IR-LED 3,8x3,8x2,28mm 850nm 2W EMC-Gehäuse - Durchlassspannung 1,8V - Strahlungsfluss 800mW - Deutsches Datenblatt

1. Produktübersicht

Die RF-E38A8-IR3-FR ist eine Infrarot-LED für Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit. Sie verwendet ein EMC-Gehäuse (Epoxidharz-Vergussmasse), das Robustheit und effizientes Wärmemanagement bietet. Mit einer kompakten Größe von 3,80 mm × 3,80 mm × 2,28 mm passt sie in verschiedene kompakte optische Designs. Die LED emittiert bei einer Spitzenwellenlänge von 850 nm, ideal für Sicherheitsüberwachung, Infrarotbeleuchtung und Sensorsysteme. Sie ist RoHS-konform und Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3.

2. Technische Parameter – eingehende Analyse

2.1 Elektrische und optische Kenndaten (bei Ts=25°C)

Das Bauteil arbeitet mit einer Durchlassspannung (VF) typisch 1,8V und maximal 2,3V bei einem Durchlassstrom (IF) von 1000mA. Der Sperrstrom (IR) ist auf 10µA bei VR=5V begrenzt. Der gesamte Strahlungsfluss (Φe) beträgt typisch 800mW, maximal 1120mW. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt 80 Grad und bietet ein breites Abstrahlmuster für die Flächenbeleuchtung. Die Spitzenwellenlänge beträgt 850nm mit einer spektralen Bandbreite von 39nm. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle (RTHJ-S) beträgt 11°C/W, was auf eine gute Wärmeableitung hinweist.

2.2 Absolute Maximalwerte

Die Verlustleistung (PD) beträgt 2W, der maximale Durchlassstrom (IF) 1000mA, die maximale Sperrspannung (VR) 5V. Die elektrostatische Entladung (ESD, HBM) hält bis zu 2000V stand. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40°C und +85°C, der Lagertemperaturbereich zwischen -40°C und +100°C, die maximale Sperrschichttemperatur (TJ) beträgt 125°C. Beachten Sie, dass ein Derating in Abhängigkeit von der Lötstellentemperatur erforderlich ist; der Durchlassstrom sollte bei erhöhten Betriebstemperaturen reduziert werden.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Obwohl das Datenblatt keine detaillierten Bin-Codes angibt, enthalten die Etikettenspezifikationen Felder für BIN-CODE, Gesamtstrahlungsfluss (Φe), Spitzenwellenlänge (WLP) und Durchlassspannung (VF). Dies zeigt, dass das Produkt nach diesen Parametern sortiert wird. Typische Binning-Kategorien umfassen Fluss-Bins (z.B. R, S, T) und Spannungs-Bins (z.B. V1, V2). Die Wellenlängentoleranz beträgt typisch ±5nm um 850nm. Kunden sollten sich für spezifische Bin-Anforderungen auf die Bestellcodes beziehen.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Die I-V-Kurve zeigt einen Anstieg des Durchlassstroms von etwa 200mA bei 1,5V auf 1000mA bei ca. 1,8V. Die Steigung deutet auf typische Dioden-Kennlinien mit einem differentiellen Widerstand von etwa 0,3-0,4Ω im Arbeitsbereich hin.

4.2 Durchlassstrom vs. relative Intensität

Die relative Intensität steigt nahezu linear mit dem Durchlassstrom von 200mA auf 1000mA an. Bei 1000mA beträgt die Ausgangsleistung etwa 100% (normiert), mit einer leichten Sättigung bei höheren Strömen. Diese Linearität vereinfacht die Stromregelung.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die relative Intensität nimmt mit steigender Lötstellentemperatur ab. Bei 85°C sinkt die Intensität auf etwa 80% des Werts bei 25°C. Das Wärmemanagement ist entscheidend für eine konstante Lichtausbeute in Umgebungen mit hohen Temperaturen.

4.4 Spektrale Verteilung

Die spektrale Emission ist bei 850nm zentriert mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 39nm. Die Kurve ist symmetrisch, typisch für GaAs-basierte Infrarot-LEDs. Außerhalb des Bereichs von 780-950nm ist die Emission vernachlässigbar.

4.5 Abstrahlcharakteristik

Das Abstrahldiagramm zeigt eine lambertähnliche Verteilung mit einem Halbwinkel von 80 Grad. Die relative Intensität liegt von -40° bis +40° über 50%, was die LED für breitwinklige Beleuchtungsanwendungen geeignet macht.

4.6 Derating des Durchlassstroms

Der maximale Durchlassstrom muss linear von 1000mA bei 25°C auf 0mA bei 125°C reduziert werden. Diese Kurve ist für die thermische Auslegung unerlässlich; bei 85°C beträgt der zulässige Strom in der Praxis etwa 600mA.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat ein Kavitätsgehäuse mit den Abmessungen 3,80 mm (Länge) × 3,80 mm (Breite) × 2,28 mm (Höhe). Die Polarität wird durch eine Kerbe in der Draufsicht angezeigt: zwei Anoden (Pins 1 und 2) und eine Kathode (Pin 3) in der Bodenansicht. Das empfohlene Lötpad-Layout umfasst ein zentrales Pad von 2,7 mm × 2,7 mm zur Wärmeableitung.

5.2 Trägerband und Rolle

Die Verpackung erfolgt in 12 mm breitem Trägerband mit 4 mm Teilung, 3000 Stück pro Rolle. Die Rollenabmessungen entsprechen dem Standard EIA-481: Flanschdurchmesser 330,2 mm, Nabendurchmesser 79,5 mm. Das Band enthält Polarisationsmarkierungen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Folgen Sie dem JEDEC J-STD-020 bleifreien Reflow-Profil. Vorwärmen von 150°C auf 200°C für 60-120 Sekunden, Anstiegsrate ≤3°C/s, Zeit oberhalb von 217°C (TL) bis zu 60 Sekunden, Spitzentemperatur 260°C (maximal 10 Sekunden bei 260°C). Abkühlrate ≤6°C/s. Nicht mehr als zwei Reflow-Durchgänge; bei einem Intervall von mehr als 24 Stunden ist vor dem Löten ein Backen erforderlich.

6.2 Handlöten und Reparatur

Handlöten: Lötkolbentemperatur<300°C, Dauer<3 Sekunden, nur einmal. Reparatur wird nicht empfohlen; falls erforderlich, verwenden Sie einen Zweikopf-Lötkolben und führen Sie eine Vorvalidierung der LED-Eigenschaften durch.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitsbehandlung

Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3. Ungeöffnete Beutel bei ≤30°C/≤75%RH bis zu 1 Jahr lagern. Nach dem Öffnen innerhalb von 168 Stunden (≤30°C/≤60%RH) verwenden oder vor Gebrauch bei 60±5°C für >24 Stunden backen. Nicht verwenden, wenn das Trockenmittel abgelaufen oder der Beutel beschädigt ist.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Standardverpackung: 3000 Stück pro Rolle. Die Rollen werden in einer feuchtigkeitsdichten Barriereverpackung mit Silikagel und Feuchtigkeitsindikator versiegelt. Das Etikett enthält Teilenummer, Chargennummer, Bin-Codes, Menge und Datumscode. Außenkartons enthalten mehrere Rollen.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungen

Überwachungskameras, IR-Beleuchtung für Sicherheitssysteme, maschinelle Bildverarbeitung, Näherungssensoren und optische Datenübertragung. Die Wellenlänge von 850nm ist gut auf CMOS/CCD-Kameras abgestimmt.

8.2 Designüberlegungen

Wärmemanagement: Verwenden Sie ausreichend Kupferfläche auf der Leiterplatte und thermische Durchkontaktierungen. Überschreiten Sie niemals die absoluten Maximalwerte. Verwenden Sie immer einen Strombegrenzungswiderstand oder eine Konstantstromquelle, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern. Vermeiden Sie Sperrspannung. Schützen Sie die LEDs vor elektrostatischer Entladung durch ordnungsgemäße Erdung und Handhabung. Vermeiden Sie die Einwirkung von Schwefel, Brom, Chlorverbindungen über den angegebenen Grenzwerten. Üben Sie keine mechanische Spannung auf die Silikonlinse aus.

8.3 Reinigung

Isopropylalkohol wird zur Reinigung empfohlen. Verwenden Sie keine Lösungsmittel, die das Gehäuse angreifen könnten. Eine Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie die internen Drahtverbindungen beschädigen kann.

9. Technischer Vergleich mit Konkurrenzprodukten

Im Vergleich zu standardmäßigen 5mm-IR-LEDs bietet das EMC-Gehäuse eine überlegene Leistungsaufnahme (2W gegenüber typischen 100mW) und ein besseres Wärmemanagement. Konkurrierende Mittelklasse-Infrarotstrahler in ähnlichen SMD-Gehäusen (z.B. 3,5x3,5mm) haben oft einen geringeren Strahlungsfluss (500-700mW) oder einen größeren Abstrahlwinkel (120°). Der 80°-Abstrahlwinkel dieses Bauteils ermöglicht eine bessere Bündelung für die Fernbeleuchtung. Die niedrige Durchlassspannung (1,8V) reduziert die Leistungsverluste in der Ansteuerschaltung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Kann ich diese LED mit 2A betreiben?
Nein, der absolute maximale Durchlassstrom beträgt 1000mA. Eine Überschreitung führt zu Überhitzung und dauerhaften Schäden.

F2: Welcher empfohlene Betriebsstrom ergibt die beste Effizienz?
Die Effizienz (Strahlungsfluss vs. Eingangsleistung) ist im Allgemeinen bei etwa 500-800mA optimal. Beachten Sie die Kurve Durchlassstrom vs. relative Intensität.

F3: Ist die LED für den Dauerbetrieb geeignet?
Ja, sofern das Wärmemanagement die Sperrschichttemperatur unter 125°C hält. Im Pulsbetrieb mit einem Tastverhältnis von weniger als 10% und kurzer Pulsbreite (0,1ms) können höhere Spitzenströme erreicht werden.

11. Praktische Anwendungsfälle

Fall 1: CCTV-Nachtsicht-Beleuchter
Array von 4 LEDs, jede mit 700mA betrieben, Gesamtleistung ~5W, bietet Beleuchtung für ein 20-Meter-Sichtfeld. Ein geeigneter Kühlkörper hält den Temperaturanstieg unter 30°C.

Fall 2: Industrielle Maschinenvisions-Blitzlampe
Zwei LEDs in Reihe, gepulst mit 1A und einem Tastverhältnis von 1%, synchronisiert mit dem Kamera-Trigger. Erreicht eine hohe Intensität für die Hochgeschwindigkeitsinspektion.

12. Funktionsprinzipien

Infrarot-LEDs basieren auf direkten Halbleitern (AlGaAs oder GaAs). Bei Durchlassspannung rekombinieren Elektronen mit Löchern im aktiven Bereich und emittieren Photonen mit einer Energie, die der Bandlücke (~1,46 eV für 850nm) entspricht. Das EMC-Gehäuse beherbergt den Chip auf einem metallischen Leadframe zur Wärmeableitung. Die Silikonlinse verbessert die Auskoppeleffizienz und formt das Abstrahlmuster.

13. Entwicklungstrends

Der Markt tendiert zu höheren Leistungsdichten (2W und mehr) in kompakten SMD-Gehäusen für platzbeschränkte Anwendungen. Verbesserungen bei der phosphorfreien Infrarot-Technologie konzentrieren sich auf höhere Umwandlungseffizienz und bessere thermische Zuverlässigkeit. Multi-Chip-Arrays und integrierte Optiken entstehen, um unterschiedliche Beleuchtungsanforderungen zu erfüllen. Dieses Produkt entspricht dem Trend zur Miniaturisierung und hohen Leistung für Sicherheits- und Industrie-Sensorik.