Fiche technique de la puce LED UV LTPL-C034UVG395 - Longueur d'onde pic 395nm - Tension directe typ. 3,6V - Puissance max. 4,4W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTPL-C034UVG395 est une source de lumière ultraviolette (UV) haute performance et économe en énergie, conçue pour des applications exigeantes telles que le durcissement UV et d'autres procédés industriels nécessitant un rayonnement UV. Ce produit représente une avancée significative en combinant la longue durée de vie opérationnelle et la fiabilité inhérente des diodes électroluminescentes (LED) avec le fort rayonnement traditionnellement associé aux lampes UV conventionnelles comme les lampes à vapeur de mercure. Cette combinaison offre aux concepteurs une plus grande liberté, permettant la création de systèmes plus compacts, efficaces et durables, tout en ouvrant de nouvelles opportunités pour que l'éclairage à semi-conducteurs remplace les anciennes technologies UV moins efficaces.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Compatibilité avec les circuits intégrés (CI) :Conçu pour une intégration facile dans les systèmes de contrôle électroniques modernes.
• Conformité environnementale :Entièrement conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses) et fabriqué selon des procédés sans plomb.
• Efficacité opérationnelle :Offre des coûts d'exploitation nettement inférieurs par rapport aux sources UV traditionnelles grâce à un rendement électro-optique plus élevé.
• Maintenance réduite :La nature à semi-conducteur des LED élimine les composants comme les filaments ou les électrodes qui se dégradent avec le temps, conduisant à une réduction spectaculaire des besoins et des coûts de maintenance.
• Allumage/Extinction instantané :Fournit une puissance maximale immédiate à l'activation et peut être allumé et éteint rapidement sans dégradation, contrairement à certaines sources conventionnelles.

2. Spécifications techniques et interprétation approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Courant direct continu (If) :1000 mA (courant continu maximum).
• Puissance consommée (Po) :4,4 W (dissipation de puissance maximale).
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C (température ambiante).
• Plage de température de stockage (Tstg) :-55°C à +100°C.
• Température de jonction (Tj) :125°C (température maximale au niveau de la jonction semi-conductrice).

Note critique :Un fonctionnement prolongé en polarisation inverse peut entraîner une défaillance du composant. La conception du circuit doit l'empêcher.

2.2 Caractéristiques électro-optiques à Ta=25°C

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (If = 700mA, Ta=25°C) et représentent les métriques de performance principales.

• Tension directe (Vf) :La valeur typique est de 3,6V, avec une plage allant de 3,2V (Min.) à 4,4V (Max.). Ce paramètre est crucial pour la conception de l'alimentation et la gestion thermique.
• Flux radiant (Φe) :La puissance optique totale émise dans le spectre UV. La valeur typique est de 1415 mW (1,415 W), allant de 1225 mW à 1805 mW. Cette puissance élevée est essentielle pour un durcissement efficace.
• Longueur d'onde de pic (Wp) :La longueur d'onde à laquelle la LED émet le plus de puissance. Elle est centrée autour de 395nm, avec une plage de classement de 390nm à 400nm. Cela la place dans le spectre UV proche (UVA).
• Angle de vision (2θ1/2) :Approximativement 130 degrés. Cet angle de faisceau large est bénéfique pour les applications nécessitant un éclairage de grande surface.
• Résistance thermique (Rthjs) :La valeur typique est de 4,1 °C/W (jonction au point de soudure). Cette faible valeur indique une bonne conduction thermique de la puce à la carte, essentielle pour gérer la chaleur aux courants d'alimentation élevés.

3. Système de classification par code de classement

Pour garantir l'uniformité de la production, les LED sont triées en classes de performance. Le code de classement est marqué sur l'emballage.

3.1 Classement de la tension directe (Vf)

• V1 :3,2V – 3,6V
• V2 :3,6V – 4,0V
• V3 :4,0V – 4,4V

3.2 Classement du flux radiant (Φe)

• ST :1225 – 1325 mW
• TU :1325 – 1430 mW
• UV :1430 – 1545 mW
• VW :1545 – 1670 mW
• WX :1670 – 1805 mW

3.3 Classement de la longueur d'onde de pic (Wp)

• P3T :390 – 395 nm
• P3U :395 – 400 nm

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

La puissance rayonnante augmente de manière super-linéaire avec le courant. Bien qu'un courant plus élevé (jusqu'à la valeur maximale) produise plus de rayonnement UV, il génère aussi beaucoup plus de chaleur. Le courant d'alimentation optimal est un équilibre entre la puissance souhaitée et les contraintes de gestion thermique.

4.2 Distribution spectrale relative

Le spectre d'émission est centré à 395nm avec une largeur à mi-hauteur (FWHM) typique d'environ 15-20nm. Cette bande passante étroite est avantageuse pour les procédés sensibles à des longueurs d'onde spécifiques.

4.3 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire confirme le large angle de vision de 130 degrés, montrant un profil d'émission quasi-Lambertien adapté à l'éclairage de surface.

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

Cette courbe montre la relation exponentielle typique des diodes. La tension directe augmente avec le courant et dépend également de la température. Une conception précise de l'alimentation nécessite de prendre en compte cette caractéristique.

4.5 Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction

La puissance des LED UV est très sensible à la température de jonction. La courbe montre typiquement un coefficient négatif, ce qui signifie que le flux radiant diminue lorsque la température de jonction augmente. Un dissipateur thermique efficace est essentiel pour maintenir une puissance élevée et stable.

4.6 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique définit le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante ou du boîtier. Pour garantir que la température de jonction reste inférieure à 125°C, le courant d'alimentation doit être réduit lors d'un fonctionnement à des températures ambiantes plus élevées.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions de contour

Le composant est doté d'un boîtier pour montage en surface. Les dimensions critiques incluent la taille du corps, la hauteur de la lentille, et l'emplacement/taille de la pastille anodique, cathodique et thermique. La pastille thermique est électriquement isolée (neutre) des contacts électriques, permettant de la connecter directement à un plan de masse du PCB pour une dissipation thermique optimale. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,2mm, sauf pour la hauteur de la lentille et les dimensions du substrat céramique, qui ont une tolérance plus stricte de ±0,1mm.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de fixation sur PCB

Un diagramme détaillé du motif de pastilles est fourni pour garantir une soudure fiable et des performances thermiques optimales. La conception inclut des pastilles séparées pour l'anode, la cathode et une grande pastille thermique centrale. Suivre cette empreinte recommandée est essentiel pour la stabilité mécanique, la connexion électrique, et surtout, pour le transfert de chaleur de la jonction LED vers la carte de circuit imprimé.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion suggéré

Un graphique détaillé température/temps est fourni pour le soudage par refusion sans plomb. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :Montée progressive pour activer le flux.
• Zone de maintien :Permet la stabilisation de la température sur toute la carte.
• Refusion (Liquidus) :La température de pic ne doit pas dépasser 260°C mesurée sur la surface du boîtier, avec un temps au-dessus de 240°C limité à un maximum recommandé.
• Refroidissement :Un taux de refroidissement contrôlé, non rapide, est recommandé pour éviter les chocs thermiques.

6.2 Notes importantes d'assemblage

• Le soudage par refusion est la méthode préférée. Le soudage manuel, si nécessaire, doit être limité à 300°C max pendant 2 secondes maximum, une seule fois.
• Le processus de refusion ne doit pas être effectué plus de trois fois sur le même composant.
• Le soudage par immersion n'est ni recommandé ni garanti.
• Utilisez toujours la température de soudure la plus basse possible permettant une jonction fiable.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, utilisez uniquement des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique. Des nettoyants chimiques non spécifiés pourraient endommager le matériau du boîtier LED (ex. : la lentille ou l'encapsulant).

7. Fiabilité et assurance qualité

Une série complète de tests de fiabilité a été réalisée, avec zéro défaillance rapportée sur les lots échantillons, démontrant une grande robustesse du produit.

• Tests de durée de vie opérationnelle (LTOL, RTOL, HTOL) :1000 heures de fonctionnement continu sous diverses conditions de contrainte de température et de courant.
• Tests de contrainte environnementale :Inclut la durée de vie opérationnelle en milieu humide et chaud (WHTOL), les chocs thermiques (TMSK), la résistance à la chaleur de soudure (simulant la refusion) et les tests de soudabilité.
• Critères de défaillance :Après test, les composants sont jugés sur la base du décalage de tension directe (doit rester dans ±10% de la valeur initiale) et de la dégradation du flux radiant (doit rester dans -30% de la valeur initiale).

8. Conditionnement et manutention

8.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines de 7 pouces, conformément aux normes EIA-481-1-B. Les dimensions de la bande, la taille des alvéoles et les détails du moyeu de la bobine sont fournis. Chaque bobine peut contenir un maximum de 500 pièces. Le conditionnement assure la protection des composants pendant l'expédition et est compatible avec les équipements d'assemblage automatiques pick-and-place.

9. Notes d'application et considérations de conception

9.1 Méthode d'alimentation

Les LED sont des dispositifs à commande en courant. Pour garantir une puissance rayonnante constante et uniforme, ainsi que pour éviter l'emballement thermique, elles doivent être alimentées par une source de courant constant, et non par une source de tension constante. Le circuit d'alimentation doit être conçu pour fournir le courant requis (ex. : 700mA pour les spécifications typiques) tout en compensant les variations de tension directe indiquées dans les tableaux de classement.

9.2 Gestion thermique

C'est l'aspect le plus critique dans la conception avec des LED UV haute puissance. La faible résistance thermique (4,1 °C/W) n'est efficace que si la chaleur est efficacement évacuée du point de soudure. Cela nécessite :

• Un PCB avec suffisamment de vias thermiques sous la pastille thermique.
• Un matériau de PCB à haute conductivité thermique (ex. : à âme métallique ou substrat métallique isolé) pour les applications haute puissance.
• Potentiellement, un dissipateur thermique externe supplémentaire.
• Le respect de la courbe de déclassement du courant en fonction de la température ambiante de fonctionnement réelle.

9.3 Scénarios d'application typiques

• Durcissement UV :Adhésifs, encres, revêtements et résines dans les procédés de fabrication.
• Équipements médicaux et scientifiques :Stérilisation, analyse par fluorescence, photothérapie.
• Criminalistique et authentification :Vérification de devises, analyse de documents.
• Inspection industrielle :Détection de défauts ou de contaminants.

10. Comparaison technique et avantages

Comparée aux lampes UV traditionnelles à vapeur de mercure moyenne pression, cette solution LED UV offre :

• Une durée de vie nettement plus longue :Des dizaines de milliers d'heures contre quelques milliers d'heures.
• Fonctionnement instantané :Aucun temps de préchauffage requis.
• Une efficacité supérieure :Plus de puissance UV par watt d'entrée électrique, réduisant les coûts énergétiques.
• Respectueux de l'environnement :Ne contient pas de mercure, est conforme RoHS et réduit les déchets dangereux.
• Taille compacte et flexibilité de conception :Permet des conceptions de systèmes plus petits et plus innovants.
• Contrôle précis de la longueur d'onde :Le spectre de sortie étroit peut être adapté à des photo-initiateurs spécifiques dans les applications de durcissement, améliorant l'efficacité du procédé.