LTPL-C035RH730 IR-LED Datenblatt - 3,5x3,5mm Gehäuse - 2,0V typ. - 1,96W max. - 730nm Spitzenwellenlänge - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTPL-C035RH730 ist eine hochleistungsfähige, energieeffiziente Infrarot-Leuchtdiode (LED), die für Anwendungen der Festkörperbeleuchtung konzipiert ist. Diese Komponente repräsentiert eine fortschrittliche Lichtquellentechnologie, die die lange Betriebsdauer und Zuverlässigkeit von LEDs mit einer signifikanten Strahlungsleistung kombiniert. Sie ist entwickelt, um Designflexibilität und Leistung zu bieten, die geeignet ist, konventionelle Infrarot-Beleuchtungstechnologien in verschiedenen Anwendungen zu ersetzen.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Die LED vereint mehrere Merkmale, die ihre Nutzbarkeit und Leistung in elektronischen Designs verbessern:

• Integrierte Schaltkreis-Kompatibilität:Das Bauteil ist für die direkte Kompatibilität mit Standard-IC-Ansteuerpegeln und Logik ausgelegt, was die Schnittstellengestaltung vereinfacht.
• Umweltkonformität:Die Komponente entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und wird mit bleifreien (Pb-freien) Verfahren hergestellt.
• Betriebseffizienz:Die LED bietet aufgrund ihres höheren elektrisch-optischen Wirkungsgrads niedrigere Betriebskosten im Vergleich zu traditionellen Infrarotquellen.
• Reduzierter Wartungsaufwand:Die verlängerte Lebensdauer und die robuste Festkörperbauweise tragen über den Produktlebenszyklus hinweg zu deutlich reduzierten Wartungskosten und Ausfallzeiten bei.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Parameter der LED, wie unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C) definiert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Dauerbetrieb an oder nahe diesen Grenzen wird nicht empfohlen und kann die Zuverlässigkeit beeinträchtigen.

• DC-Durchlassstrom (If):700 mA (Maximal)
• Leistungsaufnahme (Po):1,96 W (Maximal)
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-55°C bis +100°C
• Sperrschichttemperatur (Tj):110°C (Maximal)

Wichtiger Hinweis:Ein längerer Betrieb der LED unter Sperrspannungsbedingungen kann zu Bauteilschäden oder Ausfall führen. Ein ordnungsgemäßer Schaltungsentwurf sollte einen Schutz gegen Sperrspannung beinhalten.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Gemessen bei einem typischen Treiberstrom von 350mA und einer Umgebungstemperatur von 25°C definieren diese Parameter die Kernleistung der LED.

• Durchlassspannung (Vf):
  • Minimum: 1,6 V
  • Typisch: 2,0 V
  • Maximum: 2,4 V
• Strahlungsfluss (Φe):Dies ist die gesamte optische Ausgangsleistung, gemessen in Milliwatt (mW) mit einer Ulbricht-Kugel.
  • Minimum: 230 mW
  • Typisch: 250 mW
  • Maximum: 310 mW
• Spitzenwellenlänge (Wp):Die Wellenlänge, bei der die spektrale Strahlungsstärke maximal ist.
  • Minimum: 720 nm
  • Maximum: 740 nm
  • Die Artikelnummer '730' deutet auf eine nominelle Spitzenwellenlänge von 730nm hin.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Der volle Winkel, bei dem die Strahlungsstärke die Hälfte der maximalen Intensität beträgt (typischerweise von der optischen Achse aus gemessen).
  • Typisch: 130°

3. Bin-Code und Klassifizierungssystem

Die LEDs werden basierend auf wichtigen Leistungsparametern sortiert (gebinnt), um die Konsistenz innerhalb einer Charge sicherzustellen. Der Bin-Code ist auf jedem Verpackungsbeutel aufgedruckt.

3.1 Durchlassspannungs-Binning (Vf)

LEDs werden in vier Spannungs-Bins (V0 bis V3) mit einer Toleranz von ±0,1V bei 350mA kategorisiert.

• V0:1,6V – 1,8V
• V1:1,8V – 2,0V
• V2:2,0V – 2,2V
• V3:2,2V – 2,4V

3.2 Strahlungsfluss-Binning (Φe)

LEDs werden in vier Strahlungsfluss-Bins (R0 bis R3) mit einer Toleranz von ±10% bei 350mA sortiert.

• R0:230 mW – 250 mW
• R1:250 mW – 270 mW
• R2:270 mW – 290 mW
• R3:290 mW – 310 mW

3.3 Spitzenwellenlängen-Binning (Wp)

LEDs werden in vier Wellenlängen-Bins (P7E bis P7H) mit einer Toleranz von ±3nm bei 350mA klassifiziert.

• P7E:720 nm – 725 nm
• P7F:725 nm – 730 nm
• P7G:730 nm – 735 nm
• P7H:735 nm – 740 nm

Sonder- oder limitierte Bin-Anfragen erfordern eine direkte Konsultation.

4. Analyse der Leistungskurven

Die folgenden typischen Kurven, gemessen bei 25°C sofern nicht anders angegeben, geben Einblick in das Verhalten der LED unter variierenden Bedingungen.

4.1 Relativer Strahlungsfluss vs. Durchlassstrom

Dieses Diagramm zeigt, wie die optische Ausgangsleistung (Strahlungsfluss) mit dem Durchlassstrom ansteigt. Der Verlauf ist typischerweise nichtlinear, wobei der Wirkungsgrad (Strahlungsfluss pro Stromeinheit) bei sehr hohen Strömen aufgrund zunehmender thermischer Effekte und interner Verluste oft abnimmt. Entwickler nutzen dies, um einen optimalen Arbeitspunkt auszuwählen, der Ausgangsleistung und Effizienz in Einklang bringt.

4.2 Relative spektrale Verteilung

Diese Darstellung veranschaulicht die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen, zentriert um die Spitzenwellenlänge (730nm). Sie zeigt die spektrale Breite oder Bandbreite der Emission. Ein schmaleres Spektrum ist typisch für monochromatische LEDs wie diese Infrarot-Komponente.

4.3 Abstrahlcharakteristik

Dieses Polardiagramm zeigt die räumliche Verteilung der Lichtintensität um die LED herum und definiert ihren Abstrahlwinkel von 130°. Das Muster beeinflusst, wie Licht in einer Anwendung verteilt wird, z.B. für gleichmäßige Ausleuchtung oder gerichtete Erfassung.

4.4 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Diese grundlegende Kurve zeigt die Beziehung zwischen der an der LED anliegenden Spannung und dem resultierenden Stromfluss. Sie verdeutlicht die exponentielle Kennlinie der Diode. Die typische Durchlassspannung (Vf) wird bei einem bestimmten Strom (350mA) spezifiziert. Die Kurve ist essenziell für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.

4.5 Relativer Strahlungsfluss vs. Sperrschichttemperatur

Dieses kritische Diagramm zeigt, wie die optische Ausgangsleistung abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur (Tj) der LED ansteigt. Diese thermische Entlastung ist eine Schlüsseleigenschaft aller LEDs. Ein effektives Wärmemanagement (Kühlkörper) ist entscheidend, um eine stabile, langfristige Lichtleistung aufrechtzuerhalten und einen beschleunigten Degradationsprozess zu verhindern.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Die LED verfügt über ein kompaktes Oberflächenmontagegehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern (mm).
• Die allgemeine Maßtoleranz beträgt ±0,2mm.
• Die Linsenhöhe und die Länge/Breite des Keramiksubstrats haben eine engere Toleranz von ±0,1mm.
• Die thermische Kontaktfläche auf der Unterseite des Bauteils ist elektrisch isoliert (neutral) von den Anoden- und Kathoden-Anschlussflächen. Dies ermöglicht eine direkte Verbindung mit einer PCB-Masseebene zur Wärmeableitung, ohne einen elektrischen Kurzschluss zu verursachen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Reflow-Lötprofil wird bereitgestellt. Kritische Parameter beinhalten:

• Spitzentemperatur:Spezifiziert (siehe Profilkurve). Alle Temperaturen beziehen sich auf die Oberseite des Gehäusekörpers.
• Zeit oberhalb Liquidus (TAL):Wird durch das Profil definiert.
• Anstiegs-/Abfallraten:Gesteuerte Aufheiz- und Abkühlraten sind spezifiziert. Ein schneller Abkühlprozess wird nicht empfohlen.

Wichtige Hinweise:Das Profil muss möglicherweise basierend auf spezifischen Lotpasteneigenschaften angepasst werden. Die niedrigstmögliche Löttemperatur, die eine zuverlässige Verbindung gewährleistet, ist stets wünschenswert, um die thermische Belastung der LED zu minimieren. Das Bauteil ist nicht garantiert, wenn es mit Tauchlötverfahren montiert wird.

6.2 Empfohlene PCB-Pad-Anordnung

Ein Lötflächen-Layout wird für die Leiterplatte vorgeschlagen, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

• Lötverfahren:Reflow- oder Handlötung kann verwendet werden.
• Handlötung:Maximal 300°C für maximal 2 Sekunden, nur einmalig.
• Reflow-Limit:Die LED sollte nicht mehr als dreimal dem Reflow-Löten unterzogen werden.

6.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropanol (IPA) verwendet werden. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können das LED-Gehäusematerial und die optischen Komponenten beschädigen.

7. Zuverlässigkeit und Tests

Ein umfassendes Zuverlässigkeitstestprogramm validiert die Robustheit der LED unter verschiedenen Umwelt- und Betriebsbelastungen. Alle aufgeführten Tests zeigten 0 Ausfälle bei 10 Proben.

7.1 Zuverlässigkeitstest-Zusammenfassung

• Niedrig-/Hochtemperatur-Betriebslebensdauer (LTOL/HTOL):Testet den Betrieb bei -10°C, 25°C und 85°C für 1000 Stunden.
• Feuchte Hochtemperatur-Betriebslebensdauer (WHTOL):60°C/90% relative Luftfeuchtigkeit für 500 Stunden.
• Thermoschock (TMSK):100 Zyklen zwischen -40°C und 125°C.
• Hochtemperaturlagerung:1000 Stunden bei 100°C.
• Lötbarkeit & Reflow-Beständigkeit:Tests auf Löt-Hitzebeständigkeit (260°C für 10s) und Benetzung.

7.2 Ausfallkriterien

Nach dem Test werden die Bauteile anhand strenger Grenzwerte beurteilt:

• Durchlassspannung (Vf):Muss innerhalb von ±10% des anfänglichen typischen Wertes bleiben.
• Strahlungsfluss (Φe):Muss innerhalb von ±15% des anfänglichen typischen Wertes bleiben.

8. Verpackung und Handhabung

8.1 Band- und Spulenspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerband auf Spulen für die automatisierte Montage geliefert.

• Leere Taschen im Band sind mit einem Deckband versiegelt.
• Eine Standard-7-Zoll (178mm) Spule kann maximal 500 Stück aufnehmen.
• Maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Komponenten (leere Taschen) sind laut Spezifikation zulässig.
• Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B Standards.

9. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

9.1 Ansteuerungsmethode

Kritische Designregel:Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ihre Lichtleistung ist primär eine Funktion des Durchlassstroms (If), nicht der Spannung. Um Intensitätsgleichmäßigkeit beim parallelen Schalten mehrerer LEDs in einer Anwendung sicherzustellen, sollte jede LED oder jeder parallele Strang von einem eigenen strombegrenzenden Mechanismus (z.B. einem Widerstand oder vorzugsweise einem Konstantstromtreiber) angesteuert werden. Sich allein auf die natürliche Vf-Abgleichung parallel geschalteter LEDs zu verlassen, kann aufgrund der steilen I-V-Kennlinie und Fertigungstoleranzen zu erheblichen Stromungleichgewichten und ungleichmäßiger Helligkeit führen.

9.2 Thermomanagement

Wie durch die Kurve Strahlungsfluss vs. Sperrschichttemperatur angezeigt, ist die Leistung stark temperaturabhängig. Für einen zuverlässigen, langfristigen Betrieb bei hohen Treiberströmen (z.B. nahe 350mA oder darüber) ist eine effektive Wärmeableitung zwingend erforderlich. Dies beinhaltet:

• Nutzung der vorgesehenen thermischen Kontaktfläche, um Wärme vom LED-Chip abzuleiten.
• Entwurf der Leiterplatte mit ausreichenden Wärmedurchkontaktierungen und Kupferflächen, die mit der thermischen Kontaktfläche verbunden sind.
• Berücksichtigung der gesamten Systemluftströmung und Umgebungstemperatur.

9.3 Typische Anwendungsszenarien

Mit einer Spitzenwellenlänge von 730nm im nahen Infrarot (NIR)-Spektrum ist diese LED geeignet für Anwendungen einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Maschinelles Sehen & Inspektion:Beleuchtung für IR-empfindliche Kameras in der industriellen Automatisierung.
• Sicherheit & Überwachung:Verdeckte Beleuchtung für Nachtsicht-CCTV-Systeme.
• Biometrische Sensoren:Verwendung in Geräten wie Herzfrequenzmessern oder Annäherungssensoren.
• Optische Schalter & Encoder:Als Lichtquelle in unterbrechenden oder reflektierenden Sensoren.
• Allgemeine IR-Beleuchtung:Für wissenschaftliche, landwirtschaftliche oder spezielle Beleuchtungsanforderungen.

10. Technischer Vergleich und Positionierung

Diese LED unterscheidet sich durch ihre Kombination von Parametern:

• Hoher Strahlungsfluss:Eine Ausgangsleistung von bis zu 310mW bei 350mA platziert sie in der mittleren bis hohen Leistungsklasse für IR-LEDs, geeignet für Anwendungen, die eine erhebliche IR-Beleuchtung erfordern.
• Breiter Abstrahlwinkel:Der 130° Abstrahlwinkel bietet eine breite, diffuse Ausleuchtung, ideal für die Abdeckung großer Flächen oder für Anwendungen, bei denen die exakte Ausrichtung von Quelle und Detektor nicht kritisch ist.
• Robustes Gehäuse & Zuverlässigkeit:Das keramikbasierte Gehäuse und die umfassenden Zuverlässigkeitstests deuten auf die Eignung für industrielle und anspruchsvolle Umgebungen hin.
• Spezifische Wellenlänge:Die 730nm Wellenlänge ist eine gängige Wahl für siliziumbasierte Fotodetektoren, die in diesem Bereich eine gute Empfindlichkeit aufweisen, was sie zu einer praktischen Systemwahl macht.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

11.1 Was ist der Unterschied zwischen Strahlungsfluss und Lichtstrom?

Strahlungsfluss (Φe, gemessen in Watt) ist die gesamte emittierte optische Leistung über alle Wellenlängen. Lichtstrom (gemessen in Lumen) gewichtet diese Leistung mit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Da es sich um eine für Menschen unsichtbare Infrarot-LED handelt, wird ihre Leistung korrekterweise in Strahlungsfluss (mW) spezifiziert.

11.2 Kann ich diese LED kontinuierlich mit dem Maximalstrom von 700mA betreiben?

Der absolute Maximalwert von 700mA ist eine Belastungsgrenze. Ein Dauerbetrieb bei diesem Strom würde wahrscheinlich dazu führen, dass die Sperrschichttemperatur ihren Maximalwert von 110°C überschreitet, es sei denn, es wird eine außergewöhnliche Kühlung bereitgestellt, was zu einem schnellen Leistungsabfall führt. Der typische Betriebszustand ist 350mA. Jedes Design nahe dem Maximalwert erfordert eine sorgfältige thermische Analyse und Wärmeableitung.

11.3 Wie interpretiere ich die Bin-Codes bei der Bestellung?

Für eine konsistente Leistung in einer Charge geben Sie die erforderlichen Bins für Vf, Φe und Wp an. Zum Beispiel stellt die Anforderung von V1 (1,8-2,0V), R2 (270-290mW) und P7G (730-735nm) sicher, dass alle LEDs in Ihrer Bestellung eng gruppierte elektrische und optische Eigenschaften aufweisen. Wenn kein Bin angegeben wird, erhalten Sie LEDs aus der Standardproduktionsverteilung über alle Bins.

12. Betriebsprinzipien und Technologietrends

12.1 Grundlegendes Betriebsprinzip

Eine Infrarot-LED ist eine Halbleiter-p-n-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den Übergangsbereich injiziert, wo sie rekombinieren. In diesem spezifischen LED-Materialsystem wird ein erheblicher Teil dieser Rekombinationsenergie als Photonen (Licht) im Infrarotspektrum freigesetzt, mit einer Spitzenwellenlänge, die durch die Bandlücke der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt wird (typischerweise basierend auf Aluminiumgalliumarsenid - AlGaAs).

12.2 Branchentrends

Der Trend zur Festkörperbeleuchtung schreitet weiter voran, wobei IR-LEDs Verbesserungen in folgenden Bereichen erfahren:

• Wall-Plug-Effizienz (WPE):Das Verhältnis von Strahlungsfluss-Ausgang zu elektrischer Eingangsleistung, was zu einem geringeren Energieverbrauch bei gleicher optischer Leistung führt.
• Leistungsdichte:Entwicklung von Gehäusen, die höhere Treiberströme verarbeiten und mehr Wärme abführen können, was kleinere, hellere Quellen ermöglicht.
• Spektrale Kontrolle:Engere Wellenlängentoleranzen und die Entwicklung von LEDs bei spezifischen Wellenlängen für Anwendungen wie Gasdetektion oder optische Kommunikation.
• Integration:Kombination mehrerer LED-Chips, Treiber und Optiken zu modularen oder intelligenten Beleuchtungssystemen.