Fiche technique LED UVA ELUA2835TG0 - Boîtier 2.8x3.5mm - Tension directe 3.0-4.0V - Courant 60mA - Document technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série ELUA2835TG0 représente une solution de diode électroluminescente (LED) ultraviolette (UVA) compacte et haute performance. Ce produit est conçu pour les applications nécessitant une lumière ultraviolette dans le spectre de 360 à 410 nanomètres (nm). La philosophie de conception centrale vise à fournir une efficacité élevée et des performances fiables dans un encombrement minimal, ce qui la rend adaptée à l'intégration dans les dispositifs électroniques modernes à espace limité.

L'avantage principal de cette série réside dans sa combinaison d'un large angle de vision et d'une faible consommation d'énergie. Le matériau du boîtier est du PCT, avec un revêtement en argent, contribuant à ses performances thermiques et électriques. Il est conforme aux principales normes environnementales et de sécurité, notamment RoHS, REACH et les exigences sans halogène, garantissant ainsi son adéquation pour les marchés mondiaux.

1.1 Caractéristiques principales

• Spectre d'émission ultraviolet (UVA).
• Boîtier composant monté en surface (CMS) compact mesurant 2.8mm x 3.5mm.
• Conforme aux directives RoHS, REACH et sans halogène (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Construction sans plomb (Pb-free).
• Haute efficacité et faible consommation d'énergie.
• Large angle de vision de 100 degrés.
• Adapté aux processus d'assemblage CMS automatisés.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés pour la série ELUA2835TG0. La compréhension de ces paramètres est essentielle pour une conception de circuit et une gestion thermique appropriées.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement recommandées.

• Courant direct continu maximal (I_F)F) : 70 mA. Dépasser ce courant peut provoquer une défaillance catastrophique due à une surchauffe ou à l'électromigration.
• Température de jonction maximale (T_J)J) : 90 °C. La puce semi-conductrice ne doit pas dépasser cette température pour maintenir une fiabilité à long terme et éviter une dégradation des performances.
• Température de fonctionnement et de stockage (T_Opr, T_Stg)) : -40 °C à +85 °C. Cette plage définit les conditions environnementales que le composant peut supporter pendant le fonctionnement et le stockage non opérationnel.
• Résistance thermique (R_th)J-P) : 15 °C/W. Ce paramètre indique l'efficacité avec laquelle la chaleur se propage de la jonction semi-conductrice au plot de soudure (ou au boîtier). Une valeur plus basse signifie une meilleure dissipation thermique. Par exemple, au courant direct maximal de 60mA et une tension directe typique de ~3.5V, la dissipation de puissance est d'environ 210mW. Cela entraînerait une élévation de température de jonction d'environ 3.15°C au-dessus de la température du plot (0.21W * 15°C/W).
• Résistance maximale aux décharges électrostatiques (Modèle du corps humain) : 2000V. Ceci spécifie la sensibilité du composant aux décharges électrostatiques, un facteur critique pour les procédures de manipulation et d'assemblage.

2.2 Caractéristiques photométriques et électriques

Les performances de la LED sont caractérisées dans des conditions de test spécifiques, typiquement à une température de plot de soudure de 25°C et un courant direct de 60mA.

La fiche technique répertorie quatre codes produits principaux au sein de la série, différenciés par leurs gammes de longueur d'onde de crête :

• ELUA2835TG0-P6070R53040060-VA1D : Longueur d'onde de crête 360-370nm.
• ELUA2835TG0-P8090R53040060-VA1D : Longueur d'onde de crête 380-390nm.
• ELUA2835TG0-P9000R53040060-VA1D : Longueur d'onde de crête 390-400nm.
• ELUA2835TG0-P0010R53040060-VA1D : Longueur d'onde de crête 400-410nm.

Pour toutes les variantes, le courant direct est spécifié à 60mA, avec une plage de tension directe de 3.0V à 4.0V. Le flux radiant (puissance optique de sortie) est classé en gammes, avec un minimum de 70mW, une valeur typique de 90mW et un maximum de 150mW. Il est important de noter que le flux radiant est une mesure de la puissance optique totale (en watts), et non de la luminosité perçue, qui est plus pertinente pour la lumière visible.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir l'uniformité et permettre une sélection basée sur les besoins de l'application, les LED sont triées en gammes de performance après fabrication.

3.1 Gammes de flux radiant

Les LED sont catégorisées en fonction de leur flux radiant mesuré à 60mA. Les codes de gamme (R5, R6, R9, S2) définissent des plages de sortie minimale et maximale, de 70-90mW (R5) jusqu'à 130-150mW (S2). Les concepteurs peuvent sélectionner une gamme pour garantir une puissance optique minimale pour leur application.

3.2 Gammes de longueur d'onde de crête

La longueur d'onde de crête de la lumière ultraviolette émise est classée en plages de 10nm : U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) et U40 (400-410nm). La sélection dépend des exigences spécifiques de photochimie ou d'excitation de fluorescence de l'application cible. Une tolérance de ±1nm est spécifiée pour la mesure.

3.3 Gammes de tension directe

La tension directe (V_fF) à 60mA est classée par incréments de 0.2V, de 3.0-3.2V (Gamme 3032) à 3.8-4.0V (Gamme 3840). Connaître la gamme V_fF est important pour concevoir le circuit de limitation de courant et prédire la consommation d'énergie et la charge thermique. Une tolérance de ±2% est appliquée à ces mesures.

4. Analyse des courbes de performance

Les graphiques fournis offrent des informations cruciales sur le comportement du composant dans différentes conditions de fonctionnement.

4.1 Distribution spectrale relative

Le graphique montre l'intensité d'émission sur le spectre des longueurs d'onde pour les quatre principales variantes de longueur d'onde (365nm, 385nm, 395nm, 405nm). Chaque courbe présente un pic distinct, confirmant le classement. La largeur spectrale (largeur à mi-hauteur) peut être déduite du graphique, ce qui est important pour les applications nécessitant une pureté spectrale spécifique.

4.2 Tension directe en fonction du courant direct (Courbe IV)

Ce graphique illustre la relation non linéaire entre la tension et le courant. La tension directe augmente avec le courant, et de légères variations peuvent être observées entre les différentes puces de longueur d'onde. Cette courbe est fondamentale pour sélectionner une topologie de pilote appropriée (par exemple, courant constant vs. tension constante).

4.3 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

La puissance optique de sortie augmente avec le courant d'alimentation mais pas de manière linéaire. Le graphique montre le flux radiant relatif (normalisé par rapport à la valeur à un courant spécifique, probablement 60mA) augmentant avec le courant avant de potentiellement saturer à des courants plus élevés. Cela éclaire les décisions concernant l'alimentation de la LED en dessous de sa valeur maximale pour optimiser l'efficacité (puissance lumineuse par watt électrique) ou la durée de vie.

4.4 Caractéristiques thermiques

Plusieurs graphiques détaillent l'impact de la température :

• Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction : Montre que la puissance optique de sortie diminue lorsque la température de jonction augmente. C'est un facteur clé de déclassement thermique.
• Tension directe en fonction de la température de jonction : Démontre que V_fF diminue avec l'augmentation de la température, ce qui est une caractéristique des diodes semi-conductrices. Cela peut être utilisé pour une surveillance indirecte de la température.
• Longueur d'onde de crête en fonction de la température de jonction : Indique que la longueur d'onde d'émission de crête se décale légèrement avec la température, ce qui peut être une considération dans les applications de précision.
• Courbe de déclassement : Le graphique le plus critique pour la fiabilité. Il définit le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température ambiante augmente, le courant maximal de sécurité doit être réduit pour empêcher la température de jonction de dépasser sa limite de 90°C. Par exemple, à une température ambiante de 85°C, le courant maximal est de 0mA, ce qui signifie que le composant ne peut pas être utilisé à cette température.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions mécaniques

La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé du boîtier 2.8mm x 3.5mm. Les caractéristiques principales incluent les plots de contact anode et cathode et un plot thermique central. Le plot thermique est noté comme étant électriquement connecté à la cathode. Les tolérances critiques sont typiquement de ±0.2mm sauf indication contraire. Une note de manipulation cruciale met en garde contre l'application d'une force sur la lentille, ce qui pourrait endommager la structure interne.

5.2 Identification de la polarité

Le dessin du composant marque clairement les plots anode et cathode. Une polarité correcte est essentielle lors de la conception du PCB et de l'assemblage pour garantir un fonctionnement approprié.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

L'ELUA2835TG0 est conçu pour les processus standards de technologie de montage en surface (CMS).

• Soudage par refusion : Le composant est adapté au soudage par refusion. Le processus doit suivre les profils CMS standards compatibles avec le boîtier et les matériaux du PCB.
• Limite de refusion : Il est recommandé de ne pas soumettre la LED à plus de deux cycles de soudage par refusion pour minimiser la contrainte thermique sur les composants internes.
• Éviter les contraintes : Les contraintes mécaniques sur le corps de la LED pendant la phase de chauffage du soudage doivent être évitées.
• Post-soudage : La flexion de la carte de circuit imprimé après soudage est interdite, car cela peut fissurer les joints de soudure ou le boîtier de la LED lui-même.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Nomenclature du numéro de modèle

Le code produit suit une structure détaillée : ELUA2835TG0-PXXXXYY3040060-VA1D.

• ELELU : Identifiant du fabricant.
• UAA : Type de produit UVA.
• 28352835 : Dimensions du boîtier (2.8x3.5mm).
• TT : Matériau du boîtier (PCT).
• GG0 : Revêtement (Ag - Argent).
• 0VA1 : Angle de vision (100°).
• PXXXX : Code de longueur d'onde de crête (ex. : P6070 pour 360-370nm).
• YYYY : Code de la gamme de flux radiant minimum (ex. : R5).
• 30403040 : Plage de tension directe (3.0-4.0V).
• 060060 : Courant direct nominal (60mA).
• VD : Type de puce (Verticale).
• A15 : Taille de la puce (15mil).
• 11 : Nombre de puces (1).
• DD : Type de processus (Dispensing).

Cette convention de dénomination permet une sélection précise des caractéristiques de performance souhaitées.

7.2 Conditionnement en bande et bobine

Le composant est fourni sur une bande porteuse emboutie pour l'assemblage automatisé pick-and-place. La fiche technique inclut les dimensions de la bande porteuse, essentielles pour configurer l'alimenteur de l'équipement CMS.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

La fiche technique répertorie plusieurs applications :

• Durcissement UV pour ongles : Utilisé dans les appareils qui durcissent le vernis à ongles en gel, nécessitant généralement des longueurs d'onde de 365nm ou 395nm.
• Détection de faux billets UV : Excitation des marquages de sécurité sur les billets de banque, documents ou produits qui fluorescents sous des longueurs d'onde UV spécifiques.
• Pièges à moustiques UV : Attraction des insectes, car beaucoup sont attirés par la lumière ultraviolette dans la plage 365-400nm.

D'autres applications potentielles incluent le durcissement de résine, la microscopie à fluorescence, la purification de l'air/de l'eau (avec la longueur d'onde appropriée) et les dispositifs de thérapie médicale.

8.2 Considérations de conception

• Circuit de pilotage : Un pilote à courant constant est fortement recommandé pour garantir une puissance optique de sortie stable et éviter l'emballement thermique, car la tension directe a un coefficient de température négatif.
• La gestion thermique est primordiale. La courbe de déclassement doit être strictement suivie. Une surface de cuivre PCB adéquate (plots thermiques) et un éventuel dissipateur thermique sont nécessaires, en particulier lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales ou dans des températures ambiantes élevées.
• Conception optique : Le large angle de vision de 100 degrés fournit un éclairage étendu. Pour des faisceaux focalisés, des optiques secondaires (lentilles) seraient nécessaires.
• Protection contre les décharges électrostatiques : Bien que classé pour 2000V HBM, les précautions standard contre les décharges électrostatiques pendant la manipulation et l'assemblage doivent être observées.
• Sélection de la longueur d'onde : Choisissez la gamme de longueur d'onde (U36, U38, etc.) en fonction du spectre d'absorption du matériau cible (par exemple, le photo-initiateur dans la résine) ou de la longueur d'onde d'excitation nécessaire pour la fluorescence.

9. Comparaison et différenciation techniques

Bien qu'une comparaison directe côte à côte avec d'autres produits ne soit pas fournie dans la fiche technique, les principaux points de différenciation de la série ELUA2835TG0 peuvent être déduits :

• Taille du boîtier : L'empreinte 2835 est un standard industriel courant, offrant un équilibre entre la puissance lumineuse et l'espace sur la carte, permettant potentiellement un remplacement ou une mise à niveau facile depuis d'autres LED au format 2835.
• Large angle de vision : L'angle de vision de 100 degrés est remarquablement large pour une LED UVA, bénéfique pour les applications d'éclairage de surface.
• Classement complet : Un classement détaillé pour le flux, la longueur d'onde et la tension permet une conception précise et des performances constantes en production de volume.
• Conformité environnementale : La conformité totale aux normes RoHS, REACH et sans halogène est un avantage significatif pour les produits ciblant les marchés internationaux avec des réglementations strictes.

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

Q1 : Quelle est la différence entre le flux radiant (mW) et le flux lumineux (lm) ?
R : Le flux radiant mesure la puissance optique totale en watts. Le flux lumineux mesure la luminosité perçue par l'œil humain, pondérée par la courbe de vision photopique. Étant donné que les UVA sont invisibles pour l'homme, leurs performances sont correctement spécifiées en flux radiant (mW).

Q2 : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante de 3.3V ?
R : Ce n'est pas recommandé. La tension directe varie de 3.0V à 4.0V (et avec la température). Une tension constante proche de 3.3V pourrait provoquer un courant excessif dans un composant à faible Vf ou un courant insuffisant dans un composant à Vf élevé. Un pilote à courant constant réglé à 60mA (ou moins selon le déclassement) est la méthode correcte.

Q3 : Pourquoi la température ambiante de fonctionnement maximale est-elle de 85°C alors que la jonction peut atteindre 90°C ?
R : La limite ambiante de 85°C garantit que dans les conditions de fonctionnement réelles—avec la LED dissipant de la puissance (provoquant une élévation de température du plot à la jonction)—la température de jonction ne dépasse pas son maximum de 90°C. La courbe de déclassement définit graphiquement la zone de fonctionnement sûre.

Q4 : Comment interpréter le graphique \"Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction\" ?
R : Le graphique montre que la puissance de sortie diminue lorsque la température augmente. Par exemple, si le flux relatif est de 0.8 à une température de jonction de 100°C, cela signifie que la puissance de sortie n'est que de 80% de ce qu'elle était à la température de référence (probablement 25°C). Cela doit être pris en compte dans les conceptions où des températures ambiantes élevées ou une mauvaise dissipation thermique sont attendues.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario : Conception d'un appareil compact de durcissement UV pour ongles.
1. Sélection de la longueur d'onde : Choisissez la variante 395nm (gamme U39) ou 365nm (gamme U36), car ce sont des longueurs d'onde courantes pour activer les photo-initiateurs dans les vernis en gel.
2. Exigence de puissance optique : Déterminez l'intensité et la surface de durcissement requises. Plusieurs LED peuvent être nécessaires. Sélectionnez la gamme de flux radiant (par exemple, S2 pour la puissance de sortie la plus élevée) pour répondre à l'exigence de densité de puissance.
3. Conception du pilote : Concevez un circuit pilote à courant constant pour, par exemple, 50mA par LED (déclassé de 60mA pour une durée de vie plus longue et une charge thermique réduite). Calculez le courant total nécessaire pour le réseau.
4. Conception thermique : L'appareil sera tenu à la main et pourra avoir une circulation d'air limitée. Utilisez un PCB avec de grandes zones thermiques connectées à un noyau métallique interne ou à un dissipateur thermique dédié. Vérifiez par calcul ou simulation que la température de jonction reste inférieure à 90°C dans la pire température ambiante attendue (par exemple, 40°C).
5. Implantation : Placez les LED sur le PCB avec la polarité correcte. Assurez-vous que le plot thermique est correctement soudé à une zone de cuivre pour la diffusion de la chaleur.

12. Principe de fonctionnement

Les LED ultraviolettes fonctionnent sur le même principe fondamental que les LED visibles : l'électroluminescence dans un matériau semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent 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 des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la région active. Pour les LED UVA, des matériaux comme le nitrure d'aluminium-gallium (AlGaN) ou le nitrure d'indium-gallium (InGaN) avec des compositions spécifiques sont conçus pour produire des photons dans la plage de 360-410nm. Le boîtier comprend une puce semi-conductrice sans phosphore, une coupelle réfléchissante pour diriger la lumière et une lentille d'encapsulation qui assure également une protection environnementale.

13. Tendances technologiques

Le domaine des LED UV évolue rapidement. Les tendances clés incluent :

• Efficacité accrue : La recherche continue vise à améliorer l'efficacité énergétique (conversion de puissance électrique en puissance optique) des LED UVA et des LED UVB/UVC à longueur d'onde plus courte, réduisant ainsi la consommation d'énergie et la charge thermique.
• Densité de puissance plus élevée : Développement de puces et de boîtiers capables de supporter des courants d'alimentation plus élevés et de dissiper plus de chaleur, conduisant à une puissance optique plus importante à partir d'un seul composant.
• Expansion et précision des longueurs d'onde : Contrôle plus strict des longueurs d'onde d'émission et développement de LED émettant dans des bandes spécifiques et étroites pour des applications spécialisées dans la détection, la thérapie médicale et la purification.
• Réduction des coûts : À mesure que les volumes de fabrication augmentent et que les processus mûrissent, le coût par milliwatt de sortie UV continue de diminuer, rendant les solutions LED UV viables pour davantage d'applications grand public et industrielles auparavant dominées par les lampes à vapeur de mercure.
• Fiabilité et durée de vie améliorées : Les améliorations dans les matériaux, le conditionnement et la gestion thermique prolongent la durée de vie opérationnelle des LED UV, un facteur critique pour l'adoption commerciale et industrielle.