer le boîtier céramique ou les soudures.

6.2 Stockage et manipulation

Stocker dans un environnement sec dans la plage de température de stockage spécifiée (-40 °C à +100 °C). Utiliser des procédures anti-ESD lors de la manipulation en raison de la protection ESD intégrée mais limitée.

7. Informations de commande et nomenclature du modèle

Le numéro de pièce suit une structure détaillée :ELUA3535OG5-PXXXXYY3240500-VD1M

• EL :Code fabricant.
• UA :Indique un produit UVA.
• 3535 :Taille du boîtier (3,5 mm x 3,5 mm).
• O :Matériau du boîtier (céramique Al₂O₃).
• G :Revêtement (Ag).
• 5 :Angle de vision (50°).
• PXXXX :Code de longueur d'onde de crête (ex. : 6070 pour 360-370 nm).
• YY :Classe de flux radiant minimal (ex. : U1 pour 900 mW).
• 3240 :Plage de spécification de tension directe (3,2-4,0 V).
• 500 :Courant direct nominal (500 mA).
• V :Type de puce (Verticale).
• D :Taille de puce (45 mil).
• 1 :Nombre de puces (1).
• M :Type de processus (Moulage).

8. Considérations de conception d'application

8.1 Gestion thermique

C'est l'aspect le plus critique de la conception. La faible résistance thermique (4 °C/W) n'est efficace que si la chaleur est évacuée du plot thermique. Utiliser un PCB avec des vias thermiques adéquats connectés à des plans de masse internes ou à un dissipateur thermique externe. Surveiller la température de jonction à l'aide de la courbe de déclassement.

8.2 Alimentation électrique

Utiliser un pilote à courant constant adapté aux exigences de tension et de courant direct. Tenir compte du classement de tension lors de la conception pour plusieurs LED en série afin d'assurer une distribution de courant uniforme. Ne pas dépasser les valeurs maximales absolues de courant.

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 50° fournit un faisceau relativement large. Pour les applications focalisées, des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) peuvent être nécessaires. S'assurer que tous les matériaux utilisés (lentilles, encapsulants) sont stables aux UV pour éviter le jaunissement et la dégradation dans le temps.

9. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux facteurs de différenciation de la série ELUA3535OG5 sont sonboîtier céramiqueet sasortie UVA haute puissancedans une empreinte compacte 3535.

• Comparaison aux LED UVA en boîtier plastique :La céramique offre des performances thermiques supérieures, une température de jonction maximale plus élevée et une meilleure fiabilité à long terme sous fonctionnement UV haute puissance, qui peut dégrader les plastiques.
• Comparaison aux boîtiers céramiques plus grands :La taille 3535 permet des conceptions plus compactes sans sacrifier les avantages de la construction en céramique.
• Comparaison aux LED UVA de plus faible puissance :Le flux radiant élevé (jusqu'à 1500 mW) la rend adaptée aux applications nécessitant une irradiance élevée, réduisant le nombre de LED nécessaires pour une sortie donnée.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Pourquoi le courant maximal est-il plus faible pour la version 365 nm ?

Les LED à longueur d'onde plus courte (comme 365 nm) ont généralement une efficacité énergétique (WPE) plus faible, ce qui signifie qu'un pourcentage plus élevé de la puissance électrique est converti en chaleur plutôt qu'en lumière. Pour maintenir la fiabilité et éviter la surchauffe de la jonction, le courant maximal est déclassé.

10.2 Quelle est l'importance de connecter le plot thermique ?

C'est absolument essentiel pour un fonctionnement fiable à forts courants. Le plot thermique est le chemin principal d'évacuation de la chaleur. Ne pas le connecter correctement entraînera une surchauffe rapide de la LED, conduisant à une défaillance prématurée (dépréciation du flux) ou à un dommage instantané.

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

Ce n'est pas recommandé. Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Leur tension directe a un coefficient de température négatif et varie d'une unité à l'autre (comme vu dans le classement). Une source de tension constante peut conduire à un emballement thermique, où l'augmentation du courant produit plus de chaleur, ce qui abaisse V_F, provoquant encore plus de courant, et détruisant finalement la LED. Utilisez toujours un pilote à courant constant.

10.4 Quelle est la durée de vie typique de cette LED ?

Bien qu'une durée de vie L70/L50 spécifique (heures jusqu'à 70 % ou 50 % de la sortie initiale) ne soit pas fournie dans cette fiche technique, la construction céramique de haute qualité et la spécification d'une température de jonction maximale de 105 °C sont des indicateurs d'une bonne fiabilité à long terme. La durée de vie réelle dépend fortement des conditions de fonctionnement, en particulier de la température de jonction. Fonctionner à ou en dessous du courant recommandé et avec une excellente gestion thermique maximisera la durée de vie.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

11.1 Station de polymérisation UV pour adhésifs

Scénario :Conception d'une station de polymérisation UV de paillasse pour adhésifs à durcissement rapide. La station nécessite un réseau de LED pour fournir une lumière UVA de haute intensité uniforme sur une zone de 10 cm x 10 cm.

Étapes de conception :

1. Sélection de la LED :Choisir la variante ELUA3535OG5-P0010U2... (400-410 nm), car de nombreux adhésifs sont formulés pour polymériser efficacement dans cette plage de longueurs d'onde.
2. Agencement du réseau :Calculer le nombre de LED nécessaires en fonction de l'irradiance requise (mW/cm²) à la distance de travail. L'utilisation d'optiques pour focaliser ou diffuser le faisceau de 50° peut être nécessaire pour l'uniformité.
3. Conception thermique :Monter les LED sur un PCB à âme d'aluminium (MCPCB) avec une couche diélectrique à haute conductivité thermique. L'ensemble du MCPCB est ensuite fixé à un dissipateur thermique en aluminium extrudé avec un ventilateur.
4. Conception électrique :Utiliser un pilote à courant constant capable de fournir le courant total pour toutes les LED en configuration série/parallèle. Inclure des fusibles et une surveillance de courant appropriés.
5. Contrôle :Implémenter un minuteur et éventuellement un capteur de température sur le dissipateur thermique pour éviter la surchauffe lors d'une utilisation prolongée.

Résultat :Une station de polymérisation fiable et performante avec une sortie constante et une longue durée de vie, rendue possible par les performances thermiques et optiques robustes des LED UVA en céramique.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les LED UVA fonctionnent sur le même principe fondamental que les LED à lumière visible : l'électroluminescence dans un matériau semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Pour la lumière UVA (315-400 nm), des matériaux comme le nitrure d'aluminium-gallium (AlGaN) ou le nitrure d'indium-gallium (InGaN) avec des compositions spécifiques sont utilisés pour obtenir la large bande interdite requise. Le boîtier céramique sert de substrat robuste qui évacue efficacement la chaleur de la puce semi-conductrice, ce qui est crucial pour maintenir les performances et la longévité, en particulier aux forts courants d'alimentation utilisés pour les applications UVA.

13. Tendances technologiques et perspectives

Le marché des LED UVA est tiré par les applications de stérilisation, de purification et de polymérisation industrielle. Les tendances clés incluent :

• Efficacité accrue (WPE) :La recherche continue vise à améliorer l'efficacité énergétique (WPE) des LED UVA, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique pour une même sortie optique.
• Densité de puissance plus élevée :Le développement continue vers l'intégration de plus de puissance optique dans des boîtiers de même taille ou plus petits, comme le 3535, permettant des systèmes plus compacts et puissants.
• Fiabilité améliorée aux longueurs d'onde plus courtes :Améliorer la longévité et les performances des LED émettant dans la partie basse du spectre UVA (ex. : 365 nm) et dans les plages UVB/UVC reste un objectif majeur pour les applications germicides.
• Emballage avancé :Innovations dans les matériaux de boîtier (ex. : autres céramiques, composites) et les technologies d'interface thermique pour réduire davantage la résistance thermique et gérer la chaleur dans les réseaux haute puissance.
• Intégration intelligente :Intégration potentielle de capteurs (ex. : pour la surveillance de la température ou de l'irradiance) dans les modules LED pour un contrôle en boucle fermée dans les systèmes avancés.