Fiche technique LED UV LTPL-C16FUVM405 - 3,2x1,6x1,9mm - 3,1V - 22mW - 405nm - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La série LTPL-C16 représente une avancée significative dans la technologie de l'éclairage à semi-conducteurs, spécifiquement conçue pour les applications ultraviolettes (UV). Ce produit est une source lumineuse écoénergétique et ultra-compacte qui allie la longue durée de vie opérationnelle et la haute fiabilité inhérentes aux diodes électroluminescentes (LED) à des niveaux de performance adaptés pour remplacer les systèmes d'éclairage UV conventionnels. Son facteur de forme miniature offre aux concepteurs une grande liberté pour intégrer des sources UV dans des applications à espace limité, ouvrant de nouvelles possibilités dans diverses industries.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

Le dispositif intègre plusieurs caractéristiques de conception qui améliorent sa fabricabilité et ses performances :

• Compatibilité avec l'assemblage automatisé :Le boîtier est entièrement compatible avec les équipements automatiques standard de pick-and-place, facilitant une production en volume élevé et rentable.
• Compatibilité avec le soudage par refusion :Il est conçu pour résister aux processus de soudage par refusion infrarouge (IR) et en phase vapeur, standards dans les lignes d'assemblage de technologie de montage en surface (SMT).
• Boîtier standardisé :Le composant est conforme aux contours de boîtier standard EIA (Electronic Industries Alliance), garantissant une large compatibilité avec les règles de conception et les processus d'assemblage de l'industrie.
• Capacité de pilotage direct :La LED est compatible avec les circuits intégrés (CI), ce qui signifie qu'elle peut être pilotée directement par la sortie de nombreux circuits logiques ou pilotes sans nécessiter de composants d'interface complexes.
• Conformité environnementale :Le produit est fabriqué pour répondre aux normes de produits verts et est sans plomb (Pb-free) conformément à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses).

1.2 Applications cibles

Cette LED UV 405nm est spécifiquement ciblée pour les applications nécessitant une source compacte et fiable de lumière proche-ultraviolette. Les principaux domaines d'application incluent :

• Polymérisation UV :Durcissement instantané des adhésifs, revêtements et encres dans les processus de fabrication et d'impression.
• Marquage et codage UV :Facilitation des réactions photochimiques pour le marquage ou le codage sur divers matériaux.
• Collage UV :Activation des adhésifs photodurcissables pour l'assemblage en électronique, dispositifs médicaux et optique.
• Séchage des encres d'impression :Accélération du séchage et de la fixation des encres d'impression spécialisées.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance du dispositif dans des conditions de test standard.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Un fonctionnement à ou près de ces limites n'est pas recommandé pendant de longues périodes. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Po) :160 mW. C'est la puissance totale maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant continu direct (If) :40 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué.
• Tension inverse (Vr) :5 V. Le dispositif possède une diode de protection Zener intégrée ; dépasser cette tension en polarisation inverse peut causer des dommages.
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est spécifié pour fonctionner.
• Plage de température de stockage (Tstg) :-40°C à +100°C.
• Température de jonction (Tj) :100°C. La température maximale admissible de la puce semi-conductrice elle-même.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la performance typique de la LED dans des conditions de fonctionnement normales (Ta=25°C, If=20mA).

• Flux radiant (Φe) :22 mW (Typique), avec une plage de 16 mW (Min) à 28 mW (Max). C'est la puissance optique totale émise dans le spectre UV, mesurée selon la norme CAS140B avec une tolérance de mesure de ±10%. C'est la métrique clé pour l'efficacité de la polymérisation UV.
• Angle de vision (2θ1/2) :135° (Typique). Cet angle de vision large indique un profil d'émission lambertien, adapté pour éclairer de grandes surfaces ou cibles à courte distance.
• Longueur d'onde de crête (λp) :405 nm (Typique), allant de 400 nm à 410 nm. Cela place l'émission dans le spectre proche-UV (UVA). La tolérance de mesure est de ±3 nm.
• Tension directe (Vf) :3,1 V (Typique), allant de 2,8 V à 4,0 V à 20mA. La tolérance de mesure est de ±0,1V. Ce paramètre est classé pour assurer la cohérence de production.
• Tension inverse (Vr) :1,2 V (Max) à un courant inverse (Ir) de 10µA.Note critique :Ce test sert uniquement à vérifier la fonction de protection Zener. La LED n'estpasconçue pour fonctionner en polarisation inverse. Un courant inverse soutenu peut entraîner une défaillance du dispositif.

2.3 Manipulation et précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Le dispositif est sensible aux décharges électrostatiques (ESD) et aux surtensions électriques. Des procédures de manipulation appropriées sont obligatoires : utilisation de bracelets antistatiques ou de gants antistatiques mis à la terre, et s'assurer que tous les équipements et postes de travail sont correctement mis à la terre.

3. Explication du système de classement

Pour garantir une performance cohérente en application, les LED sont triées (classées) en fonction de paramètres clés après fabrication. Le code de classement est marqué sur l'emballage.

3.1 Classement de la tension directe (Vf)

Les LED sont catégorisées en trois classes de tension à un courant de test de 20mA :
V1 : 2,8V - 3,2V
V2 : 3,2V - 3,6V
V3 : 3,6V - 4,0V

3.2 Classement du flux radiant (Φe)

La puissance optique de sortie est triée en six classes à 20mA :
R4 : 16 mW - 18 mW
R5 : 18 mW - 20 mW
R6 : 20 mW - 22 mW
R7 : 22 mW - 24 mW
R8 : 24 mW - 26 mW
R9 : 26 mW - 28 mW

3.3 Classement de la longueur d'onde de crête (λp)

La longueur d'onde d'émission est triée en deux classes principales :
P4A : 400 nm - 405 nm
P4B : 405 nm - 410 nm

Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des LED adaptées à des exigences de tension spécifiques, des besoins en puissance optique et une sortie spectrale précise, ce qui est crucial pour les applications avec des seuils de réaction photochimique stricts.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard.

4.1 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

Cette courbe montre que la sortie optique (Φe) est approximativement linéaire avec le courant direct (If) dans la plage de fonctionnement recommandée. Piloter la LED au-dessus du 20mA typique augmentera la sortie mais augmentera également la dissipation de puissance et la température de jonction, ce qui doit être géré par une conception thermique.

4.2 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe IV)

La courbe IV démontre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie que Vf diminuera légèrement lorsque la température de jonction augmente en fonctionnement à courant constant.

4.3 Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction

C'est l'une des courbes les plus critiques pour la conception. Elle montre la dégradation de la sortie optique lorsque la température de jonction (Tj) augmente. Les LED UV sont particulièrement sensibles à la température. Maintenir une Tj basse grâce à une disposition de PCB efficace, des vias thermiques et éventuellement un dissipateur thermique est primordial pour garantir une sortie optique stable à long terme et la fiabilité du dispositif.

4.4 Spectre d'émission relatif

La courbe de distribution spectrale confirme l'émission de crête à ~405nm avec une largeur spectrale typique (Largeur à mi-hauteur). Cette émission à bande étroite est idéale pour cibler des photoamorceurs spécifiques dans les applications de durcissement.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions de contour

Le boîtier est un dispositif de montage en surface ultra-compact. Les dimensions clés (en millimètres, tolérance ±0,1mm) sont approximativement de 3,2mm de longueur, 1,6mm de largeur et 1,9mm de hauteur. La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé montrant l'emplacement des pastilles, la forme de la lentille et l'indicateur de polarité (généralement une marque de cathode).

5.2 Disposition recommandée des pastilles de fixation sur PCB

Un motif de pastilles est fourni pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Ce motif est crucial pour obtenir une soudure fiable, assurer un bon auto-alignement pendant la refusion et faciliter le transfert de chaleur de la puce LED vers le PCB.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion détaillé est spécifié pour les processus de soudure sans plomb (Pb-free). Les paramètres clés incluent :
- Préchauffage :150-200°C pendant jusqu'à 120 secondes.
- Température de crête :Maximum de 260°C.
- Temps au-dessus du liquidus :Il est recommandé de ne pas dépasser 10 secondes, et la refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.
Le profil met l'accent sur une montée et une descente en température graduelles pour minimiser le choc thermique. La température de soudage la plus basse possible permettant une soudure fiable est toujours recommandée.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une température de pointe de fer à souder ne dépassant pas 300°C doit être utilisée, avec un temps de contact limité à un maximum de 3 secondes par soudure. Cela ne doit être effectué qu'une seule fois.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-assemblage est requis, seuls les produits chimiques spécifiés doivent être utilisés. Immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en silicone ou le matériau du boîtier.

6.4 Sensibilité à l'humidité et stockage

Le produit est classé Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3 selon la norme JEDEC J-STD-020.
- Sachet scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. Utiliser dans l'année suivant la date de scellage du sachet.
- Sachet ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants doivent être soudés dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition à l'environnement de l'atelier. Si la carte indicateur d'humidité devient rose (indiquant >10% HR) ou si le temps d'exposition est dépassé, un séchage à 60°C pendant au moins 48 heures est requis avant utilisation. Rescellerez toute partie non utilisée avec un nouvel agent desséchant.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur une bande porteuse emboutie pour l'assemblage automatisé.
- Dimensions de la bande :Des dessins détaillés spécifient le pas des alvéoles, la largeur et les dimensions de la bande de couverture.
- Bobine :Bobine standard de 7 pouces (178mm).
- Quantité :Typiquement 1500 pièces par bobine.
- Qualité :Conforme aux spécifications EIA-481-1-B, avec un maximum de deux composants manquants consécutifs autorisés.

8. Conception d'application et considérations

8.1 Conception du circuit de pilotage

Principe critique :Une LED est un dispositif piloté par le courant, et non par la tension. Pour garantir une luminosité uniforme et une longue durée de vie, elle doit être pilotée par une source de courant contrôlée.
- Pilotage à courant constant :La méthode recommandée est d'utiliser un circuit intégré pilote LED dédié ou un circuit fournissant un courant constant stable.
- Résistance de limitation de courant :Pour des applications simples avec une alimentation en tension stable (Vcc), une résistance en série (R = (Vcc - Vf) / If) est le minimum requis. Ceci est essentiel lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle pour empêcher l'accaparement du courant par la LED ayant la Vf la plus basse. Chaque branche parallèle devrait idéalement avoir sa propre résistance de limitation de courant.

8.2 Gestion thermique

Un dissipateur thermique efficace est non négociable pour la performance et la fiabilité. Les considérations de conception incluent :
- Utiliser un PCB avec une surface de cuivre suffisante (pastilles thermiques) connectée à la pastille thermique de la LED.
- Mettre en œuvre des vias thermiques sous l'empreinte de la LED pour conduire la chaleur vers les couches de cuivre internes ou inférieures.
- S'assurer que la conception globale du système permet la dissipation de chaleur pour empêcher la température de jonction de dépasser sa valeur maximale, surtout lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés ou à des températures ambiantes élevées.

8.3 Champ d'application et sécurité

Le dispositif est destiné aux équipements électroniques commerciaux et industriels standard. Il n'est pas conçu ou qualifié pour des applications critiques pour la sécurité où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, contrôle aérien, dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales, systèmes de sécurité des transports). Pour de telles applications, une consultation avec le fabricant pour des produits spécialisés est requise.

9. Comparaison et différenciation techniques

La LTPL-C16FUVM405 se différencie sur le marché des LED UV par sa combinaison d'attributs :
- Taille ultra-compacte :Son empreinte miniature de 3,2x1,6mm permet une intégration dans des produits très petits ou des réseaux denses.
- Haute efficacité :Délivrer jusqu'à 28mW de puissance optique à partir d'un faible courant de pilotage de 20mA représente une bonne efficacité de conversion électrique-optique pour sa catégorie.
- Large angle de vision :L'angle de vision de 135° fournit un éclairage large et uniforme, idéal pour le durcissement ou l'exposition de grandes surfaces sans optique complexe.
- Boîtier robuste :La compatibilité avec les processus de refusion SMT standard et le classement MSL3 le rendent adapté à la fabrication électronique grand public à volume élevé.

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

Q1 : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?
R :Non. Une alimentation 5V avec un simple calcul de résistance série (R = (5V - 3,1V) / 0,02A = 95Ω) peut sembler faisable, mais ce n'est pas recommandé. La broche du microcontrôleur a une limite de courant de sortie (souvent 20-40mA max au total pour la puce) et n'est pas une source de tension stable sous charge. Utilisez un circuit pilote dédié ou un transistor.

Q2 : Pourquoi la tension inverse nominale est-elle importante si je ne dois pas l'utiliser en inverse ?
R :La valeur nominale indique le niveau de protection intégrée contre une connexion inverse accidentelle pendant l'assemblage ou les tests. Elle définit le seuil avant que la diode Zener interne ne conduise fortement, protégeant potentiellement la puce LED d'une défaillance immédiate due à une erreur de câblage, mais une polarisation inverse soutenue est nocive.

Q3 : Mon processus de durcissement semble lent. Puis-je augmenter le courant de pilotage au-dessus de 20mA ?
R :Vous pouvez, mais vous devez fonctionner dans la limite absolue maximale de 40mA. Augmenter le courant augmente la sortie optique mais augmente également exponentiellement la génération de chaleur (Puissance = Vf * If). Vousdevezeffectuer une analyse et une conception thermique approfondies pour vous assurer que la température de jonction (Tj) reste inférieure à 100°C. Piloter à des courants plus élevés sans gestion thermique réduira la sortie (en raison de la dégradation thermique), raccourcira la durée de vie et peut causer une défaillance prématurée.

Q4 : Quelle est la différence entre le Flux radiant (mW) et le Flux lumineux (lm) ?
R :Le flux radiant mesure la puissance optique totalesur toutes les longueurs d'onde (Watts). Le flux lumineux mesure la luminosité perçuepar l'œil humain (lumens), pondérée par la courbe de réponse photopique. Comme il s'agit d'une LED UV émettant une lumière invisible pour l'homme, ses performances sont correctement spécifiées en Flux radiant (mW), ce qui corrèle directement avec son efficacité dans les processus photochimiques comme le durcissement.11. Étude de cas pratique de conception et d'utilisationScénario : Conception d'une station de durcissement UV compacte pour un bac à résine d'imprimante 3D de bureau.

Conception du réseau :

Plusieurs LED LTPL-C16FUVM405 seraient disposées en grille sur un PCB pour éclairer uniformément la surface du bac. Leur large angle de vision de 135° réduit le nombre de LED nécessaires par rapport aux dispositifs à angle plus étroit.
1. Circuit de pilotage :Un circuit intégré pilote LED à courant constant serait sélectionné pour alimenter le réseau, capable de délivrer un courant stable de 20mA par chaîne de LED. Les LED seraient connectées dans une configuration série-parallèle adaptée aux limites de tension et de courant du pilote.
2. Conception thermique :Le PCB serait fabriqué sur une carte FR4 de 1,6mm avec du cuivre 2oz. Un large plan de cuivre continu sur les couches supérieure et inférieure, connecté par un réseau de vias thermiques sous chaque empreinte de LED, servirait de dissipateur thermique principal. Le PCB pourrait être monté sur un châssis en aluminium pour un refroidissement supplémentaire.
3. Optique :Bien que le large angle soit bénéfique, un diffuseur simple pourrait être placé sur le réseau pour garantir un éclairage parfaitement uniforme sur la surface de durcissement.
4. Contrôle :Le circuit intégré pilote serait contrôlé par le microcontrôleur du système pour pulser ou atténuer le réseau UV selon les besoins de la recette de durcissement, gérant la dose d'exposition.
5. 12. Principe de fonctionnement et tendances technologiques12.1 Principe de fonctionnement de base

Une diode électroluminescente (LED) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans ce dispositif spécifique, le matériau semi-conducteur (probablement à base de nitrure de gallium-indium - InGaN) est conçu pour que cette énergie soit libérée sous forme de photons dans le spectre proche-ultraviolet, avec une longueur d'onde de crête d'environ 405 nanomètres. La diode Zener intégrée fournit un chemin de claquage contrôlé pour les tensions inverses, offrant une protection de base pour la jonction LED délicate.

12.2 Tendances de l'industrie

L'industrie de l'éclairage à semi-conducteurs, y compris les LED UV, continue d'évoluer selon plusieurs trajectoires clés :

Efficacité accrue (WPE - Efficacité électrique-optique) :

La recherche continue vise à extraire plus de puissance optique (mW) de la même puissance électrique d'entrée (mW), réduisant la génération de chaleur et la consommation d'énergie.
- Densité de puissance plus élevée :Développement de technologies de boîtiers et de puces pouvant supporter des courants de pilotage plus élevés et dissiper plus de chaleur, permettant à des LED plus petites de délivrer plus de puissance UV.
- Longueurs d'onde plus courtes :Bien que ce produit soit dans la bande UVA (405nm), des efforts de R&D significatifs sont concentrés sur la production de LED fiables et efficaces plus profondément dans le spectre UV (UVB et UVC) pour la stérilisation, la purification et les applications médicales avancées.
- Emballage thermique amélioré :Progrès dans les matériaux de boîtiers (par exemple, substrats céramiques) et les technologies d'interface thermique pour réduire la résistance thermique de la jonction à l'environnement ambiant, ce qui est critique pour maintenir la performance et la durée de vie.
- Intégration intelligente :Tendances vers la combinaison de LED UV avec des capteurs embarqués (pour la surveillance de la dose) ou des pilotes pour des moteurs d'éclairage plus intelligents et plus contrôlables.
- Intelligent Integration:Trends toward combining UV LEDs with onboard sensors (for dose monitoring) or drivers for smarter, more controllable light engines.