Fiche technique de la LED UVC LTPL-G35UV275PB - 3.5x3.5x1.05mm - 6.0V Typ - 275nm Pic - 16mW Typ - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série de produits LTPL-G35UV représente une source lumineuse révolutionnaire et écoénergétique, spécifiquement conçue pour les applications de stérilisation et médicales. Cette technologie allie la longue durée de vie et la haute fiabilité inhérentes aux diodes électroluminescentes (LED) à des caractéristiques de performance adaptées pour remplacer les sources ultraviolettes conventionnelles. Elle offre une grande liberté de conception, ouvrant de nouvelles opportunités pour les solutions UVC à semi-conducteurs dans des environnements exigeants.

Les caractéristiques clés de ce produit incluent sa compatibilité avec les circuits intégrés, sa conformité aux normes environnementales RoHS (sans plomb) et son potentiel pour des coûts d'exploitation et de maintenance réduits par rapport aux technologies UV traditionnelles comme les lampes à mercure.

1.1 Avantages fondamentaux et marché cible

L'avantage principal de cette LED UVC est sa nature à semi-conducteur, qui se traduit par une capacité d'allumage/extinction instantanée, aucun temps de préchauffage et l'absence de matériaux dangereux comme le mercure. Le marché cible se concentre sur les applications nécessitant une irradiation ultraviolette précise, fiable et sûre. Cela inclut, sans s'y limiter : les systèmes de désinfection de surface pour équipements médicaux, les dispositifs de purification d'air et d'eau, et l'instrumentation analytique dans les sciences de la vie et la santé. Le produit est conçu pour les ingénieurs et intégrateurs de systèmes développant des solutions de stérilisation de nouvelle génération qui exigent un facteur de forme compact, une contrôlabilité numérique et une sécurité accrue.

2. Schéma et dimensions mécaniques

Le boîtier de la LED a une conception compacte pour montage en surface. Toutes les dimensions critiques sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,2 mm sauf indication contraire. Le schéma physique est crucial pour la conception du circuit imprimé et de la gestion thermique, assurant un alignement, une soudure et une dissipation de la chaleur corrects de la jonction vers les points de soudure et la carte de circuit imprimé.

3. Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti et doit être évité pour une performance fiable.

• Dissipation de puissance (P_O) :1,05 W
• Courant direct continu (I_F) :150 mA
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +80°C
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C
• Température de jonction (T_j) :115°C

Note importante :Un fonctionnement prolongé de la LED en polarisation inverse peut entraîner des dommages ou une défaillance du composant. Une protection de circuit appropriée (par exemple, une diode en série ou un TVS) est recommandée dans les applications où une tension inverse est possible.

4. Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (T_a) de 25°C et définissent la performance typique du dispositif dans des conditions de test spécifiées.

Notes de mesure :
1. Le flux radiant est la puissance optique totale mesurée avec une sphère intégrante. 2. La tolérance de mesure de la tension directe est de ±0,1 V. 3. La tolérance de mesure de la longueur d'onde pic est de ±3 nm. 4. La tolérance de mesure du flux radiant est de ±10 %. 5. La valeur de résistance thermique est référencée en utilisant une carte PCB à âme métallique (MCPCB) en aluminium de 2,0 cm x 2,0 cm x 0,17 cm.
. Forward voltage measurement tolerance is ±0.1V.
. Peak wavelength measurement tolerance is ±3nm.
. Radiant flux measurement tolerance is ±10%.
. The thermal resistance value is referenced using a 2.0cm x 2.0cm x 0.17cm aluminum Metal Core PCB (MCPCB).

5. Code de tri et système de classification

Les LED sont triées en lots de performance pour assurer l'uniformité. Le code de tri est marqué sur chaque sachet d'emballage.

5.1 Tri par tension directe (V_F)

La tolérance sur chaque lot est de ±0,1 V.

5.2 Tri par flux radiant (Φ_e)

La tolérance sur chaque lot est de ±10 %.

5.3 Tri par longueur d'onde pic (λ_P)

La tolérance sur chaque lot est de ±3 nm.

6. Courbes de performance typique et analyse

Les courbes suivantes donnent un aperçu du comportement du dispositif sous différentes conditions électriques et thermiques (mesurées à 25°C ambiant sauf indication contraire).

6.1 Distribution spectrale relative

Cette courbe montre le spectre d'émission, centré autour de la longueur d'onde pic (par exemple, 275 nm). Il est généralement étroit pour les LED, ce qui est bénéfique pour cibler des réactions photochimiques spécifiques dans la stérilisation sans émettre de longueurs d'onde inutiles ou nocives.

6.2 Diagramme de rayonnement (Angle de vision)

Le tracé des caractéristiques de rayonnement illustre la distribution angulaire de l'intensité lumineuse. L'angle de vision typique de 120° (2θ_1/2) indique un profil Lambertien ou à faisceau large, utile pour éclairer uniformément des surfaces à proximité.

6.3 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

Ce graphique démontre la relation entre le courant d'alimentation et la sortie optique. Le flux radiant augmente généralement avec le courant mais présentera une croissance sous-linéaire à des courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et de l'augmentation de la température de jonction. La courbe est essentielle pour déterminer le point de fonctionnement optimal pour équilibrer la sortie et la longévité.

6.4 Tension directe en fonction du courant direct

La courbe I-V montre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension directe augmente avec le courant. Comprendre cette courbe est vital pour concevoir le pilote à courant constant approprié afin d'assurer un fonctionnement stable.

6.5 Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction

Il s'agit d'une courbe critique pour la gestion thermique. L'efficacité des LED UVC diminue lorsque la température de jonction augmente. Le tracé quantifie cette déclassement, soulignant l'importance d'un dissipateur thermique efficace pour maintenir une sortie élevée et une longue durée de vie du dispositif.

6.6 Tension directe en fonction de la température de jonction

La tension directe a généralement un coefficient de température négatif (diminue avec l'augmentation de la température). Cette caractéristique peut parfois être utilisée pour une surveillance indirecte de la température.

6.7 Courbe de déclassement du courant direct

Cette courbe définit le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante ou du boîtier. Pour éviter de dépasser la température de jonction maximale (115°C), le courant d'alimentation doit être réduit lors d'un fonctionnement à des températures ambiantes plus élevées. Le respect de cette courbe est obligatoire pour un fonctionnement fiable.

7. Tests de fiabilité et critères

Un plan de test de fiabilité complet valide la performance à long terme et la robustesse de la LED.

7.1 Conditions de test

Note : Les tests de durée de vie en fonctionnement sont effectués avec la LED montée sur un dissipateur thermique en aluminium de 90x70x4 mm.

7.2 Critères de défaillance

Après les tests, les dispositifs sont jugés selon les critères suivants :
- Tension directe (V_F) :La variation ne doit pas dépasser +10 % de la valeur initiale lorsqu'elle est mesurée à I_F= 100mA.
- Flux radiant (Φ_e) :La sortie ne doit pas descendre en dessous de 50 % de la valeur initiale lorsqu'elle est mesurée à I_F= 100mA.

8. Directives d'assemblage et de manipulation

8.1 Profil de soudage par refusion recommandé

Pour l'assemblage sans plomb, le profil suivant est suggéré pour éviter les dommages thermiques au boîtier de la LED :

• Taux de montée moyen (T_Là T_P) :Max 3°C/seconde
• Préchauffage :150°C à 200°C pendant 60-120 secondes (t_S)
• Temps au-dessus du liquidus (T_L=217°C) :60-150 secondes (t_L)
• Température de pic (T_P) :260°C maximum (245°C recommandé)
• Temps à moins de 5°C du pic (t_P) :10-30 secondes
• Taux de descente :Max 6°C/seconde
• Temps total (25°C au pic) :Max 8 minutes

8.2 Recommandation de conception des pastilles PCB

Une empreinte recommandée pour les pastilles de montage en surface est fournie pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique. La tolérance pour cette spécification de pastille est de ±0,1 mm.

8.3 Emballage : Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse en relief et un emballage en bobine pour l'assemblage automatisé.
- Taille de la bobine : 7 pouces. - Quantité maximale par bobine : 500 pièces (emballage minimum pour les restes : 100 pièces). - L'emballage est conforme aux spécifications EIA-481-1-B. - Les emplacements vides sont scellés avec un ruban de couverture. - Un maximum de deux composants manquants consécutifs est autorisé.
- Maximum quantity per reel: 500 pieces (minimum packing for remainders is 100 pieces).
- The packaging conforms to EIA-481-1-B specifications.
- Empty pockets are sealed with cover tape.
- A maximum of two consecutive missing components is allowed.

9. Mises en garde importantes et notes d'application

9.1 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, utilisez uniquement des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager le matériau du boîtier de la LED (par exemple, la lentille ou l'encapsulant) et dégrader les performances ou la fiabilité.

9.2 Méthode d'alimentation et précautions générales

Les LED sont des dispositifs pilotés par courant. Elles doivent être utilisées avec une source de courant constant, et non une source de tension constante, pour assurer une sortie lumineuse stable et éviter l'emballement thermique. Le circuit pilote doit être conçu pour limiter le courant d'appel et fournir une protection contre les transitoires électriques (ESD, surtensions).

Notes supplémentaires sur la soudure :
1. La soudure manuelle est possible avec une température de pointe de fer maximum de 300°C pendant une durée maximale de 2 secondes, une seule fois par pastille. 2. La soudure par refusion doit être effectuée un maximum de trois fois. 3. Toutes les spécifications de température se réfèrent au côté supérieur du boîtier. 4. Un processus de refroidissement rapide à partir de la température de pic n'est pas recommandé. 5. La température de soudure la plus basse possible qui permet d'obtenir un joint fiable est toujours souhaitable. 6. La soudure par immersion n'est pas une méthode d'assemblage recommandée ou garantie pour ce composant.
. Reflow soldering should be performed a maximum of three times.
. All temperature specifications refer to the top side of the package.
. A rapid cooling process from peak temperature is not recommended.
. The lowest possible soldering temperature that achieves a reliable joint is always desirable.
. Dip soldering is not a recommended or guaranteed assembly method for this component.

10. Approfondissement technique et considérations de conception

10.1 Impératif de gestion thermique

La résistance thermique de la jonction au point de soudure (R_{th j-s}) est typiquement de 30 K/W. Un dissipateur thermique efficace est non négociable pour les LED UVC. La haute énergie photonique de la génération UVC produit une chaleur significative au niveau de la jonction semi-conductrice. Sans dissipation appropriée, la température de jonction augmentera, entraînant une dépréciation accélérée du flux, un décalage de longueur d'onde et, finalement, une défaillance catastrophique. Les concepteurs doivent utiliser des MCPCB appropriées ou d'autres stratégies de gestion thermique pour maintenir T_jbien en dessous du maximum de 115°C, idéalement à 80°C ou moins pour une durée de vie maximale.

10.2 Conception optique pour l'efficacité de stérilisation

La longueur d'onde pic de 275 nm se situe dans la plage d'efficacité germicide (environ 260 nm-280 nm), où l'absorption de l'ADN/ARN est élevée. Le flux radiant (mW), et non le flux lumineux (lm), est la métrique pertinente. La conception du système doit garantir que la surface cible reçoit la dose UV requise (mesurée en J/m² ou mJ/cm²), qui est le produit de l'éclairement énergétique (W/m²) et du temps d'exposition. Le large angle de vision de 120° aide à une couverture uniforme mais réduit l'éclairement énergétique de pic à une distance donnée. Pour les applications focalisées, une optique secondaire peut être nécessaire.

10.3 Interface électrique et sélection du pilote

Avec une tension directe typique de 6,0 V à 100 mA, la LED nécessite un pilote capable de délivrer un courant constant stable jusqu'à 150 mA avec une tension de conformité supérieure à 7,0 V. Étant donné le coefficient de température négatif de V_F, une simple limitation de courant par résistance est inadéquate et dangereuse, car elle peut conduire à un emballement thermique. Un circuit pilote LED dédié ou un circuit à courant constant linéaire/à découpage correctement conçu est essentiel. Le pilote doit également inclure des fonctionnalités de démarrage progressif et de protection contre les surtensions.

10.4 Compatibilité des matériaux et sécurité

Le rayonnement UVC à 275 nm est très énergétique et peut dégrader de nombreux matériaux organiques, y compris les plastiques, les adhésifs et l'isolation des fils utilisés dans l'assemblage. Tous les matériaux dans le trajet optique et près de la LED doivent être classés pour l'exposition aux UVC. De plus, les UVC sont nocifs pour la peau et les yeux humains. Tout produit fini doit intégrer un blindage adéquat, des systèmes de verrouillage et des étiquettes d'avertissement pour assurer la sécurité des utilisateurs, en se conformant aux normes de sécurité des produits laser ou lumineux pertinentes (par exemple, IEC 62471).

11. Comparaison avec les technologies UV conventionnelles

Le LTPL-G35UV275PB offre des avantages distincts par rapport aux sources UV traditionnelles comme les lampes à mercure basse pression :
Avantages :
- Allumage/Extinction instantané :Aucun temps de préchauffage ou de refroidissement, permettant un fonctionnement pulsé.
- Compact et Robuste :À semi-conducteur, pas de tubes en verre fragiles ou de filaments.
- Sans Mercure :Respectueux de l'environnement et évite les problèmes d'élimination des matériaux dangereux.
- Spécificité de longueur d'onde :Spectre d'émission étroit ciblant l'efficacité germicide sans UV-A/UV-B superflus.
- Contrôle numérique :Facilement gradable et intégrable avec des systèmes de contrôle intelligents.
Considérations :
- Coût initial plus élevé par mW :Bien que le coût total de possession puisse être inférieur.
- Gestion thermique :Nécessite une conception thermique plus active que certaines lampes conventionnelles.
- Système optique :Peut nécessiter une conception optique différente en raison de la surface d'émission plus petite et du diagramme de rayonnement différent.

12. Scénarios d'application et cas d'utilisation

• Désinfection de surface :Intégration dans des dispositifs pour désinfecter les outils médicaux, les écrans de smartphone ou les surfaces fréquemment touchées dans les hôpitaux et espaces publics.
• Purification de l'eau :Utilisé dans les purificateurs d'eau au point d'utilisation ou en ligne pour inactiver les bactéries et virus sans produits chimiques.
• Stérilisation de l'air :Intégré dans les systèmes CVC ou les purificateurs d'air portables pour traiter l'air en circulation.
• Équipement des sciences de la vie :Fournissant un éclairage UV dans les postes de travail PCR, les hottes de sécurité biologique ou les appareils de réticulation.
• Produits de consommation :Stérilisateurs compacts pour articles personnels comme les brosses à dents, les biberons ou les masques (avec des boîtiers de sécurité appropriés).

13. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la durée de vie attendue de cette LED UVC ?
R : La durée de vie est généralement définie comme le nombre d'heures de fonctionnement jusqu'à ce que le flux radiant se déprécie à 50 % (L50). Cela dépend fortement du courant d'alimentation et de la température de jonction. Un fonctionnement au courant typique de 100 mA avec une bonne gestion thermique (faible T_j) peut donner des durées de vie dépassant 10 000 heures, dépassant de loin de nombreuses sources UV conventionnelles.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 5V ?
R : Non. La tension directe typique est de 6,0 V, et le maximum peut être de 7,0 V. Une alimentation 5V n'allumerait pas suffisamment la LED. Un convertisseur élévateur ou un pilote avec une tension de conformité de sortie plus élevée est requis.

Q : Comment interpréter les codes de tri lors de la commande ?
R : Spécifiez le lot V_Frequis (V1-V4), le lot Φ_e (X1-X3) et le lot λ_P (W1) en fonction des besoins de votre application en matière de cohérence de tension, de puissance de sortie et de longueur d'onde précise. Cela garantit que vous recevez des LED avec des caractéristiques étroitement regroupées.

Q : La lumière émise est-elle visible ?
R : Non. Le rayonnement UVC à 275 nm est en dehors du spectre visible (400-700 nm). La LED peut avoir une très faible lueur bleue/violette due à des émissions secondaires mineures, mais la sortie germicide principale est invisible.Cette invisibilité rend les verrouillages de sécurité encore plus critiques.