Fiche technique LED UVC LTPL-W35UV275GH - Boîtier 35x35mm - 6,7V Typ - Longueur d'onde pic 275nm - Puissance max 5,3W - Document technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La LTPL-W35UV275GH est une diode électroluminescente (LED) ultraviolette-C (UVC) haute performance et économe en énergie, conçue spécifiquement pour les applications de stérilisation et médicales. Ce produit représente une avancée significative dans la technologie de l'éclairage à semi-conducteurs, offrant une alternative fiable et durable aux sources lumineuses UV conventionnelles telles que les lampes à mercure. En tirant parti des avantages inhérents à la technologie LED, notamment une durée de vie opérationnelle étendue, une capacité d'allumage/extinction instantanée et une flexibilité de conception, elle ouvre de nouvelles possibilités dans la conception des systèmes de désinfection.

Les caractéristiques clés de cette LED UVC incluent sa compatibilité avec les systèmes d'entraînement à circuit intégré (CI), sa conformité aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses) et sa construction sans plomb. Ces attributs contribuent à réduire les coûts globaux d'exploitation et de maintenance pour les utilisateurs finaux, en faisant une solution économiquement viable pour les processus de stérilisation continus ou intermittents.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif est spécifié pour fonctionner dans les conditions maximales absolues suivantes à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le dépassement de ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance (Po) :5,3 Watts maximum.
• Courant direct continu (IF) :700 milliampères maximum.
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +80°C.
• Plage de température de stockage (Tstg) :-40°C à +100°C.
• Température de jonction (Tj) :110°C maximum.

Il est absolument crucial d'éviter de faire fonctionner la LED en polarisation inverse pendant de longues périodes, car cela peut entraîner une défaillance du composant.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à Ta=25°C, les paramètres de performance clés définissent le comportement opérationnel de la LED.

• Tension directe (VF) :Typiquement 6,7V à IF=600mA, avec une plage de 6,0V (Min) à 7,5V (Max). La tolérance de mesure est de ±0,1V.
• Flux radiant (Φe) :La puissance optique totale émise. À IF=700mA, la valeur typique est de 165mW. Au courant de fonctionnement recommandé de 600mA, la valeur typique est de 150mW, avec un minimum de 120mW. La tolérance de mesure est de ±10%.
• Longueur d'onde pic (Wp) :Centrée dans le spectre UVC. À IF=600mA, la longueur d'onde varie de 265nm (Min) à 280nm (Max), avec une cible typique de 275nm. La tolérance de mesure est de ±3nm.
• Résistance thermique (Rth j-s) :La résistance thermique de la jonction semi-conductrice au point de soudure est typiquement de 10,5 K/W lorsqu'elle est mesurée à IF=600mA sur un circuit imprimé à âme métallique et un dissipateur thermique spécifiés.
• Angle de vision (2θ1/2) :Un large angle de vision typique de 160 degrés, offrant une couverture de rayonnement étendue.
• Décharge électrostatique (ESD) :Résiste jusqu'à 2000V selon la norme JESD22-A114-B, indiquant une bonne robustesse à la manipulation.

3. Système de code de tri

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

3.1 Tri par tension directe (VF)

• V1 :6,0V à 6,5V @ 600mA
• V2 :6,5V à 7,0V @ 600mA
• V3 :7,0V à 7,5V @ 600mA

Tolérance par catégorie : ±0,1V.

3.2 Tri par flux radiant (Φe)

• X2 :120mW à 140mW @ 600mA
• X3 :140mW à 160mW @ 600mA
• X4 :160mW et plus @ 600mA

Tolérance par catégorie : ±7%.

3.3 Tri par longueur d'onde pic (Wp)

• W1 :265nm à 280nm @ 600mA

Tolérance par catégorie : ±3nm.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs courbes caractéristiques cruciales pour les ingénieurs de conception.

4.1 Distribution spectrale relative

Ce graphique montre l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, confirmant la sortie UVC à bande étroite centrée autour de 275nm, qui est très efficace pour l'action germicide.

4.2 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire illustre la distribution spatiale de l'intensité rayonnante, montrant le profil d'émission large de 160 degrés.

4.3 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

Cette courbe démontre la relation entre le courant d'alimentation et la puissance lumineuse. Le flux radiant augmente avec le courant mais finit par saturer. Fonctionner à ou en dessous du courant recommandé de 600mA garantit une efficacité et une longévité optimales.

4.4 Tension directe en fonction du courant direct

La courbe IV montre la relation exponentielle typique des diodes. La tension directe augmente avec le courant, ce qui est important pour concevoir le circuit d'alimentation à courant constant.

4.5 Caractéristiques thermiques

Deux graphiques clés montrent l'impact de la température :
1. Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction :La sortie des LED UVC est sensible à la température. Cette courbe montre la diminution de la puissance optique lorsque la température de jonction augmente, soulignant le besoin critique d'une gestion thermique efficace.
2. Tension directe en fonction de la température de jonction :Montre comment la tension directe diminue avec l'augmentation de la température de jonction, ce qui peut être utilisé pour une surveillance indirecte de la température.

4.6 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique définit le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante ou du boîtier. Pour éviter de dépasser la température de jonction maximale, le courant d'alimentation doit être réduit lors d'un fonctionnement dans des environnements à température plus élevée.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions de contour

Le boîtier de la LED a une empreinte d'environ 35mm x 35mm. Toutes les dimensions critiques, y compris la hauteur de la lentille et l'emplacement des plots, sont fournies dans le dessin mécanique détaillé avec une tolérance générale de ±0,2mm sauf indication contraire.

5.2 Plot de fixation recommandé sur CI

Un modèle de pastille de montage en surface détaillé est fourni. Le respect de cette spécification, avec une tolérance de ±0,1mm, est essentiel pour un soudage, un alignement et des performances thermiques corrects. La conception garantit des cordons de soudure suffisants et un dégagement thermique pour la dissipation de puissance élevée.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La technologie de montage en surface (SMT) à basse température est fortement recommandée. Un profil de refusion spécifique est fourni :
- Vitesse de préchauffage :1-3°C/sec.
- Température de maintien :110-140°C pendant 60-100 secondes.
- Refusion :Au-dessus de 140°C pendant 30-60 secondes.
- Température de pic :Ne doit PAS dépasser 170°C, et le temps au-dessus de cette température doit être d'un maximum de 10 secondes.

Il est crucial d'utiliser une pâte à souder à base de Bi avec une température de fusion inférieure à 140°C. Le boîtier ne doit subir le processus de refusion qu'une seule fois. L'utilisation d'un fer à souder ou d'une plaque chauffante est interdite.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après le soudage, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager les matériaux du boîtier LED et les composants optiques.

7. Emballage et manutention

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse gaufrée scellée avec une bande de couverture, enroulée sur des bobines de 7 pouces. La capacité standard de la bobine est jusqu'à 500 pièces, avec une quantité minimale de commande de 100 pièces pour les bobines partielles. L'emballage est conforme aux normes EIA-481-1-B. Un maximum de deux emplacements vides consécutifs est autorisé.

8. Fiabilité et tests

Un plan de test de fiabilité complet valide les performances à long terme de la LED sous diverses conditions de stress.

8.1 Conditions des tests de fiabilité

Les tests incluent la durée de vie en fonctionnement à température ambiante (RTOL) à plusieurs courants (350mA, 600mA, 700mA), la durée de vie en fonctionnement à haute/basse température (HTOL/LTOL), les tests d'humidité et chaleur (WHTOL), les tests de stockage (HTS, LTS, WHTS) et le choc thermique (TS). Tous les tests de durée de vie en fonctionnement sont effectués avec la LED montée sur un dissipateur thermique métallique spécifié pour garantir des conditions thermiques réalistes.

8.2 Critères de défaillance

Un dispositif est considéré comme défaillant si, après les tests, ses paramètres dépassent les limites définies :
- Tension directe (VF) :Augmentation de plus de 10% par rapport à la valeur initiale.
- Flux radiant (Φe) :Diminution à moins de 50% de la valeur initiale.
- Longueur d'onde pic (Wp) :Décalage au-delà de ±2nm par rapport à la valeur initiale.

9. Notes d'application et considérations de conception

9.1 Méthode d'alimentation

Les LED UVC doivent être alimentées par une source de courant constant, et non par une source de tension constante. L'alimentation doit être capable de fournir le courant requis (par exemple, 600mA) tout en s'adaptant à la plage de tension directe de la catégorie sélectionnée. Une régulation de courant appropriée est essentielle pour une sortie optique stable et une longue durée de vie.

9.2 Gestion thermique

C'est l'aspect le plus critique de la conception avec des LED UVC haute puissance. La résistance thermique typique de 10,5 K/W signifie qu'à une dissipation de 5,3W, la jonction sera environ 56°C plus chaude que le point de soudure. Un circuit imprimé à âme métallique (MCPCB) de taille appropriée et un dissipateur thermique externe sont obligatoires pour maintenir la température de jonction bien en dessous du maximum de 110°C, de préférence en dessous de 80°C pour une durée de vie et une stabilité de sortie optimales. La courbe de déclassement doit être suivie.

9.3 Considérations optiques et de sécurité

Le rayonnement UVC est nocif pour la peau et les yeux humains. Tout produit incorporant cette LED doit inclure un blindage adéquat et des verrouillages de sécurité pour empêcher l'exposition. Les matériaux utilisés dans le luminaire (par exemple, lentilles, réflecteurs, boîtier) doivent résister à la dégradation par les UVC, car de nombreux plastiques et adhésifs jaunissent ou se fissurent sous une exposition prolongée.

10. Comparaison technique et avantages

Comparée aux lampes UVC traditionnelles au mercure, cette solution LED à semi-conducteurs offre plusieurs avantages distincts :
- Allumage/Extinction instantané :Pas de temps de préchauffage ou de refroidissement, permettant un fonctionnement pulsé pour économiser de l'énergie.
- Longue durée de vie :Les LED maintiennent généralement une puissance utile pendant des milliers d'heures, réduisant la fréquence de remplacement.
- Flexibilité de conception :La petite taille et la sortie directionnelle permettent des systèmes de désinfection compacts et ciblés.
- Sécurité environnementale :Ne contient pas de mercure, en accord avec les réglementations environnementales mondiales.
- Durabilité :Plus résistante aux chocs physiques et aux vibrations que les lampes en verre.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la durée de vie typique de cette LED ?
A : Bien que la fiche technique fournisse des données de test de fiabilité (par exemple, tests de 1000 à 3000 heures), la durée de vie opérationnelle réelle (L70 - temps jusqu'à 70% du flux initial) dépend fortement du courant d'alimentation et de la gestion thermique. Dans les conditions recommandées (600mA, Tj<80°C), des durées de vie dépassant 10 000 heures peuvent être attendues.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 12V ?
A : Non. Vous devez utiliser une alimentation à courant constant adaptée aux besoins en tension de la LED (~6,7V typique). Une simple alimentation 12V détruirait la LED en raison d'un courant excessif.

Q : Comment choisir la bonne catégorie pour mon application ?
A : Pour une efficacité germicide maximale, sélectionnez une catégorie avec une longueur d'onde pic la plus proche de 265nm (dans la plage W1). Pour des performances système cohérentes, spécifiez à la fois les catégories VF et flux (par exemple, V2, X3) pour garantir des caractéristiques électriques et optiques uniformes sur plusieurs unités.

Q : Une lentille est-elle requise ?
A : La LED possède une lentille primaire. Un système optique secondaire (réflecteur ou lentille supplémentaire) peut être utilisé pour mieux collimater ou façonner le faisceau selon les besoins spécifiques de l'application, mais il doit être résistant aux UVC.

12. Principe de fonctionnement et tendances

12.1 Principe de fonctionnement

Les LED UVC génèrent de la lumière par électroluminescence dans un matériau semi-conducteur (typiquement du nitrure d'aluminium-gallium - AlGaN). Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La largeur de bande interdite spécifique du matériau AlGaN détermine l'énergie du photon, correspondant à la longueur d'onde UVC (~275nm). Cette lumière à courte longueur d'onde et haute énergie est absorbée par l'ADN et l'ARN des micro-organismes, perturbant leur réplication et les rendant inactifs.

12.2 Tendances de l'industrie

Le marché des LED UVC se concentre sur l'augmentation de l'efficacité énergétique (puissance optique sortante / puissance électrique entrante), ce qui impacte directement la taille et le coût du système. Les tendances incluent le développement de structures épitaxiales avec une efficacité quantique interne plus élevée, l'amélioration de l'extraction de lumière de la puce et l'optimisation des conceptions de boîtiers pour une résistance thermique plus faible. À mesure que l'efficacité s'améliore et que les coûts diminuent, les LED UVC s'étendent des applications de niche à des marchés plus larges comme la désinfection de l'eau et des surfaces dans les environnements grand public, commerciaux et industriels.