Fiche technique LED UVC3535CZ0215 - 3,5x3,5x0,99mm - 5,0-8,0V - 0,7W - 270-285nm - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

La série UVC3535CZ0215 représente une solution LED UVC à base de céramique et de haute fiabilité, conçue pour des applications ultraviolets exigeantes. Ce produit est conçu pour offrir des performances constantes dans des environnements où la durabilité et la stabilité de la sortie optique sont critiques.

1.1 Avantages principaux

Les avantages primaires de cette série de LED découlent de sa construction matérielle et de sa conception électrique. Le boîtier céramique offre une gestion thermique supérieure par rapport aux alternatives en plastique, contribuant directement à une durée de vie opérationnelle plus longue et à une sortie de flux radiant stable. La diode Zener intégrée fournit une protection contre les décharges électrostatiques (ESD) jusqu'à 2 000V (modèle du corps humain), améliorant significativement la robustesse du composant face aux manipulations et aux transitoires électriques environnementaux. De plus, le produit est conforme aux principales directives environnementales et de sécurité, notamment RoHS, il est sans plomb et respecte les normes européennes REACH et sans halogène (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), le rendant adapté aux marchés mondiaux aux exigences réglementaires strictes.

1.2 Applications cibles

L'application dominante pour cette série de LED UVC est la stérilisation et la désinfection UV. La plage de longueur d'onde de 270-285nm est particulièrement efficace pour inactiver les micro-organismes tels que les bactéries, les virus et les moisissures en endommageant leur ADN et ARN. Les cas d'utilisation spécifiques incluent les systèmes de purification d'eau, les unités de désinfection de l'air, les dispositifs de stérilisation de surface dans les établissements de santé et les produits de désinfection grand public. L'angle de vision large de 150° facilite les conceptions nécessitant une couverture de grande surface sans lentilles secondaires optiques complexes.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des paramètres électriques, optiques et thermiques est essentielle pour une intégration réussie dans un produit fini.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le courant direct continu maximal (I_F) est de 150mA. La température de jonction maximale absolue (T_J) est de 90°C. Le dispositif peut fonctionner dans une plage de température ambiante de -40°C à +85°C et être stocké de -40°C à +100°C. La résistance thermique de la jonction au plot de soudure (R_th) est spécifiée à 20°C/W, un chiffre clé pour la conception du dissipateur thermique.

2.2 Caractéristiques photométriques et électriques

Pour le code de commande spécifique UVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1T, le flux radiant minimum est de 8mW, typique de 10mW et maximum de 15mW, tous mesurés au courant direct (I_F) de 100mA. La tension directe (V_F) à ce courant varie de 5,0V à 8,0V. L'émission de longueur d'onde de crête est comprise entre 270nm et 285nm. Les concepteurs doivent tenir compte de cette plage de V_F lors de la sélection d'un pilote à courant constant.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le produit est classé en catégories pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production. Trois paramètres clés sont classés.

3.1 Classement du flux radiant

Le flux radiant est trié en deux catégories : Q1 (8-10mW) et Q2 (10-15mW). Cela permet aux concepteurs de sélectionner les LED en fonction de la puissance optique requise pour leur application, avec une tolérance de mesure de ±10%.

3.2 Classement de la longueur d'onde de crête

La longueur d'onde de crête est critique pour l'efficacité de la stérilisation. Les catégories sont : U27A (270-275nm), U27B (275-280nm) et U28 (280-285nm), avec une tolérance de mesure de ±1nm. Les applications ciblant des spectres d'inactivation de pathogènes spécifiques peuvent sélectionner la catégorie appropriée.

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.), avec une tolérance de mesure de ±2% à 100mA. Ce classement aide à concevoir des circuits pilotes efficaces et à gérer la charge thermique sur plusieurs LED en série ou en parallèle.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour prédire les performances réelles.

4.1 Spectre et flux relatif en fonction du courant

La courbe spectrale montre un pic typique dans la plage UVC 270-285nm avec une émission minimale dans les autres bandes. La courbe du Flux Radiant Relatif en fonction du Courant Direct est presque linéaire jusqu'au courant nominal de 100mA, indiquant une bonne efficacité de conversion courant-lumière dans la plage de fonctionnement.

4.2 Relations thermiques et électriques

La courbe Longueur d'Onde de Crête en fonction du Courant montre un déplacement minimal (<5nm) sur toute la plage de courant de fonctionnement, indiquant une chromaticité stable. La courbe Courant Direct en fonction de la Tension Directe (I-V) démontre la relation exponentielle caractéristique de la diode, cruciale pour la conception du pilote. La courbe Flux Radiant Relatif en fonction de la Température Ambiante montre une sortie qui diminue avec l'augmentation de la température, un comportement typique des LED qui doit être compensé dans la gestion thermique.

4.3 Courbe de déclassement

Peut-être la plus critique pour la fiabilité, la Courbe de Déclassement trace le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température ambiante augmente, le courant maximal autorisé doit être réduit pour empêcher la température de jonction de dépasser 90°C. Par exemple, à 85°C ambiant, le courant maximal est significativement déclassé par rapport au maximum absolu de 150mA.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions physiques

Les dimensions du boîtier sont de 3,5mm (L) x 3,5mm (l) x 0,99mm (H), avec une tolérance de ±0,2mm sauf indication contraire. Cette empreinte 3535 est un standard industriel commun, facilitant la conception du PCB et l'assemblage par placement automatique.

5.2 Configuration des plots et polarité

Le dispositif possède trois plots : 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 jonction de la LED vers le PCB et doit être correctement soudé à une zone de cuivre correspondante sur la carte pour atteindre les performances thermiques spécifiées (R_th20°C/W). Une connexion de polarité incorrecte empêchera la LED de s'allumer et pourrait endommager la diode de protection Zener interne.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Procédé de soudage par refusion

L'UVC3535CZ0215 est adapté aux procédés standards de Technologie de Montage en Surface (SMT). La fiche technique souligne que le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois pour éviter un stress thermique excessif sur le boîtier céramique et les matériaux d'attache de la puce interne. Pendant le chauffage, tout stress mécanique sur le corps de la LED doit être évité. Après soudage, le PCB ne doit pas être plié, car cela pourrait fissurer le boîtier céramique ou rompre les soudures.

6.2 Conditions de stockage

Bien que les niveaux d'humidité de stockage ne soient pas explicitement détaillés, le produit est expédié dans un emballage résistant à l'humidité (voir section Emballage), indiquant qu'il est sensible à l'absorption d'humidité. Il est recommandé de suivre les procédures de manipulation standard du niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) JEDEC pour les boîtiers céramiques si le sac a été ouvert, impliquant généralement un pré-séchage avant refusion s'il est exposé au-delà d'une certaine durée.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Emballage en bande et bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines. La quantité d'emballage standard est de 1 000 pièces par bobine. Les dimensions de la bande porteuse sont fournies pour assurer la compatibilité avec les chargeurs des équipements d'assemblage automatisés.

7.2 Expédition résistante à l'humidité

Les bobines sont scellées à l'intérieur d'un sac étanche à l'humidité en aluminium avec un dessiccant pour contrôler l'humidité pendant le stockage et le transport. Le sac est étiqueté avec les informations produit pertinentes.

7.3 Décodage de la nomenclature du produit

Le code de commande completUVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1Test structuré comme suit :

• UVC3535CZ0215: Numéro de pièce de base indiquant UVC, boîtier céramique 3,5x3,5mm avec Zener, 2 puces, angle de 150°.
• H: Type de puce (Horizontal).
• UC: Indice de rendu des couleurs (code spécifique UVC).
• 7085: Plage de longueur d'onde 270-285nm.
• 008: Flux radiant minimum 8mW.
• X80: Plage de tension directe 5,0-8,0V.
• 100: Courant direct 100mA.
• 1: Code de quantité d'emballage (1K pièces).
• T: Emballage en bande.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Conception du circuit pilote

Un pilote à courant constant est obligatoire pour un fonctionnement stable et une longue durée de vie. Le pilote doit être capable de délivrer jusqu'à 100mA (ou le point de fonctionnement choisi) et supporter la tension directe maximale pouvant atteindre 8,0V par LED. Lors de la connexion de plusieurs LED en série, la tension de sortie du pilote doit dépasser la somme des V_Fmaximales de toutes les LED plus une marge. La connexion en parallèle n'est généralement pas recommandée sans équilibrage de courant individuel en raison des variations de classement V_F.

8.2 Gestion thermique

Un dissipateur thermique efficace est non négociable. En utilisant la résistance thermique (R_th) de 20°C/W et la dissipation de puissance (P_D= V_F* I_F), l'élévation de température du plot à la jonction peut être calculée : ΔT = R_th* P_D. Le PCB doit avoir un plot thermique (Plot 3) suffisamment grand et bien connecté, soudé à un plan de cuivre, éventuellement avec des vias thermiques connectés aux couches internes ou inférieures. La courbe de déclassement doit être consultée pour s'assurer que la température de jonction reste inférieure à 90°C au courant de fonctionnement prévu et à la température ambiante maximale.

8.3 Considérations optiques et de sécurité

Le rayonnement UVC est nocif pour la peau et les yeux humains. La conception du produit fini doit intégrer des dispositifs de sécurité tels que des interrupteurs de verrouillage, des écrans de protection et des étiquettes d'avertissement pour prévenir l'exposition. L'angle de vision de 150° offre une large couverture mais peut nécessiter des réflecteurs ou des boîtiers pour diriger efficacement la lumière vers la surface cible. Les matériaux exposés aux UVC doivent être résistants à la dégradation due à une exposition prolongée aux UV (par exemple, certains plastiques peuvent jaunir ou devenir cassants).

9. Comparaison et différenciation techniques

L'UVC3535CZ0215 se différencie par son boîtier céramique et sa diode Zener intégrée. Comparée aux LED UVC en boîtier plastique, le corps céramique offre une conductivité thermique supérieure, conduisant à une température de jonction potentiellement plus basse à courant d'alimentation identique, ce qui se traduit par une durée de vie plus longue (L70/B50) et une sortie plus stable. La protection ESD 2KV est un avantage de fiabilité significatif, réduisant les taux de défaillance pendant l'assemblage et la manipulation. Le classement explicite pour la longueur d'onde, le flux et la tension fournit aux concepteurs des paramètres de performance prévisibles, permettant des tolérances système plus serrées.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle est la durée de vie typique de cette LED ?

Bien que la fiche technique ne fournisse pas de graphique de durée de vie L70/B50, la durée de vie des LED UVC est fortement influencée par la température de jonction de fonctionnement. Maintenir la température de jonction bien en dessous du maximum de 90°C, idéalement en dessous de 60-70°C, grâce à une conception thermique efficace, est le facteur principal pour atteindre des milliers d'heures de vie opérationnelle.

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

Non. Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Une source de tension constante ne régulera pas le courant, conduisant à un emballement thermique et à une défaillance rapide en raison du coefficient de température négatif de la tension directe de la LED. Utilisez toujours un pilote à courant constant ou un circuit qui régule activement le courant.

10.3 Comment interpréter la spécification du Flux Radiant (mW) pour mon application de stérilisation ?

Le flux radiant (en milliwatts) est la puissance optique totale émise dans la bande UVC. Le flux requis dépend de la dose UV du pathogène cible (mesurée en mJ/cm²), de la distance à la cible, du temps d'exposition et de l'efficacité du système optique. Vous devez calculer l'éclairement requis (μW/cm²) sur la cible et remonter à travers l'efficacité optique de votre système pour déterminer le flux LED nécessaire.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'une baguette de désinfection de surface portable.La conception nécessite un facteur de forme compact, une alimentation par batterie et une désinfection efficace en 5 à 10 secondes par passage. L'UVC3535CZ0215 est sélectionné pour sa petite empreinte 3535 et son angle de 150°, permettant un simple réseau de 3 à 5 LED pour couvrir la zone de la tête de la baguette. Une batterie lithium-ion avec un pilote à courant constant élévateur est conçue pour fournir 80mA par LED (légèrement déclassé pour une marge thermique dans un appareil portable). Le PCB utilise une couche de cuivre de 2 onces avec un grand plot thermique sous le réseau de LED connecté au boîtier en aluminium de l'appareil via une pâte thermique. Le boîtier sert de dissipateur thermique. Un interrupteur de sécurité basé sur un accéléromètre garantit que les LED ne s'activent que lorsque la baguette est orientée vers le bas vers une surface, empêchant toute exposition accidentelle. La catégorie de longueur d'onde U27B (275-280nm) est choisie pour son équilibre entre l'efficacité contre les pathogènes courants et la compatibilité des matériaux.

12. Principe de fonctionnement

Les LED UVC fonctionnent sur le principe de l'électroluminescence dans les matériaux semi-conducteurs, spécifiquement des structures à base de 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 de 270-285nm est obtenue en contrôlant soigneusement l'énergie de la bande interdite des couches d'AlGaN via leur composition en aluminium. Cette lumière UV-C à courte longueur d'onde et haute énergie est absorbée par l'ADN et l'ARN des micro-organismes, provoquant des dimères de thymine qui inhibent la réplication et conduisent à l'inactivation ou à la mort cellulaire.

13. Tendances technologiques

Le marché des LED UVC se concentre sur l'augmentation de l'efficacité énergétique (puissance optique de sortie par puissance électrique d'entrée), historiquement faible par rapport aux LED visibles. Les améliorations dans la croissance épitaxiale, la conception des puces et l'efficacité d'extraction du boîtier entraînent des gains d'efficacité. Une autre tendance est le développement de LED à des longueurs d'onde encore plus courtes (par exemple, 220-230nm, appelé Far-UVC), qui pourraient offrir une sécurité accrue pour l'exposition humaine tout en conservant des propriétés germicides. De plus, des émetteurs à puce unique de plus haute puissance et des boîtiers multi-puces émergent pour augmenter l'éclairement et réduire le nombre de composants nécessaires dans un système. La pression continue pour la réduction des coûts rend les solutions LED UVC de plus en plus compétitives par rapport aux lampes à vapeur de mercure traditionnelles dans davantage de segments d'application.