LTPL-C16FUVM385 UV-LED Datenblatt - 3,2x1,6x1,9mm - 3,3V - 23mW - 385nm - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTPL-C16-Serie stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Festkörperbeleuchtungstechnologie dar und ist speziell für Ultraviolett-(UV)-Anwendungen entwickelt. Dieses Produkt ist eine energieeffiziente und ultra-kompakte Lichtquelle, die die lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit von Leuchtdioden (LEDs) mit Leistungsniveaus vereint, die für den Ersatz konventioneller UV-Beleuchtungssysteme geeignet sind. Aufgrund ihres kleinen Formfaktors und der Oberflächenmontage-Kompatibilität bietet sie Entwicklern erhebliche Gestaltungsfreiheit und ermöglicht die Integration in platzbeschränkte und automatisierte Produktionsumgebungen.

1.1 Hauptmerkmale

• Vollständig kompatibel mit Standard-Automatik-Bestückungsgeräten für die Serienfertigung.
• Konzipiert für Infrarot-(IR)- und Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse.
• Verpackt in einem standardkonformen EIA-Format für breite Kompatibilität.
• Die Eingangscharakteristik ist mit Standard-IC-Treiberpegeln kompatibel.
• Als umweltfreundliches Produkt hergestellt, RoHS-konform und bleifrei (Pb-frei).

1.2 Zielanwendungen

Diese UV-LED ist für verschiedene industrielle und Fertigungsprozesse konzipiert, die eine kontrollierte UV-Bestrahlung erfordern. Hauptanwendungsbereiche sind die UV-Härtung von Klebstoffen und Harzen, UV-Markierung und -Codierung, UV-aktivierte Klebeprozesse sowie das Trocknen oder Härten von speziellen Druckfarben. Ihre Wellenlänge von 385nm ist besonders effektiv für die Initiierung photochemischer Reaktionen.

2. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil ist in einem kompakten SMD-Gehäuse untergebracht. Kritische Abmessungen sind im Datenblatt in Millimetern angegeben. Die typischen Gehäuseabmessungen betragen etwa 3,2mm Länge, 1,6mm Breite und 1,9mm Höhe. Eine Toleranz von ±0,1mm gilt für die meisten Maße, sofern nicht anders angegeben. Das Datenblatt enthält detaillierte Maßzeichnungen mit Drauf-, Seiten- und Untersicht, einschließlich des empfohlenen Lötpads-Layouts auf der Leiterplatte (PCB) für eine korrekte Lötung und Wärmemanagement. Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet.

3. Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb an oder über diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte für zuverlässige Leistung vermieden werden. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Verlustleistung (Po):160 mW
• DC-Durchlassstrom (If):40 mA
• Sperrspannung (Vr):5 V
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-40°C bis +100°C
• Sperrschichttemperatur (Tj):100°C

4. Elektro-optische Kenngrößen

Die folgenden Parameter definieren die typische Leistung der LED unter Standardtestbedingungen bei Ta=25°C. Der Teststrom für die meisten Parameter beträgt 20mA.

*Hinweis: Der Sperrspannungstest bei Ir=10µA dient nur zur Überprüfung einer Schutz-Zener-Funktion. Das Bauteil ist nicht für Dauerbetrieb unter Sperrspannung ausgelegt, was zu einem Ausfall führen kann.

4.1 Wichtige Messhinweise

• ESD-Empfindlichkeit:Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Beim Umgang sind geeignete ESD-Schutzmaßnahmen, einschließlich geerdeter Handgelenkbänder und antistatischer Matten, zwingend erforderlich.
• Teststandard:Strahlungsfluss und Spitzenwellenlänge werden gemäß dem CAS140B-Standard gemessen.
• Toleranzen:Die Toleranz für die Strahlungsflussmessung beträgt ±10%. Die Toleranz für die Durchlassspannungsmessung beträgt ±0,1V. Die Toleranz für die Spitzenwellenlängenmessung beträgt ±3nm.

5. Bin-Code und Klassifizierungssystem

Um Anwendungskonsistenz zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern sortiert (gebinned). Der Bin-Code ist auf der Verpackung markiert.

5.1 Durchlassspannungs-(Vf)-Binning

Messtoleranz: ±0,1V @ If=20mA.

5.2 Strahlungsfluss-(Φe)-Binning

Messtoleranz: ±10% @ If=20mA.

5.3 Spitzenwellenlängen-(λp)-Binning

Toleranz: ±3nm @ If=20mA.

6. Leistungskurvenanalyse

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die für das Design und das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Bedingungen wesentlich sind.

6.1 Relatives Emissionsspektrum

Ein Diagramm zeigt die spektrale Leistungsverteilung um die Spitzenwellenlänge von 385nm. Die Kurve zeigt ein typisches schmalbandiges Emissionsverhalten von UV-LEDs, das für Anwendungen entscheidend ist, die spezifische Photonenenergie zur Initiierung von Härtungsreaktionen benötigen.

6.2 Relativer Strahlungsfluss vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt den Zusammenhang zwischen optischer Ausgangsleistung und Treiberstrom. Der Strahlungsfluss steigt bei niedrigeren Strömen überlinear und tendiert bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte und des Efficiency Droop zur Sättigung. Dies hilft bei der Auswahl eines optimalen Arbeitspunkts für einen Ausgleich zwischen Ausgangsleistung und Lebensdauer.

6.3 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Die I-V-Kurve zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Die Kniespannung liegt bei den typischen 3,3V. Diese Kurve ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern.

6.4 Relativer Strahlungsfluss vs. Sperrschichttemperatur

Dieses Diagramm zeigt den negativen Einfluss einer steigenden Sperrschichttemperatur (Tj) auf die optische Ausgangsleistung. Mit steigender Tj sinkt der Strahlungsfluss. Dies unterstreicht die kritische Bedeutung eines effektiven Wärmemanagements im PCB-Design, um eine konstante Ausgangsleistung und Bauteilzuverlässigkeit über die Zeit aufrechtzuerhalten.

7. Montage- und Prozessrichtlinien

7.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Temperatur-Zeit-Profil für bleifreie (Pb-freie) Reflow-Lötprozesse wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:150-200°C für maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C, gemessen auf der Gehäuseoberfläche.
• Zeit oberhalb Liquidus:Sollte innerhalb der Standard-Prozessfenster liegen.
• Abkühlrate:Ein schneller Abkühlprozess wird nicht empfohlen.

Das Profil muss möglicherweise basierend auf den spezifischen Eigenschaften des Lotpastentyps angepasst werden. Die niedrigstmögliche Löttemperatur, die eine zuverlässige Verbindung gewährleistet, wird immer empfohlen, um die thermische Belastung der LED zu minimieren.

7.2 Reinigung

Falls eine Reinigung nach der Montage erforderlich ist, sollten nur spezifizierte Chemikalien verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das Gehäuse-Epoxid beschädigen. Zulässige Methoden sind das Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute.

7.3 Handlötung

Falls Handlötung unvermeidbar ist, ist äußerste Vorsicht geboten:

• Lötkolbentemperatur:Maximal 300°C.
• Lötzeit:Maximal 3 Sekunden pro Anschluss.
• Häufigkeit:Dies sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Schäden zu vermeiden.

8. Verpackungsspezifikationen

Die Bauteile werden in einer für automatische Bestückungsgeräte geeigneten Band- und Rollenverpackung geliefert.

• Bandabmessungen:Detaillierte Zeichnungen spezifizieren Taschenteilung, Breite und Deckbandplatzierung.
• Rollenspezifikationen:Standard 7-Zoll (178mm) Rolle.
• Stückzahl pro Rolle:Typischerweise 1500 Stück.
• Fehlende Bauteile:Maximal zwei aufeinanderfolgende leere Taschen sind zulässig.
• Standards:Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen.

9. Zuverlässigkeit und Handhabungshinweise

9.1 Anwendungsbereich

Dieses Produkt ist für den Einsatz in Standard-Handels- und Industrie-Elektronikgeräten vorgesehen. Es ist nicht für sicherheitskritische Anwendungen entwickelt oder qualifiziert, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssteuerung). Für solche Anwendungen ist eine Konsultation mit dem Hersteller erforderlich.

9.2 Feuchtigkeitssensitivität und Lagerung

Das Gehäuse ist gemäß JEDEC J-STD-020 mit der Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) 3 bewertet.

• Verschweißter Beutel:Lagern bei ≤30°C und ≤90% r.F. Innerhalb eines Jahres nach dem Versiegelungsdatum verwenden.
• Geöffneter Beutel:Lagern bei ≤30°C und ≤60% r.F. Die Lötung muss innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Aussetzen an die Umgebungsbedingungen der Fabrik abgeschlossen sein.
• Trocknen (Baking):Wenn die Feuchtigkeitsanzeigekarte rosa wird (≥10% r.F.) oder die 168-Stunden-Frist überschritten ist, müssen die LEDs vor der Verwendung mindestens 48 Stunden bei 60°C getrocknet werden. Nicht verwendete Teile mit Trockenmittel wieder versiegeln.

9.3 Ansteuerungsmethode

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und Stromkonzentration beim parallelen Betrieb mehrerer LEDs zu verhindern, muss jede LED oder jeder parallele Strang mit einem eigenen strombegrenzenden Widerstand versehen werden. Ein Konstantstromtreiber ist die empfohlene Methode für optimale Leistung und Stabilität, da er Schwankungen der Durchlassspannung ausgleicht und unabhängig von temperaturbedingten Vf-Verschiebungen eine konstante optische Ausgangsleistung liefert.

10. Designüberlegungen und Anwendungshinweise

10.1 Wärmemanagement

Angesichts der negativen Korrelation zwischen Sperrschichttemperatur und Strahlungsfluss ist eine effektive Wärmeableitung von größter Bedeutung. Das empfohlene PCB-Pad-Layout ist zur Unterstützung der Wärmeableitung ausgelegt. Die Verwendung einer Leiterplatte mit Wärmedurchkontaktierungen, die das Pad mit internen Masseflächen oder einem externen Kühlkörper verbinden, kann die Leistung und Lebensdauer durch niedrige Sperrschichttemperaturen erheblich verbessern.

10.2 Optisches Design

Der Abstrahlwinkel von 135 Grad bietet ein breites Abstrahlmuster. Für Anwendungen, die fokussiertes oder kollimiertes UV-Licht erfordern, sind Sekundäroptiken wie Linsen oder Reflektoren erforderlich. Das Material dieser Optiken muss für 385nm UV-Strahlung durchlässig sein (z.B. spezielle Gläser oder UV-stabile Kunststoffe wie PMMA).

10.3 Elektrisches Design

Der Schaltungsentwurf muss das Binning der Durchlassspannung berücksichtigen. Die Stromversorgung muss in der Lage sein, die erforderliche Spannung für die LED plus den Spannungsabfall über dem strombegrenzenden Widerstand oder Treiberschaltung zu liefern, auch für LEDs aus der höchsten Vf-Bin-Klasse (V3, bis zu 4,0V). Ein Schutz gegen Verpolung und transiente Spannungsspitzen wird ebenfalls empfohlen.

10.4 Vergleich mit konventionellen UV-Quellen

Im Vergleich zu traditionellen UV-Quellen wie Quecksilberdampflampen bietet diese LED deutliche Vorteile: Sofortiges Ein-/Ausschalten, keine Aufwärmzeit, längere Betriebslebensdauer (Zehntausende von Stunden), deutlich kleinere Größe, geringere Wärmeentwicklung und das Fehlen gefährlicher Materialien wie Quecksilber. Die schmalbandige Emission bei 385nm kann auch für spezifische Photoinitiatoren in Härtungsprozessen effizienter sein und Energieverschwendung reduzieren.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

11.1 Was ist der typische Betriebsstrom?

Die Standardtestbedingung und der typische Arbeitspunkt beträgt 20mA Gleichstrom. Der absolute maximale Dauerstrom beträgt 40mA, aber der Betrieb an oder nahe dieser Grenze verringert die Lebensdauer und erhöht die Sperrschichttemperatur. Für optimale Zuverlässigkeit wird ein Strom-Derating empfohlen.

11.2 Wie interpretiere ich den Bin-Code auf der Verpackung?

Der Bin-Code (z.B. V2R6P3S) gibt die spezifische Leistungsgruppe für diese Charge von LEDs an. V2 bedeutet Vf zwischen 3,2-3,6V, R6 bedeutet Strahlungsfluss zwischen 20-22mW und P3S bedeutet Spitzenwellenlänge zwischen 385-390nm. Die Verwendung von LEDs aus demselben Bin gewährleistet Konsistenz in einem Design.

11.3 Kann ich diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

Dies wird dringend abgeraten. Die Durchlassspannung einer LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und variiert von Bauteil zu Bauteil. Der Betrieb mit einer Konstantspannung kann zu thermischem Durchgehen führen, bei dem ein steigender Strom mehr Wärme erzeugt, was Vf senkt und noch mehr Strom verursacht, was letztendlich das Bauteil zerstört. Verwenden Sie immer eine Konstantstromquelle oder eine Spannungsquelle mit einem in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand.

11.4 Was ist die erwartete Lebensdauer?

Während das Datenblatt keine L70- oder L50-Lebensdauer (Zeit bis auf 70% oder 50% der anfänglichen Lichtleistung) angibt, haben LEDs typischerweise eine Lebensdauer von über 25.000 bis 50.000 Stunden, wenn sie innerhalb ihrer spezifizierten Grenzwerte und mit ordnungsgemäßem Wärmemanagement betrieben werden. Die Lebensdauer wird hauptsächlich durch die Sperrschichttemperatur bestimmt; niedrigere Tj bedeutet längere Lebensdauer.

12. Fazit

Die LTPL-C16FUVM385 ist eine hochleistungsfähige und zuverlässige UV-LED-Quelle, die für moderne, automatisierte Fertigungsumgebungen konzipiert ist. Ihre ultra-kompakte Größe, das SMD-Design und die spezifische 385nm-Ausgangsleistung machen sie zur idealen Wahl für den Ersatz von sperrigeren, weniger effizienten konventionellen UV-Lampen in Härtungs-, Markierungs- und Klebeanwendungen. Eine erfolgreiche Integration dieses Bauteils erfordert sorgfältige Beachtung der Stromsteuerung, des Wärmemanagements auf der Leiterplatte und der Einhaltung der spezifizierten Reflow-Löt- und Feuchtigkeitshandhabungsverfahren. Durch die Befolgung der Richtlinien in diesem Datenblatt können Entwickler ihre Vorteile nutzen, um effiziente, langlebige und kompakte UV-Beleuchtungssysteme zu schaffen.