Infrarot-LED E35S9 850nm - Größe 3,5x3,5x2,29mm - Vorwärtsstrom 1000mA - Leistung 1,8W - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Diese Infrarot-LED wurde für hochzuverlässige Anwendungen entwickelt, die einen kompakten, leistungsstarken Infrarot-Emitter erfordern. Sie verfügt über ein EMC-Gehäuse (Epoxy Molding Compound) mit Abmessungen von 3,50 mm × 3,50 mm × 2,29 mm, wodurch sie sich für platzsparende Designs eignet. Das Bauteil emittiert bei einer Spitzenwellenlänge von 850 nm, die häufig in Sicherheitsüberwachung, maschinellem Sehen und IR-Beleuchtungssystemen eingesetzt wird. Zu den Hauptvorteilen gehören eine niedrige Durchlassspannung, Kompatibilität mit bleifreiem Reflow-Löten, Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 und RoHS-Konformität.

2. Interpretation der technischen Parameter

2.1 Optische und elektrische Eigenschaften

Bei einem Vorwärtsstrom von 1000 mA (gepulst) beträgt die typische Durchlassspannung 1,7 V, mit einem Minimum von 1,5 V. Der Sperrstrom bei 5 V ist auf maximal 10 µA begrenzt. Die Spitzenwellenlänge liegt bei 850 nm (min. 830 nm, typ. 850 nm) mit einer spektralen Bandbreite von 45 nm. Der gesamte Strahlungsfluss beträgt typisch 950 mW, mit einem Bereich von 710 mW bis 1120 mW. Der Abstrahlwinkel (Halbwertswinkel) beträgt 90°, was eine breite Ausleuchtung für Beleuchtungsanwendungen ermöglicht.

2.2 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil kann eine maximale Verlustleistung von 1,8 W und einen Vorwärtsstrom von 1000 mA (1/10 Tastverhältnis, Pulsbreite 0,1 ms) verarbeiten. Die Sperrspannung ist auf 5 V begrenzt. Die ESD-Empfindlichkeit beträgt 2000 V (HBM). Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +85 °C, die Lagerung zwischen -40 °C und +100 °C und die Sperrschichttemperatur beträgt bis zu 105 °C. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle beträgt 11 °C/W.

2.3 Binning-System

Das Produkt wird nach dem gesamten Strahlungsfluss (Φe), der Spitzenwellenlänge (WLP) und der Durchlassspannung (VF) gebinnt, wie auf dem Etikett angegeben. Dies ermöglicht Kunden die Auswahl von Bauteilen mit eng tolerierten Parametern für eine konsistente Systemleistung. Das Binning stellt sicher, dass alle LEDs einer Charge bestimmte photometrische und elektrische Spezifikationen erfüllen.

3. Analyse der Leistungskurven

3.1 Durchlassspannung vs. Vorwärtsstrom

Wie in Abb. 1-6 dargestellt, steigt der Vorwärtsstrom oberhalb der Kniespannung von etwa 1,4 V exponentiell mit der Durchlassspannung an. Bei 1,6 V erreicht der Strom etwa 800 mA, bei 1,7 V sind es 1000 mA. Diese Beziehung ist typisch für Infrarot-LEDs und unterstreicht die Notwendigkeit einer präzisen Stromregelung.

3.2 Relative Intensität vs. Vorwärtsstrom

Abb. 1-7 zeigt, dass die relative Intensität bis zu 1000 mA nahezu linear mit dem Vorwärtsstrom ansteigt, wobei eine Sättigung oberhalb von 800 mA beginnt. Für maximale Effizienz wird ein Betrieb bei etwa 800 mA empfohlen.

3.3 Temperaturabhängigkeit

Abb. 1-8 zeigt, dass die relative Intensität mit steigender Löttemperatur (Ts) abnimmt. Bei 85 °C sinkt die Intensität auf etwa 80 % des Werts bei 25 °C; bei 105 °C fällt sie auf 70 %. Das Wärmemanagement ist entscheidend, um die Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten.

3.4 Spektrale Verteilung

Das Emissionsspektrum (Abb. 1-9) hat seinen Peak bei 850 nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von 45 nm. Das Spektrum ist gaußförmig mit vernachlässigbarer Emission unterhalb von 700 nm und oberhalb von 1000 nm. Dieses schmale Band ist ideal für die Filterung und Abstimmung mit Siliziumdetektoren.

3.5 Abstrahlcharakteristik

Das Abstrahldiagramm (Abb. 1-10) zeigt ein lambertähnliches Muster mit einem Halbwertsabstrahlwinkel von ±45°, was einem gesamten Abstrahlwinkel von 90° entspricht. Dies sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung eines großen Bereichs, geeignet für CCTV- und Kamerasysteme.

3.6 Maximaler Vorwärtsstrom vs. Temperatur

Abb. 1-11 zeigt, dass der maximal zulässige Vorwärtsstrom oberhalb von 25 °C linear abnimmt, von 1000 mA bei 25 °C auf etwa 300 mA bei 100 °C. Ein Derating ist für den Betrieb bei hohen Temperaturen erforderlich.

4. Mechanische Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die Draufsicht zeigt ein 3,50 mm quadratisches Gehäuse. Die Seitenhöhe beträgt 2,29 mm. Die Bodenansicht zeigt zwei große Pads: Kathodenpad (2,62 mm × 2,44 mm) und Anodenpad (2,62 mm × 0,62 mm), sowie ein zentrales Wärmepad (1,60 mm × 0,50 mm). Die Lötmuster (Abb. 1-5) zeigen empfohlene PCB-Landmuster. Die Polarität ist auf dem Gehäuse markiert: Die Kathode ist durch eine Einkerbung oder ein Symbol gekennzeichnet.

4.2 Gurt und Rolle

Der Trägergurt hat eine Breite von 12,00 mm und einen Teilungsabstand von 4,00 mm mit einer Polmarkierung. Rollenabmessungen: A (12,7±0,3 mm), B (330,2±2 mm), C (79,5±1 mm), D (14,3±0,2 mm). Jede Rolle enthält 3000 Stück.

4.3 Etiketteninformationen

Die Etiketten enthalten Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode, Menge, Datum sowie die gebinnten Werte für Φe, WLP und VF. Dies gewährleistet Rückverfolgbarkeit und Binning-Kontrolle.

5. Löt- und Montageanleitung

5.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Profil ist in Tabelle 3-1 und Abb. 3-1 beschrieben. Wichtige Parameter: Vorwärmen bei 150-200 °C für 60-120 s; Zeit oberhalb von 217 °C (TL) 60-150 s; Spitzentemperatur (TP) 260 °C mit einer Haltezeit von maximal 10 s. Aufheizrate ≤3 °C/s, Abkühlrate ≤6 °C/s. Der Reflow-Vorgang sollte höchstens zweimal durchgeführt werden.

5.2 Handlöten und Reparatur

Handlöten: Lötkolbentemperatur unter 300 °C für weniger als 3 Sekunden, nur einmalig. Eine Reparatur mit einem Doppellötkolben ist möglich, muss jedoch bestätigen, dass die LED nicht beschädigt wird. Vermeiden Sie Druck auf die Silikonvergussmasse.

5.3 Vorsichtshinweise

Montieren Sie keine Komponenten auf einem verzogenen PCB. Vermeiden Sie mechanische Belastung während des Abkühlens. Kühlen Sie nach dem Löten nicht schnell ab. Die Silikonvergussmasse ist weich; gehen Sie vorsichtig damit um. Verwenden Sie geeigneten Bestückungsdruck.

6. Lagerungs- und Handhabungshinweise

6.1 Lagerbedingungen

Vor dem Öffnen des Aluminiumbeutels: Lagerung bei ≤30 °C und ≤75 % relativer Luftfeuchtigkeit für bis zu 1 Jahr ab Herstellungsdatum. Nach dem Öffnen: ≤30 °C und ≤60 % relative Luftfeuchtigkeit für 168 Stunden. Wenn der Feuchtigkeitsindikator wechselt oder die Lagerzeit überschritten wird, ist ein Backen bei 60±5 °C für 24 Stunden erforderlich. Bei Beschädigung des Beutels wenden Sie sich an den Vertrieb.

6.2 Handhabungshinweise

Der Schwefelgehalt der Kontaktmaterialien sollte 100 ppm nicht überschreiten. Brom und Chlor jeweils<900 ppm, insgesamt<1500 ppm. Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) von Befestigungsmaterialien können das Silikon verfärben; verwenden Sie kompatible Materialien. Handhaben Sie die LED an den Seitenflächen; berühren Sie die Silikonlinse nicht direkt. ESD-Schutz ist erforderlich (ESD-Empfindlichkeitsstufe 2 kV). Eine ordnungsgemäße Schaltungsauslegung mit Strombegrenzungswiderständen ist obligatorisch. Das Wärmemanagement ist kritisch: Stellen Sie eine ausreichende Wärmeableitung sicher, um die Sperrschichttemperatur unter 105 °C zu halten. Reinigung mit Isopropylalkohol wird empfohlen; Ultraschallreinigung kann Schäden verursachen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Standardverpackung: 3000 Stück pro Rolle. Die Teilenummer lautet RF-E35S9-IRB-FR. Jede Rolle ist in einem feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikator versiegelt. Der äußere Karton enthält mehrere Rollen. Beachten Sie auf dem Etikett die spezifischen Bincodes.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungen

• Überwachungssysteme: IR-Beleuchtung für CCTV-Kameras.
• Infrarotbeleuchtung für Kameras (Nachtsicht).
• Maschinelle Sehsysteme: industrielle Inspektion, Barcode-Scanner.
• Sensoren: Näherung, Bewegungserkennung.

8.2 Designüberlegungen

Verwenden Sie geeignete Strombegrenzungswiderstände, um IF unter 1000 mA zu halten. Implementieren Sie ein gutes Wärmemanagement: große Kupferpads, thermische Vias, Kühlkörper. Erwägen Sie den Pulsbetrieb für höhere Spitzenströme bei niedrigem Tastverhältnis. Halten Sie Leiterbahnen kurz, um die Induktivität zu reduzieren. Schirmen Sie die LED vor Umgebungslicht ab, wenn sie mit hochempfindlichen Detektoren verwendet wird.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu standardmäßigen 5-mm-Loch-IR-LEDs bietet dieses SMD-EMC-Gehäuse eine flachere Bauform, höhere Leistungsfähigkeit und bessere thermische Eigenschaften. Das integrierte EMC-Gehäuse bietet robuste mechanische Festigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit. Die 850-nm-Wellenlänge ist für viele Bildverarbeitungssysteme aufgrund der besseren Siliziumsensorantwort der 940 nm überlegen. Der große Abstrahlwinkel von 90° vereinfacht das optische Design.

10. Häufig gestellte Fragen

F: Kann ich diese LED mit 1000 mA DC betreiben?

Nein, die Nennstromstärke von 1000 mA gilt nur für den Pulsbetrieb mit einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms. Der DC-Betrieb muss deutlich herabgesetzt werden (maximal etwa 300 mA bei 25 °C).

F: Wie hoch ist die typische Lebensdauer?

Die Lebensdauer hängt vom Wärmemanagement ab; die typische L70-Lebensdauer beträgt bei Nennbedingungen mit geeigneter Kühlung >50.000 Stunden.

F: Wie reinige ich die LED?

Verwenden Sie Isopropylalkohol. Keine Ultraschallreinigung.

F: Ist das Bauteil RoHS-konform?

Ja, es ist RoHS-konform, wie in den Eigenschaften angegeben.

11. Praxisbeispiel

In einem typischen IP-Kameramodul sind vier E35S9-LEDs im Abstand von 20 mm um das Objektiv angeordnet. Bei einer Durchlassspannung von 1,5 V wird für jede LED ein Strombegrenzungswiderstand von 0,2 Ω in Reihe mit einer 12-V-Versorgung verwendet, jedoch ist eine sorgfältige Berechnung auf Basis des Pulsstroms erforderlich. Das gesamte Beleuchtungsmuster erreicht eine gleichmäßige Ausleuchtung für Entfernungen von bis zu 15 Metern. Das thermische Design umfasst einen Aluminiumkühlkörper und ein Wärmeleitmaterial.

12. Funktionsprinzip

Diese Infrarot-LED arbeitet durch Elektrolumineszenz in einer Halbleiterdiode. Bei Durchlassspannung rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (wahrscheinlich AlGaAs- oder GaAs-Material für 850 nm) und emittieren Photonen im nahen Infrarotbereich. Das EMC-Gehäuse kapselt den Chip und bietet mechanischen Schutz sowie gute Wärmeableitung.

13. Entwicklungstrends

Die Infrarot-LED-Technologie entwickelt sich hin zu höherer Effizienz und höheren Leistungsdichten. Gehäuse wie das EMC mit verbessertem Wärmemanagement ermöglichen höhere Vorwärtsströme. Wellenlängen um 850 nm bleiben für Siliziumdetektoren Standard. Die Integration von Optiken (Linsen, Reflektoren) in ein einzelnes Gehäuse wird immer üblicher. Zukünftige Trends umfassen verbesserte Zuverlässigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen und noch kleinere Bauformen.