IR-LED 735nm Datenblatt - Abmessungen 2,8x3,5x0,65 mm - Spannung 2,2 V - Leistung 0,4 W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet detaillierte Spezifikationen für eine Infrarot-Leuchtdiode (LED) im PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse. Das Bauteil ist für Anwendungen konzipiert, die Nahinfrarotstrahlung erfordern, insbesondere in kontrollierten landwirtschaftlichen und gartenbaulichen Umgebungen.

1.1 Produktpositionierung und Kernvorteile

Die LED positioniert sich als zuverlässige Quelle für 735 nm Infrarotlicht, eine Wellenlänge, die häufig in Pflanzenphysiologiestudien und Wachstumsstimulation eingesetzt wird. Ihre Kernvorteile ergeben sich aus dem kompakten PLCC-2-Gehäuse, das einen weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad, Kompatibilität mit Standard-SMT-Montageprozessen und Einhaltung der RoHS-Umweltstandards bietet. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeit ist mit Stufe 3 bewertet, was Standardhandhabungsvorsichtsmaßnahmen erfordert.

1.2 Zielmarkt

Die primären Zielmärkte umfassen professionellen Gartenbau (z.B. Blumenproduktion, Gewebekulturlabore, Vertical Farming/Pflanzenfabriken) und allgemeine Elektronik, wo Infrarot-Emitter für Erfassungs- oder Signalisierungszwecke benötigt werden.

2. Detaillierte Analyse technischer Parameter

Die elektrischen und optischen Eigenschaften definieren den Betriebsbereich und die Leistungserwartungen des Bauteils.

2.1 Photometrische und radiometrische Eigenschaften

Bei einem Vorwärtsstrom (I_F) von 150 mA und einer Sperrschichttemperatur (T_s) von 25°C sind die Schlüsselparameter:

• Spitzenwellenlänge (λ_p):735 nm (typisch), mit einem Bereich von 730 nm bis 740 nm. Dies platziert die Emission eindeutig im nahinfraroten Spektrum.
• Gesamter Strahlungsfluss (Φ_e):112 mW (typisch), im Bereich von 90 mW bis 140 mW. Dies misst die gesamte optische Leistungsabgabe.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch), was ein breites Abstrahlmuster für Flächenbeleuchtung bietet.

2.2 Elektrische Eigenschaften

• Vorwärtsspannung (V_F):2,2 V (typisch) bei I_F=150 mA, innerhalb eines Bereichs von 1,8 V bis 2,6 V. Dieser Parameter ist entscheidend für die Treiberschaltungsgestaltung.
• Sperrstrom (I_R):Weniger als 10 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5 V, was auf eine gute Diodenintegrität hinweist.

2.3 Thermische und Zuverlässigkeitseigenschaften

• Wärmewiderstand (R_θJ-S):15°C/W (typisch) von der Sperrschicht zum Lötpunkt. Dieser Wert ist kritisch für das Thermomanagement, um Überhitzung zu verhindern.
• Absolute Maximalwerte:Diese definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können.
  • Verlustleistung (P_D): 0,4 W
  • Dauer-Vorwärtsstrom (I_F): 150 mA
  • Spitzen-Vorwärtsstrom (I_FP): 200 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impulsbreite)
  • Sperrspannung (V_R): 5 V
  • Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM): 2000 V (mit über 90% Ausbeute, aber Schutz während der Handhabung wird empfohlen)
  • Betriebstemperatur (T_OPR): -40°C bis +85°C
  • Lagertemperatur (T_STG): -40°C bis +100°C
  • Maximale Sperrschichttemperatur (T_J): 115°C

3. Erklärung des Binning-Systems

Während im Dokument kein formeller Binning-Code explizit angegeben ist, werden die Produktparameter innerhalb spezifizierter Minimal-, Typisch- und Maximalwerte garantiert. Dies stellt ein implizites elektrisches und optisches Binning-System dar. Schlüsselparameter, die dieser Schwankung unterliegen, umfassen Vorwärtsspannung (V_F), Spitzenwellenlänge (λ_p) und Gesamtstrahlungsfluss (Φ_e). Designer sollten diese Toleranzen berücksichtigen: ±0,1 V für V_F, ±2 nm für λ_p und ±10% für Φ_e. Für Anwendungen, die hohe Konsistenz erfordern, kann eine Auswahl oder Prüfung einzelner Einheiten notwendig sein.

4. Analyse der Leistungskurven

Die typischen Kennlinien geben Einblick in das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen.

4.1 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom (V-I-Kurve)

Die Kurve zeigt eine nichtlineare Beziehung, typisch für Dioden. Die Vorwärtsspannung steigt mit dem Strom, beginnend bei etwa 1,65 V bei niedrigen Strömen und nähert sich 1,9 V beim maximalen Nennwert von 150 mA. Diese Kurve ist entscheidend, um den Spannungsabfall über die LED im Betrieb zu bestimmen.

4.2 Relative Strahlungsleistung vs. Vorwärtsstrom

Dieses Diagramm zeigt, dass die optische Ausgabe bis zum maximalen Nennwert relativ linear mit dem Strom ansteigt. Allerdings kann die Effizienz bei höheren Strömen aufgrund erhöhter Sperrschichttemperatur abnehmen.

4.3 Relative Strahlungsleistung vs. Lötpunkttemperatur

Die Ausgangsleistung nimmt ab, wenn die Lötpunkttemperatur (T_s) steigt. Dieser thermische Quencheffekt ist eine grundlegende Eigenschaft von LEDs und unterstreicht die Bedeutung effektiver Kühlung, um eine konstante Lichtausgabe aufrechtzuerhalten.

4.4 Vorwärtsstrom vs. Lötpunkttemperatur

Diese Kurve veranschaulicht die zulässige Reduzierung des Vorwärtsstroms bei steigender Umgebungstemperatur. Um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten, muss der maximal zulässige Dauerstrom in Hochtemperaturumgebungen reduziert werden.

4.5 Spektrale Verteilung

Das Spektrum bestätigt einen dominierenden Peak bei etwa 735 nm mit einer typischen Halbwertsbreite (FWHM), die für Infrarot-LEDs üblich ist. Die Emission ist für Anwendungen, die spezifische Photorezeptorantworten in Pflanzen anzielen, ausreichend monochromatisch.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Physische Abmessungen

Das Bauteil verwendet ein PLCC-2-Gehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier). Wichtige Abmessungen sind (alle in Millimetern, Toleranz ±0,2 mm sofern nicht anders angegeben):

• Gesamtlänge: 3,5 mm
• Gesamtbreite: 2,8 mm
• Gesamthöhe: 0,65 mm
• Die Anschlussabmessungen und Pad-Abstände entsprechen den detaillierten Zeichnungen in der Spezifikation.

5.2 Pad-Design und Polaritätskennzeichnung

Die Untersicht zeigt zwei Lötpads. Die Polarität ist deutlich markiert; das Pad, das mit der Anode (+) verbunden ist, ist typischerweise größer oder im Footprint-Diagramm angezeigt. Die korrekte Ausrichtung während der Platzierung ist für die Funktionalität entscheidend.

5.3 Empfohlene Lötlandefläche

Ein vorgeschlagener PCB-Footprint (Lötmuster) wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötfillet und mechanische Stabilität nach dem Reflow zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Musters hilft, eine ordnungsgemäße thermische und elektrische Verbindung zu erreichen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 SMT-Reflow-Lötprozess

Das Bauteil ist für Standard-blei-freie Reflow-Lötprozesse geeignet. Ein typisches Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von maximal 260°C wird empfohlen. Die spezifische Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur sollte gemäß Industriestandards (z.B. IPC/JEDEC J-STD-020) kontrolliert werden, um Gehäuseschäden zu verhindern.

6.2 Manuelles Löten und Nacharbeit

Wenn manuelles Löten notwendig ist, verwenden Sie einen temperaturgeregelten Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350°C. Die Kontaktzeit sollte minimiert werden (weniger als 3 Sekunden), um übermäßige Wärmeübertragung auf den LED-Chip zu vermeiden. Für Nacharbeiten ist lokales Erhitzen dem Wiedererhitzen der gesamten Leiterplatte vorzuziehen.

6.3 Kritische Hinweise

• ESD-Schutz:Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Verwenden Sie ESD-sichere Praktiken während aller Handhabungs- und Montagephasen.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Als MSL-Stufe-3-Bauteil muss das Produkt innerhalb von 168 Stunden nach Öffnung des Trockenbeutels verwendet werden, sofern es nicht gemäß Standardverfahren getrocknet wurde.
• Mechanische Belastung:Vermeiden Sie direkte mechanische Krafteinwirkung auf die Linse oder das Gehäuse.
• Reinigung:Wenn nach dem Löten gereinigt werden muss, verwenden Sie kompatible Lösungsmittel, die das Kunststoffgehäuse oder die Linse nicht beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Standardverpackung

Das Produkt wird auf Band und Rolle für automatisierte Pick-and-Place-Montage geliefert. Die Trägerbandbreite, Taschenabmessungen und Rollengröße (z.B. 7-Zoll- oder 13-Zoll-Rolle) entsprechen EIA-Standardspezifikationen, um Kompatibilität mit SMT-Geräten zu gewährleisten.

7.2 Feuchtigkeitsresistente Verpackung

Die Rollen sind in Aluminium-Feuchtigkeitssperrbeuteln mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte versiegelt, um die Trockenheit während Lagerung und Transport gemäß der MSL-Stufe-3-Anforderung aufrechtzuerhalten.

7.3 Außenkarton

Mehrere Rollen werden in einer stabilen Pappschachtel für den Versand verpackt, um Schutz vor physikalischen Schäden zu bieten.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Pflanzenwachstum und Gartenbau:Die 735-nm-Wellenlänge kann die Pflanzenphotomorphogenese beeinflussen und potenziell Stängelverlängerung oder Blüte bei bestimmten Arten fördern, wenn sie in Kombination mit anderen Lichtspektren eingesetzt wird.
• Biomedizinische und wissenschaftliche Geräte:Eingesetzt als Lichtquelle in Spektroskopie, Partikelerfassung oder medizinischen Geräten, die nicht sichtbare Beleuchtung erfordern.
• Allgemeine Infrarotbeleuchtung:Für Nachtsichtsysteme, Überwachungskameras oder Näherungssensoren, wo sichtbares Licht unerwünscht ist.

8.2 Designüberlegungen

• Stromtreibung:Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber für stabile optische Ausgabe. Die Vorwärtsspannungsvariation muss bei der Gestaltung der Treiberschaltung berücksichtigt werden.
• Thermisches Management:Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte ausreichende Wärmeableitung bietet, und verwenden Sie bei Bedarf einen Kühlkörper, um die Lötpunkttemperatur so niedrig wie möglich zu halten, um Lichtausgabe und Lebensdauer zu maximieren.
• Optisches Design:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet weite Abdeckung. Für fokussierte Strahlen können sekundäre Optiken (Linsen) erforderlich sein.

9. Technischer Vergleich mit ähnlichen Produkten

Im Vergleich zu generischen Infrarot-LEDs in anderen Gehäusen (z.B. 5-mm-Durchsteckmontage oder kleinere Chip-Scale-Gehäuse) bietet dieses PLCC-2-Bauteil einen Kompromiss aus einfacher Handhabung für SMT-Montage, gutem Wärmeleitweg über seine Anschlüsse und einem standardisierten Footprint. Sein typischer Strahlungsfluss von 112 mW bei 150 mA ist für seine Gehäusegröße wettbewerbsfähig. Der primäre Unterscheidungsmerkmal ist die Kombination aus einer spezifischen 735-nm-Wellenlänge, einem robusten Gehäuse geeignet für automatisierte Montage und einer klar definierten thermischen Charakteristik.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Was ist der Hauptzweck dieser LED?

Diese LED ist primär für die Emission von Infrarotlicht bei 735 nm konzipiert, was sie für Anwendungen in kontrollierter Umweltlandwirtschaft und allgemeiner Infraroterfassung/-beleuchtung geeignet macht, wo diese spezifische Wellenlänge vorteilhaft ist.

10.2 Kann ich sie mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

Es wird nicht empfohlen. LEDs sind stromgetriebene Bauteile. Eine Konstantspannungsquelle mit nur einem Vorwiderstand kann für einfache Aufbauten verwendet werden, aber ein spezieller Konstantstromtreiber ist besser, um konsistente Leistung über Temperatur- und Einheitenvariationen hinweg aufrechtzuerhalten.

10.3 Wie kritisch ist das thermische Management?

Sehr kritisch. Übermäßige Sperrschichttemperatur verringert die Lichtausgabeeffizienz, verschiebt die Wellenlänge leicht und verkürzt die Betriebslebensdauer erheblich. Der angegebene Wärmewiderstandswert (15°C/W) sollte verwendet werden, um den erwarteten Temperaturanstieg unter Ihren Betriebsbedingungen zu berechnen.

10.4 Ist diese LED augensicher?

Infrarotstrahlung ist für das menschliche Auge unsichtbar, kann aber bei hohen Leistungsdichten dennoch eine Gefahr darstellen. Befolgen Sie stets angemessene Laser- und LED-Sicherheitsstandards für Ihre Anwendung, die Gehäusedesign oder Ausgangsleistungsbegrenzungen umfassen können.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

11.1 Fallstudie: Zusatzbeleuchtung in einer Vertical Farm

In einem mehrschichtigen Vertical-Farming-System könnten Arrays dieser LEDs in Wachstumsregale integriert werden, um eine spezifische Dunkelrot-(735-nm)-Lichtbehandlung während der Endphase des Salatanbaus zu bieten. Diese Behandlung, richtig zeitlich eingesetzt, kann die Pflanzenmorphologie beeinflussen und potenziell bestimmte Qualitäten verbessern, ohne die sichtbare Lichtintensität zu erhöhen, was Energie spart.

11.2 Fallstudie: Näherungssensor in einem Haushaltsgerät

Die LED kann mit einem Fotodetektor gepaart werden, um einen einfachen Näherungs- oder Objekterkennungssensor in einem Haushaltsgerät (z.B. automatischer Seifenspender) zu erstellen. Ihre 735-nm-Wellenlänge ist im Vergleich zu roten LEDs weniger anfällig für Störungen durch Umgebungslicht, was das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert.

12. Prinzipielle Einführung

Leuchtdioden sind Halbleiterbauteile, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Vorwärtsspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Für diese Infrarot-LED werden üblicherweise Materialien wie Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) verwendet, um Emission im Bereich von 730-740 nm zu erreichen. Das PLCC-Gehäuse beherbergt den Halbleiterchip, bietet elektrische Verbindungen über Anschlüsse und enthält eine Kunststofflinse, die den Lichtausgabestrahl formt.

13. Entwicklungstrends in der LED-Technologie

Die breitere LED-Industrie entwickelt sich weiterhin in mehreren Richtungen, die für solche Komponenten relevant sind:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Forschung zielt darauf ab, die Wall-Plug-Effizienz (elektrische-zu-optische Leistungsumwandlung) aller LEDs, einschließlich Infrarottypen, zu verbessern, um den Energieverbrauch für die gleiche optische Ausgabe zu reduzieren.
• Verbesserte thermische Leistung:Neue Gehäusedesigns und Materialien werden entwickelt, um den Wärmewiderstand zu senken, was höhere Treiberströme oder kompaktere Designs ohne Überhitzung ermöglicht.
• Präzise Wellenlängenkontrolle:Fortschritte in der epitaktischen Wachstumstechnik ermöglichen eine engere Kontrolle über Emissionswellenlängen, was für wissenschaftliche und spezialisierte landwirtschaftliche Anwendungen entscheidend ist, die spezifische Photoreaktionen anzielen.
• Integration und intelligente Systeme:Trends deuten darauf hin, dass LEDs mit Treibern, Sensoren und Kommunikationsschnittstellen in "intelligente" Module für IoT-fähige landwirtschaftliche oder industrielle Systeme integriert werden.
• Nachhaltigkeit:Es wird verstärkt Wert auf die Verwendung umweltfreundlicherer Materialien in LED-Gehäusen und die Verbesserung der Recyclingfähigkeit gelegt.

Dieses Spezifikationsdokument beschreibt ein Bauteil, das in diese laufenden Trends passt und eine standardisierte, zuverlässige Infrarotquelle für aktuelle technologische Anforderungen bietet.