Fiche technique LED UVC ELUC3535NUB - 3,45x3,45x1,1mm - 5,0-7,0V - 0,7W - 270-285nm - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

La série ELUC3535NUB 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 critique. Son avantage principal réside dans son boîtier céramique robuste, qui assure une excellente gestion thermique, un facteur crucial pour maintenir la durée de vie de la LED et la stabilité de sa puissance de sortie dans les applications UVC. Le marché cible principal comprend les fabricants de systèmes de stérilisation de l'eau, de l'air et des surfaces, ainsi que les équipements médicaux et de laboratoire nécessitant des sources lumineuses UV-C fiables.

1.1 Caractéristiques et applications clés

L'ELUC3535NUB se caractérise par plusieurs fonctionnalités déterminantes qui la rendent adaptée aux applications professionnelles UV-C. Il s'agit d'un émetteur LED UVC haute puissance. Ses dimensions physiques sont compactes : 3,45 mm x 3,45 mm pour une hauteur de 1,1 mm, ce qui la rend adaptée aux conceptions avec contraintes d'espace. Elle intègre une protection ESD jusqu'à 2KV (HBM), renforçant sa robustesse contre les décharges électrostatiques lors de la manipulation et de l'assemblage. Le dispositif offre un angle de vision typique large de 120 degrés, assurant une large couverture d'irradiation. Il est entièrement conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses), est sans plomb, respecte les règlements REACH de l'UE et répond aux normes sans halogènes avec des limites strictes sur la teneur en Brome et Chlore (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). L'application principale de cette série de LED est la stérilisation UV, englobant la désinfection de l'eau, de l'air et des surfaces.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

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

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le dispositif. Pour l'ELUC3535NUB, le courant direct continu maximal (I_F) est de 150 mA. La résistance maximale aux décharges électrostatiques (ESD) (modèle du corps humain) est de 2000 V. La température de jonction maximale autorisée (T_J) est de 90°C. La résistance thermique de la jonction au plot de soudure (R_th) est spécifiée à 20 °C/W, indiquant l'efficacité avec laquelle la chaleur est évacuée de la jonction semi-conductrice. La plage de température de fonctionnement (T_Opr) est de -40°C à +85°C, et la plage de température de stockage (T_Stg) est de -40°C à +100°C. Il est essentiel de faire fonctionner la LED dans ces limites pour garantir sa fiabilité.

2.2 Caractéristiques photométriques et électriques

La puissance de sortie photométrique principale est mesurée en Flux Rayonnant (mW), et non en flux lumineux (lm), car il s'agit d'un émetteur UV non visible. Pour le numéro de pièce exemple ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q, le flux rayonnant minimum est de 8mW, typique de 10mW et maximum de 15mW, le tout mesuré à un courant direct de 100mA. Le bin de longueur d'onde de crête pour cet exemple est de 270-285 nm, ce qui le place fermement dans le spectre UVC connu pour ses propriétés germicides. La plage de tension directe (V_F) à 100mA est spécifiée entre 5,0V et 7,0V. Le courant direct nominal pour les tests et le tri est de 100mA.

3. Explication du système de tri (Binning)

Le produit est classé en bins selon des paramètres de performance clés pour garantir l'homogénéité au sein d'un lot de production. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des caractéristiques étroitement contrôlées.

3.1 Bins de Flux Rayonnant

Le flux rayonnant est trié en deux catégories : Le bin Q1 couvre un minimum de 8mW à un maximum de 10mW. Le bin Q2 couvre un minimum de 10mW à un maximum de 15mW. La tolérance de mesure pour le flux rayonnant est de ±10%.

3.2 Bins de Longueur d'Onde de Crête

La longueur d'onde de crête est d'une importance critique pour l'efficacité de la stérilisation. Les bins sont : U27A (270nm à 275nm), U27B (275nm à 280nm) et U28 (280nm à 285nm). La tolérance de mesure est de ±1nm.

3.3 Bins de Tension Directe

Les bins de tension directe aident à concevoir des circuits d'alimentation cohérents. Les bins sont définis à I_F=100mA : 5055 (5,0V à 5,5V), 5560 (5,5V à 6,0V), 6065 (6,0V à 6,5V) et 6570 (6,5V à 7,0V). La tolérance de mesure est de ±2%.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques donnent un aperçu du comportement de la LED dans diverses conditions de fonctionnement.

4.1 Spectre

La courbe spectrale montre un pic d'émission étroit centré dans la plage 270-285nm à une température de plot thermique de 25°C. La courbe démontre la pureté de la LED dans l'émission de lumière UVC avec un minimum de longueurs d'onde indésirables, ce qui est idéal pour une action germicide ciblée.

4.2 Flux Rayonnant Relatif vs. Courant Direct

Cette courbe montre une relation quasi linéaire entre le courant direct et le flux rayonnant relatif jusqu'au courant nominal maximal. Elle indique que la puissance de sortie peut être modérément ajustée en faisant varier le courant d'alimentation, mais les effets thermiques doivent être gérés.

4.3 Longueur d'Onde de Crête vs. Courant

La longueur d'onde de crête présente un déplacement minimal avec l'augmentation du courant direct, montrant une bonne stabilité. Ceci est important car l'efficacité germicide dépend fortement de la longueur d'onde.

4.4 Courant Direct vs. Tension Directe (Courbe IV)

La courbe IV démontre la relation exponentielle caractéristique de la diode. Elle montre la tension directe augmentant avec le courant, typiquement entre 5,0V et 7,0V au point de fonctionnement nominal de 100mA.

4.5 Flux Rayonnant Relatif vs. Température Ambiante

Cette courbe est cruciale pour la conception de la gestion thermique. Elle montre que la puissance de sortie du flux rayonnant diminue lorsque la température ambiante augmente. Un dissipateur thermique efficace est nécessaire pour maintenir la puissance de sortie, d'autant plus que la température de jonction maximale est limitée à 90°C.

4.6 Courbe de Dérating

La courbe de dérating fournit le courant direct maximal autorisé à différentes températures ambiantes. Pour éviter de dépasser la température de jonction maximale, le courant d'alimentation doit être réduit à mesure que la température ambiante augmente. Ce graphique est essentiel pour concevoir des systèmes fiables.

4.7 Diagramme de rayonnement typique

Le diagramme de rayonnement confirme l'angle de vision de 120° (où l'intensité tombe à la moitié de la valeur de crête). Le diagramme est typiquement lambertien, offrant une couverture large et uniforme, ce qui est bénéfique pour les chambres de stérilisation.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions mécaniques

La LED a un empreinte carrée de 3,45 mm x 3,45 mm avec une hauteur de 1,1 mm. Le dessin dimensionnel spécifie toutes les longueurs critiques, y compris le dôme de la lentille. Les tolérances sont typiquement de ±0,2 mm sauf indication contraire.

5.2 Configuration des plots et polarité

Le motif des plots de soudure est clairement défini. Le plot 1 est l'Anode (+), le plot 2 est la Cathode (-) et le plot 3 est un grand Plot Thermique. Le plot thermique est essentiel pour transférer la chaleur du boîtier céramique vers le PCB et doit être correctement soudé pour des performances thermiques optimales.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Procédé de soudage par refusion

L'ELUC3535NUB est adaptée aux procédés SMT (Technologie de Montage en Surface) standards. Un profil de soudage par refusion spécifique doit être suivi, généralement fourni par l'équipement d'assemblage ou le fabricant de la pâte. Les recommandations clés incluent : le durcissement de tout adhésif selon les procédés standards, éviter plus de deux cycles de soudage par refusion pour prévenir les contraintes thermiques, minimiser les contraintes mécaniques sur la LED pendant le chauffage, et éviter la flexion du PCB après soudage pour prévenir la fissuration des joints de soudure ou de la puce.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Conditionnement en bande et bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines. La bobine standard contient 1000 pièces. Les dimensions détaillées des alvéoles de la bande porteuse et de la bobine sont fournies pour faciliter la configuration des machines de placement automatique.

7.2 Emballage résistant à l'humidité

Pour le stockage et l'expédition, les bobines sont scellées dans des sacs étanches à l'humidité en aluminium avec un dessiccant pour protéger les LED de l'humidité ambiante, ce qui est crucial pour maintenir la soudabilité et l'intégrité du dispositif.

7.3 Étiquetage du produit

L'étiquette de la bobine contient les informations essentielles pour la traçabilité et l'identification, y compris le Numéro de Pièce (P/N), la quantité (QTY) et le Numéro de Lot (LOT No.). Elle peut également inclure les codes de bin pour le Flux Rayonnant (CAT), la Longueur d'Onde (HUE) et la Tension Directe (REF).

7.4 Décodage de la nomenclature du produit

Le numéro de pièce est un code structuré : ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q. Il se décode comme suit : EL (Code Fabricant), UC (UVC), 3535 (Taille du boîtier), N (Boîtier Céramique AIN), U (Revêtement Au), B (Angle 120°), P (Longueur d'Onde de Crête), 7085 (270-285nm), Q1 (Bin de Flux Rayonnant), 5070 (Bin de Tension Directe 5.0-7.0V), 100 (Courant 100mA), S (Type de puce de submount), 2 (Taille de puce 20mil), 2 (2 puces), Q (Lentille en verre de quartz). Ce système permet de spécifier avec précision les caractéristiques de la LED.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale est la stérilisation UV. Cela comprend les purificateurs d'eau au point d'utilisation, les systèmes de désinfection de l'air pour CVC, les désinfecteurs de surface pour l'électronique grand public ou les outils médicaux, et les appareils germicides. La longueur d'onde de 270-285nm est très efficace pour inactiver les bactéries, virus et autres micro-organismes en endommageant leur ADN/ARN.

8.2 Considérations de conception critiques

Gestion thermique :C'est le facteur de conception le plus important. La faible température de jonction maximale (90°C) et la forte dépendance thermique de la puissance de sortie nécessitent un chemin thermique efficace. Utilisez un PCB avec des vias thermiques sous le plot thermique connectés à un large plan de cuivre ou à un dissipateur thermique externe.Circuit d'alimentation :Utilisez un pilote à courant constant adapté à la plage de tension directe (5,0-7,0V) au courant de fonctionnement souhaité (typiquement 100mA). Envisagez un fonctionnement par gradation ou pulsé pour prolonger la durée de vie.Matériaux optiques :Assurez-vous que toutes les lentilles, fenêtres ou enceintes sur le trajet lumineux sont en matériaux transparents aux UVC comme le verre de quartz ou certains plastiques de qualité UV. Le verre ordinaire et de nombreux plastiques bloquent les UVC.Sécurité :Le rayonnement UVC est nocif pour les yeux et la peau. Les conceptions doivent intégrer des verrouillages, des écrans de protection et des avertissements pour empêcher l'exposition des utilisateurs.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux lampes UV traditionnelles à vapeur de mercure, cette LED offre des avantages significatifs : allumage/extinction instantanés, aucun temps de préchauffage, taille compacte, robustesse (pas de verre, pas de mercure), flexibilité de conception et une durée de vie potentiellement plus longue si la gestion thermique est correcte. Comparée à d'autres LED UVC, les principaux points de différenciation de la série ELUC3535NUB incluent probablement son boîtier céramique AIN pour des performances thermiques supérieures, la protection ESD intégrée de 2KV et sa conformité à des normes environnementales strictes (RoHS, sans halogène). L'angle de vision de 120° offre une couverture plus large que les alternatives à faisceau plus étroit.

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

Q : Quelle est la durée de vie typique de cette LED ?

A : Bien que non explicitement indiqué dans cette fiche technique, la durée de vie des LED UVC dépend fortement des conditions de fonctionnement, principalement de la température de jonction et du courant d'alimentation. Un fonctionnement au courant recommandé ou inférieur avec un excellent dissipateur thermique peut conduire à des durées de vie de plusieurs milliers d'heures. Reportez-vous aux rapports de durée de vie séparés pour les données L70/B50 (temps jusqu'à 70% de la puissance de sortie du flux rayonnant).



Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?

A : Ce n'est pas recommandé. Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Une source de tension constante pourrait entraîner un emballement thermique dû au coefficient de température négatif de la tension directe. Utilisez toujours un pilote à courant constant.



Q : Comment sélectionner le bon bin pour mon application ?

A : Pour l'efficacité de stérilisation, priorisez le bin de longueur d'onde (U27A, U27B, U28) en fonction du pic d'absorption du micro-organisme cible. Pour une puissance lumineuse cohérente sur plusieurs LED dans un réseau, spécifiez un bin de flux rayonnant serré (ex : Q1). Pour l'efficacité de la conception du pilote, un bin de tension directe plus serré réduit la variation de puissance.



Q : Une lentille est-elle requise ?

A : Le dispositif possède une lentille intégrée en verre de quartz offrant un faisceau de 120°. Des optiques secondaires peuvent être ajoutées pour collimater ou focaliser le faisceau pour des applications spécifiques, mais elles doivent être transparentes aux UVC.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un module compact de désinfection de l'eau

Un concepteur crée un filtre à eau au point d'utilisation avec stérilisation UVC intégrée. Il sélectionne l'ELUC3535NUB pour son empreinte compacte 3535 et son boîtier céramique. Le module possède une petite chambre d'écoulement en quartz. Le concepteur utilise 4 LED en réseau pour s'assurer que toute l'eau est exposée. Il conçoit un PCB à âme en aluminium à 2 couches (MCPCB) servant à la fois de substrat électrique et de dissipateur thermique. Le plot thermique de chaque LED est soudé directement sur le MCPCB. Un pilote à courant constant fournit 100mA à chaque LED en parallèle (avec des résistances de limitation de courant individuelles pour la sécurité). Les LED sont pilotées en mode pulsé (ex : cycle de service de 50%) pour réduire la température de jonction moyenne et prolonger la durée de vie. Le boîtier est conçu pour être totalement étanche à la lumière afin d'empêcher toute fuite d'UVC, avec des verrouillages de sécurité coupant l'alimentation si la chambre est ouverte.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les LED UVC fonctionnent sur le même principe fondamental que les LED visibles : l'électroluminescence dans un semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent, libérant 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. Pour les LED UVC (émettant en dessous de 280nm), la région active est généralement constituée d'alliages de nitrure d'aluminium-gallium (AlGaN). Atteindre une émission efficace dans la gamme de l'ultraviolet profond est technologiquement difficile en raison de la qualité des matériaux et des difficultés d'extraction de la lumière, c'est pourquoi les LED UVC ont des tensions directes plus élevées et une efficacité énergétique plus faible que les LED visibles.

13. Tendances et développement technologiques

Le marché des LED UVC est tiré par l'élimination mondiale progressive des lampes à mercure et la demande de solutions de désinfection plus sûres et plus flexibles. Les tendances clés incluent :Augmentation de la puissance de sortie et de l'efficacité :La R&D continue vise à améliorer le flux rayonnant par LED et l'efficacité énergétique (puissance optique sortie / puissance électrique entrée), réduisant ainsi le coût et la taille du système.Longueurs d'onde plus longues :La recherche sur les LED émettant autour de 260-280nm se poursuit car cette plage est proche du pic d'absorption de l'ADN pour de nombreux agents pathogènes.Fiabilité et durée de vie améliorées :Les progrès dans les matériaux de boîtier (comme la céramique AIN utilisée ici), la conception des puces et la gestion thermique prolongent les durées de vie opérationnelles, rendant les LED viables pour davantage d'applications 24h/24 et 7j/7.Réduction des coûts :À mesure que les volumes de fabrication augmentent et que les rendements s'améliorent, le prix par milliwatt de sortie UVC diminue régulièrement, ouvrant de nouvelles applications grand public et industrielles.