Fiche technique LED UV LTPL-C034UVD375 - 3.7x3.7x1.6mm - Tension 3.7V - Puissance 2W - Longueur d'onde pic 375nm - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce produit est une diode électroluminescente (LED) ultraviolette (UV) à haut rendement, conçue principalement pour les procédés de polymérisation UV et autres applications UV courantes. Il s'agit d'une solution d'éclairage à semi-conducteur visant à remplacer les sources UV conventionnelles en combinant la longue durée de vie et la fiabilité inhérentes à la technologie LED avec des niveaux de luminosité compétitifs. Cela permet une plus grande flexibilité de conception et ouvre de nouvelles opportunités dans les applications nécessitant un éclairage UV.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

Le dispositif offre plusieurs avantages distincts par rapport aux sources UV traditionnelles :

• Compatibilité avec les circuits intégrés (CI) :La LED est conçue pour être facilement pilotée et contrôlée par des circuits électroniques standards.
• Conformité environnementale :Le produit est conforme à la directive RoHS et fabriqué selon des procédés sans plomb.
• Efficacité opérationnelle :Il contribue à réduire les coûts d'exploitation globaux grâce à sa nature économe en énergie.
• Maintenance réduite :La longue durée de vie des LED réduit considérablement la fréquence et le coût associés au remplacement et à l'entretien des lampes.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Courant direct continu (If) :500 mA (Maximum)
• Puissance consommée (Po) :2 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 importante :Un fonctionnement prolongé en polarisation inverse peut entraîner une défaillance du composant.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et un courant direct (If) de 350mA, qui semble être le point de fonctionnement recommandé.

• 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) :Il s'agit de la puissance optique totale émise dans le spectre UV. La valeur typique est de 470 mW, allant de 350 mW (Min) à 590 mW (Max).
• Longueur d'onde pic (λp) :La longueur d'onde à laquelle la LED émet le plus de puissance. Elle varie de 370 nm à 380 nm, centrée autour de 375 nm.
• Angle de vision (2θ1/2) :Approximativement 130 degrés, indiquant un diagramme de rayonnement large.
• Résistance thermique (Rthjc) :La résistance thermique jonction-boîtier est typiquement de 14,7 °C/W. Ce paramètre est crucial pour la conception de la gestion thermique, car il indique l'efficacité avec laquelle la chaleur peut être évacuée de la puce LED.

3. Explication du système de classement (Binning)

Les LED sont triées en classes de performance pour assurer l'uniformité. Le code de classe est marqué sur l'emballage.

3.1 Classement de la tension directe (Vf)

Les LED sont catégorisées en quatre classes de tension (V0 à V3) en fonction de leur tension directe à 350mA. Par exemple, la classe V1 inclut les LED avec un Vf entre 3,2V et 3,6V. La tolérance est de +/- 0,1V.

3.2 Classement du flux radiant (Φe)

La puissance optique de sortie est classée de R2 (350-380 mW) jusqu'à R9 (560-590 mW). La classe typique semble être R5 (440-470 mW). La tolérance est de +/- 10%.

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

La longueur d'onde UV est classée en deux groupes : P3P (370-375 nm) et P3Q (375-380 nm). La tolérance est de +/- 3 nm. Cela permet une sélection pour les applications sensibles à des longueurs d'onde UV spécifiques.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

Le flux radiant augmente avec le courant direct mais pas de manière linéaire. Les concepteurs doivent équilibrer la puissance optique souhaitée avec la puissance électrique d'entrée et la génération de chaleur qui en résulte. Un fonctionnement nettement au-dessus de 350mA peut réduire l'efficacité et la durée de vie.

4.2 Distribution spectrale relative

Cette courbe montre le spectre d'émission, confirmant le pic dans la région des 375nm (UVA) et la largeur de bande spectrale. Elle est importante pour les applications où la pureté spectrale ou une énergie photonique spécifique est critique.

4.3 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire illustre l'angle de vision de 130 degrés, montrant la distribution de l'intensité. Ceci est vital pour concevoir des optiques afin de collecter, collimater ou focaliser la lumière UV sur une zone cible.

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

Cette courbe fondamentale montre la relation exponentielle typique des diodes. Le point de fonctionnement (par ex., 350mA, ~3,7V) est celui où le dispositif est caractérisé. La courbe aide à concevoir le circuit de pilotage en courant approprié.

4.5 Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction

Ce graphique démontre l'impact négatif de l'augmentation de la température de jonction sur la puissance lumineuse. Lorsque la température augmente, le flux radiant diminue. Un dissipateur thermique efficace est donc essentiel pour maintenir des performances optiques stables et élevées.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions de contour

Le boîtier a une empreinte d'environ 3,7mm x 3,7mm. Les dimensions clés incluent la hauteur de la lentille et la taille du substrat céramique, qui ont des tolérances plus serrées (±0,1mm) par rapport aux autres caractéristiques (±0,2mm). La pastille thermique est électriquement isolée de l'anode et de la cathode, permettant de la connecter à un dissipateur thermique pour la gestion thermique sans créer de court-circuit électrique.

5.2 Patte de soudure recommandée sur le CI

Un dessin de patte de soudure est fourni pour le circuit imprimé (CI). Cela inclut les pattes pour les deux contacts électriques (anode et cathode) et la plus grande pastille thermique centrale. Une conception correcte des pattes est cruciale pour une soudure fiable et un transfert de chaleur efficace du boîtier LED vers le CI.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Un profil détaillé température-temps est fourni pour la soudure par refusion. Les paramètres clés incluent une température de pic de 260°C mesurée sur le corps du boîtier, avec un temps au-dessus de 240°C ne dépassant pas 30 secondes. Un taux de refroidissement contrôlé est recommandé. La soudure manuelle est possible mais doit être limitée à 300°C pendant un maximum de 2 secondes, une seule fois.

6.2 Notes importantes d'assemblage

• La soudure par refusion ne doit être effectuée qu'un maximum de trois fois.
• La température de soudure la plus basse possible permettant une jonction fiable est souhaitable.
• La soudure par immersion n'est pas une méthode d'assemblage recommandée ou garantie pour ce composant.
• Le nettoyage doit être effectué uniquement avec des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique (IPA). Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur une bande porteuse gaufrée scellée avec une bande de couverture. La bande est enroulée sur des bobines de 7 pouces, avec un maximum de 500 pièces par bobine. Pour des quantités plus petites, un conditionnement minimum de 100 pièces est disponible. L'emballage est conforme aux normes EIA-481-1-B.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Polymérisation UV :Durcissement d'adhésifs, séchage d'encres, polymérisation de résines dans les processus de fabrication.
• Médical & Scientifique :Analyse par fluorescence, stérilisation (lorsque la longueur d'onde est appropriée), photothérapie.
• Industriel :Inspection, détection de contrefaçons, capteurs optiques.

8.2 Considérations de conception

• Méthode de pilotage :Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Une source de courant constant est fortement recommandée pour assurer une puissance optique stable et prévenir l'emballement thermique, car la tension directe a un coefficient de température négatif.
• Gestion thermique :Étant donné le flux radiant typique de 470mW et une puissance totale d'environ 1,3W (350mA * 3,7V), plus de 0,8W est dissipé sous forme de chaleur. Avec une résistance thermique de 14,7°C/W, la température de jonction augmentera d'environ 11,8°C au-dessus de la température du boîtier. Un dissipateur thermique adéquat est obligatoire pour maintenir la jonction en dessous de 110°C pour la fiabilité.
• Optiques :Le faisceau large de 130 degrés peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) pour obtenir le motif d'éclairage souhaité sur la cible.
• Sécurité :Le rayonnement UV, en particulier dans la gamme UVA, peut être nocif pour les yeux et la peau. Des boîtiers de protection appropriés et des avertissements de sécurité sont nécessaires dans la conception finale du produit.

9. Fiabilité et tests

Un plan de test de fiabilité complet est documenté, incluant :

• Tests de durée de vie en fonctionnement à basse, ambiante et haute température.
• Test de durée de vie en fonctionnement en ambiance humide et chaude.
• Test de choc thermique.
• Tests de soudabilité et de résistance à la chaleur de soudure.

Tous les tests ont rapporté zéro défaillance sur les échantillons testés, indiquant une construction de produit robuste et une bonne fiabilité. Les critères pour juger un dispositif comme défaillant sont un décalage de la tension directe au-delà de ±10% ou un décalage du flux radiant au-delà de ±30% par rapport aux valeurs initiales.

10. Comparaison et positionnement technique

Cette LED UV se positionne comme une alternative économe en énergie aux sources UV conventionnelles comme les lampes à vapeur de mercure. Les principaux points de différenciation incluent :

• Allumage/Extinction instantanés :Contrairement aux lampes qui nécessitent un préchauffage/refroidissement, les LED atteignent leur pleine puissance instantanément.
• Longévité :La durée de vie des LED dépasse généralement de loin celle des lampes à arc.
• Taille compacte & Liberté de conception :Le petit facteur de forme permet une intégration dans des appareils plus petits et autorise des configurations en réseau pour une intensité plus élevée ou une couverture de zone plus large.
• Spectre étroit :Le pic d'émission relativement étroit autour de 375nm peut être plus efficace pour les processus réglés sur cette longueur d'onde, réduisant l'énergie gaspillée par rapport aux sources à large bande.

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

11.1 Quel est le courant de fonctionnement recommandé ?

La fiche technique caractérise le dispositif à 350mA, ce qui est probablement le courant de fonctionnement typique recommandé (il est inférieur au maximum absolu de 500mA). Un fonctionnement à ce courant assure des performances et une fiabilité optimales, comme validé par les tests de durée de vie.

11.2 Comment choisir le bon classement pour mon application ?

Choisissez en fonction des exigences de votre système : -Classe Vf :Affecte la conception du pilote et la tension d'alimentation. Des classes plus serrées assurent un partage de courant plus uniforme dans les réseaux en parallèle. -Classe Φe :Détermine la puissance optique. Sélectionnez une classe supérieure (par ex., R6, R7) pour plus d'intensité. -Classe Wp :Critique pour les processus ayant une sensibilité spectrale spécifique. Choisissez P3P ou P3Q selon les besoins.

11.3 Pourquoi la gestion thermique est-elle si importante ?

Une température de jonction élevée réduit directement la puissance lumineuse (comme le montrent les courbes de performance) et accélère la dégradation de la LED, raccourcissant sa durée de vie. La valeur de résistance thermique (14,7°C/W) quantifie ce défi ; un chemin de résistance thermique plus faible de la jonction vers l'environnement ambiant est essentiel.

12. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'une lampe spot de polymérisation UV

1. Spécification :L'objectif est de délivrer >400mW de lumière UV à 375nm sur une tache de 10mm de diamètre pour le durcissement d'adhésifs.
2. Sélection de la LED :Choisissez une LED de la classe R5 (440-470mW) ou d'une classe de flux supérieure pour garantir une puissance suffisante après les pertes optiques.
3. Circuit de pilotage :Concevez un pilote à courant constant réglé sur 350mA avec une marge de tension appropriée (par ex., une alimentation 5V pour une LED d'environ 3,7V).
4. Conception thermique :Montez la LED sur un CI à âme métallique (MCPCB) ou un dissipateur thermique dédié. Calculez la résistance thermique du dissipateur requise pour maintenir la température de jonction en dessous, par exemple, de 85°C dans un environnement ambiant à 40°C.
5. Optiques :Utilisez une lentille de collimation ou de focalisation devant la LED pour concentrer le faisceau large de 130 degrés en la petite tache souhaitée.
6. Intégration :Logez l'ensemble dans un boîtier mécaniquement robuste et thermiquement conducteur, avec des verrouillages de sécurité pour empêcher l'exposition à la lumière UV.

13. Introduction au principe de fonctionnement

Ce dispositif est une source lumineuse à semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce semi-conductrice, libérant de l'énergie sous forme de photons. Les matériaux semi-conducteurs spécifiques (impliquant généralement du nitrure d'aluminium-gallium - AlGaN) sont conçus de sorte que la largeur de bande interdite corresponde aux énergies des photons dans le spectre ultraviolet (autour de 375nm ou 3,31 eV). La lumière générée est extraite à travers la lentille du boîtier.

14. Tendances de développement

Le domaine des LED UV évolue activement. Les tendances incluent :

• Efficacité accrue :La recherche en cours vise à améliorer l'efficacité énergétique (conversion de puissance électrique en puissance optique) des LED UV, en particulier dans la bande UVC à longueur d'onde plus courte pour les applications germicides.
• Densité de puissance plus élevée :Développement de puces et de boîtiers capables de supporter des courants de pilotage plus élevés et de dissiper plus de chaleur, conduisant à un flux radiant plus important à partir d'un seul émetteur.
• Fiabilité améliorée :Les progrès dans les matériaux et les technologies de boîtiers continuent d'étendre les durées de vie opérationnelles et la stabilité.
• Réduction des coûts :À mesure que les volumes de fabrication augmentent et que les procédés mûrissent, le coût par milliwatt de sortie UV devrait diminuer, accélérant davantage l'adoption des LED UV par rapport aux technologies traditionnelles.