Far Red LED PLCC 2835 Spezifikation - Größe 2,8x3,5x0,65mm - Vorwärtsspannung 1,8-2,6V - Leistung 468mW - Deutsches Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Diese Spezifikation beschreibt eine leistungsstarke Far-Red-Leuchtdiode (LED) im standardmäßigen PLCC-2-Gehäuse (2,8 mm x 3,5 mm x 0,65 mm). Das Bauteil nutzt AlGaAs (Aluminiumgalliumarsenid)-Epitaxieschichten auf einem GaAs-Substrat, um eine effiziente Emission im tiefroten Bereich (730-740 nm) zu erreichen. Entwickelt vor allem für die Pflanzenbeleuchtung, Gewebekultur und Landschaftsbeleuchtung, kombiniert diese LED einen breiten Abstrahlwinkel (120 Grad) mit robuster Zuverlässigkeit, die für die automatisierte SMT-Bestückung geeignet ist.

Zu den Hauptmerkmalen gehören:

• Gehäuse: PLCC-2, 2,8 mm x 3,5 mm x 0,65 mm
• Spitzenwellenlänge: 730-740 nm (Far Red)
• Gesamtstrahlungsfluss: 40-140 mW bei 150 mA
• Vorwärtsspannung: 1,8-2,6 V bei 150 mA
• Abstrahlwinkel: 120 Grad
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: MSL 3
• RoHS-konform

2. Vertiefte Interpretation der technischen Parameter

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (Ts=25°C)

Alle Messungen erfolgen unter standardisierten Umgebungsbedingungen bei einer Lötstellentemperatur von 25°C. Sofern nicht anders angegeben, wird die LED bei einem Vorwärtsstrom von 150 mA getestet.

• Vorwärtsspannung (VF):Bereich von 1,8 V (min) bis 2,6 V (max) bei 150 mA. Ein typischer Wert ist nicht explizit angegeben, liegt aber innerhalb des Binning-Bereichs. Die Messtoleranz beträgt ±0,1 V.
• Sperrstrom (IR):Weniger als 10 µA bei VR = 5 V, was eine hervorragende Sperrschichtqualität anzeigt.
• Gesamtstrahlungsfluss (Φe):40-140 mW bei 150 mA. Dies ist die mit einer Ulbrichtkugel gemessene gesamte optische Ausgangsleistung. Toleranz: ±10%.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120 Grad typisch (Halbwertsbreite), bietet ein breites Abstrahlmuster, das für eine gleichmäßige Beleuchtung geeignet ist.
• Spitzenwellenlänge (λp):730-740 nm, zentriert im für die Pflanzenphotomorphogenese kritischen tiefroten Bereich (Phytochrom-Pfr-Absorption). Toleranz: ±1 nm.
• Wärmewiderstand (RTHJ-S):35°C/W typisch von der Sperrschicht zur Lötstelle, wesentlich für das Wärmemanagement.

2.2 Absolute maximale Bewertungen

Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden führen. Das Bauteil sollte innerhalb des angegebenen sicheren Betriebsbereichs betrieben werden.

• Verlustleistung (PD): 468 mW
• Vorwärtsstrom (IF): 180 mA (DC)
• Spitzenvorwärtsstrom (IFP): 300 mA (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite)
• Sperrspannung (VR): 5 V
• Elektrostatische Entladung (ESD HBM): 2000 V
• Betriebstemperatur (TOPR): -40 bis +85°C
• Lagerungstemperatur (TSTG): -40 bis +100°C
• Sperrschichttemperatur (TJ): 115°C max

Derating: Bei hohen Umgebungstemperaturen muss der Vorwärtsstrom gemäß der Kurve Löttemperatur vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-10) reduziert werden, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur unter 115°C bleibt.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die LEDs werden bei 150 mA in Bins für Vorwärtsspannung, Spitzenwellenlänge und Gesamtstrahlungsfluss sortiert. Dies ermöglicht den Kunden die Auswahl von Bauteilen mit engen Parameterstreuungen für eine konsistente Systemleistung.

3.1 Vorwärtsspannungs-Bins (VF)

Acht Bins von B1 bis E2 decken den Bereich 1,8-2,6 V in 0,1 V-Schritten ab:

• B1: 1,8-1,9 V
• B2: 1,9-2,0 V
• C1: 2,0-2,1 V
• C2: 2,1-2,2 V
• D1: 2,2-2,3 V
• D2: 2,3-2,4 V
• E1: 2,4-2,5 V
• E2: 2,5-2,6 V

3.2 Spitzenwellenlängen-Bins (λp)

Zwei Bins sind definiert:

• R25: 730-735 nm
• R26: 735-740 nm

3.3 Gesamtstrahlungsfluss-Bins (Φe)

Zwei Lichtstrom-Bins:

• FR: 40-90 mW
• FR2: 90-140 mW

Hinweis: Die Kombination aus VF-, Wellenlängen- und Fluss-Bins ist auf jedem Rollenetikett zur Rückverfolgbarkeit vermerkt.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-7)

Die Grafik zeigt eine typische exponentielle I-V-Kennlinie. Bei 150 mA liegt VF bei etwa 2,0-2,2 V (mittlerer Bereich). Die Kurve ist steil, was die Notwendigkeit einer stromgeregelten Ansteuerung zur Vermeidung eines thermischen Durchgehens betont.

4.2 Relative Intensität vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-8)

Die Lichtausbeute steigt quasi-linear mit dem Strom bis etwa 120 mA an, um dann bei höheren Strömen aufgrund der Sperrschichterwärmung leicht zu sättigen. Bei 150 mA beträgt die relative Intensität etwa 90% des Wertes bei 120 mA.

4.3 Temperaturabhängigkeit (Abb. 1-9, 1-10, 1-11, 1-12)

• Relativer Fluss vs. Löttemperatur:Mit steigender Temperatur von 20°C auf 100°C nimmt der relative Lichtstrom um etwa 30% ab (typisch für AlGaAs-LEDs).
• Maximaler Vorwärtsstrom vs. Temperatur:Um TJ ≤ 115°C zu halten, muss der zulässige Vorwärtsstrom oberhalb von 60°C reduziert werden. Beispielsweise sollte IF bei 85°C 120 mA nicht überschreiten.
• Vorwärtsspannung vs. Temperatur:VF nimmt linear mit der Temperatur ab (ca. -2 mV/°C), was für LEDs typisch ist.
• Wellenlänge vs. Temperatur:Die Spitzenwellenlänge verschiebt sich mit steigender Temperatur leicht zu längeren Wellenlängen (Rotverschiebung), etwa +0,03 nm/°C.

4.4 Spektrale Verteilung (Abb. 1-13)

Das Emissionsspektrum ist schmal (Halbwertsbreite ca. 20-25 nm) und bei 730-740 nm zentriert. Der Peak stimmt mit dem Absorptionspeak des pflanzlichen Phytochroms Pfr (730 nm) überein, was es ideal für die Photoperiodensteuerung im Gartenbau macht.

4.5 Abstrahldiagramm (Abb. 1-14)

Das Abstrahlmuster ist lambertähnlich, wobei die relative Intensität bei ±60 Grad zur Achse auf 50% abfällt, was den Abstrahlwinkel von 120 Grad bestätigt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das PLCC-2-Gehäuse hat eine Draufsicht-Grundfläche von 2,80 mm x 3,50 mm und eine Höhe von 0,65 mm. Die Untersicht zeigt zwei Anoden-/Kathodenpads (A: Anode, C: Kathode) mit einer Polaritätsmarkierung auf der Oberseite. Toleranzen ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Lötpad-Layout

Empfohlene Lötpads sind in Abb. 1-5 dargestellt. Das Layout umfasst zwei rechteckige Pads mit den Abmessungen 1,90 mm x 2,10 mm (Anode) und 2,10 mm x 1,90 mm (Kathode), passend zu den unteren Anschlüssen.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Auf der Oberseite befindet sich eine deutliche Polaritätsmarkierung (Kerbe oder Punkt). Die Kathode ist in der Regel das größere Pad (siehe Abb. 1-4).

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Profil (Abb. 3-1) entspricht den JEDEC-Standards. Wichtige Parameter:

• Aufheizrate: max. 3°C/s
• Vorwärmen: 150-200°C für 60-120 s
• Zeit über 217°C (TL): max. 60 s
• Spitzentemperatur (TP): 260°C für max. 10 s
• Abkühlrate: max. 6°C/s
• Gesamtzeit von 25°C bis TP: ≤8 Minuten

Es sind nur zwei Reflow-Zyklen erlaubt. Handlöten: Lötkolbentemperatur<300°C,<3 Sekunden, nur einmal.

6.2 Feuchtigkeitshandhabung

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich (MSL 3). Vor dem Öffnen des Aluminiumbeutels: Lagern bei<30°C / 75% relative Luftfeuchte, innerhalb von 1 Jahr verwenden. Nach dem Öffnen:<30°C / 60% relative Luftfeuchte, innerhalb von 24 Stunden verwenden. Falls überschritten, vor Gebrauch bei 60±5°C für ≥24 Stunden backen.

6.3 Reinigungs- und Handhabungshinweise

Die Silikonvergussmasse ist weich; mechanischer Druck auf die Linse vermeiden. Zur Reinigung nur Isopropylalkohol verwenden; Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen. Klebstoffe, die organische Dämpfe abgeben, sind zu vermeiden. Antistatische Vorkehrungen sind zwingend erforderlich (ESD-Empfindlichkeit 2000 V HBM).

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Jede Rolle enthält maximal 4000 Stück. Die Abmessungen des Gurtbandes sind in Abb. 2-1 angegeben, mit einer Vorschubrichtungsanzeige und Polaritätsmarkierung. Rollenabmessungen: 178 mm Durchmesser (mit 13,5 mm Nabe), 10,5 mm Breite. Antistatikbeutel und Kartonverpackung (Abb. 2-2 bis 2-5).

7.2 Etiketteninformationen

Jede Rolle ist mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode (einschließlich VF-Bin, Wellenlängen-Bin, Fluss-Bin), Menge und Datumscode gekennzeichnet.

Beispiel für Teilenummer:RF-AL-T28352H0FR-00(Codierung von Gehäuse, Farbe und Fluss-/Wellenlängen-Bin).

8. Anwendungsvorschläge

Diese Far-Red-LED ist ideal geeignet für:

• Pflanzenfabriken:Zusatzbeleuchtung in Vertical Farms zur Förderung von Blüte und Fruchtbildung (Phytochrom-Interaktion).
• Gewebekultur:Monochromatische Lichtquellen für die In-vitro-Vermehrung ohne Hitzeschäden.
• Landschaftsbeleuchtung:Akzentbeleuchtung mit tiefrotem Farbton für Gärten oder architektonische Elemente.
• Allgemeinbeleuchtung:In Kombination mit blauen/tiefroten LEDs zur Erzeugung breitbandiger gartenbaulicher Leuchten.

Konstruktionshinweise:

• Immer einen Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle verwenden, um Überstrom zu vermeiden.
• Sorgen Sie für ausreichende Wärmeableitung an den Lötpads, um die Sperrschichttemperatur unter 115°C zu halten.
• Bei Arrays Spannungsabfälle über lange Leiterbahnen und Stromverteilungsungleichgewichte aufgrund der VF-Bin-Streuung berücksichtigen.
• Vermeiden Sie, die Silikonlinse hohen Schwefel-, Chlor- oder Bromkonzentrationen auszusetzen (Grenzwerte: S<100 ppm, einzelnes Br/Cl<900 ppm, gesamtes Br+Cl<1500 ppm).

9. Technischer Vergleich mit konkurrierenden Technologien

Im Vergleich zu standardmäßigen roten AlGaInP-LEDs (630-660 nm) bietet die AlGaAs-Far-Red-LED eine höhere Strahlungseffizienz im 730-740 nm-Band. Diese Wellenlänge wird speziell für die Phytochrom-Pfr-Reaktion benötigt, die mit standardmäßigen roten LEDs nicht erreichbar ist. AlGaAs zeigt im tiefroten Bereich auch eine bessere Temperaturstabilität als AlGaInP, obwohl das Wärmemanagement weiterhin kritisch ist.

10. Häufig gestellte Fragen

1. Kann ich diese LED mit 200 mA betreiben?Das absolute Maximum beträgt 180 mA Dauerstrom. Ein Betrieb mit 200 mA kann die maximale Sperrschichttemperatur überschreiten, wenn der Wärmewiderstand nicht berücksichtigt wird. Nicht empfohlen.
2. Wie hoch ist der typische Wirkungsgrad (mW/mA)?Bei 150 mA liegt der Strahlungsfluss bei etwa 90 mW (typischer Mittelwert), was etwa 0,6 mW/mA ergibt. Der Wirkungsgrad sinkt mit zunehmendem Strom aufgrund des Droop-Effekts.
3. Wie wähle ich den richtigen Bin für mein Design aus?Für eine präzise Wellenlänge wählen Sie R25 oder R26. Für eine konstante Helligkeit wählen Sie FR oder FR2. Für Spannungsanpassung in Reihe geschalteter Strings wählen Sie einen engen VF-Bin.
4. Ist diese LED mit gängigen SMT-Bestückungsautomaten kompatibel?Ja, das PLCC-2-Gehäuse ist standardisiert und kann von den meisten Maschinen mit geeigneter Düse verarbeitet werden (Druck auf die Silikonlinse vermeiden).

11. Praktische Anwendungsfallstudie

Fall: Innenanbau von Salat
Eine Pflanzenfabrik, die 20% blaue (450 nm) und 80% tiefrote (730 nm) LEDs mit einer Gesamt-PPFD von 200 µmol/m²/s verwendet, steigerte den Salatertrag um 15% im Vergleich zu einem Spektrum aus 70% rot (660 nm) + 30% blau. Die tiefrote Komponente förderte die Blattausdehnung und beschleunigte den Wachstumszyklus. Die LEDs wurden mit 120 mA betrieben (um innerhalb der thermischen Grenzen zu bleiben) und auf Aluminiumkern-Leiterplatten mit thermischen Durchkontaktierungen montiert. Nach 10.000 Stunden wurden keine Ausfälle beobachtet.

12. Funktionsprinzip

Die LED basiert auf einem Doppelheterostruktur (DH) AlGaAs-pn-Übergang, der auf einem GaAs-Substrat gewachsen ist. Bei Vorwärtspolarisation rekombinieren Elektronen und Löcher strahlend im aktiven Bereich und emittieren Photonen mit einer Energie, die der Bandlücke von AlGaAs (~1,7 eV, entsprechend ~730 nm) entspricht. Das PLCC-Gehäuse bietet einen reflektierenden Hohlraum, um Licht von oben zu extrahieren, während die Silikonlinse den Chip schützt und die Lichtauskopplung verbessert. Die breite Bandlücke der Mantelschichten schränkt Ladungsträger effizient ein, was eine hohe interne Quanteneffizienz ergibt.

13. Technologietrends und Ausblick

Die Nachfrage nach Far-Red-LEDs wächst mit der Expansion der kontrollierten Landwirtschaft schnell. Innovationen konzentrieren sich auf die Verbesserung der Wandlungssteckereffizienz (derzeit ~25-35%) und die Reduzierung des Wärmewiderstands durch fortschrittliche Gehäuse (z.B. Keramiksubstrate, Flip-Chip). Zukünftige Trends umfassen die Integration von Sensoren für eine geschlossene Spektrumsregelung und Multi-Junction-Strukturen, die blaue und tiefrote Emitter in einem einzigen Gehäuse kombinieren. Das AlGaAs-Materialsystem bleibt für tiefrote LEDs dominant, wobei weitere Verbesserungen des Droop-Verhaltens erwartet werden.