Fiche technique LTPL-C16FUVM375 - LED UV - 3,2x1,6x1,9mm - 3,5V - 160mW - Longueur d'onde pic 375nm - Document technique FR

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. Sa petite taille et sa conception en montage en surface (CMS) offrent aux concepteurs une grande liberté dans le développement de produits, ouvrant de nouvelles possibilités pour les procédés et équipements à base d'UV.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

Les principaux avantages de ce composant découlent de sa conception et de son procédé de fabrication. Il est entièrement compatible avec les équipements automatisés standard de pick-and-place, facilitant un assemblage en grande série et économique sur cartes de circuits imprimés (PCB). Le boîtier est qualifié pour les procédés de brasage par refusion infrarouge (IR) et à phase vapeur, respectant les exigences standard de fabrication sans plomb et conformes RoHS. Son empreinte standard EIA (Electronic Industries Alliance) garantit l'interopérabilité et la facilité d'intégration dans les bibliothèques de conception et les lignes d'assemblage existantes. De plus, le dispositif est conçu pour être directement compatible avec les niveaux de commande des circuits intégrés (CI), simplifiant ainsi l'électronique de contrôle périphérique.

1.2 Applications cibles

Cette LED UV est spécifiquement destinée aux procédés industriels et de fabrication utilisant la lumière ultraviolette. Les principaux domaines d'application incluent le durcissement UV d'adhésifs, de résines et de revêtements, où une polymérisation précise et rapide est requise. Elle convient également aux systèmes de marquage et de codage UV. Un autre cas d'utilisation important concerne le séchage et le durcissement d'encres d'impression spécialisées. La longueur d'onde de 375nm est particulièrement efficace pour initier les réactions photochimiques nécessaires à ces fins.

2. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif est logé dans un boîtier CMS compact. Les dimensions externes sont critiques pour la conception du PCB et la gestion thermique. Le corps du boîtier mesure approximativement 3,2 mm de longueur, 1,6 mm de largeur et a une hauteur de 1,9 mm. Toutes les tolérances dimensionnelles sont typiquement de ±0,1 mm, sauf indication contraire sur le dessin mécanique détaillé. Le composant est doté d'une lentille transparente pour une extraction de lumière optimale.

2.1 Configuration des pastilles de fixation sur PCB

Pour un brasage fiable, un motif de pastilles (empreinte) recommandé pour le PCB est fourni. Ce motif est optimisé pour les procédés de brasage par refusion infrarouge ou à phase vapeur. La conception des pastilles assure une formation correcte du congé de soudure, une stabilité mécanique et un transfert thermique efficace de la puce LED vers le PCB, ce qui est crucial pour gérer la température de jonction et maintenir la fiabilité à long terme.

2.2 Identification de la polarité

Le composant possède une cathode et une anode désignées. La polarité est généralement indiquée par un marquage sur le corps du boîtier, tel qu'une encoche, un point ou un coin coupé. Une orientation correcte de la polarité lors de l'assemblage est obligatoire, car l'application d'une tension inverse dépassant la valeur absolue maximale peut causer des dommages immédiats au dispositif.

3. Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ces limites ou en dessous n'est pas garanti et doit être évité pour une performance fiable.

• Dissipation de puissance (Po) :160 mW. Il s'agit de la perte de puissance maximale admissible dans le dispositif à une température ambiante (Ta) de 25°C.
• Courant continu direct (If) :40 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué.
• Tension inverse (Vr) :5 V. La tension maximale qui peut être appliquée dans le sens inverse.
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage (Tstg) :-40°C à +100°C.
• Température de jonction (Tj) :90°C. La température maximale admissible au niveau de la jonction semi-conductrice elle-même.

4. Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard de Ta=25°C et d'un courant direct (If) de 20mA, sauf indication contraire. Ils définissent la performance typique du dispositif.

• Flux radiant (Φe) :14 mW (Min), 20 mW (Typ), 28 mW (Max). Il s'agit de la puissance optique totale émise dans le spectre UV, mesurée en milliwatts.
• Angle de vision (2θ1/2) :135 degrés (Typ). Il définit l'étalement angulaire du rayonnement émis où l'intensité est la moitié de l'intensité de pic.
• Longueur d'onde de pic (λp) :370 nm (Min), 375 nm (Typ), 380 nm (Max). La longueur d'onde à laquelle l'intensité spectrale radiative est maximale.
• Tension directe (Vf) :2,8 V (Min), 3,5 V (Typ), 4,0 V (Max). La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle fonctionne au courant direct spécifié.
• Courant inverse (Ir) :10 µA (Max) à Vr=1,2V. Ce paramètre est testé pour vérifier la caractéristique Zener, mais le dispositif n'est pas destiné à fonctionner en inverse.

5. Système de classification et code de bin

Pour gérer les variations de production et permettre une sélection précise, les LED sont triées en "bins" de performance basés sur des paramètres clés. Le code de bin est marqué sur l'emballage.

5.1 Classification par tension directe (Vf)

Les dispositifs sont classés en trois bins de tension : V1 (2,8V-3,2V), V2 (3,2V-3,6V) et V3 (3,6V-4,0V). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des chutes de tension similaires pour une performance cohérente dans des réseaux en parallèle ou pour correspondre à des exigences spécifiques de pilote.

5.2 Classification par flux radiant (Φe)

La puissance optique de sortie est classée sur une large plage pour assurer un appariement d'intensité. Les bins vont de R3 (14-16 mW) à R9 (26-28 mW). La sélection de LED provenant du même bin de flux ou de bins adjacents est cruciale pour les applications nécessitant un éclairage uniforme.

5.3 Classification par longueur d'onde de pic (λp)

La longueur d'onde UV est classée en deux groupes principaux : P3P (370-375 nm) et P3Q (375-380 nm). Cela garantit une cohérence spectrale pour les procédés sensibles à une longueur d'onde d'activation UV spécifique.

6. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement du dispositif dans différentes conditions.

6.1 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

Cette courbe montre que la puissance optique de sortie n'est pas proportionnelle au courant. Elle augmente avec le courant mais peut présenter une saturation ou une efficacité réduite à des courants très élevés en raison des effets thermiques et de la baisse d'efficacité quantique interne. Un fonctionnement significativement au-dessus du point de test typique de 20mA nécessite une gestion thermique minutieuse.

6.2 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe I-V)

La caractéristique I-V est exponentielle, typique d'une diode. La courbe montre la tension de seuil (où le courant commence à circuler significativement) et comment la tension directe augmente avec le courant. Cette information est vitale pour concevoir des pilotes à courant constant.

6.3 Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction

Il s'agit de l'une des courbes les plus critiques pour la conception. Elle démontre l'impact négatif de la température sur la puissance lumineuse. Lorsque la température de jonction (Tj) augmente, le flux radiant diminue. Un dissipateur thermique efficace et une conception thermique du PCB sont essentiels pour maintenir une puissance de sortie élevée et une longue durée de vie. La courbe quantifie le facteur de déclassement.

6.4 Spectre d'émission relatif

Le graphique de distribution spectrale montre l'intensité du rayonnement émis en fonction des longueurs d'onde. Il confirme le pic à ~375nm et montre la largeur de bande spectrale (Largeur à mi-hauteur - FWHM), ce qui est important pour les applications ciblant des photoréactions spécifiques.

7. Recommandations d'assemblage et de manipulation

7.1 Recommandations pour le procédé de brasage

Le dispositif est conçu pour le brasage par refusion sans plomb. Un profil de température détaillé est fourni, spécifiant les phases de préchauffage, de stabilisation, de refusion et de refroidissement. Les paramètres clés incluent une température de corps maximale ne dépassant pas 260°C et un temps au-dessus de 240°C inférieur à 10 secondes. Des taux de refroidissement rapides ne sont pas recommandés. Le brasage manuel au fer est possible mais doit être limité à 300°C pendant un maximum de 3 secondes par borne, une seule fois.

7.2 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Cette LED est sensible aux décharges électrostatiques. Des contrôles ESD appropriés doivent être mis en place pendant la manipulation et l'assemblage. Cela inclut l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de tapis antistatiques, et d'emballages et d'équipements protégés contre les ESD. Le non-respect des précautions ESD peut entraîner une défaillance latente ou catastrophique du dispositif.

7.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy et le boîtier, entraînant une réduction de la puissance lumineuse ou une défaillance prématurée.

7.4 Sensibilité à l'humidité et stockage

Le boîtier est classé Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3 selon la norme JEDEC J-STD-020. Lorsque le sac étanche à l'humidité est scellé, les dispositifs ont une durée de conservation d'un an lorsqu'ils sont stockés à ≤ 30°C et ≤ 90% HR. Une fois le sac ouvert, les composants doivent être utilisés dans les 168 heures (7 jours) s'ils sont stockés à ≤ 30°C et ≤ 60% HR. Si la carte indicateur d'humidité devient rose ou si la limite de temps est dépassée, un séchage à 60°C pendant au moins 48 heures est requis avant la refusion pour éviter les dommages de type "pop-corn" pendant le brasage.

8. Informations sur l'emballage et la commande

Les composants sont fournis sur bande porteuse emboutie pour une manipulation automatisée. Les dimensions de la bande sont spécifiées pour être compatibles avec les chargeurs standard. La bande est enroulée sur des bobines de 7 pouces (178mm). Une bobine typique contient 1500 pièces. L'emballage est conforme aux spécifications EIA-481-1-B. La bande de couverture supérieure scelle les alvéoles des composants. Les spécifications qualité autorisent un maximum de deux composants manquants consécutifs sur une bobine.

9. Considérations de conception pour l'application

9.1 Conception du circuit de commande

Une LED est un dispositif commandé en courant. Pour un fonctionnement stable et constant, elle doit être pilotée par une source de courant constant, et non par une tension constante. Lors de la connexion de plusieurs LED, une connexion en série est préférable car elle garantit un courant identique à travers chaque dispositif. Si une connexion en parallèle est inévitable, des résistances de limitation de courant individuelles doivent être utilisées pour chaque branche de LED afin de compenser les variations de tension directe (Vf) et d'éviter l'accaparement du courant, ce qui peut entraîner une luminosité inégale et une surcontrainte potentielle d'un dispositif.

9.2 Gestion thermique

La gestion de la température de jonction est primordiale pour la performance et la durée de vie. La température de jonction maximale est de 90°C. Le concepteur doit calculer la résistance thermique de la jonction à l'ambiance (Rth j-a) en fonction de la conception du PCB, de la surface de cuivre et de l'éventuelle utilisation de vias thermiques. La puissance dissipée (Pd = Vf * If) doit être gérée pour maintenir Tj dans les limites, en tenant compte notamment du déclassement de la puissance lumineuse avec la température montré dans les courbes de performance. Une pastille thermique bien conçue sur le PCB est essentielle.

9.3 Conception optique

L'angle de vision de 135 degrés fournit un motif d'émission large. Pour les applications nécessitant une lumière UV focalisée ou collimatée, des optiques secondaires telles que des lentilles ou des réflecteurs peuvent être nécessaires. Le matériau de ces optiques doit être transparent au rayonnement UV (par exemple, des verres spécialisés ou des plastiques stables aux UV comme le PMMA).

10. Fiabilité et notes d'application

Le produit est conçu pour être utilisé dans des équipements électroniques commerciaux et industriels standard. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait compromettre la sécurité (par exemple, l'aviation, les dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales, les systèmes de sécurité des transports), une consultation spécifique et un processus de qualification potentiel sont nécessaires, car les données produit standard peuvent ne pas couvrir de tels cas d'utilisation extrêmes. La durée de vie de la LED est fortement influencée par les conditions de fonctionnement, principalement la température de jonction et le courant de commande. Un fonctionnement en dessous des valeurs maximales absolues et la mise en œuvre d'une conception thermique robuste maximiseront la durée de vie opérationnelle.