Fiche technique de la diode électroluminescente UV LTPL-C036UVG365 - 3.6x3.0x1.6mm - 3.6V - 2.94W - 365nm - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

La LTPL-C036UVG365 est une diode électroluminescente (DEL) ultraviolette (UV) haute performance et économe en énergie, conçue principalement pour les applications de durcissement UV et autres procédés UV courants. Ce produit représente une solution d'éclairage à semi-conducteurs qui combine la longue durée de vie opérationnelle et la fiabilité inhérentes à la technologie LED avec un niveau élevé de puissance rayonnante, rivalisant avec les sources UV conventionnelles. Il offre aux concepteurs une grande liberté d'intégration système, ouvrant de nouvelles opportunités pour remplacer les anciennes technologies UV, comme les lampes à vapeur de mercure, dans divers environnements industriels et commerciaux.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

Le dispositif intègre plusieurs caractéristiques le rendant adapté aux applications électroniques et industrielles modernes :

• Compatibilité avec les circuits intégrés (CI) :La DEL est conçue pour être facilement pilotée et contrôlée par des circuits électroniques standards, facilitant son intégration dans des systèmes automatisés.
• Conformité environnementale :Le produit est conforme à la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS) et est fabriqué à partir de matériaux sans plomb (Pb-free), en accord avec les normes environnementales mondiales.
• Efficacité opérationnelle :Il offre des coûts d'exploitation inférieurs par rapport aux sources UV traditionnelles grâce à un rendement de conversion électrique-optique plus élevé et une consommation d'énergie réduite.
• Maintenance réduite :La nature à semi-conducteurs et la longue durée de vie des DEL réduisent significativement la fréquence de maintenance et les coûts associés, minimisant les temps d'arrêt du système.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

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) :700 mA (maximum)
• Puissance consommée (Po) :2.94 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 :Fonctionner la DEL en polarisation inverse pendant de longues périodes 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 500mA, qui est une condition de test et de fonctionnement courante.

• Tension directe (Vf) :La valeur typique est de 3.6V, 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 905 mW, allant d'un minimum de 762 mW à un maximum de 1123 mW. Elle est mesurée à l'aide d'une sphère intégrante.
• Longueur d'onde pic (λp) :La longueur d'onde à laquelle la DEL émet le plus de puissance optique. Pour ce modèle, elle est centrée autour de 365nm, avec une plage de 360nm à 370nm.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle total pour lequel l'intensité rayonnante est la moitié de l'intensité maximale (typiquement mesurée à 0°). Cette DEL a un angle de vision typique de 55°.
• Résistance thermique (Rthjs) :Ce paramètre, typiquement de 5.0 °C/W, indique la résistance au flux de chaleur de la jonction semi-conductrice au point de soudure. Une valeur plus basse signifie une meilleure capacité de dissipation thermique.

3. Explication du système de code de tri

Les DEL sont triées en catégories de performance basées sur des paramètres clés pour assurer la cohérence dans l'application. Le code de tri est marqué sur chaque sachet d'emballage.

3.1 Tri par tension directe (Vf)

Les DEL sont catégorisées en trois groupes de tension (V1, V2, V3) lorsqu'elles sont pilotées à 500mA. Cela aide à concevoir les alimentations et les circuits de limitation de courant pour une performance uniforme sur plusieurs DEL, surtout lorsqu'elles sont connectées en parallèle.

3.2 Tri par flux radiant (mW)

La puissance optique de sortie est triée en cinq catégories (NO, OP, PR, RS, ST), chacune représentant une plage spécifique de flux radiant minimum et maximum à 500mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des DEL avec le niveau de luminosité souhaité pour leur application.

3.3 Tri par longueur d'onde pic (Wp)

La longueur d'onde d'émission UV est triée en deux groupes : P3M (360-365nm) et P3N (365-370nm). Ceci est crucial pour des applications comme le durcissement UV, où des longueurs d'onde spécifiques sont requises pour initier les réactions photochimiques dans les résines et encres.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent le comportement du dispositif dans différentes conditions.

4.1 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

Cette courbe montre comment la sortie optique augmente avec le courant de pilotage. Elle est typiquement non linéaire, et fonctionner au-delà du courant recommandé peut ne pas donner d'augmentation proportionnelle de la sortie tout en générant une chaleur excessive.

4.2 Distribution spectrale relative

Ce graphique représente l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, confirmant l'émission UV à bande étroite centrée autour de 365nm.

4.3 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire illustre la distribution spatiale de la lumière, montrant la caractéristique d'angle de vision de 55°. Ceci est important pour concevoir l'optique afin de diriger la lumière UV sur la zone cible.

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

Cette courbe fondamentale montre la relation exponentielle entre le courant et la tension. Elle est essentielle pour concevoir le circuit de pilotage afin d'assurer un fonctionnement stable.

4.5 Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction

Cette courbe critique démontre l'impact négatif de l'augmentation de la température de jonction sur la puissance lumineuse. Lorsque la température augmente, le flux radiant diminue. Cela souligne l'importance d'une gestion thermique efficace dans l'application pour maintenir la performance et la longévité.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions de contour

La LTPL-C036UVG365 est un composant monté en surface (CMS). Les dimensions clés du boîtier sont approximativement de 3.6mm de longueur, 3.0mm de largeur et 1.6mm de hauteur (lentille incluse). La hauteur de la lentille et les dimensions du substrat céramique ont des tolérances plus serrées (±0.1mm) par rapport aux autres dimensions du corps (±0.2mm). Le dispositif comporte un plot thermique qui est électriquement isolé (neutre) des plots électriques d'anode et de cathode, permettant son utilisation pour le dissipateur thermique sans créer de court-circuit électrique.

5.2 Configuration recommandée des plots de fixation sur CI

Un motif de pastilles (empreinte) détaillé est fourni pour la conception de la carte de circuit imprimé (CI). Cela inclut la taille et l'espacement pour les deux plots électriques (anode et cathode) et le plot thermique central. Une conception correcte des pastilles est cruciale pour une soudure fiable et un transfert thermique optimal de la jonction de la DEL vers la CI.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Un profil détaillé température-temps pour la soudure par refusion est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :Montée de 150°C à 200°C à une vitesse maximale de 3°C/seconde.
• Maintien/Refusion :Maintenir entre 200°C et 250°C pendant 60-120 secondes, puis monter à une température pic de 260°C (maximum) pendant 10-30 secondes.
• Refroidissement :Refroidir en dessous de 150°C. Un processus de refroidissement rapide n'est pas recommandé.

Toutes les températures se réfèrent au sommet du boîtier. Le profil peut nécessiter des ajustements en fonction de la pâte à souder spécifique utilisée.

6.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à un maximum de 2 secondes par joint de soudure. La soudure par refusion est préférable et ne doit pas être effectuée plus de trois fois sur le même dispositif.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est requis après soudure, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique (IPA) doivent être utilisés. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager le matériau du boîtier de la DEL (par exemple, la lentille ou l'encapsulant).

7. Emballage et manutention

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les DEL sont fournies sur bande porteuse en relief sur bobines pour l'assemblage automatisé par pick-and-place. Les dimensions de la bande et les spécifications de la bobine (bobine de 7 pouces contenant jusqu'à 500 pièces) sont conformes à la norme EIA-481-1-B. Les alvéoles de la bande sont scellées avec une bande de couverture pour protéger les composants.

8. Tests de fiabilité

Le dispositif a subi une série complète de tests de fiabilité pour garantir une performance robuste sous diverses conditions de stress. Les tests incluent la durée de vie en fonctionnement à basse/haute température (LTOL/HTOL), la durée de vie en fonctionnement à température ambiante (RTOL), la durée de vie en fonctionnement humide à haute température (WHTOL), le choc thermique (TMSK) et le stockage à haute température. Tous les tests ont rapporté zéro défaillance sur dix échantillons, indiquant une haute fiabilité. Les critères de réussite/échec sont basés sur les changements de tension directe (dans ±10%) et de flux radiant (dans ±15%) après les tests.

9. Notes d'application et considérations de conception

9.1 Conception du circuit de pilotage

Les DEL sont des dispositifs à commande de courant. Pour assurer une intensité uniforme lors de la connexion de plusieurs DEL en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance de limitation de courant dédiée en série avec chaque DEL. Cela compense les légères variations de tension directe (Vf) entre les dispositifs individuels, empêchant l'accaparement du courant où une DEL tire plus de courant que les autres, conduisant à une luminosité inégale et à une surcontrainte potentielle.

9.2 Gestion thermique

Un dissipateur thermique efficace est primordial. La résistance thermique de 5.0 °C/W de la jonction au point de soudure signifie que pour chaque watt de puissance dissipée (pas seulement la puissance optique, mais la puissance électrique convertie en chaleur), la température de jonction augmentera de 5°C au-dessus de la température du point de soudure. La CI doit être conçue avec des vias thermiques adéquats et des zones de cuivre connectées au plot thermique pour évacuer la chaleur. Maintenir une température de jonction basse est critique pour atteindre la puissance lumineuse nominale, une longue durée de vie et prévenir les défaillances prématurées.

9.3 Scénarios d'application typiques

• Durcissement UV :Durcissement d'adhésifs, d'encres, de revêtements et de résines dans la fabrication, l'impression et l'impression 3D.
• Médical et scientifique :Équipements de stérilisation, analyse de fluorescence et dispositifs de photothérapie.
• Criminalistique et authentification :Révélation de marquages de sécurité, détection de contrefaçons.
• Inspection industrielle :Détection de défauts ou de contaminants par fluorescence.

10. Comparaison technique et avantages

Comparée aux sources UV traditionnelles comme les lampes à arc au mercure, la DEL UV LTPL-C036UVG365 offre des avantages distincts :

• Allumage/Extinction instantanés :Aucun temps de préchauffage ou de refroidissement requis.
• Longue durée de vie :Des dizaines de milliers d'heures contre des milliers pour les lampes traditionnelles.
• Émission à bande étroite :La sortie ciblée à 365nm réduit la génération de chaleur et d'ozone indésirables.
• Taille compacte et flexibilité de conception :Permet des conceptions de systèmes plus petits et plus efficaces.
• Coût total de possession inférieur :Grâce à une efficacité plus élevée, moins de maintenance et une durée de vie plus longue.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

11.1 Quelle est la différence entre le Flux radiant et le Flux lumineux ?

Le Flux radiant (Φe), mesuré en watts (mW ici), est la puissance optique totale émise sur toutes les longueurs d'onde. Le Flux lumineux, mesuré en lumens, est pondéré par la sensibilité de l'œil humain. Comme il s'agit d'une DEL UV invisible pour l'homme, sa performance est spécifiée en Flux radiant.

11.2 Puis-je piloter cette DEL à 700mA en continu ?

La valeur maximale absolue pour le courant direct est de 700mA. Pour un fonctionnement fiable et à long terme, il est conseillé de fonctionner en dessous de ce maximum, typiquement à ou en dessous de la condition de test de 500mA, avec une gestion thermique appropriée. Dépasser les valeurs maximales annule les garanties de fiabilité.

11.3 Comment interpréter le Code de tri ?

Sélectionnez un tri qui répond aux exigences de votre application en termes de cohérence de tension (pour les chaînes parallèles) et de puissance rayonnante minimale. Pour les applications sensibles à la longueur d'onde comme le durcissement, choisissez le tri P3M ou P3N approprié pour correspondre au spectre d'activation de votre photo-initiateur.

12. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'une station de durcissement UV pour revêtement conformal de CI.Un concepteur doit durcir un revêtement acrylique sensible aux UV sur des CI assemblés. Il sélectionne la LTPL-C036UVG365 dans le tri de flux PR et le tri de longueur d'onde P3M pour correspondre au spectre de durcissement du revêtement. Un réseau de 20 DEL est prévu. Pour assurer un durcissement uniforme, chaque DEL est pilotée par un pilote à courant constant réglé à 500mA, avec une résistance en série pour chaque DEL comme recommandé dans la fiche technique. Les DEL sont montées sur une CI à âme en aluminium avec une disposition de plots thermiques conçue pour dissiper les environ 30W de chaleur totale. Le profil de refusion de la fiche technique est utilisé pour l'assemblage. Cette configuration fournit un durcissement rapide et fiable avec une faible consommation d'énergie et une maintenance réduite.

13. Principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente (DEL) est un dispositif semi-conducteur qui émet de la lumière lorsqu'un courant électrique la traverse. Dans une DEL UV comme la LTPL-C036UVG365, les électrons se recombinent avec les trous d'électrons dans la région active du dispositif, libérant de l'énergie sous forme de photons. Les matériaux semi-conducteurs spécifiques (typiquement à base de nitrure d'aluminium-gallium - AlGaN) sont conçus de sorte que la largeur de bande interdite corresponde à la lumière ultraviolette, résultant en une émission à une longueur d'onde pic d'environ 365 nanomètres.

14. Tendances technologiques

Le marché des DEL UV connaît une croissance significative, stimulée par l'élimination progressive des lampes à base de mercure et la demande de solutions plus efficaces et compactes. Les tendances clés incluent :

• Augmentation de la puissance de sortie et de l'efficacité :La recherche continue sur les matériaux et les boîtiers pousse le flux radiant par dispositif plus haut tout en améliorant l'efficacité énergétique globale.
• Longueurs d'onde plus courtes :Le développement de DEL émettant dans la bande UVC (200-280nm) pour les applications germicides est un domaine d'intérêt majeur.
• Amélioration de la gestion thermique :Les conceptions de boîtiers avancés avec une résistance thermique plus faible sont essentielles pour permettre des densités de puissance plus élevées.
• Réduction des coûts :À mesure que les volumes de fabrication augmentent et que les rendements s'améliorent, le coût par milliwatt de sortie UV diminue régulièrement, élargissant l'adoption de la technologie DEL UV dans toutes les industries.