Fiche technique ELUA3535NU3 - LED UVA - Format 3.75x3.75x3.2mm - 3.6-4.8V - Série 4W - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La série de produits ELUA3535NU3 représente une solution LED à base de céramique et à haute fiabilité, conçue spécifiquement pour les applications dans l'ultraviolet-A (UVA). Cette série de 4W est conçue pour offrir des performances constantes dans des environnements exigeants où le rayonnement UV est utilisé pour ses propriétés germicides ou catalytiques.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les avantages principaux de cette série de LED découlent de sa construction robuste et de sa conception électrique. L'utilisation d'un substrat céramique en Nitrure d'Aluminium (AlN) offre une excellente conductivité thermique, essentielle pour gérer la chaleur générée par le fonctionnement à haute puissance et garantir une fiabilité à long terme. Le dispositif intègre une protection intégrée contre les décharges électrostatiques (ESD) jusqu'à 2KV (HBM), améliorant sa durabilité lors de la manipulation et de l'assemblage. De plus, le produit est entièrement conforme aux principales réglementations environnementales et de sécurité, notamment RoHS, sans plomb, REACH UE, et les normes sans halogène (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), le rendant adapté aux marchés mondiaux aux exigences strictes.

Les applications cibles se situent principalement dans les secteurs industriel et commercial qui exploitent la lumière UVA. Les marchés clés incluent les systèmes de stérilisation UV pour la purification de l'air et de l'eau, les systèmes photocatalytiques UV pour la dégradation des composés organiques volatils (COV), et l'éclairage spécialisé pour capteurs UV. La fiabilité et la puissance de sortie du produit en font un composant adapté pour les systèmes nécessitant une émission UV soutenue.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres techniques listés dans la fiche technique, expliquant leur importance pour les ingénieurs de conception.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Pour les variantes 385nm, 395nm et 405nm, le courant direct continu maximal (I_F) est de 1250mA. Il est crucial de noter que la variante 365nm a une valeur de courant maximal significativement plus basse de 700mA. Cette différence est généralement due aux différents matériaux semi-conducteurs et structures épitaxiales utilisés pour les longueurs d'onde plus courtes, qui peuvent avoir des capacités de gestion du courant plus faibles ou une sensibilité thermique plus élevée. Un fonctionnement constant à ou près de ces limites réduira considérablement la durée de vie et la fiabilité de la LED. La température de jonction maximale (T_J) est de 105°C. La résistance thermique de la jonction au plot thermique (R_θth) est spécifiée à 4°C/W. Ce paramètre est vital pour la conception de la gestion thermique ; par exemple, au courant nominal complet, l'élévation de température du plot à la jonction peut être calculée. Un dissipateur thermique approprié est essentiel pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres.

2.2 Caractéristiques photométriques et électriques

Les codes de commande fournis détaillent des classes de performance spécifiques. Le flux radiant, mesure de la puissance optique totale de sortie en watts (ou milliwatts), varie selon la longueur d'onde. Pour la LED 365nm (fonctionnant à 700mA), le flux radiant minimum est de 900mW, typique de 1300mW et maximum de 1600mW. Pour les LED 385nm, 395nm et 405nm (fonctionnant à 1000mA), le minimum est de 1350mW, typique de 1475mW et maximum de 1850mW. La tension directe (V_F) pour tous les modèles de la série est spécifiée dans une plage de 3.6V à 4.8V à leurs courants de fonctionnement respectifs. Cette plage doit être prise en compte lors de la conception du circuit d'alimentation pour s'assurer qu'il peut fournir une tension suffisante tout en gérant la dissipation de puissance.

3. Explication du système de classement

Le produit est classé en catégories basées sur trois paramètres clés : le Flux Radiant, la Longueur d'Onde de Pic et la Tension Directe. Cela permet aux clients de sélectionner des LED avec des caractéristiques très groupées pour une performance système cohérente.

3.1 Classement du Flux Radiant

Deux tables de classement distinctes sont utilisées pour différents groupes de longueurs d'onde. Pour la LED 365nm, les codes de classe U1 à U4 catégorisent le flux radiant de 900-1000mW jusqu'à 1400-1600mW. Pour les LED 385nm à 405nm, les codes de classe U51 (1350-1600mW) et U52 (1600-1850mW) sont utilisés. Les concepteurs doivent s'assurer que l'éclairement minimum requis par leur système optique est atteint par la valeur minimale de la classe sélectionnée.

3.2 Classement de la Longueur d'Onde de Pic

La longueur d'onde de pic est classée en plages de 10nm : U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) et U40 (400-410nm). La sélection dépend de la sensibilité spectrale de l'application. Par exemple, l'activation photocatalytique a souvent une plage de longueur d'onde optimale.

3.3 Classement de la Tension Directe

La tension directe est classée en trois groupes : 3640 (3.6-4.0V), 4044 (4.0-4.4V) et 4448 (4.4-4.8V). Ceci est important pour l'efficacité de l'alimentation et la gestion thermique. Les LED d'une classe de tension plus basse dissiperont moins de puissance sous forme de chaleur (P = V_F* I_F) au même courant, permettant potentiellement un dissipateur thermique plus simple ou plus petit.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques donnent un aperçu du comportement de la LED sous diverses conditions de fonctionnement, ce qui est essentiel pour une conception de système robuste.

4.1 Spectre et Flux Radiant Relatif vs. Courant

Le graphique spectral montre l'intensité d'émission normalisée sur les longueurs d'onde pour les quatre variantes principales. Chacune a un pic distinct, avec des largeurs de bande spectrales relativement étroites typiques des LED UV. La courbe du Flux Radiant Relatif en fonction du Courant Direct montre une relation sous-linéaire. La sortie n'augmente pas proportionnellement avec le courant, surtout à des courants plus élevés, en raison de la baisse d'efficacité causée par l'augmentation de la température de jonction et d'autres effets de physique des semi-conducteurs. Cela souligne l'importance de la gestion thermique pour maintenir la sortie.

4.2 Caractéristiques thermiques

Les courbes du Flux Radiant Relatif en fonction de la Température Ambiante et de la Longueur d'Onde de Pic en fonction de la Température Ambiante sont critiques. Lorsque la température ambiante (ou du plot) augmente, le flux radiant diminue significativement - une caractéristique commune aux LED. Par exemple, à 120°C, le flux relatif n'est qu'environ 40-50% de sa valeur à 25°C. Simultanément, la longueur d'onde de pic se décale vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) avec l'augmentation de la température, à un taux observable sur le graphique. Ce décalage thermique doit être pris en compte dans les applications sensibles à la longueur d'onde. La courbe de la Tension Directe en fonction de la Température montre un coefficient de température négatif, ce qui signifie que V_Fdiminue lorsque la température augmente, ce qui peut affecter le fonctionnement de l'alimentation à courant constant.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions et tolérances

La LED présente un encombrement compact de 3.75mm x 3.75mm avec une hauteur totale de 3.2mm. Le dessin dimensionnel spécifie toutes les longueurs critiques, y compris le plot thermique et les plots anode/cathode. La tolérance générale sur les dimensions planaires est de ±0.1mm, tandis que la tolérance d'épaisseur est de ±0.15mm. Ces tolérances sont importantes pour la conception du circuit imprimé, la conception du pochoir de pâte à souder et pour assurer un placement correct par les machines de placement.

5.2 Configuration des plots et polarité

La vue de dessous montre clairement la disposition des plots. Le plot rectangulaire central et large est le plot thermique (cathode), essentiel pour le transfert de chaleur vers le circuit imprimé. Deux plots électriques plus petits sont situés sur un côté : un pour l'anode et un pour la cathode. La polarité est indiquée dans le diagramme. La cathode est typiquement connectée au plot thermique et à l'un des petits plots. L'identification correcte de la polarité lors de l'assemblage est obligatoire pour éviter la défaillance du dispositif.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Processus de soudage par refusion

La LED est adaptée aux processus standard de Technologie de Montage en Surface (SMT). La fiche technique fournit un graphique de profil de refusion avec les paramètres clés : une zone de préchauffage, une montée rapide en température jusqu'au pic, et une phase de refroidissement contrôlée. La température de pic recommandée est de 260°C (+0°C/-5°C) pendant 10 secondes maximum. Il est explicitement indiqué que le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois pour éviter un stress thermique excessif sur le boîtier et les liaisons internes. Le stress mécanique sur le corps de la LED pendant le chauffage (par exemple, dû à la déformation du circuit imprimé) doit être évité, et la flexion du circuit imprimé après soudage est interdite car elle peut fissurer les joints de soudure ou le boîtier céramique lui-même.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Décodage de la nomenclature des modèles

Le code de commande complet (par exemple, ELUA3535NU3-P6070U23648700-V41G) est un descripteur détaillé :

• EL: Préfixe fabricant.
• UA: Type de produit UVA.
• 3535: Taille du boîtier 3.75mm x 3.75mm.
• N: Matériau du boîtier en Nitrure d'Aluminium (AlN).
• U: Revêtement en Or (Au).
• 3: Angle de vision de 30°.
• PXXXX: Code de longueur d'onde de pic (par exemple, 6070 pour 360-370nm).
• YY: Code de Flux Radiant minimum.
• 3648 / 700 / 1K0: Plage de Tension Directe (3.6-4.8V) et Courant Direct (700mA ou 1000mA).
• V41G: Type de puce (Verticale), taille (43mil), quantité (1) et procédé (Verre de Quartz).

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Systèmes de Stérilisation UV :Pour la désinfection de l'air ou de l'eau, la plage 265-280nm (UVC) est la plus efficace pour endommager l'ADN. Cependant, les LED UVA (comme cette série) sont utilisées dans certains procédés d'oxydation avancée (AOP) ou dans des systèmes ciblant des agents pathogènes spécifiques sensibles aux UV plus longs, ou en combinaison avec des photocatalyseurs. La conception du système doit assurer une dose UV suffisante (intensité x temps).
Photocatalyseur UV :Utilisant typiquement du TiO₂, les photocatalyseurs sont activés par la lumière UV. Les variantes 385nm ou 395nm sont couramment utilisées. La conception doit assurer un éclairage uniforme de la surface du catalyseur et gérer la chaleur, car l'efficacité du catalyseur peut dépendre de la température.
Éclairage pour Capteurs UV :Utilisé pour exciter la fluorescence ou pour l'inspection par vision industrielle. La sortie stable et la longueur d'onde spécifique sont essentielles. Une alimentation à courant constant est indispensable pour maintenir une sortie optique stable, et des filtres optiques peuvent être nécessaires pour bloquer la lumière visible indésirable du spectre de la LED.

8.2 Considérations de conception critiques

Gestion Thermique :C'est le facteur le plus critique pour la performance et la longévité. Utilisez un circuit imprimé avec des vias thermiques adéquats sous le plot thermique, connectés à de larges plans de cuivre ou à un dissipateur thermique externe. La résistance thermique de 4°C/W est de la jonction au plot thermique de la LED ; la résistance thermique du système vers l'ambiant doit être conçue pour maintenir T_Jbien en dessous de 105°C.
Alimentation Électrique :Utilisez toujours une alimentation à courant constant, pas une source de tension constante. L'alimentation doit être capable de fournir le courant requis (700mA ou 1000mA) et une tension qui couvre toute la plage V_Fde la classe sélectionnée, plus une marge. Envisagez la mise en œuvre d'une modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour l'atténuation si nécessaire, plutôt qu'une réduction de courant analogique, pour éviter un décalage de couleur/longueur d'onde.
Conception Optique :L'angle de vision de 30° fournit un faisceau relativement focalisé. Des lentilles ou des réflecteurs peuvent être utilisés pour façonner la lumière pour la zone cible. Assurez-vous que tous les matériaux optiques (lentilles, fenêtres) sont transparents aux UV (par exemple, quartz, plastiques spécifiques de qualité UV) car le verre standard et de nombreux plastiques absorbent le rayonnement UVA.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe côte à côte avec d'autres marques ne soit pas fournie dans la fiche technique, les principales caractéristiques différenciatrices de cette série peuvent être déduites. L'utilisation d'un boîtier céramique AlN offre des performances thermiques supérieures par rapport aux boîtiers plastiques couramment utilisés dans les LED de faible puissance, permettant des courants d'alimentation plus élevés et une meilleure fiabilité. L'inclusion d'une protection ESD 2KV est une caractéristique de robustesse significative pas toujours présente dans les produits concurrents. Le classement détaillé sur trois paramètres (flux, longueur d'onde, tension) permet une conception de système de haute précision et une cohérence en production de masse, ce qui peut être un avantage par rapport aux produits avec des tolérances plus larges ou moins d'options de classement.

10. Questions Fréquemment Posées (Basées sur les paramètres techniques)

Q : Pourquoi le courant maximal pour la LED 365nm est-il seulement de 700mA, alors que les autres sont à 1250mA ?
R : Cela est principalement dû aux différentes propriétés des matériaux semi-conducteurs utilisés pour atteindre la longueur d'onde plus courte de 365nm. Le système de matériaux (par exemple, une teneur en aluminium plus élevée dans l'AlGaN) a généralement une conductivité électrique plus faible et des densités de défauts plus élevées, conduisant à une densité de courant maximale réduite et une résistance thermique plus élevée. Fonctionner à un courant plus bas assure la fiabilité et empêche une dégradation accélérée.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3.3V ?
R : Non. La plage de tension directe est de 3.6V à 4.8V. Une alimentation 3.3V ne sera pas suffisante pour allumer la LED ou obtenir une sortie lumineuse significative. Un circuit d'alimentation capable de fournir au moins 4.8V (plus la chute de tension de l'alimentation) est requis.

Q : Comment interpréter la valeur du \"Flux Radiant Typique\" ?
R : La valeur \"Typique\" est une moyenne statistique ou médiane des unités de production. Pour une performance garantie dans votre conception, vous devez utiliser la valeur \"Minimum\" de la table de classement. Concevoir en fonction de la valeur typique peut entraîner des performances inférieures pour certaines unités dans votre système.

Q : Un dissipateur thermique est-il absolument nécessaire ?
R : Pour tout fonctionnement soutenu au courant nominal, oui. Même avec la faible résistance thermique de 4°C/W, à 1000mA et un V_Ftypique de 4.2V, la dissipation de puissance est de 4.2W. L'élévation de température du plot à la jonction serait d'environ 4.2W * 4°C/W = 16.8°C. Si la température du plot du circuit imprimé atteint 85°C, la jonction est déjà à ~102°C, très proche du maximum de 105°C. Un dissipateur thermique efficace est non négociable pour un fonctionnement fiable.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un circuit imprimé pour un réseau multi-LED UV pour le durcissement de surface.
Un ingénieur conçoit un réseau de douze LED 395nm pour une station de durcissement UV basse puissance pour adhésifs. Chaque LED sera alimentée à 1000mA.Étape 1 - Conception du circuit imprimé :Le circuit imprimé est conçu avec du cuivre 2oz. Un plot de décharge thermique dédié correspondant à l'empreinte de la LED est créé, rempli d'une grille de vias thermiques (par exemple, diamètre 0.3mm, pas 1mm) qui se connectent à un large plan de masse interne et à une zone de cuivre côté inférieur qui sera fixée à un dissipateur thermique en aluminium avec un matériau d'interface thermique.Étape 2 - Conception électrique :Un circuit intégré d'alimentation LED à courant constant capable de délivrer 12A au total (ou plusieurs alimentations plus petites) est sélectionné. La capacité de tension de sortie de l'alimentation est vérifiée pour s'assurer qu'elle peut gérer 12 LED dans une configuration 4 en série/3 en parallèle, en tenant compte du V_Fmaximal de 4.8V par LED.Étape 3 - Intégration optique :Un couvercle en verre de quartz est placé sur le réseau pour protéger les LED. La distance à la surface de durcissement cible est calculée sur la base de l'éclairement souhaité, en utilisant la valeur de flux radiant minimum de la classe (1350mW) et l'angle de faisceau de 30° pour estimer la taille et l'intensité de la tache éclairée.

12. Introduction au principe

Les LED UVA fonctionnent sur le principe de l'électroluminescence dans les matériaux semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n de la puce LED, des électrons et des trous sont injectés dans la région active. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé dans la région active. Pour l'émission UVA (environ 315-400nm), des matériaux comme le Nitrure de Gallium et d'Indium (InGaN) avec des compositions spécifiques, ou le Nitrure de Gallium et d'Aluminium (AlGaN), sont utilisés. Le boîtier céramique sert principalement de support mécanique, d'isolant électrique, et surtout, de chemin thermique hautement efficace pour évacuer la chaleur de la jonction semi-conductrice, ce qui est critique pour maintenir la performance et la longévité.

13. Tendances de développement

Le domaine des LED UV, en particulier UVA et UVB, connaît des avancées constantes. Les tendances clés observables dans des produits comme cette fiche technique incluent :Puissance et Efficacité accrues :La recherche continue sur les matériaux vise à réduire la baisse d'efficacité et à améliorer l'extraction de lumière, conduisant à un flux radiant plus élevé à partir de boîtiers de même taille ou plus petits.Gestion Thermique améliorée :L'utilisation de substrats céramiques avancés comme l'AlN, comme on le voit ici, devient plus standard pour les dispositifs haute puissance pour gérer les charges thermiques croissantes.Standardisation et Classement :À mesure que le marché mûrit, des codes de classement plus détaillés et standardisés (comme démontré) aident à intégrer les LED dans des systèmes prévisibles et reproductibles.Expansion et Contrôle de la Longueur d'Onde :La recherche continue de pousser vers des longueurs d'onde plus courtes et plus efficaces (plus profondément dans l'UVB et l'UVC) et de fournir un contrôle plus serré sur la longueur d'onde de pic et la largeur spectrale pour des applications spécialisées.Intégration Système :Il y a une tendance vers des modules plus prêts à l'emploi qui incluent la LED, l'alimentation, l'optique, et parfois des capteurs, simplifiant la conception pour les utilisateurs finaux.