ELUA3535OGB UVA LED Datenblatt - 3,5x3,5x2,35mm - 3,2-4,0V - 1,8W - 360-410nm - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die ELUA3535OGB-Produktserie stellt eine hochzuverlässige, keramikbasierte LED-Lösung dar, die speziell für Ultraviolett-(UVA)-Anwendungen entwickelt wurde. Ihr Kernaufbau nutzt ein Al2O3 (Aluminiumoxid)-Keramiksubstrat, das im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffgehäusen eine überlegene Wärmeführung bietet. Dies führt zu einer verbesserten Lebensdauer und stabiler Leistung unter anspruchsvollen Bedingungen.

Kernvorteile:Die Hauptvorteile dieser Serie umfassen ihr robustes Keramikgehäuse für exzellente Wärmeableitung, integrierten ESD-Schutz bis zu 2KV (Human Body Model) sowie die Einhaltung wichtiger Umwelt- und Sicherheitsstandards wie RoHS, bleifrei, EU REACH und halogenfrei (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites Abstrahlmuster, das für Flächenbeleuchtungsaufgaben geeignet ist.

Zielmarkt & Anwendungen:Diese LED ist für industrielle und kommerzielle UV-Anwendungen konzipiert, bei denen Zuverlässigkeit und optische Ausgangsleistung entscheidend sind. Wichtige Anwendungsbereiche sind UV-Desinfektionssysteme für Luft- und Wasseraufbereitung, UV-Photokatalysatorsysteme zur Oberflächenbehandlung und Geruchsbeseitigung sowie als Lichtquelle für UV-Sensoren und Aushärtungsprozesse.

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Max. DC-Durchlassstrom (I_F):1000 mA für die Varianten 385nm, 395nm und 405nm. Für die 365nm-Variante ist der maximale Strom auf 700 mA reduziert, was ihren unterschiedlichen Halbleitermaterialeigenschaften und der thermischen Empfindlichkeit Rechnung trägt.
• Max. ESD-Festigkeit (V_B):2000 V (HBM), was eine gute Handhabungsrobustheit bietet.
• Wärmewiderstand (R_th):4 °C/W. Dieser niedrige Wert, der auf das Keramikgehäuse zurückzuführen ist, deutet auf einen effizienten Wärmetransport vom LED-Chip zur thermischen Anschlussfläche hin.
• Max. Sperrschichttemperatur (T_J):125 °C.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-10 bis +100 °C für den Betrieb und -40 bis +100 °C für die Lagerung.

2.2 Lichttechnische & Elektrische Kenngrößen

Die Tabelle listet die wichtigsten Leistungsparameter für verschiedene Wellenlängen-Bins bei einem Standard-Prüfstrom von 500mA und einer Temperatur der thermischen Anschlussfläche von 25°C auf.

• Spitzenwellenlänge:Verfügbar in vier Bins: 360-370nm (U36), 380-390nm (U38), 390-400nm (U39) und 400-410nm (U40).
• Strahlungsfluss:Der minimale Strahlungsfluss ist mit 1000mW (U2-Bin) spezifiziert, typische Werte liegen bei etwa 1250mW und das Maximum erreicht über alle Wellenlängengruppen hinweg bis zu 1500mW.
• Durchlassspannung (V_F):Liegt bei 500mA im Bereich von 3,2V bis 4,0V und ist in spezifische Spannungs-Bins kategorisiert (z.B. 3,2-3,4V, 3,4-3,6V).

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird in Bins eingeteilt, um Konsistenz zu gewährleisten und eine präzise Auswahl basierend auf den Anwendungsanforderungen zu ermöglichen.

3.1 Strahlungsfluss-Binning

Der Strahlungsfluss wird bei I_F=500mA mit einer Toleranz von ±10% gemessen. Die Bins sind:

- U2:1000mW bis 1200mW

- U3:1200mW bis 1400mW

- U4:1400mW bis 1500mW

3.2 Spitzenwellenlängen-Binning

Die Spitzenwellenlänge wird mit einer Toleranz von ±1nm gemessen. Die Gruppen (U36, U38, U39, U40) entsprechen den in Abschnitt 2.2 aufgeführten Wellenlängenbereichen.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird bei I_F=500mA mit einer Toleranz von ±2% gemessen. Die Bins (3234, 3436, 3638, 3840) definieren den minimalen und maximalen V_F-Bereich (z.B. 3234 = 3,2V bis 3,4V).

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Spektrum & Relativer Strahlungsfluss vs. Strom

Die Spektraldiagramme zeigen typische Emissionskurven für die 365nm-, 385nm-, 395nm- und 405nm-Varianten. Die Kurven sind schmalbandig, was für UV-LEDs charakteristisch ist. Das Diagramm für den relativen Strahlungsfluss in Abhängigkeit vom Durchlassstrom zeigt einen nahezu linearen Zusammenhang bis zum Nennstrom. Bei gleichem Strompegel zeigt die 405nm-LED generell die höchste relative Ausgangsleistung, gefolgt von 395nm, 385nm und 365nm.

4.2 Spitzenwellenlänge & Durchlassspannung vs. Strom

Die Darstellung der Spitzenwellenlänge in Abhängigkeit vom Durchlassstrom zeigt für alle Wellenlängen eine minimale Verschiebung (<5nm) über den gesamten Betriebsstrombereich, was auf eine gute spektrale Stabilität hindeutet. Die Kurve der Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom zeigt die typische exponentielle Diodencharakteristik, wobei V_Fmit dem Strom ansteigt. Die 365nm-LED weist typischerweise eine etwas höhere V_Fauf als die Varianten mit längerer Wellenlänge.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Das Diagramm des relativen Strahlungsflusses in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur zeigt, dass die Ausgangsleistung mit steigender Temperatur abnimmt – ein übliches Verhalten für LEDs. Die Entlastungskurve ist für das Design entscheidend: Sie spezifiziert den maximal zulässigen Durchlassstrom bei einer gegebenen Umgebungstemperatur, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur (T_J) 125°C nicht überschreitet. Beispielsweise ist bei einer Umgebungstemperatur von 85°C der maximale Strom deutlich gegenüber seinem Nennwert bei Raumtemperatur reduziert.

4.4 Abstrahlcharakteristik

Die typische Abstrahlcharakteristik ist lambertisch, zentriert mit einem vollen Abstrahlwinkel von 120 Grad (2θ_1/2). Dieses Muster ist für Anwendungen geeignet, die eine großflächige Abdeckung anstelle von fokussierten Strahlen erfordern.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen

Die Gehäuseabmessungen betragen 3,5mm (L) x 3,5mm (B) x 2,35mm (H). Die Zeichnungen geben die Position der thermischen Anschlussfläche (Kathode) und der Anodenfläche an. Die thermische Anschlussfläche ist zentral und großflächig angelegt, um die Wärmeableitung zu erleichtern. Sofern nicht anders angegeben, betragen alle Maßtoleranzen ±0,1mm.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Anode ist auf der Oberseite des LED-Gehäuses markiert. Die thermische Anschlussfläche auf der Unterseite ist elektrisch mit der Kathode verbunden. Während der Leiterplattenbestückung muss die korrekte Polarität beachtet werden.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprozess

Die ELUA3535OGB ist für standardmäßige SMT (Surface Mount Technology) Reflow-Prozesse geeignet. Wichtige Anweisungen umfassen:

- Das Aushärten jeglichen Klebers muss Standardprozessen folgen.

- Reflow-Löten sollte nicht öfter als zweimal durchgeführt werden, um thermische Belastung zu vermeiden.

- Mechanische Belastung der LED während des Aufheizens und Abkühlens sollte minimiert werden.

- Die Leiterplatte sollte nach dem Löten nicht gebogen werden, um Risse im Keramikgehäuse oder an den Lötstellen zu verhindern.

6.2 Lagerbedingungen

LEDs sollten in ihren original Feuchtigkeitssperrbeuteln bei Temperaturen zwischen -40°C und +100°C und bei niedriger Luftfeuchtigkeit gelagert werden, um eine Oxidation der Anschlüsse zu verhindern.

7. Modellbezeichnung & Bestellinformationen

Die Artikelnummer folgt einer detaillierten Struktur:ELUA3535OGB-PXXXXYY3240500-VD1M

- EL:Herstellercode.

- UA:UVA-Produktfamilie.

- 3535:Gehäusegröße (3,5x3,5mm).

- O:Gehäusematerial (Al₂O₃Keramik).

- G:Beschichtung (Ag - Silber).

- B:Abstrahlwinkel (120°).

- PXXXX:Spitzenwellenlängencode (z.B. 6070 für 360-370nm).

- YY:Minimaler Strahlungsfluss-Bin (z.B. U2 für 1000mW).

- 3240:Durchlassspannungsbereich (3,2-4,0V).

- 500:Nenndurchlassstrom (500mA).

- V:Chip-Typ (Vertikal).

- D:Chip-Größe (45mil).

- 1:Anzahl der Chips (1).

- M:Prozesstyp (Verguss).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Diese LEDs benötigen einen Konstantstromtreiber für einen stabilen Betrieb. Eine einfache Schaltung umfasst eine Gleichstromversorgung, einen Konstantstromtreiber-IC oder -Schaltung und die in Reihe geschaltete LED. Der Treiber sollte so gewählt werden, dass er bis zu 500mA (oder 700mA für 365nm) liefert, wobei die Entlastungskurve basierend auf der Betriebsumgebungstemperatur zu beachten ist. Trotz des integrierten ESD-Schutzes kann in elektrisch gestörten Umgebungen eine Überspannungsunterdrückung in Betracht gezogen werden.

8.2 Kühlkörperdesign

Effizientes Wärmemanagement ist von größter Bedeutung. Der niedrige Wärmewiderstand von 4 °C/W ist nur wirksam, wenn die Wärme von der thermischen Anschlussfläche abgeführt wird. Eine richtig gestaltete Leiterplatte mit Wärmedurchkontaktierungen, die die Anschlussfläche mit einer großen Kupferebene oder einem externen Kühlkörper verbinden, ist unerlässlich, insbesondere bei Betrieb mit hohen Strömen oder in erhöhten Umgebungstemperaturen. Die maximale Sperrschichttemperatur (125°C) darf nicht überschritten werden.

8.3 Optische Designüberlegungen

Für Desinfektions- und Photokatalyseanwendungen ist die Bestrahlungsstärke (UV-Leistung pro Flächeneinheit) auf der Zieloberfläche entscheidend. Der 120-Grad-Strahlwinkel bietet eine breite Abdeckung. Für eine höhere Bestrahlungsstärke an einem bestimmten Punkt können Sekundäroptiken (Reflektoren oder Linsen) erforderlich sein. Die Materialauswahl für Optiken und Gehäuse muss die UV-Durchlässigkeit und den Widerstand gegen UV-Verschleiß berücksichtigen (z.B. durch Verwendung von Quarz, UV-Glas oder speziellen UV-stabilen Kunststoffen wie PTFE).

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die ELUA3535OGB-Serie differenziert sich durch ihrKeramikgehäuse. Im Vergleich zu Kunststoff-SMD-UV-LEDs bietet Keramik:

- Überlegene thermische Leistung:Ein niedrigerer Wärmewiderstand führt bei gleichem Treiberstrom zu einer niedrigeren Betriebssperrschichttemperatur, was sich direkt in einer längeren Lebensdauer (L70/B50) und einer höheren aufrechterhaltenen Ausgangsleistung niederschlägt.

- Erhöhte Zuverlässigkeit:Keramik ist inert und bietet eine hermetikähnliche Barriere gegen Feuchtigkeit und Umweltschadstoffe, was die Leistung unter rauen Bedingungen verbessert.

- Höhere Leistungsdichte:Das robuste Gehäuse ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb auf dem 1,8W-Leistungsniveau, was für LEDs mit diesem Bauraum im oberen Bereich liegt.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen den 365nm- und 405nm-Versionen abgesehen von der Wellenlänge?

Der Hauptunterschied liegt in der Zusammensetzung des Halbleitermaterials, was zu unterschiedlichen elektrischen und optischen Eigenschaften führt. Die 365nm-LED hat einen niedrigeren maximalen Nennstrom (700mA vs. 1000mA), typischerweise eine etwas höhere Durchlassspannung und einen niedrigeren Strahlungsfluss bei gleichem Strom. Sie ist auch temperaturabhängiger. Die Wahl hängt von der für die spezifische Anwendung erforderlichen Wellenlänge ab (z.B. 365nm für bestimmte Photokatalysatoren, 405nm für einige Aushärtungsprozesse).

10.2 Wie interpretiere ich die Entlastungskurve?

Die Entlastungskurve definiert den maximal sicheren Betriebsdurchlassstrom bei einer gegebenen Umgebungstemperatur (gemessen an der thermischen Anschlussfläche der LED). Um sie zu nutzen, finden Sie Ihre erwartete maximale Umgebungstemperatur auf der x-Achse. Ziehen Sie eine Linie bis zur Kurve und dann nach links zur y-Achse, um den maximal zulässigen Strom zu ermitteln. Sie müssen Ihren Treiber so auslegen, dass dieser Strom bei dieser Temperatur nicht überschritten wird. Beispiel: Bei einer Umgebungstemperatur von 60°C beträgt der maximale Strom etwa 400mA.

10.3 Kann ich diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

Davon wird dringend abgeraten. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und variiert von Bauteil zu Bauteil (wie in den Spannungs-Bins gezeigt). Der Betrieb mit konstanter Spannung kann zu thermischem Durchgehen führen: Wenn die LED sich erwärmt, sinkt V_F, was den Strom erhöht, was mehr Wärme erzeugt, was V_Fweiter sinken lässt und den Strom erhöht, bis ein Ausfall eintritt. Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber.

11. Design- & Anwendungsfallstudie

11.1 Fallstudie: UV-Aushärtungsstation für Klebstoffe

Szenario:Entwurf einer Tischstation zum Aushärten von UV-empfindlichen Klebstoffen auf kleinen elektronischen Bauteilen.

Auswahl:Die 405nm-Variante (ELUA3535OGB-P0010U23240500-VD1M) wird gewählt, da viele industrielle UV-härtbare Klebstoffe für eine effiziente Aushärtung um 400nm herum formuliert sind.

Design:Es ist ein Array von 16 LEDs auf einer Aluminiumkern-Leiterplatte (MCPCB) geplant, um einen gleichmäßigen Aushärtungsbereich zu schaffen. Jede LED wird von einem Konstantstromtreiber mit 450mA betrieben, um einen Spielraum unterhalb des 500mA-Nennwerts zu schaffen und die Lebensdauer zu verbessern. Die MCPCB ist mit einem Lüfter an einem großen Aluminiumkühlkörper befestigt. Die Entlastungskurve wird konsultiert: Bei einer geschätzten internen Umgebungstemperatur von 45°C liegt 450mA gut im sicheren Betriebsbereich. Der 120-Grad-Strahlwinkel gewährleistet eine gute Überlappung zwischen benachbarten LEDs für Gleichmäßigkeit.

Ergebnis:Die Station liefert konsistentes, hochbestrahlungsstarkes UV-Licht für eine schnelle Aushärtung, wobei das Keramikgehäuse eine stabile Ausgangsleistung über lange Betriebsperioden sicherstellt.

12. Funktionsprinzip

UVA-LEDs arbeiten nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen frei. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des im aktiven Bereich verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Für UVA-Licht (315-400nm) werden üblicherweise Materialien wie InGaN/AlGaN auf speziellen Substraten verwendet. Das Keramikgehäuse dient hauptsächlich als mechanisch robuste und wärmeleitende Plattform zur Wärmeabfuhr, die ein Nebenprodukt der nichtstrahlenden Rekombinationsprozesse innerhalb des Chips ist.

13. Entwicklungstrends

Der UV-LED-Markt, insbesondere für UVA und UVB, wird durch den Ausstieg aus Quecksilberlampen aufgrund von Umweltvorschriften (Minamata-Übereinkommen) vorangetrieben. Wichtige Trends sind:

Erhöhter Wirkungsgrad (WPE - Wall-Plug Efficiency):Laufende Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung der internen Quanteneffizienz und der Lichtextraktion, um mehr optische Leistung pro elektrischem Watt zu liefern, was die Systemenergiekosten und die thermische Belastung reduziert.

Höhere Leistung & Leistungsdichte:Die Entwicklung geht weiter in Richtung von Einzelchip-LEDs und Multi-Chip-Packages, die bei gleichem oder kleinerem Bauraum einen höheren Strahlungsfluss liefern, ermöglicht durch bessere thermische Materialien wie fortschrittliche Keramiken und Verbundsubstrate.

Verbesserte Zuverlässigkeit & Lebensdauer:Verbesserungen im Chipdesign, Verpackungsmaterialien (wie die hier verwendete Keramik) und Phosphortechnologie (für konvertierte UV-Produkte) zielen darauf ab, die Betriebslebensdauer zu verlängern, ein kritischer Faktor für industrielle und medizinische Anwendungen.

Kostenreduzierung:Mit steigenden Produktionsmengen und ausgereiften Prozessen wird erwartet, dass die Kosten pro Strahlungswatt sinken, was die Einführung in weiteren Anwendungen beschleunigt.