Fiche technique LED UVC LTPL-G35UV275UZ - Boîtier 3,5mm x 3,5mm - Tension directe 5,0-7,5V - Flux radiant 72mW - Longueur d'onde pic 275nm - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LTPL-G35UV275UZ est une diode électroluminescente UVC de haute puissance conçue pour les applications de stérilisation et médicales. Elle représente une solution d'éclairage à semi-conducteurs visant à remplacer les sources UV conventionnelles en offrant une efficacité énergétique supérieure, une durée de vie opérationnelle plus longue et une fiabilité accrue. Le dispositif émet un rayonnement ultraviolet-C avec une longueur d'onde de pic centrée autour de 275 nanomètres, particulièrement efficace à des fins germicides.

Les principaux avantages de cette LED incluent sa compatibilité avec les circuits intégrés, sa conformité aux normes environnementales RoHS et sa construction sans plomb. D'un point de vue opérationnel, elle promet des coûts de fonctionnement inférieurs et des besoins de maintenance réduits par rapport aux lampes UV traditionnelles au mercure, offrant ainsi aux concepteurs une plus grande liberté d'intégration système.

1.1 Caractéristiques principales et marché cible

L'application principale de ce composant concerne les dispositifs nécessitant une désinfection, tels que les systèmes de purification d'eau, les stérilisateurs d'air et les équipements de désinfection de surfaces dans les environnements médicaux, de laboratoire et grand public. Sa conception permet des facteurs de forme compacts et un contrôle précis de la dose UV, éléments critiques pour des protocoles de stérilisation efficaces.

2. Spécifications techniques et interprétation approfondie

2.1 Cotes maximales absolues

Faire fonctionner le dispositif au-delà de ces limites peut entraîner des dommages permanents. Les cotes maximales absolues sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (P_O) :3,8 W. Il s'agit de la puissance totale maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct continu (I_F) :500 mA. Le courant direct continu maximal pouvant être appliqué.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +80°C. La plage de température ambiante pour un fonctionnement normal.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C. La plage de température pour un stockage hors fonctionnement.
• Température de jonction (T_j) :115°C. La température maximale admissible au niveau de la jonction semi-conductrice.

Note importante :Un fonctionnement prolongé en polarisation inverse peut entraîner une défaillance du composant. Une protection de circuit adéquate est essentielle.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à Ta=25°C et définissent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement typiques.

• Tension directe (V_F) :Typiquement 6,0V, avec une plage de 5,0V (Min.) à 7,5V (Max.) à un courant de commande (I_F) de 350mA. La tolérance de mesure est de ±0,1V. Cette tension directe relativement élevée est caractéristique des LED UVC.
• Flux radiant (Φ_e) :La puissance optique totale émise. À I_F=350mA, la valeur typique est de 72,0 mW, avec un minimum de 56,0 mW. Au courant nominal maximal de 500mA, le flux radiant typique augmente à 102,0 mW. La tolérance de mesure est de ±10%.
• Longueur d'onde de pic (W_P) :S'étend de 270 nm à 280 nm à I_F=350mA, avec une valeur cible typique de 275nm. Tolérance : ±3nm. Cette longueur d'onde se situe dans la bande la plus efficace pour perturber l'ADN/ARN microbien.
• Résistance thermique (R_{th j-s}) :Typiquement 12,3 K/W de la jonction au point de soudure. Cette valeur est critique pour la conception de la gestion thermique et est mesurée en utilisant un MCPCB en aluminium spécifique comme référence.
• Angle de vision (2θ_1/2) :Typiquement 120 degrés, offrant un diagramme de rayonnement large.
• Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) :Résiste à un minimum de 2000V selon la norme JESD22-A114-B, indiquant une bonne robustesse à la manipulation.

2.3 Caractéristiques thermiques et gestion

Un dissipateur thermique efficace est primordial pour les performances et la longévité d'une LED UVC. La résistance thermique de 12,3 K/W signifie que pour chaque watt de puissance dissipée, la température de jonction augmentera de 12,3°C au-dessus de la température du point de soudure. Pour maintenir la jonction en dessous de son maximum de 115°C, notamment lors d'un fonctionnement à 500mA, un circuit imprimé à âme métallique (MCPCB) de qualité ou un autre chemin thermique efficace est obligatoire. La courbe de déclassement (Fig. 7) illustre visuellement comment le courant direct maximal admissible diminue lorsque la température ambiante augmente.

3. Explication du système de codes de classement

Les LED sont triées en classes de performance pour garantir l'uniformité. Le code de classement est marqué sur l'emballage.

3.1 Classement par tension directe (V_F)

Les LED sont catégorisées en cinq classes (V0 à V4) en fonction de leur tension directe à 350mA :

V0 : 5,0V – 5,5V

V1 : 5,5V – 6,0V

V2 : 6,0V – 6,5V

V3 : 6,5V – 7,0V

V4 : 7,0V – 7,5V

Tolérance : ±0,1V par classe.

3.2 Classement par flux radiant (Φ_e)

Les LED sont triées en quatre classes de flux de sortie (X1 à X4) à 350mA :

X1 : 56 mW – 66 mW

X2 : 66 mW – 76 mW

X3 : 76 mW – 86 mW

X4 : 86 mW et plus

Tolérance : ±10% par classe.

3.3 Classement par longueur d'onde de pic (W_P)

Tous les dispositifs appartiennent à une seule classe de longueur d'onde :

W1 : 270 nm – 280 nm

Tolérance : ±3nm.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques clés pour les ingénieurs de conception.

4.1 Distribution spectrale relative (Fig. 1)

Cette courbe montre l'intensité de la lumière émise à travers le spectre UV. Elle confirme la bande d'émission étroite centrée à 275nm, avec une émission minimale en dehors de la plage germicide, garantissant une action de stérilisation efficace et ciblée.

4.2 Diagramme de rayonnement (Fig. 2)

Illustre la distribution spatiale de l'intensité rayonnante, caractérisée par l'angle de vision de 120 degrés. Cela aide à la conception optique pour obtenir une irradiation uniforme sur une surface cible.

4.3 Flux radiant relatif en fonction du courant direct (Fig. 3)

Montre que la puissance optique augmente avec le courant de commande mais finit par saturer. Cette courbe est essentielle pour déterminer le courant de commande optimal afin d'équilibrer la puissance de sortie, l'efficacité et la durée de vie du dispositif.

4.4 Tension directe en fonction du courant direct (Fig. 4)

Représente la caractéristique IV de la diode. La tension augmente de manière logarithmique avec le courant. Ces données sont nécessaires pour concevoir le circuit d'alimentation en courant.

4.5 Dépendance à la température (Fig. 5 & 6)

Fig. 5 (Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction) :Démontre le coefficient de température négatif des LED UVC. Lorsque la température de jonction augmente, la puissance optique diminue significativement. Cela souligne l'importance critique de la gestion thermique pour maintenir une sortie stable.

Fig. 6 (Tension directe en fonction de la température de jonction) :Montre que la tension directe diminue linéairement avec l'augmentation de la température de jonction. Cette caractéristique peut parfois être utilisée pour une surveillance indirecte de la température.

4.6 Courbe de déclassement du courant direct (Fig. 7)

Peut-être le graphique le plus critique pour la fiabilité. Il définit le courant direct maximal admissible en fonction de la température ambiante. Pour éviter la surchauffe et assurer une longue durée de vie, le courant de fonctionnement doit être réduit lorsque la LED est utilisée dans des environnements à température plus élevée.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions de contour

Le dispositif est doté d'un boîtier pour montage en surface avec des dimensions d'environ 3,5mm x 3,5mm. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,2mm sauf indication contraire. La fiche technique inclut un dessin mécanique détaillé montrant les vues de dessus, de côté et de dessous, y compris l'emplacement du marquage de la cathode.

5.2 Conception recommandée des pastilles de PCB

Un diagramme détaillé du motif de pastilles est fourni pour assurer une soudure fiable et un transfert thermique optimal de la pastille thermique de la LED vers le PCB. Le respect de ces dimensions de pastilles recommandées (avec une tolérance de ±0,1mm) est crucial pour la stabilité mécanique et les performances thermiques.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb est recommandé :

- Température de pic (T_P) : 260°C maximum (245°C recommandé).

- Temps au-dessus du liquidus (T_L=217°C) : 60-150 secondes.

- Temps à moins de 5°C du pic (t_P) : 10-30 secondes.

- Taux de montée maximal : 3°C/sec.

- Taux de descente maximal : 6°C/sec.

- Temps total de 25°C au pic : 8 minutes max.

Notes importantes :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de trois fois. Un processus de refroidissement rapide n'est pas recommandé. Toutes les mesures de température se réfèrent à la surface supérieure du boîtier.

6.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à un maximum de 2 secondes par joint de soudure. Cette opération ne doit être effectuée qu'une seule fois.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est requis après soudure, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Des nettoyants chimiques non spécifiés pourraient endommager le matériau du boîtier de la LED et ses propriétés optiques.

7. Emballage et manutention

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse embossée et bobines conformes aux spécifications EIA-481-1-B.

- Taille de la bobine : 7 pouces.

- Quantité par bobine : Maximum 500 pièces (minimum 100 pièces pour les lots restants).

- Les alvéoles de la bande sont scellées avec une bande de couverture. Le nombre maximum de composants manquants consécutifs est de deux. Les dimensions détaillées de l'alvéole et de la bobine sont fournies dans la fiche technique.

8. Fiabilité et durée de vie

8.1 Plan de test de fiabilité

Le dispositif subit une série complète de tests de fiabilité, chacun d'une durée de 1 000 heures ou 100 cycles :

1. Durée de vie en fonctionnement à température ambiante (RTOL) à 350mA.

2. Durée de vie en fonctionnement à température ambiante (RTOL) à 500mA.

3. Durée de vie en stockage à haute température (HTSL) à 100°C.

4. Durée de vie en stockage à basse température (LTSL) à -40°C.

5. Stockage en ambiance humide (WHTSL) à 60°C/90% HR.

6. Choc thermique (TS) de -30°C à +85°C.

Les tests de durée de vie en fonctionnement sont réalisés avec la LED montée sur un dissipateur thermique métallique spécifié.

8.2 Critères de défaillance

Un dispositif est considéré comme ayant échoué au test de fiabilité si, après le test, l'une des conditions suivantes est remplie :

- La tension directe (à 350mA) a augmenté de plus de 10% par rapport à sa valeur initiale, ou

- Le flux radiant (à 350mA) s'est dégradé à moins de 50% de sa valeur initiale.

9. Notes d'application et considérations de conception

9.1 Méthode d'alimentation

Un pilote à courant constant est obligatoire pour faire fonctionner cette LED. Le courant de commande doit être sélectionné en fonction de la puissance rayonnante requise, des capacités de conception thermique et de la durée de vie souhaitée, en utilisant la courbe de déclassement comme guide. Une commande pulsée peut être envisagée pour gérer la température de jonction de pic dans les applications haute puissance.

9.2 Conception thermique

C'est l'aspect le plus critique de la conception du système. Utilisez la valeur de résistance thermique fournie (12,3 K/W) pour calculer les performances nécessaires du dissipateur thermique. Un MCPCB à haute conductivité thermique (comme le type aluminium référencé) est fortement recommandé. Assurez-vous d'une faible impédance thermique du point de soudure de la LED à l'environnement ambiant.

9.3 Considérations optiques et de sécurité

Le rayonnement UVC est nocif pour la peau et les yeux humains. Le produit final doit incorporer un blindage approprié et des verrouillages de sécurité pour empêcher l'exposition des utilisateurs. Les matériaux utilisés dans le chemin optique (lentilles, fenêtres) doivent être transparents aux UVC, comme la silice fondue ou des qualités spécifiques de quartz, car le verre standard et les plastiques absorbent la lumière UVC.

10. Comparaison technique et tendances

10.1 Avantages par rapport aux sources UV conventionnelles

Comparée aux lampes à vapeur de mercure, cette LED UVC offre :

- Allumage/Extinction instantané :Pas de temps de préchauffage ou de refroidissement.

- Taille compacte :Permet la miniaturisation des équipements.

- Durabilité :Plus résistante aux chocs physiques et aux vibrations.

- Spécificité de longueur d'onde :Émission ciblée à 275nm sans chaleur perdue à large spectre.

- Avantage environnemental :Ne contient pas de mercure.

10.2 Principe de fonctionnement et efficacité

La lumière UVC à 275nm est absorbée par l'ADN et l'ARN des micro-organismes (bactéries, virus, moisissures). Cette absorption provoque la formation de dimères de thymine, ce qui perturbe le code génétique et empêche la réplication, inactivant ainsi efficacement l'agent pathogène. L'efficacité varie selon le type d'organisme, avec des doses requises (fluence) spécifiées en mJ/cm².

10.3 Tendances du marché

Le marché des LED UVC est tiré par une demande croissante de solutions de désinfection sans mercure dans les domaines des soins de santé, du traitement de l'eau, de la purification de l'air et de l'électronique grand public. Les principales tendances de développement incluent l'augmentation de l'efficacité énergétique (puissance optique sortie / puissance électrique entrée), une puissance de sortie plus élevée par puce et des durées de vie opérationnelles plus longues, améliorant toutes la rentabilité des systèmes à base de LED.