UV-LED-COB-Modul RT25E9 Serie Spezifikation - Abmessungen 25x50x5,9mm - Spannung 30-50V - Leistung 12-25,5W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert detailliert die Spezifikationen eines Hochleistungs-UV-LED-Moduls in Chip-on-Board (COB)-Bauweise. Das Modul ist für industrielle Anwendungen konzipiert, die intensive Ultraviolettstrahlung erfordern. Sein Kernaufbau umfasst ein Kupfersubstrat für ein hervorragendes Wärmemanagement und ein Quarzglasgehäuse für Langlebigkeit und optische Leistung, wodurch es für anspruchsvolle Umgebungen geeignet ist.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieses Moduls ergeben sich aus seinem robusten Design. Das Kupfersubstrat gewährleistet eine effiziente Wärmeableitung, die entscheidend für die Aufrechterhaltung der LED-Leistung und Lebensdauer bei hohen Betriebsströmen ist. Das Quarzglasgehäuse bietet eine ausgezeichnete UV-Durchlässigkeit und schützt die Halbleiterchips vor Umwelteinflüssen. Das Modul zielt auf industrielle Märkte ab, insbesondere für Prozesse wie die UV-Härtung von Druckfarben, Klebstoffen und Harzen sowie für Ultraviolett-Desinfektionssysteme in der Luft- und Wasseraufbereitung. Seine Bezeichnung als Allzweckmodul ermöglicht auch die Integration in verschiedene andere UV-basierte Prüf- oder Analysegeräte.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Analyse

Die Leistung des Moduls wird durch einen umfassenden Satz elektrischer, optischer und thermischer Parameter definiert. Das Verständnis dieser Parameter ist für ein korrektes Systemdesign entscheidend.

2.1 Lichttechnische und elektrische Eigenschaften

Die Ausgabe des Moduls wird durch seinen gesamten Strahlungsfluss charakterisiert, gemessen in Watt (W), der die gesamte über das UV-Spektrum abgegebene optische Leistung angibt. Dieser Parameter wird in verschiedene Bins unterteilt (z.B. 1A13, 1A14, 1A15, 1A16), die minimalen Ausgangspegeln bei einem Standard-Prüfstrom von 5,5A entsprechen. Der spezifische Strahlungsfluss hängt von der Spitzenwellenlänge der Modulvariante (365-370nm, 380-390nm, 390-400nm, 400-410nm) ab. Die Durchlassspannung (Vf) liegt typischerweise im Bereich von 30V bis 50V bei 5,5A, was der Serien-Parallel-Schaltung der einzelnen LED-Chips (10S10P) entspricht. Der Abstrahlwinkel wird mit 60 Grad (Halbwertsbreite) angegeben und definiert die Strahlausbreitung.

2.2 Absolute Maximalwerte und thermische Eigenschaften

Ein Betrieb des Geräts über seine absoluten Maximalwerte hinaus kann dauerhafte Schäden verursachen. Zu den wichtigsten Grenzwerten gehören eine maximale Verlustleistung von 260W, ein Spitzendurchlassstrom von 7A (unter Impulsbedingungen) und eine maximale Sperrschichttemperatur (Tj) von 115°C. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (Rth j-s) wird mit 0,4 °C/W angegeben, ein kritischer Wert für die Kühlkörperauslegung. Ein niedrigerer Wärmewiderstand zeigt einen effizienteren Wärmetransport von den LED-Chips weg an, was für die Aufrechterhaltung von Leistung und Zuverlässigkeit unerlässlich ist.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um Einheiten basierend auf wichtigen Leistungskennzahlen zu kategorisieren und so Konsistenz für den Endanwender sicherzustellen.

3.1 Wellenlängen- und Strahlungsfluss-Binning

Das Modul wird in vier primären Wellenlängenbereichen angeboten: 365-370nm, 380-390nm, 390-400nm und 400-410nm. Innerhalb jedes Wellenlängenbereichs wird der Strahlungsfluss weiter in Bins unterteilt, die durch Codes wie 1A13, 1A14 usw. gekennzeichnet sind. Jeder Code entspricht einem garantierten minimalen Strahlungsausgang (z.B. 12W min für 1A13 in der 365-370nm-Variante). Dies ermöglicht es Konstrukteuren, ein Modul mit der für ihre Anwendung erforderlichen präzisen optischen Leistung auszuwählen.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird ebenfalls gebinnt, angezeigt durch die Codes C02 (30-40V) und C03 (40-50V). Dies ist wichtig für die Treiberauswahl, da die Stromversorgung in der Lage sein muss, den erforderlichen Strom innerhalb dieses Spannungsbereichs zu liefern, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben einen tieferen Einblick in das Verhalten des Moduls unter verschiedenen Bedingungen.

4.1 IV-Kennlinie und relative Leistung

Die Durchlassspannung gegenüber Durchlassstrom (IV)-Kurve zeigt die Beziehung zwischen Treiberstrom und dem Spannungsabfall über dem Modul. Sie ist nichtlinear, typisch für Halbleiterbauelemente. Die Durchlassstrom gegenüber relative Leistung-Kurve zeigt, wie die optische Ausgabe mit dem Strom zunimmt, aber bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte sättigen oder abnehmen kann, was die Bedeutung des Wärmemanagements unterstreicht.

4.2 Temperaturabhängigkeit und spektrale Verteilung

Die Lötstellentemperatur gegenüber relative Leistung-Kurve veranschaulicht den negativen Einfluss steigender Temperatur auf die Lichtausbeute. Mit steigender Lötstellentemperatur (Ts) nimmt die Strahlungsleistung ab. Die Spektralverteilungskurve stellt die relative Intensität des emittierten Lichts gegenüber der Wellenlänge dar und zeigt den charakteristischen Peak und die spektrale Breite (typischerweise ± 2nm Toleranz) der UV-LED.

4.3 Strahlungsdiagramm

Das Strahlungsdiagramm ist ein Polardiagramm, das die Winkelverteilung der Lichtintensität zeigt und den 60-Grad-Abstrahlwinkel bestätigt. Die Intensität ist typischerweise bei 0 Grad (senkrecht zur Emissionsfläche) am höchsten und nimmt zu den Rändern des Abstrahlwinkels hin ab.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen und Toleranzen

Das Modul hat eine Umrissgröße von 25,0 mm Breite, 50,0 mm Länge und 5,9 mm Höhe (ohne Lötpads). Alle Maßtoleranzen betragen ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Detaillierte Drauf- und Seitenansichten sind in der Spezifikation enthalten, einschließlich Pad-Positionen und kritischer Radien.

5.2 Pad-Design und Polarität

Die mechanische Zeichnung zeigt die Positionen der Anoden (+)- und Kathoden (-)-Lötpads an. Während der Installation muss die korrekte Polarität beachtet werden, um eine Beschädigung des Bauteils zu verhindern. Das Pad-Design ist für Oberflächenmontage-Lötprozesse vorgesehen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Allgemeine Handhabungshinweise

Aufgrund des Glasgehäuses und der Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) ist eine sorgfältige Handhabung erforderlich. Bei allen Handhabungs- und Montagevorgängen sollten ESD-Schutzmaßnahmen (z.B. geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder) eingesetzt werden. Das Modul sollte bis zur Verwendung in seiner Original-Schutzverpackung gelagert werden.

6.2 Lagerbedingungen

Das Modul sollte in einer Umgebung mit einem Temperaturbereich von -40°C bis +100°C und niedriger Luftfeuchtigkeit gelagert werden, um Feuchtigkeitsaufnahme und potenzielle Schäden während des Reflow-Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Das Modul wird einzeln verpackt (1 Stück pro Beutel), um physische Beschädigungen und Kontamination zu verhindern. Die Verpackung verfügt wahrscheinlich über antistatische Eigenschaften zum Schutz vor ESD.

7.2 Modellnummernregel

Die Modellnummer (z.B. RT25E9-COBU※P-1010) kodiert wichtige Attribute. "RT25E9" bezeichnet wahrscheinlich die Serie und Größe. "COBU" steht für ein UV-COB-Produkt. Der folgende Code (z.B. ※P-1010) spezifiziert den Wellenlängen-Bin und den Strahlungsfluss-Bin. Die "1010" könnte sich auf die 10S10P-Chipanordnung beziehen. Die genaue Entschlüsselung sollte mit dem vollständigen Produktdatenblatt oder dem Hersteller bestätigt werden.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• UV-Härtung:Für das sofortige Härten von Druckfarben, Beschichtungen, Klebstoffen und Harzen im Druck, in der Elektronikmontage und in der Holzveredelung.
• Desinfektion:Für keimtötende Anwendungen in Luftreinigern, Wassersterilisatoren und Oberflächendesinfektionsgeräten, hauptsächlich unter Verwendung der 365-370nm- oder 380-390nm-Varianten.
• Prüfung & Analyse:Für Fluoreszenzanregung in forensischen, medizinischen oder industriellen Prüfsystemen.

8.2 Designüberlegungen

• Wärmemanagement:Der kritischste Aspekt. Ein Kühlkörper mit ausreichender thermischer Masse und Oberfläche muss verwendet werden, um die Lötstellentemperatur (Ts) und folglich die Sperrschichttemperatur (Tj) deutlich unter dem Maximum von 115°C zu halten. Der Wärmewiderstand von 0,4 °C/W dient als Richtwert für die Kühlkörperspezifikation.
• Treiberstrom:Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen Dauerstroms von 5,5A. Verwenden Sie einen Konstantstrom-LED-Treiber, der mit dem Spannungsbereich des Moduls (30-50V) kompatibel ist.
• Optik:Der 60-Grad-Abstrahlwinkel kann für viele Anwendungen ohne Sekundäroptik geeignet sein. Für die Strahlformung (Kollimierung oder Fokussierung) müssen UV-durchlässige Linsen oder Reflektoren verwendet werden.
• Augen- und Hautsicherheit:UV-Strahlung ist gefährlich. Angemessene Abschirmungen, Verriegelungen und persönliche Schutzausrüstung (PSA) müssen in das endgültige Produktdesign integriert werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu herkömmlichen UV-Lampen (Quecksilberdampf) bietet dieses LED-Modul erhebliche Vorteile: Sofortiges Ein-/Ausschalten, längere Lebensdauer, keine gefährlichen Materialien (Quecksilber), schmalere spektrale Ausgabe und größere Designflexibilität aufgrund seiner kompakten Größe. Innerhalb des UV-LED-Marktes sind seine wichtigsten Unterscheidungsmerkmale die hohe Leistungsabgabe (bis zu 25,5W Strahlungsfluss), die Verwendung eines Kupfersubstrats für eine ausgezeichnete thermische Leistung und das robuste Quarzglasgehäuse, das für Hochleistungs-UV-Anwendungen haltbarer ist als Silikon- oder Kunststoffalternativen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Wie wähle ich die richtige Wellenlänge?

Wählen Sie basierend auf dem Photoinitiator oder Absorptionsspektrum Ihrer Anwendung. Für die meisten Härtungsanwendungen sind 365nm, 385nm, 395nm oder 405nm üblich. Für keimtötende Wirksamkeit sind Wellenlängen um 265nm am effektivsten, aber UVA (315-400nm) wird für die Oberflächendesinfektion verwendet und kann gegen bestimmte Krankheitserreger wirksam sein.

10.2 Warum ist das Wärmemanagement so wichtig?

Eine hohe Sperrschichttemperatur beschleunigt den Abbau der LED, verursacht einen dauerhaften Abfall der Lichtausbeute (Lichtstromrückgang) und kann zu einem katastrophalen Ausfall führen. Sie verursacht auch eine vorübergehende Reduzierung der Ausgabe bei Hitze (siehe Temperaturkurven). Effektive Kühlung ist für die Zuverlässigkeit nicht verhandelbar.

10.3 Kann ich dieses Modul mit einer Konstantspannungsversorgung betreiben?

Dies wird dringend abgeraten. LEDs sind stromgesteuerte Bauelemente. Eine Konstantspannungsversorgung könnte zu einem thermischen Durchgehen führen, wenn die Durchlassspannung mit steigender Temperatur sinkt und der Strom unkontrolliert ansteigt. Verwenden Sie immer einen Konstantstromtreiber.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf einer UV-Härtungsstation für Lötstopplack auf Leiterplatten.Ein Konstrukteur muss einen Lötstopplack härten, der optimal bei 395nm reagiert. Er würde die RT25E9-COBUHP-1010-Variante im 1A16-Strahlungsfluss-Bin für maximale Intensität auswählen. Er entwirft einen Aluminiumkühlkörper mit einem ausreichend niedrigen Wärmewiderstand, um Tj unter 100°C zu halten, wenn das Modul in seinem Gehäuse mit 5,5A betrieben wird. Ein Konstantstromtreiber mit einer Nennleistung von 5,5A und bis zu 50V wird ausgewählt. Mehrere Module werden in einem Array angeordnet, um den gewünschten Härtungsbereich abzudecken. Sicherheitsverriegelungen unterbrechen die Stromversorgung, wenn die Stationsklappe geöffnet wird. Dieses System bietet im Vergleich zu älteren thermischen Methoden eine schnelle, effiziente und zuverlässige Härtung.

12. Prinzipielle Einführung

Eine UV-LED ist ein Halbleiterbauelement, das Ultraviolettlicht emittiert, wenn ein elektrischer Strom hindurchfließt. Dies geschieht durch Elektrolumineszenz: Elektronen rekombinieren mit Elektronenlöchern innerhalb des aktiven Bereichs des Bauelements und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlücke der verwendeten Halbleitermaterialien (z.B. AlGaN, InGaN) bestimmt. Ein COB-Modul integriert mehrere LED-Chips direkt auf ein gemeinsames Substrat, in diesem Fall Kupfer zur Wärmeleitung, und verkapselt sie unter einer einzigen Primärlinse (Quarzglas), wodurch eine Hochleistungs-, kompakte Lichtquelle entsteht.

13. Entwicklungstrends

Der UV-LED-Markt wird durch den weltweiten Ausstieg aus Quecksilberlampen vorangetrieben. Zu den wichtigsten Trends gehören: Steigerung der Wandsteckdosen-Effizienz (optische Leistung aus / elektrische Leistung ein), was zu höherem Strahlungsfluss aus kleineren Gehäusen führt; Verbesserungen der Lebensdauer und Zuverlässigkeit, insbesondere für tiefe UV (UVC)-LEDs, die in der Desinfektion verwendet werden; Senkung der Kosten pro Strahlungswatt; und die Entwicklung von LEDs bei kürzeren, keimtötend wirksameren Wellenlängen (z.B. 265-280nm). Es gibt auch einen Trend zu intelligenteren Modulen mit integrierten Sensoren zur Temperatur- und Ausgangsüberwachung.