Fiche technique LED UV LTPL-C036UVG395 - Longueur d'onde pic 395nm - 3.7V Typ. - 4.4W Max. - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Cette série de produits représente une source lumineuse ultraviolette (UV) avancée et écoénergétique, conçue pour les processus de polymérisation UV et autres applications UV courantes. Elle allie avec succès la longue durée de vie et la haute fiabilité inhérentes à la technologie des diodes électroluminescentes (LED) avec les niveaux d'intensité traditionnellement associés aux sources UV conventionnelles. Cette combinaison offre une flexibilité de conception significative et ouvre de nouvelles voies pour que l'éclairage UV à semi-conducteurs remplace les anciennes technologies UV moins efficaces.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Compatibilité avec les circuits intégrés (C.I.) :Conçue pour une intégration aisée dans les circuits électroniques modernes et les systèmes de contrôle.
• Conformité environnementale :Le produit est entièrement conforme à la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS) et est fabriqué selon des procédés sans plomb.
• Réduction des coûts opérationnels :Offre des coûts d'exploitation globaux inférieurs par rapport aux sources UV traditionnelles, grâce à un rendement électrique supérieur et une consommation d'énergie réduite.
• Économies sur les coûts de maintenance :La nature à semi-conducteurs des LED entraîne des besoins de maintenance et des coûts associés considérablement réduits sur la durée de vie du produit.
• Liberté de conception :Permet de nouvelles formes et conceptions d'applications auparavant contraintes par la technologie des lampes UV conventionnelles.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites extrêmes au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti et doit être évité dans les conceptions fiables.

• Courant direct continu (If) :1000 mA (Maximum)
• Puissance consommée (Po) :4.4 W (Maximum)
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C
• Plage de température de stockage (Tstg) :-55°C à +100°C
• Température de jonction (Tj) :110°C (Maximum)

Note critique :Un fonctionnement prolongé de la LED en polarisation inverse peut entraîner une dégradation du composant ou une défaillance catastrophique. Une protection de circuit adéquate est essentielle.

2.2 Caractéristiques électro-optiques (Ta=25°C)

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (If = 700mA, Ta=25°C) et définissent les performances principales de la LED.

• Tension directe (Vf) :La valeur typique est de 3.7V, avec une plage allant de 2.8V (Min.) à 4.4V (Max.).
• Flux radiant (Φe) :La puissance optique totale émise dans le spectre UV. La valeur typique est de 1240 mW, allant d'un minimum de 1050 mW à un maximum de 1545 mW.
• Longueur d'onde pic (λp) :La longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte. Pour ce dispositif, elle est spécifiée entre 390 nm (Min.) et 400 nm (Max.), centrée autour de 395nm.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle total pour lequel l'intensité rayonnante est la moitié de l'intensité maximale (typiquement à 0°). La valeur typique est de 55°.
• Résistance thermique (Rthjs) :Ce paramètre, typiquement de 5.0 °C/W, quantifie la résistance au flux de chaleur de la jonction semi-conductrice au point de soudure. Une valeur plus basse indique une meilleure capacité de dissipation thermique.

3. Explication du système de classement (binning)

Pour garantir l'uniformité en production, les LED sont triées en catégories de performance. Le code de classement est indiqué sur chaque sachet d'emballage.

3.1 Classement par tension directe (Vf)

Les LED sont catégorisées en fonction de leur chute de tension directe à 700mA.
V0 : 2.8V - 3.2V
V1 : 3.2V - 3.6V
V2 : 3.6V - 4.0V
V3 : 4.0V - 4.4V
Tolérance : ±0.1V

3.2 Classement par flux radiant (mW)

Les LED sont triées selon leur puissance optique de sortie à 700mA.
PR : 1050 mW - 1135 mW
RS : 1135 mW - 1225 mW
ST : 1225 mW - 1325 mW
TU : 1325 mW - 1430 mW
UV : 1430 mW - 1545 mW
Tolérance : ±10%

3.3 Classement par longueur d'onde pic (Wp)

Les LED sont regroupées selon leur longueur d'onde d'émission pic.
P3T : 390 nm - 395 nm
P3U : 395 nm - 400 nm
Tolérance : ±3nm

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

Cette courbe montre que la sortie optique (flux radiant) augmente avec le courant direct, mais pas de manière linéaire. Elle tend à saturer à des courants plus élevés en raison de l'augmentation de la température de jonction et de la baisse d'efficacité. Les concepteurs doivent choisir un courant de fonctionnement qui équilibre l'intensité de sortie avec l'efficacité et la longévité.

4.2 Distribution spectrale relative

Le tracé spectral confirme l'émission UV à bande étroite centrée autour de 395nm. C'est une caractéristique des LED UV à base d'InGaN. Le spectre étroit est avantageux pour les applications nécessitant une activation à une longueur d'onde spécifique, comme certains photo-initiateurs dans les résines durcissables aux UV.

4.3 Diagramme de rayonnement (angle de vision)

Le tracé des caractéristiques de rayonnement illustre la distribution spatiale de la lumière. L'angle de vision typique de 55° indique un faisceau modérément large, adapté aux applications nécessitant un éclairage de surface plutôt qu'un point très focalisé.

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

Cette courbe fondamentale démontre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension directe augmente avec le courant. La pente de la courbe dans la zone de fonctionnement est liée à la résistance dynamique du dispositif.

4.5 Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction

Il s'agit d'une courbe critique pour la gestion thermique. Elle montre que la sortie optique de la LED diminue lorsque la température de jonction (Tj) augmente. Un dissipateur thermique efficace est primordial pour maintenir une sortie stable et élevée et garantir une fiabilité à long terme.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions de contour

Le dispositif est doté d'un boîtier pour montage en surface. Les notes dimensionnelles clés incluent :
- Toutes les dimensions linéaires sont en millimètres (mm).
- La tolérance dimensionnelle générale est de ±0.2mm.
- La hauteur de la lentille et la longueur/largeur du substrat céramique ont une tolérance plus stricte de ±0.1mm.
- Le plot thermique (souvent le plot central en dessous) est électriquement isolé (neutre) des plots électriques d'anode et de cathode. Cela permet de le connecter à un plan de masse ou à un dissipateur thermique pour la gestion thermique sans créer de court-circuit électrique.

5.2 Configuration recommandée des plots de fixation sur CI

Une empreinte recommandée est fournie pour la conception de la carte de circuit imprimé (CI). Cela inclut la taille et l'espacement pour l'anode, la cathode et le plot thermique. Suivre cette configuration garantit une soudure correcte, une connexion électrique adéquate et, surtout, un transfert thermique optimal de la jonction de la LED vers la CI.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Un profil détaillé température en fonction du temps est fourni pour la soudure par refusion. Les paramètres clés incluent :
- Taux de montée en température de préchauffage.
- Température et durée de maintien (préchauffage).
- Température de pic de refusion (ne doit pas dépasser la température maximale nominale de la LED).
- Taux de refroidissement. Un processus de refroidissement rapide n'est pas recommandé car il peut induire des contraintes thermiques.
Notes importantes :
1. Toutes les spécifications de température se réfèrent à la surface supérieure du boîtier de la LED.
2. Le profil peut nécessiter des ajustements en fonction de la pâte à souder spécifique utilisée.
3. La température de soudure la plus basse possible permettant une connexion fiable est toujours souhaitable pour minimiser les contraintes thermiques sur la LED.
4. La soudure manuelle, si nécessaire, doit être limitée à une température maximale du fer de 300°C pendant pas plus de 2 secondes, et ne doit être effectuée qu'une seule fois.
5. La soudure par refusion ne doit pas être effectuée plus de trois fois sur le même dispositif.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique (IPA) doivent être utilisés. Des nettoyants chimiques non spécifiés ou agressifs peuvent endommager le matériau du boîtier, la lentille ou les composants internes de la LED.

6.3 Méthode de pilotage

Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle dans un circuit, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limitatrice de courant individuelle en série avec chaque LED. Cela compense les légères variations de tension directe (Vf) entre les dispositifs individuels, empêchant l'accaparement du courant et assurant des performances et une longévité cohérentes dans la matrice.

7. Emballage et manutention

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse gaufrée et des bobines conformes aux standards industriels pour l'assemblage automatisé par pick-and-place.
- Les dimensions de la bande (taille des alvéoles, pas) sont spécifiées.
- Les dimensions de la bobine (diamètre de 7 pouces) sont fournies, avec une capacité maximale de 500 pièces par bobine.
- Les alvéoles vides de la bande sont scellées avec une bande de couverture.
- L'emballage est conforme aux spécifications EIA-481-1-B.
- Un maximum de deux composants manquants consécutifs (alvéoles vides) est autorisé selon la norme d'emballage.

8. Données de fiabilité

Un plan de test de fiabilité complet a été exécuté, démontrant la robustesse du produit. Tous les tests ont montré zéro défaillance sur dix échantillons, indiquant une haute fiabilité sous diverses conditions de stress.

• Durée de vie en fonctionnement à basse température (LTOL) :Température de boîtier -10°C, 700mA pendant 1000 heures.
• Durée de vie en fonctionnement à température ambiante (RTOL) :Ambiance 25°C, 1000mA pendant 1000 heures.
• Durée de vie en fonctionnement à haute température (HTOL) :Température de boîtier 85°C, 60mA pendant 1000 heures.
• Durée de vie en fonctionnement humide à haute température (WHTOL) :60°C / 90% d'humidité relative, 350mA pendant 500 heures.
• Choc thermique (TMSK) :-40°C à +125°C, 100 cycles.
• Stockage à haute température :Ambiance 100°C pendant 1000 heures.

Critères de défaillance :Un dispositif est considéré comme défaillant si, après les tests, sa tension directe (Vf) varie de plus de ±10% ou si son flux radiant (Φe) se dégrade de plus de ±15% par rapport aux valeurs typiques initiales.

9. Notes d'application et considérations de conception

9.1 Application principale : Polymérisation UV

Cette LED est idéalement adaptée aux applications de polymérisation UV, qui incluent :
- Durcissement d'adhésifs (ex. : assemblage électronique, dispositifs médicaux).
- Durcissement d'encres et de revêtements (ex. : impression, revêtements conformes).
- Durcissement de résines pour impression 3D (polymérisation en cuve).
La longueur d'onde de 395nm est efficace pour initier une large gamme de photo-initiateurs courants utilisés dans les formulations industrielles.

9.2 Autres applications UV

- Vérification de billets et documents.
- Inspection non destructive (inspection par ressuage fluorescent).
- Photothérapie médicale et cosmétique (sous guidance médicale appropriée et certification de l'appareil).
- Purification de l'air et de l'eau (lorsqu'elle est combinée avec des catalyseurs appropriés).

9.3 Considérations de conception critiques

1. Gestion thermique :C'est le facteur le plus important pour les performances et la durée de vie. La faible résistance thermique (5°C/W) n'est efficace que si la LED est correctement montée sur un dissipateur thermique adéquat. La température de jonction (Tj) doit être maintenue aussi basse que possible, idéalement bien en dessous de la valeur maximale nominale de 110°C.
2. Alimentation en courant constant :Utilisez toujours un pilote LED à courant constant, et non une source de tension constante. Cela garantit une sortie lumineuse stable et protège la LED de l'emballement thermique.
3. Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement indiqué pour cette LED de puissance, la manipulation avec des précautions appropriées contre les décharges électrostatiques (ESD) est considérée comme une bonne pratique pour tous les dispositifs à semi-conducteurs.
4. Conception optique :Envisagez des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) si un diagramme de faisceau spécifique est requis, car l'angle de vision natif est de 55°.

10. Comparaison technique et contexte du marché

Cette LED représente l'évolution des sources lumineuses UV. Comparée aux technologies traditionnelles comme les lampes à vapeur de mercure, elle offre des avantages distincts :
- Allumage/Extinction instantanés :Pas de temps de préchauffage ou de refroidissement.
- Longue durée de vie :Des dizaines de milliers d'heures contre des milliers pour les lampes.
- Efficacité :Rendement de conversion électrique-optique plus élevé, réduisant les coûts énergétiques.
- Taille compacte et flexibilité de conception :Permet des conceptions de produits plus petites et plus innovantes.
- Écologique :Ne contient pas de mercure, est conforme RoHS et réduit les déchets dangereux.
- Pureté spectrale :Émet un pic étroit à ~395nm sans le large spectre et le rayonnement infrarouge (chaleur) des lampes, ce qui peut être bénéfique pour les substrats sensibles.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quel est le courant de fonctionnement typique pour cette LED ?
R1 : Bien qu'elle puisse supporter jusqu'à 1000mA, les caractéristiques électro-optiques et le classement sont spécifiés à 700mA, ce qui est un point de fonctionnement recommandé courant équilibrant la sortie et l'efficacité.

Q2 : Pourquoi le plot thermique est-il électriquement neutre ?
R2 : Cela permet aux concepteurs de connecter le plot directement à une grande zone de cuivre (masse thermique) sur la CI pour une dissipation thermique maximale sans craindre de créer un court-circuit électrique avec l'anode ou la cathode.

Q3 : Puis-je piloter plusieurs LED en parallèle à partir d'une seule source de courant ?
R3 : Ce n'est pas recommandé sans résistances individuelles en série pour chaque LED. En raison des variations naturelles de Vf, les LED en parallèle ne partageront pas le courant de manière uniforme, entraînant un déséquilibre de luminosité et un risque de surintensité dans certains dispositifs.

Q4 : Comment interpréter le code de classement ?
R4 : Le code sur le sachet (ex. : V1/ST/P3U) vous indique le groupe de performance spécifique de cette LED : son classement de tension directe (V1), son classement de flux radiant (ST) et son classement de longueur d'onde pic (P3U). Cela permet une sélection précise dans les applications nécessitant un appariement serré des paramètres.

12. Principes de fonctionnement et technologie

Il s'agit d'une source lumineuse à base de semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe dépassant son énergie de bande interdite est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique de 395nm est obtenue en concevant la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés, typiquement du nitrure d'aluminium-gallium (AlGaN) ou du nitrure d'indium-gallium (InGaN) avec des compositions spécifiques. La lumière UV est émise à travers un boîtier transparent qui inclut une lentille pour façonner le faisceau de sortie.

13. Tendances du secteur et perspectives d'avenir

Le marché des LED UV connaît une croissance significative, stimulée par :
1. L'élimination progressive des lampes au mercure :Les réglementations mondiales comme la Convention de Minamata accélèrent l'adoption d'alternatives sans mercure.
2. Les avancées en efficacité et puissance :La R&D continue améliore le rendement électro-optique (WPE) et la puissance de sortie maximale des LED UV-C, UV-B et UV-A, les rendant viables pour des applications plus exigeantes.
3. Miniaturisation et intégration :Les LED UV permettent des dispositifs portables à piles pour la désinfection, la polymérisation et la détection, ouvrant de nouveaux marchés grand public et professionnels.
4. Systèmes intelligents et connectés :L'intégration avec des capteurs et des plateformes IoT permet un contrôle précis de la dose et une surveillance à distance dans les systèmes de polymérisation et de purification. Le produit documenté ici s'inscrit dans cette tendance plus large vers des solutions UV à semi-conducteurs efficaces, fiables et contrôlables.