Fiche technique LED UV LTPL-C034UVD405 - 3.5x3.5x1.6mm - 3.5V Typ - 460-700mW - Longueur d'onde pic 405nm - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série de produits UV C03 représente une source lumineuse avancée et économe en énergie, conçue pour le durcissement UV et les applications ultraviolettes générales. Cette technologie allie la longévité et la fiabilité inhérentes aux diodes électroluminescentes (DEL) avec les niveaux de luminosité élevés traditionnellement associés aux sources UV conventionnelles. Cette fusion offre une flexibilité de conception significative et ouvre de nouvelles voies pour que l'éclairage UV à l'état solide remplace les technologies UV plus anciennes et moins efficaces.

1.1 Avantages clés et marché cible

Ce produit est conçu pour les applications nécessitant une émission ultraviolette précise, fiable et efficace. Ses principaux avantages incluent une compatibilité totale avec les systèmes d'alimentation à circuit intégré (CI), le respect des normes RoHS et de fabrication sans plomb, ce qui contribue à réduire les coûts opérationnels et d'entretien sur le cycle de vie du produit. Le marché cible englobe les procédés de durcissement industriel, l'instrumentation médicale et scientifique, la détection de contrefaçon, et toute application où une exposition UV contrôlée est critique.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

La section suivante fournit une analyse objective détaillée des principaux paramètres techniques du dispositif, tels que définis dans les conditions de test standard (Ta=25°C).

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Un fonctionnement à ou près de ces limites n'est pas recommandé pendant de longues périodes. Le courant direct continu maximal (If) est de 500 mA. La consommation de puissance maximale (Po) est de 2 Watts. Le dispositif peut fonctionner dans une plage de température ambiante (Topr) de -40°C à +85°C et être stocké (Tstg) entre -55°C et +100°C. La température de jonction maximale admissible (Tj) est de 110°C. Il est absolument crucial d'éviter de faire fonctionner la LED en polarisation inverse pendant de longues périodes, car cela peut entraîner une défaillance du composant.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces caractéristiques définissent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement typiques (If = 350mA). La tension directe (Vf) varie d'un minimum de 2,8V à un maximum de 4,4V, avec une valeur typique de 3,5V. Le flux énergétique total de sortie (Φe), mesuré avec une sphère intégrante, varie de 460mW à 700mW, avec une valeur typique de 620mW. La longueur d'onde pic (Wp) est spécifiée entre 400nm et 410nm, la plaçant fermement dans le spectre ultraviolet proche. L'angle de vision (2θ1/2) est typiquement de 130 degrés, indiquant un diagramme de rayonnement large. La résistance thermique de la jonction au boîtier (Rth jc) est typiquement de 14,7 °C/W, avec une tolérance de mesure de ±10%.

2.3 Caractéristiques thermiques

Une gestion thermique efficace est primordiale pour les performances et la longévité des LED. La résistance thermique spécifiée (Rth jc) de 14,7 °C/W indique l'élévation de température par watt de puissance dissipée entre la jonction du semi-conducteur et le boîtier. Une valeur plus basse est préférable. Ce paramètre, combiné à la température de jonction maximale de 110°C, dicte les exigences de dissipation thermique nécessaires pour toute application donnée afin de garantir que la LED fonctionne dans sa zone de sécurité et maintient sa puissance nominale et sa durée de vie.

3. Explication du système de code de classement (Binning)

Le produit est classé en catégories (bins) basées sur des paramètres de performance clés pour assurer la cohérence pour l'utilisateur final. Le code de classement est marqué sur chaque sachet d'emballage.

3.1 Classement par tension directe (Vf)

Les LED sont triées en quatre catégories de tension (V0, V1, V2, V3) à un courant de test de 350mA. Les catégories V0 ont des tensions entre 2,8V et 3,2V, V1 entre 3,2V et 3,6V, V2 entre 3,6V et 4,0V, et V3 entre 4,0V et 4,4V. La tolérance pour ce classement est de ±0,1V. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des tensions directes étroitement appariées pour des connexions en parallèle ou une régulation de courant précise.

3.2 Classement par flux énergétique (Φe)

La puissance optique de sortie est catégorisée en six classes (R1 à R6). R1 représente la plage de sortie la plus basse (460-500 mW), et R6 la plus élevée (660-700 mW), toutes mesurées à 350mA. La tolérance pour le flux énergétique est de ±10%. Ce classement permet une sélection basée sur l'intensité lumineuse requise pour l'application.

3.3 Classement par longueur d'onde pic (Wp)

La longueur d'onde émise est triée en deux catégories principales : P4A (400-405 nm) et P4B (405-410 nm), avec une tolérance de ±3nm. Ceci est crucial pour les applications sensibles à des longueurs d'onde UV spécifiques, comme l'initiation de réactions photochimiques particulières dans les procédés de durcissement.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques donnent un aperçu du comportement du dispositif dans des conditions variables.

4.1 Flux énergétique relatif en fonction du courant direct

Cette courbe montre typiquement une relation sous-linéaire où le flux énergétique augmente avec le courant direct mais peut présenter une saturation ou une baisse d'efficacité à des courants plus élevés. Le point de fonctionnement exact (par exemple, 350mA) doit être choisi pour équilibrer la sortie et l'efficacité tout en restant dans les limites maximales absolues.

4.2 Distribution spectrale relative

Ce graphique représente l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centrée autour de la longueur d'onde pic (400-410nm). Il montre la largeur de bande spectrale, ce qui est important pour les applications où la pureté spectrale ou une interaction à une longueur d'onde spécifique est requise.

4.3 Caractéristiques de rayonnement

Ce diagramme polaire illustre la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, correspondant à l'angle de vision de 130 degrés. Il montre comment la lumière est émise par le boîtier de la LED, ce qui est vital pour la conception du système optique afin d'assurer un éclairage correct de la zone cible.

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

Cette courbe fondamentale montre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension directe augmente avec le courant. La forme de la courbe est essentielle pour concevoir le circuit d'alimentation approprié, qu'il s'agisse d'une simple résistance limitant le courant ou d'un pilote à courant constant.

4.5 Flux énergétique 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 de jonction augmente, le flux énergétique diminue. Cela souligne l'importance d'une gestion thermique efficace pour maintenir des performances optiques constantes dans le temps et sous différentes conditions ambiantes.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions de contour

Le dispositif a un boîtier CMS compact. Les dimensions clés incluent la taille du corps et le profil de la lentille. Toutes les dimensions linéaires sont en millimètres. Les tolérances générales de dimensions sont de ±0,2mm, tandis que la hauteur de la lentille et la longueur/largeur du substrat en céramique ont des tolérances plus strictes de ±0,1mm. La pastille thermique au bas du dispositif est électriquement isolée (flottante) des pastilles d'anode et de cathode, ce qui signifie qu'elle peut être connectée directement à un plan thermique du PCB pour la dissipation de chaleur sans créer de court-circuit électrique.

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

La disposition recommandée des pastilles de fixation sur le circuit imprimé (PCB) est fournie pour assurer un soudage et des performances thermiques corrects. La conception inclut des pastilles séparées pour l'anode et la cathode, ainsi qu'une pastille plus grande pour la connexion thermique. Une orientation de polarité correcte lors de l'assemblage est essentielle pour le fonctionnement du dispositif.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Un profil de soudage par refusion détaillé est recommandé. Les paramètres clés incluent la préchauffe, le maintien, la température de pic de refusion et les taux de refroidissement. La température de pic maximale (mesurée sur la surface du boîtier) doit être contrôlée. Un processus de refroidissement rapide n'est pas recommandé. Il est conseillé d'utiliser la température de soudage la plus basse possible qui assure une connexion fiable. Le dispositif peut supporter un maximum de trois cycles de refusion. Le soudage manuel, si nécessaire, doit être limité à un maximum de 300°C pendant pas plus de 2 secondes, appliqué une seule fois.

6.2 Précautions de nettoyage et de manipulation

Si un nettoyage est nécessaire après le soudage, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier de la LED. Les précautions générales contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation.

7. Informations d'emballage et de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse gaufrée scellée avec une bande de couverture supérieure. La bande est enroulée sur des bobines. Une bobine standard de 7 pouces peut contenir un maximum de 500 pièces. L'emballage est conforme aux spécifications EIA-481-1-B. Il est spécifié qu'au maximum deux alvéoles de composants consécutives sur la bande peuvent être vides.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED UV convient à diverses applications, y compris, mais sans s'y limiter : le durcissement UV d'adhésifs, d'encres et de revêtements ; l'excitation de fluorescence pour l'analyse ou l'inspection ; l'instrumentation médicale et biologique ; les systèmes de purification de l'air et de l'eau ; et la détection de contrefaçon (par exemple, la vérification des éléments de sécurité).

8.2 Considérations de conception et méthode d'alimentation

Une LED est un dispositif fonctionnant en courant. Pour garantir une intensité uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle dans une même application, il est fortement recommandé d'intégrer une résistance limitant le courant individuelle en série avec chaque LED. Cela compense les légères variations de tension directe (Vf) entre les dispositifs individuels, empêchant l'effet de "current hogging" où une LED tire plus de courant que les autres, entraînant une luminosité inégale et une surcontrainte potentielle. Un circuit d'alimentation à courant constant est la solution optimale pour alimenter une ou plusieurs LED en série, offrant des performances stables indépendamment des variations de tension directe.

9. Fiabilité et tests

Le dispositif subit un plan de test de fiabilité complet pour garantir sa robustesse. Les tests incluent : Durée de vie en fonctionnement à basse température (LTOL à -30°C), Durée de vie en fonctionnement à température ambiante (RTOL), Durée de vie en fonctionnement à haute température (HTOL à 85°C), Durée de vie en fonctionnement à haute température et humidité (WHTOL à 60°C/60% HR), Choc thermique (TMSK de -40°C à 125°C), Résistance à la chaleur de soudage (simulant la refusion), et test de soudabilité. Des critères spécifiques de réussite/échec sont définis sur la base des changements de tension directe (dans ±10%) et de flux énergétique (dans ±15%) après les tests. Tous les tests de durée de vie sont effectués avec le dispositif monté sur un dissipateur thermique.

10. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux sources UV traditionnelles comme les lampes à vapeur de mercure, cette solution LED à l'état solide offre des avantages distincts : capacité d'allumage/extinction instantanée sans temps de préchauffage, durée de vie opérationnelle significativement plus longue (souvent des dizaines de milliers d'heures), efficacité énergétique plus élevée convertissant plus de puissance électrique en lumière UV utile, absence de matériaux dangereux comme le mercure, taille compacte permettant de nouveaux facteurs de forme, et sortie spectrale précise. Le principal compromis historique était une puissance optique totale plus faible, mais les LED UV haute puissance modernes comme cette série comblent cet écart pour de nombreuses applications.

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

11.1 Quelle est la différence entre le flux énergétique (mW) et le flux lumineux (lm) ?

Le flux énergétique (Φe) mesure la puissance optique totale émise dans toutes les directions, en Watts. C'est la métrique correcte pour les LED UV car elle quantifie l'énergie UV réelle. Le flux lumineux (lumens) mesure la luminosité perçue par l'œil humain, pondérée par la courbe de réponse photopique, et n'est pas applicable aux sources UV non visibles.

11.2 Comment sélectionner le bon classement (bin) pour mon application ?

Choisissez la catégorie de tension (Vf) en fonction de la conception de votre circuit d'alimentation et du besoin d'appariement de courant dans les chaînes parallèles. Sélectionnez la catégorie de flux énergétique (Φe) en fonction de l'intensité ou de l'éclairement énergétique requis sur votre cible. Choisissez la catégorie de longueur d'onde (Wp) si votre procédé est sensible à un pic spectral spécifique (par exemple, 405nm vs 400nm).

11.3 Pourquoi la gestion thermique est-elle si critique ?

Une température de jonction élevée réduit directement la puissance lumineuse (comme le montrent les courbes de performance) et accélère les mécanismes de dégradation au sein du semi-conducteur, raccourcissant considérablement la durée de vie opérationnelle du dispositif. Un dissipateur thermique approprié est non négociable pour des performances fiables et à long terme.

12. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un PCB pour un spot de durcissement UV multi-LED.Un concepteur doit créer un réseau de 10 LED pour une application de durcissement sur petite surface. Sur la base de la fiche technique : 1) Il sélectionne des LED du même classement Vf et Φe pour la cohérence. 2) Il conçoit le PCB avec la disposition de pastilles recommandée, connectant les pastilles thermiques à une grande zone de cuivre sur la carte reliée à des vias pour la dissipation de chaleur vers la couche inférieure ou un dissipateur externe. 3) Il décide d'alimenter les LED avec un pilote à courant constant réglé à 350mA. Comme il souhaite connecter les 10 en parallèle pour un éclairage uniforme, il inclut une petite résistance limitant le courant individuelle (par exemple, 1 Ohm) en série avec chaque LED pour compenser les variations de Vf, comme recommandé. 4) Il suit les recommandations du profil de refusion pendant l'assemblage. 5) Dans le micrologiciel du produit final, il peut implémenter un algorithme de surveillance de température ou de déclassement basé sur la courbe "Flux énergétique relatif en fonction de la température de jonction" si les conditions ambiantes sont variables.

13. Introduction au principe de fonctionnement

Ce dispositif est une diode électroluminescente (DEL) à semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe est appliquée entre l'anode et la cathode, des électrons et des trous sont injectés dans la région active de la puce semi-conductrice. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique des photons émis (dans ce cas, ~405nm, dans le spectre ultraviolet-A) est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la construction de la puce (généralement basée sur le nitrure d'aluminium-gallium - AlGaN). La lumière générée est ensuite façonnée et émise à travers la lentille intégrée du boîtier.

14. Tendances technologiques

Le domaine des LED UV est caractérisé par une recherche et un développement continus visant à augmenter l'efficacité énergétique (puissance optique sortie / puissance électrique entrée), à obtenir une puissance de sortie plus élevée à partir d'un seul dispositif ou d'un boîtier plus petit, à prolonger la durée de vie opérationnelle, et à pousser les longueurs d'onde d'émission plus profondément dans le spectre UV-C (pour les applications germicides) avec une efficacité améliorée. Il y a également une tendance vers des boîtiers plus sophistiqués pour améliorer l'extraction de la lumière et les performances thermiques. La volonté de remplacer les lampes UV à base de mercure dans toutes les applications continue d'être une force majeure du marché, soutenue par les réglementations environnementales et les avantages de performance de l'éclairage à l'état solide.