Fiche technique LED UVC UVC3535CZ0315 - 3.5x3.5x0.99mm - 5.0-8.0V - Série 2.4W - 270-285nm - Document technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série UVC3535CZ0315 représente une solution LED à base de céramique et de haute fiabilité, conçue spécifiquement pour les applications exigeantes en ultraviolet (UVC). Ce produit est conçu pour offrir des performances constantes dans des environnements où l'efficacité germicide est primordiale. Son principal avantage réside dans son boîtier céramique robuste, qui offre une gestion thermique supérieure par rapport aux boîtiers plastiques traditionnels, contribuant directement à une durée de vie opérationnelle plus longue et à une sortie stable. Le marché cible principal comprend les fabricants de dispositifs de désinfection professionnels et grand public, les systèmes de purification d'eau et les unités de stérilisation d'air où une émission UVC fiable est critique.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

La LED fonctionne avec un courant direct (I_F) de 300mA. La tension directe (V_F) a une plage spécifiée de 5.0V à 8.0V, ce qui est un paramètre critique pour la conception du pilote afin d'assurer une régulation de courant appropriée. Le flux radiant, mesure de la puissance optique totale de sortie, est spécifié avec un minimum de 20mW, typique de 25mW, et un maximum de 30mW dans des conditions de test standard. La longueur d'onde de crête est centrée dans la plage de 270nm à 285nm, qui se situe dans la bande la plus efficace pour perturber l'ADN/ARN des micro-organismes.

2.2 Valeurs maximales absolues et propriétés thermiques

Le respect des valeurs maximales absolues est essentiel pour la longévité du dispositif. Le courant direct continu maximal autorisé est de 300mA. Le dispositif peut résister à une décharge électrostatique (ESD) jusqu'à 2000V (modèle du corps humain), ce qui est une caractéristique de fiabilité importante pour la manipulation et l'assemblage. La température de jonction maximale (T_J) est de 90°C. La résistance thermique de la jonction au point de soudure (R_th) est de 20°C/W. Cette valeur est cruciale pour la conception du dissipateur thermique ; par exemple, au courant d'alimentation complet de 300mA, la dissipation de puissance pourrait atteindre 2.4W (8.0V * 0.3A), augmentant potentiellement la température de jonction de 48°C au-dessus de la température du point de soudure. Par conséquent, maintenir une température basse au point de soudure est vital pour garder T_Jdans des limites sûres.

La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, et la plage de température de stockage est de -40°C à +100°C, indiquant une adaptabilité à une grande variété de conditions environnementales.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le produit est classé en catégories (bins) pour assurer la cohérence dans l'application. Comprendre ces catégories est essentiel pour la conception et l'approvisionnement.

3.1 Classement du flux radiant

Le flux radiant est classé en deux catégories : Q4 (20-25mW) et Q5 (25-30mW). Les concepteurs doivent sélectionner la catégorie appropriée en fonction de la dose d'irradiance requise pour leur application.

3.2 Classement de la longueur d'onde de crête

La longueur d'onde de crête est étroitement contrôlée et classée comme suit : U27A (270-275nm), U27B (275-280nm), et U28 (280-285nm). L'efficacité germicide peut varier légèrement sur cette plage, donc le choix de la catégorie peut être important pour optimiser les performances du système.

3.3 Classement de la tension directe

La tension directe est classée par incréments de 0.5V de 5.0V à 8.0V (par exemple, 5055 pour 5.0-5.5V, 5560 pour 5.5-6.0V, etc.). Ceci est principalement pour des considérations d'efficacité du pilote et pour regrouper les LED ayant des caractéristiques électriques similaires lorsqu'elles sont utilisées en réseaux.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Spectre et flux radiant relatif en fonction du courant

La courbe spectrale montre un pic d'émission étroit centré autour de la longueur d'onde spécifiée (par exemple, 270-285nm), avec une émission de bande latérale minimale, confirmant sa pureté en tant que source UVC. La courbe du flux radiant relatif en fonction du courant direct est presque linéaire jusqu'au courant nominal de 300mA, indiquant une bonne efficacité et une évolutivité prévisible de la sortie avec le courant.

4.2 Courant direct en fonction de la tension directe & Longueur d'onde de crête en fonction du courant

La courbe I-V présente la caractéristique exponentielle typique d'une diode. La tension directe augmente avec le courant, ce qui doit être pris en compte dans la conception du pilote à courant constant. La courbe de la longueur d'onde de crête en fonction du courant montre un déplacement minimal (typiquement seulement quelques nanomètres) sur la plage de courant de fonctionnement, indiquant une performance spectrale stable.

4.3 Dégradation thermique et flux radiant relatif en fonction de la température

La courbe du flux radiant relatif en fonction de la température ambiante démontre le coefficient de température négatif de la sortie LED. Le flux radiant diminue lorsque la température ambiante (et donc de jonction) augmente. La courbe de déclassement définit graphiquement le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Pour éviter de dépasser T_J(max), le courant d'alimentation doit être réduit lors d'un fonctionnement à haute température ambiante. Par exemple, à une température ambiante de 85°C, le courant maximal autorisé est nettement inférieur à 300mA.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions et configuration des plots

Les dimensions du boîtier sont de 3.5mm (L) x 3.5mm (l) x 0.99mm (H), avec une tolérance de ±0.2mm. La configuration des plots est clairement définie : le plot 1 est l'Anode (+), le plot 2 est la Cathode (-), et le plot 3 est un plot thermique dédié. Le plot thermique est essentiel pour un transfert de chaleur efficace de la puce LED à la carte de circuit imprimé (PCB). Le layout du PCB doit avoir un plot thermiquement conducteur correspondant connecté à un plan de masse ou à un dissipateur thermique pour maximiser la dissipation de chaleur.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Le dispositif est adapté aux procédés de technologie de montage en surface (SMT). Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois pour éviter les contraintes thermiques sur le boîtier céramique et les liaisons internes. Pendant le processus de refusion, toute contrainte mécanique sur le corps de la LED doit être évitée. Après le soudage, le PCB ne doit pas être plié, car cela pourrait fissurer le boîtier céramique ou les soudures. Les profils de refusion standard sans plomb sont applicables, mais la température de crête et le temps au-dessus du liquidus doivent être contrôlés selon les spécifications du boîtier céramique (se référer aux directives générales IPC/JEDEC pour les composants céramiques si un profil spécifique n'est pas fourni).

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Ruban et bobine pour émetteurs

Les LED sont fournies sur un ruban porteur en relief enroulé sur des bobines. La quantité d'emballage standard est de 1000 pièces par bobine. Les dimensions de la bobine et du ruban sont fournies pour la configuration des machines de placement automatique.

7.2 Sensibilité à l'humidité et étiquetage

Les bobines sont scellées dans des sacs étanches à l'humidité en aluminium avec un dessiccant pour maintenir la sécheresse, car le boîtier céramique peut être sensible à l'humidité. L'étiquette produit sur la bobine contient des informations critiques incluant le numéro de pièce (P/N), la quantité (QTY), et les codes de catégorie spécifiques pour le flux radiant (CAT), la longueur d'onde (HUE), et la tension directe (REF).

7.3 Décodage de la nomenclature du produit

Le code de commande complet, par exemple, UVC3535CZ0315-HUC7085020X80300-1T, est un descripteur détaillé :UVC(type UVC),3535(boîtier 3.5x3.5mm),C(matériau céramique),Z(diode Zener pour protection ESD intégrée),03(3 puces),15(angle de vision de 150°),H(puce horizontale),UC(couleur UVC),7085(longueur d'onde 270-285nm),020(flux radiant min. 20mW),X80(tension directe 5.0-8.0V),300(courant direct 300mA),1(emballage 1K pcs),T(emballage en ruban).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale est la stérilisation et la désinfection UV. Cela inclut : les purificateurs d'air fixes, le traitement des batteries de climatisation (HVAC), les unités de désinfection d'eau pour systèmes à usage ponctuel ou à petite échelle, les désinfecteurs de surface pour l'électronique grand public ou l'équipement médical, et les appareils germicides. L'angle de vision large de 150° le rend adapté aux applications nécessitant une couverture de surface plutôt qu'un faisceau focalisé.

8.2 Considérations de conception

Conception du pilote :Un pilote à courant constant est obligatoire. Le pilote doit être capable de délivrer jusqu'à 300mA et d'accommoder la plage V_Fde 5.0-8.0V. Un sur-courant ou des pics de tension dégraderont sévèrement la durée de vie de la LED.
Gestion thermique :C'est l'aspect le plus critique de la conception. Utilisez un PCB avec une couche de cuivre épaisse (par exemple, 2oz) et des vias thermiques sous le plot thermique connectés à un large plan de masse ou à un dissipateur thermique externe. Surveillez activement la température du point de soudure et utilisez la courbe de déclassement pour ajuster le courant d'alimentation si nécessaire.
Conception optique :Le rayonnement UVC est nocif pour les yeux et la peau. Le produit fini doit avoir un blindage approprié pour empêcher toute exposition directe. Le matériau du boîtier doit être transparent aux UVC (par exemple, quartz fondu, verre spécial de qualité UVC) car le verre standard et de nombreux plastiques bloquent les UVC.
Conformité de sécurité :Les produits utilisant cette LED doivent se conformer aux normes de sécurité pertinentes pour les produits laser et les rayonnements.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED UVC basse puissance traditionnelles ou aux lampes à mercure, la série UVC3535CZ0315 offre une solution à l'état solide, à allumage instantané et sans mercure. Le boîtier céramique offre une différenciation clé par rapport aux LED 3535 en plastique en permettant une densité de puissance plus élevée et une meilleure fiabilité à long terme en fonctionnement à haute température. La diode Zener intégrée pour la protection ESD jusqu'à 2KV ajoute une robustesse que l'on ne trouve pas toujours dans les produits concurrents, simplifiant la manipulation de la chaîne d'approvisionnement et l'assemblage.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la durée de vie typique de cette LED ?
R : La durée de vie d'une LED est typiquement définie comme le nombre d'heures de fonctionnement jusqu'à ce que le flux radiant se dégrade à 70% de sa valeur initiale (L70). Pour les LED UVC, cela dépend fortement du courant d'alimentation et de la température de jonction. Un fonctionnement dans ou en dessous des conditions recommandées avec une excellente gestion thermique peut donner des durées de vie de plusieurs milliers d'heures.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?
R : Non. Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Une source de tension constante entraînera un emballement thermique et une défaillance rapide en raison du coefficient de température négatif de V_F. Utilisez toujours un pilote à courant constant ou un circuit qui régule activement le courant.

Q : Comment interpréter les codes de catégorie sur l'étiquette ?
R : L'étiquette montre les catégories spécifiques des LED sur cette bobine. Par exemple, CAT:Q5, HUE:U27B, REF:6570 signifie que les LED ont un flux radiant dans la catégorie 25-30mW (Q5), une longueur d'onde de crête de 275-280nm (U27B), et une tension directe de 6.5-7.0V (6570).

11. Étude de cas de conception pratique

Considérez la conception d'un module de désinfection d'eau compact. L'objectif est d'atteindre une réduction de 3-log (99.9%) d'E. coli dans une chambre à écoulement. La dose UVC requise est calculée en fonction du débit d'eau, de la transmittance UV de l'eau et de la sensibilité des pathogènes. Sur la base de la dose, le nombre de LED et leur courant d'alimentation sont déterminés. Par exemple, utiliser 4 LED de la catégorie Q5 (25mW min chacune) alimentées à 250mA (légèrement déclassées pour la fiabilité) pourrait fournir l'irradiance nécessaire. Un PCB 4 couches avec un plan de cuivre interne de 2oz dédié comme diffuseur thermique est utilisé. Les LED sont disposées autour d'un manchon en quartz à travers lequel l'eau s'écoule. Un pilote à courant constant délivrant 1A (250mA x 4 LED en parallèle, chacune avec sa propre résistance de limitation de courant pour l'équilibrage) est sélectionné, avec une tension d'entrée accommodant la somme de la plus haute catégorie V_Fplus la marge du pilote. Un capteur de température sur le PCB près des LED fournit un retour au microcontrôleur, qui peut réduire le courant d'alimentation si une température élevée est détectée, assurant une fiabilité à long terme.

12. Introduction au principe

La lumière UVC, spécifiquement dans la plage 260-280nm, est absorbée par les acides nucléiques (ADN et ARN) des micro-organismes. Cette absorption provoque la formation de dimères de thymine dans l'ADN, ce qui perturbe la capacité du micro-organisme à se répliquer et à synthétiser des protéines vitales, l'inactivant (le tuant) efficacement. Cette LED génère ce rayonnement UVC par électroluminescence dans un matériau semi-conducteur (typiquement nitrure d'aluminium-gallium - AlGaN). 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. La longueur d'onde spécifique est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur.

13. Tendances de développement

Le marché des LED UVC est stimulé par la demande mondiale pour des solutions de désinfection sans mercure, compactes et à allumage instantané. Les tendances clés incluent :Augmentation de l'efficacité électro-optique (WPE) :La recherche continue vise à réduire les pertes de conversion de puissance électrique en puissance optique, conduisant à une consommation d'énergie et une génération de chaleur plus faibles pour la même sortie optique.Puissance de sortie plus élevée :L'amélioration continue de la conception des puces et de la technologie de boîtier permet des LED à puce unique avec un flux radiant plus élevé, réduisant le nombre de LED nécessaires par système.Durées de vie plus longues :Les progrès dans les matériaux et le boîtier améliorent régulièrement la fiabilité et la longévité des dispositifs, en particulier en fonctionnement à haute température.Réduction des coûts :À mesure que les volumes de fabrication augmentent et que les procédés mûrissent, le coût par milliwatt de sortie UVC diminue, rendant la technologie viable pour plus d'applications grand public.Amélioration de la stabilité de la longueur d'onde :La recherche se concentre sur la minimisation du décalage de la longueur d'onde en fonction de la température et de la durée de vie pour une performance germicide plus prévisible.