Fiche technique LED UVA 2835 SMD - Boîtier 2.8x3.5mm - 3.2-3.8V - 60mA - 365-370nm - Documentation Technique Française

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes pour une série de diodes électroluminescentes (LED) Ultraviolettes-A (UVA) hautes performances, montées dans un boîtier CMS (Composant Monté en Surface) compact. Le domaine d'application principal de ces composants concerne les systèmes nécessitant une émission ultraviolette contrôlée dans la plage de 365 à 370 nanomètres.

Les avantages principaux de cette série de produits incluent son efficacité radiative élevée, ce qui se traduit par une plus grande puissance optique par unité d'énergie électrique consommée, ainsi que son profil de faible consommation. Le dispositif présente un angle de vision large de 120 degrés, assurant une irradiation large et uniforme dans ses applications cibles. Son facteur de forme, mesurant 2,8 mm de longueur et 3,5 mm de largeur, le rend adapté à l'intégration dans des assemblages électroniques modernes où l'espace est limité.

Le produit est conçu pour être conforme aux principales normes internationales environnementales et de sécurité. Il est confirmé conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), est fabriqué selon des procédés sans plomb, et respecte le règlement REACH de l'UE. De plus, il répond aux exigences sans halogène, avec une teneur en brome (Br) et chlore (Cl) maintenue en dessous des limites spécifiées (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

1.1 Applications cibles

La longueur d'onde spécifique et les caractéristiques de sortie rendent cette série de LED idéale pour plusieurs applications de niche :

• Durcissement UV pour ongles :Utilisée dans les appareils pour durcir les vernis à ongles à base de gel.
• Détection de faux billets UV :Employée dans les scanners et détecteurs pour révéler les éléments de sécurité sur les billets de banque, documents ou produits qui fluorescents sous lumière UVA.
• Pièges à moustiques UV :Intégrée dans les dispositifs attrape-insectes où la lumière UVA attire les insectes volants.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Courant direct continu maximal (I_F) :120 mA
• Résistance aux décharges électrostatiques maximales (Modèle du corps humain) :2000 V
• Résistance thermique (R_th) :25 °C/W. Ce paramètre indique l'efficacité avec laquelle la chaleur se propage de la jonction de la LED vers la pastille de soudure. Une valeur plus basse est meilleure pour la gestion thermique.
• Température de jonction maximale (T_J) :110 °C. La température au niveau de la puce semi-conductrice elle-même ne doit pas dépasser cette limite.
• Plage de température de fonctionnement (T_Opr) :-40 °C à +85 °C.
• Plage de température de stockage (T_Stg) :-40 °C à +100 °C.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Le point de fonctionnement typique et les performances pour le code de commande listé sont définis ci-dessous. Toutes les mesures sont généralement effectuées à une température de pastille de soudure de 25°C, sauf indication contraire.

• Courant direct (I_F) :60 mA (Point de fonctionnement typique)
• Tension directe (V_F) :3,2 V à 3,8 V (à I_F= 60mA)
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :365 nm à 370 nm
• Flux radiant (Φ_e) :
  • Minimum : 70 mW
  • Typique : 90 mW
  • Maximum : 130 mW

3. Explication du système de classement

Pour garantir la cohérence en production de masse, les LED sont triées en classes de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des critères minimums spécifiques pour leur application.

3.1 Classement du flux radiant

Les LED sont catégorisées en fonction de leur flux radiant minimum au courant de fonctionnement. Les codes de classe (R5, R6, R7, R8, R9, S1) représentent des niveaux de sortie croissants, d'un minimum de 70mW (R5) jusqu'à 130mW (S1). La tolérance de mesure est de ±10%.

3.2 Classement de la longueur d'onde de crête

La longueur d'onde est étroitement contrôlée. Tous les dispositifs de cette série appartiennent à une seule classe étiquetée "U36", ce qui garantit une longueur d'onde de crête entre 365nm et 370nm, avec une tolérance de mesure de ±1nm.

3.3 Classement de la tension directe

Les dispositifs sont également triés selon leur chute de tension directe à 60mA. Trois classes sont définies :

• 3234 : V_F= 3,2V - 3,4V
• 3436 : V_F= 3,4V - 3,6V
• 3638 : V_F= 3,6V - 3,8V

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Tension directe vs. Courant direct (Courbe IV)

La courbe fournie illustre la relation non linéaire entre la tension appliquée aux bornes de la LED et le courant résultant. Pour un pilote à courant constant réglé à 60mA, la chute de tension attendue se situera dans la plage de 3,2V-3,8V définie dans les caractéristiques électriques. La courbe montre comment la tension augmente avec le courant, soulignant la nécessité d'une régulation de courant appropriée, et non de tension, pour contrôler la puissance lumineuse et éviter l'emballement thermique.

4.2 Flux radiant relatif vs. Courant direct

Ce graphique démontre que la puissance optique (flux radiant) est approximativement proportionnelle au courant direct. Augmenter le courant d'alimentation augmentera la puissance lumineuse. Cependant, un fonctionnement au-delà des 60mA recommandés générera plus de chaleur, réduisant potentiellement l'efficacité et la durée de vie, comme le montre la courbe de déclassement.

4.3 Flux radiant relatif vs. Température de jonction

Il s'agit d'une caractéristique cruciale pour la gestion thermique. La courbe montre qu'à mesure que la température de jonction (T_J) augmente, le flux radiant de sortie diminue. Ce coefficient de température négatif souligne l'importance d'une conception thermique efficace (par exemple, utiliser un CI avec des vias thermiques, une surface de cuivre adéquate et éventuellement un dissipateur) pour maintenir la température de jonction de la LED aussi basse que possible pendant le fonctionnement, assurant ainsi une puissance lumineuse stable et maximale.

4.4 Longueur d'onde de crête vs. Température de jonction

La longueur d'onde d'émission de crête d'une LED dépend légèrement de la température. Ce graphique quantifie ce décalage pour ce dispositif UVA. Comprendre ce décalage est important pour les applications où la longueur d'onde exacte est critique, comme dans certains procédés de durcissement ou de fluorescence.

4.5 Distribution spectrale

Le tracé de distribution spectrale relative montre l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde. Pour cette LED UVA, l'émission est centrée autour du pic de 365-370nm avec une largeur spectrale caractéristique. Cette information est vitale pour les applications sensibles à des bandes spectrales UV spécifiques.

4.6 Courbe de déclassement

La courbe de déclassement fournit le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température mesurée au niveau de la pastille de soudure (côté anode). Lorsque la température de la pastille de soudure augmente, le courant de fonctionnement sûr maximal doit être réduit pour éviter de dépasser la température de jonction maximale de 110°C. Cette courbe est essentielle pour concevoir des systèmes fiables, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions mécaniques

Le boîtier de la LED a un encombrement rectangulaire de 2,8 mm x 3,5 mm. Des dessins dimensionnels détaillés spécifient le placement exact des pastilles de soudure, la géométrie de la lentille et l'emplacement de la pastille thermique. La pastille thermique est notée comme étant électriquement connectée à la cathode. Les tolérances dimensionnelles standard sont de ±0,2 mm sauf indication contraire. Une note de manipulation critique met en garde contre l'application d'une force sur la lentille, car cela peut provoquer une défaillance du dispositif.

5.2 Conception des pastilles de soudure et polarité

Le diagramme du motif de soudure identifie clairement les pastilles anode et cathode. La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage. La conception inclut une pastille thermique centrale pour faciliter le transfert de chaleur de la puce LED vers le circuit imprimé (CI).

6. Guide de soudure et d'assemblage

6.1 Procédé de soudure par refusion

Cette série de LED UVA est adaptée aux procédés d'assemblage CMS (Technologie de Montage en Surface) standard. Les directives clés incluent :

• La soudure par refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois sur le même dispositif pour éviter les contraintes thermiques.
• La contrainte mécanique sur le corps de la LED pendant la phase de chauffage de la soudure doit être minimisée.
• Le circuit imprimé ne doit pas être plié ou fléchi après que les LED y ont été soudées.
• Si un adhésif est utilisé, son procédé de durcissement doit suivre des profils de four standard compatibles avec le composant.

Un profil de soudure par refusion typique est suggéré, montant la relation temps-température recommandée pour les phases de préchauffage, stabilisation, refusion et refroidissement afin d'assurer une soudure fiable sans endommager la LED.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Conditionnement en bande et bobine

Pour l'assemblage automatisé par pick-and-place, les LED sont fournies sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines. La quantité de conditionnement standard est de 2000 pièces par bobine. Des dessins dimensionnels détaillés pour les alvéoles de la bande porteuse et la bobine elle-même sont fournis, avec des tolérances typiques de ±0,1 mm.

7.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les composants sont conditionnés dans des sacs barrières résistants à l'humidité pour éviter l'absorption de l'humidité atmosphérique, ce qui pourrait provoquer un "effet pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant le procédé de refusion à haute température. Une fois le sac scellé ouvert, les composants doivent être utilisés dans un délai spécifié ou être séchés selon les directives standard IPC/JEDEC avant la soudure.

7.3 Nomenclature du produit (Code de commande)

Le code de commande complet est une chaîne structurée qui encode toutes les spécifications clés. Par exemple :UVA2835TZ0112-PUA6570120X38060-2Tse décompose comme suit :

• UVA2835TZ0112 :Numéro de pièce de base (UVA, boîtier 2835, matériau PCT, avec Zener, 1 puce, angle 120°).
• P :Orientation de la puce (côté P vers le haut).
• UA :Code d'indice de rendu de couleur (UVA).
• 6570 :Code de plage de longueur d'onde.
• 120 :Code de spécification de flux radiant maximal.
• X38 :Plage de tension directe (3,2V-3,8V).
• 060 :Courant direct nominal (60mA).
• 2 :Type de conditionnement (2 000 pièces par bobine).
• T :Code de conditionnement en bande.

7.4 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs champs pour la traçabilité et l'identification :

• P/N :Le numéro de production du fabricant.
• QTY :La quantité de composants sur la bobine.
• CAT / HUE / REF :Codes pour la classe de Flux Radiant, la Couleur (Longueur d'onde) et la classe de Tension Directe, respectivement.
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Gestion thermique

Étant donné la résistance thermique de 25°C/W et l'impact négatif de la température sur la puissance et la longueur d'onde, un dissipateur thermique efficace est primordial. Les concepteurs doivent :

• Utiliser un CI avec un motif de pastille thermique dédié connecté aux plans de masse internes ou à de grandes surfaces de cuivre.
• Incorporer plusieurs vias thermiques sous la pastille thermique de la LED pour conduire la chaleur vers d'autres couches du CI ou vers un dissipateur externe.
• Se référer à la courbe de déclassement pour s'assurer que le courant de fonctionnement est approprié à la température maximale attendue de la pastille de soudure dans l'application.

8.2 Alimentation électrique

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Un circuit pilote à courant constant est fortement recommandé plutôt qu'une simple résistance en série ou une source de tension, surtout pour une puissance constante et une longue durée de vie. Le pilote doit être conçu pour fournir un courant stable de 60mA (ou un courant inférieur selon les exigences de déclassement) et doit être capable de supporter la plage de tension directe de 3,2V à 3,8V.

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 120 degrés fournit un faisceau large. Pour les applications nécessitant une lumière UV focalisée ou collimatée, des optiques secondaires (lentilles ou réflecteurs) seront nécessaires. Le matériau de ces optiques doit être transparent aux longueurs d'onde UVA (par exemple, du verre spécialisé ou des plastiques stables aux UV comme le PMMA).

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux anciennes lampes UV à traversant ou aux boîtiers SMD plus grands, cette LED UVA 2835 offre des avantages significatifs :

• Taille et intégration :L'encombrement compact 2835 permet un placement à plus haute densité et une intégration dans des appareils modernes plus petits.
• Efficacité :Une efficacité radiative élevée conduit à une consommation d'énergie plus faible et à une génération de chaleur réduite pour une puissance lumineuse donnée.
• Durée de vie :Les LED à l'état solide ont généralement une durée de vie opérationnelle beaucoup plus longue que les ampoules UV traditionnelles.
• Allumage/Extinction instantané :Les LED atteignent leur puissance maximale instantanément, contrairement à certaines ampoules qui nécessitent un temps de préchauffage.
• Environnemental :La conformité RoHS, sans halogène et REACH répond aux réglementations environnementales mondiales strictes.

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

10.1 Quelle est la différence entre le flux radiant (mW) et le flux lumineux (lm) ?

Le flux lumineux (mesuré en lumens) est pondéré par la sensibilité de l'œil humain (vision photopique). Le flux radiant (mesuré en watts) est la puissance optique totale émise, indépendamment de la visibilité. Étant donné que la lumière UVA est largement invisible pour l'homme, ses performances sont correctement spécifiées en flux radiant (mW).

10.2 Pourquoi un pilote à courant constant est-il nécessaire ?

La tension directe d'une LED varie avec la température et d'une unité à l'autre (comme on le voit dans le classement). Une source de tension constante provoquerait de grandes variations de courant, entraînant une puissance lumineuse incohérente et des dommages potentiels par surintensité. Une source de courant constant assure des performances stables et prévisibles.

10.3 Puis-je alimenter cette LED à son courant maximum de 120mA ?

La Valeur Maximale Absolue de 120mA est une limite de contrainte, et non une condition de fonctionnement recommandée. Un fonctionnement continu à ce courant générerait une chaleur excessive, dépassant probablement la température de jonction maximale à moins qu'une solution de refroidissement exceptionnelle ne soit utilisée. Le courant de fonctionnement recommandé est de 60mA, comme défini dans le tableau des caractéristiques électriques. La courbe de déclassement doit être consultée pour toute opération au-dessus de la température ambiante.

10.4 Comment interpréter les codes de classement lors de la commande ?

Sélectionnez les classes en fonction des exigences minimales de votre application. Par exemple, si votre système a besoin d'au moins 90mW de puissance UV, vous devez spécifier les classes R7, R8, R9 ou S1. Si votre circuit pilote a des contraintes de tension strictes, vous devrez peut-être spécifier une classe de tension directe particulière (par exemple, 3234). Le code de commande complet incorpore ces sélections de classe.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

11.1 Cas : Détecteur de faux billets UV portable

Objectif de conception :Créer un appareil portatif, alimenté par batterie, pour vérifier les billets de banque.

Mise en œuvre :Un réseau de 4 à 6 de ces LED UVA peut être alimenté en série par un petit convertisseur élévateur/pilote à courant constant efficace, alimenté par une batterie Li-ion 3,7V. Le large angle de faisceau de 120° élimine le besoin d'optiques complexes, permettant un placement simple derrière une fenêtre transmettant les UV. La taille compacte 2835 maintient le CI petit. La gestion thermique est moins critique ici en raison de l'utilisation intermittente et de courte durée typique d'un tel appareil. Le concepteur sélectionnerait une classe de flux radiant (par exemple, R7 ou supérieure) pour assurer une intensité d'éclairage adéquate.

12. Introduction au principe technique

Les LED UVA fonctionnent sur le principe de l'électroluminescence dans les matériaux semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe est appliquée aux bornes de la jonction p-n de la puce LED, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde spécifique de ces photons (dans ce cas, 365-370nm) est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la construction de la puce, impliquant généralement du nitrure d'aluminium-gallium (AlGaN) ou des composés III-nitrures similaires. Le rayonnement UVA émis n'est pas visible à l'œil nu mais peut provoquer la fluorescence de certains matériaux et initier des réactions photochimiques, ce qui est la base de ses applications dans le durcissement et la détection.

13. Tendances technologiques

Le domaine des LED UV progresse rapidement. Les tendances clés incluent :

• Efficacité accrue :La recherche continue vise à améliorer l'efficacité énergétique (puissance optique sortie / puissance électrique entrée) des LED UVA, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique.
• Longueurs d'onde plus courtes :Le développement se poursuit vers des LED UVB et UVC fiables et efficaces pour des applications dans la stérilisation, la thérapie médicale et la détection.
• Densité de puissance plus élevée :Les améliorations dans la conception des puces et la gestion thermique du boîtier permettent à des dispositifs uniques d'avoir une puissance radiant de sortie plus élevée.
• Durée de vie et fiabilité améliorées :Les progrès dans les matériaux et le conditionnement prolongent la durée de vie opérationnelle des LED UV, les rendant viables pour des applications industrielles plus exigeantes.
• Réduction des coûts :À mesure que les volumes de fabrication augmentent et que les procédés mûrissent, le coût par milliwatt de puissance UV continue de diminuer, ouvrant de nouvelles applications de marché.