LTPL-C034UVG385 UV-LED Datenblatt - 385nm Spitzenwellenlänge - 3,6V typ. Durchlassspannung - 4,4W max. Leistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTPL-C034UVG385 ist eine Hochleistungs-Ultraviolett-LED (UV-LED), die für anspruchsvolle Anwendungen wie UV-Härtung und andere gängige UV-Prozesse konzipiert ist. Dieses Produkt stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Festkörper-UV-Beleuchtungstechnologie dar und bietet eine Kombination aus hohem Strahlungsfluss, Energieeffizienz und langer Betriebsdauer. Sie wurde entwickelt, um eine zuverlässige und kostengünstige Alternative zu herkömmlichen UV-Lichtquellen zu bieten und ermöglicht so größere Designflexibilität und neue Möglichkeiten in verschiedenen industriellen und kommerziellen Bereichen.

Zu den Hauptvorteilen dieser LED gehören ihre Kompatibilität mit integrierten Schaltkreisen (I.C.-kompatibel), die Einhaltung von Umweltstandards (RoHS-konform und bleifrei) sowie potenziell niedrigere Gesamtbetriebs- und Wartungskosten im Vergleich zu konventionellen UV-Lampen. Das Bauteil ist für eine konstante Leistung innerhalb eines spezifizierten Betriebstemperaturbereichs ausgelegt.

2. Technische Spezifikationen und tiefgehende objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Der maximale Gleichstrom-Durchlassstrom (If) beträgt 1000 mA, bei einer maximalen Leistungsaufnahme (Po) von 4,4 Watt. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) liegt zwischen -40°C und +85°C, während der Lagertemperaturbereich (Tstg) mit -55°C bis +100°C weiter gefasst ist. Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (Tj) beträgt 125°C. Es ist äußerst wichtig, einen dauerhaften Betrieb in Sperrrichtung zu vermeiden, da dies zu einem Bauteilausfall führen kann.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Alle Messungen werden bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und einem Prüfstrom (If) von 700mA durchgeführt, was als typischer Arbeitspunkt gilt.

• Durchlassspannung (Vf):Der Spannungsabfall über der LED im leitenden Zustand. Der typische Wert beträgt 3,6V, mit einem Minimum von 3,2V und einem Maximum von 4,4V. Dieser Parameter ist entscheidend für das Treiberdesign und die Auswahl der Stromversorgung.
• Strahlungsfluss (Φe):Die gesamte optische Ausgangsleistung, gemessen in Milliwatt (mW). Der typische Wert beträgt 1415 mW, mit einem Bereich von 1225 mW (min) bis 1805 mW (max). Dies ist ein direktes Maß für die UV-Lichtausgangsleistung.
• Spitzenwellenlänge (Wp):Die Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Bei diesem Modell liegt sie im Bereich von 380-390 nm, was sie als UVA-LED klassifiziert. Diese Wellenlänge ist entscheidend, um das Absorptionsspektrum von Photoinitiatoren in Härtungsanwendungen abzustimmen.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Der volle Winkel, bei dem die Strahlstärke die Hälfte der maximalen Intensität beträgt (typischer Messpunkt). Diese LED hat einen typischen Abstrahlwinkel von 130°, was auf ein relativ breites Strahlprofil hinweist.
• Wärmewiderstand (Rthjs):Der Wärmewiderstand von der LED-Sperrschicht zum Lötpunkt, mit einem typischen Wert von 4,1 °C/W. Dieser niedrige Wert deutet auf eine gute Wärmeleitung vom Chip zur Platine hin, was für das Wärmemanagement und den Erhalt von Leistung und Lebensdauer wesentlich ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LEDs werden nach Leistungsklassen sortiert, um Konsistenz zu gewährleisten. Der Bincode ist auf jeder Verpackungstüte aufgedruckt.

3.1 Binning der Durchlassspannung (Vf)

LEDs werden basierend auf ihrer Durchlassspannung bei 700mA in drei Spannungsgruppen (V1, V2, V3) eingeteilt, mit Toleranzen von ±0,1V. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs mit ähnlichen elektrischen Eigenschaften für Parallelschaltungen auszuwählen, um eine gleichmäßige Stromaufteilung sicherzustellen.

3.2 Binning des Strahlungsflusses (mW)

Die optische Ausgangsleistung wird in fünf Kategorien (ST, TU, UV, VW, WX) eingeteilt, mit einer Toleranz von ±10%. Dies ermöglicht eine Auswahl basierend auf dem für eine bestimmte Anwendung erforderlichen Lichtleistungsniveau.

3.3 Binning der Spitzenwellenlänge (Wp)

Die Wellenlänge wird in zwei Bereiche eingeteilt: P3R (380-385 nm) und P3S (385-390 nm), mit einer Toleranz von ±3nm. Diese präzise Sortierung ist für Anwendungen, die auf spezifische UV-Wellenlängen empfindlich reagieren, von entscheidender Bedeutung.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Relativer Strahlungsfluss vs. Durchlassstrom

Der Strahlungsfluss steigt mit dem Durchlassstrom, jedoch nicht linear. Die Kurve zeigt diese Beziehung und hilft Konstrukteuren, den Treiberstrom für die gewünschte Ausgangsleistung unter Berücksichtigung von Effizienz und Wärmemanagement zu optimieren.

4.2 Relative spektrale Verteilung

Dieses Diagramm zeigt die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen, zentriert um die Spitzenwellenlänge (typ. 385nm). Es zeigt die spektrale Bandbreite der LED.

4.3 Strahlungscharakteristik

Dieses Polardiagramm veranschaulicht die räumliche Verteilung der Lichtintensität (Abstrahlcharakteristik) in Bezug auf den Abstrahlwinkel und bestätigt das typische 130°-Strahlprofil.

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

Diese grundlegende Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung. Sie ist wesentlich für das Verständnis des dynamischen Widerstands der LED und für das Design von Konstantstromtreibern.

4.5 Relativer Strahlungsfluss vs. Sperrschichttemperatur

Diese Kurve zeigt den negativen Einfluss einer steigenden Sperrschichttemperatur auf die Lichtausbeute. Mit steigender Temperatur sinkt der Strahlungsfluss. Eine effektive Kühlung ist notwendig, um die Leistung aufrechtzuerhalten.

4.6 Durchlassstrom-Derating-Kurve

Dieses Diagramm gibt den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Gehäusetemperatur (Tc) an. Um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten und Überhitzung zu verhindern, muss der Treiberstrom bei höheren Umgebungstemperaturen reduziert werden.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Das Datenblatt enthält detaillierte mechanische Zeichnungen mit allen kritischen Abmessungen in Millimetern. Wichtige Toleranzen sind angegeben: ±0,2mm für die meisten Abmessungen und ±0,1mm für die Linsenhöhe sowie Länge/Breite des Keramiksubstrats. Die thermische Anschlussfläche ist elektrisch isoliert (neutral) von der Anoden- und Kathodenfläche.

5.2 Empfohlene Lötflächen auf der Leiterplatte

Ein Landmuster-Design für die Leiterplatte (PCB) wird bereitgestellt. Dies umfasst das empfohlene Layout der Lötflächen für Anode, Kathode und thermische Anschlussfläche, um eine korrekte Lötung, elektrische Verbindung und Wärmeableitung sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Vorgeschlagenes Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Temperatur-Zeit-Profil für das Reflow-Löten wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen eine Aufwärmzone, einen Anstieg auf eine Spitzentemperatur (bezogen auf die Gehäuseoberfläche) und eine kontrollierte Abkühlphase. Ein schneller Abkühlprozess wird nicht empfohlen. Das Profil sollte basierend auf der verwendeten Lotpaste angepasst werden.

6.2 Handlöten und allgemeine Hinweise

Bei Handlötung sollte die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf maximal 2 Sekunden begrenzt werden, und dies nur einmal. Reflow-Lötung sollte maximal dreimal durchgeführt werden. Die niedrigstmögliche Löttemperatur ist stets anzustreben, um die thermische Belastung des LED-Bauteils zu minimieren.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Die LEDs werden auf geprägter Trägerbahn geliefert, die mit einer Deckbahn versiegelt ist. Das Band wird auf 7-Zoll-Rollen aufgewickelt, mit einer maximalen Kapazität von 500 Stück pro Rolle. Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B-Spezifikationen. Die maximale Anzahl aufeinanderfolgender fehlender Bauteile im Band beträgt zwei.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die Hauptanwendung für diese LED ist die UV-Härtung, eingesetzt in Prozessen wie Klebeverbindungen, Tintentrocknung, Beschichtungshärtung und 3D-Druck (Stereolithographie). Weitere gängige UV-Anwendungen umfassen Fluoreszenzprüfung, Fälschungserkennung sowie medizinische/biologische Analysen.

8.2 Designüberlegungen

• Treiberdesign:LEDs sind strombetriebene Bauteile. Ein Konstantstromtreiber ist zwingend erforderlich, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Für eine gleichmäßige Helligkeit in LED-Arrays ist eine sorgfältige Auswahl aus derselben oder benachbarten Strahlungsfluss-Klasse erforderlich.
• Wärmemanagement:Eine effektive Kühlung ist entscheidend. Der niedrige Wärmewiderstand (4,1 °C/W) erleichtert die Wärmeübertragung, aber ein richtig dimensionierter Kühlkörper oder eine Metallkern-Leiterplatte ist notwendig, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten, insbesondere bei hohen Treiberströmen oder hohen Umgebungstemperaturen.
• Optik:Der 130°-Abstrahlwinkel kann für bestimmte Anwendungen sekundäre Optiken (Linsen oder Reflektoren) erfordern, um den Strahl zu kollimieren oder zu fokussieren.

9. Zuverlässigkeit und Prüfung

Das Datenblatt enthält Ergebnisse aus einem umfassenden Satz von Zuverlässigkeitstests, die an Stichproben durchgeführt wurden. Die Tests umfassen Betriebslebensdauertests bei niedriger/hoher Temperatur (LTOL/HTOL), Temperaturschock (TMSK) und Lötbarkeitstests. Alle Tests meldeten null Ausfälle bei zehn Proben unter den spezifizierten Bedingungen (z.B. 1000 Stunden bei 700mA und 85°C Gehäusetemperatur für HTOL). Das Kriterium für einen Ausfall ist definiert als eine Änderung der Durchlassspannung um mehr als ±10% oder eine Änderung des Strahlungsflusses um mehr als ±30% gegenüber den Ausgangswerten.

10. Warnhinweise und Handhabung

10.1 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung notwendig ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropylalkohol verwendet werden. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können das LED-Gehäusematerial beschädigen.

10.2 Erinnerung zur Ansteuerung

Das Dokument wiederholt, dass eine LED ein strombetriebenes Bauteil ist. Um eine gleichmäßige Helligkeit in Arrays zu gewährleisten, sind Stromregelung und eine ordnungsgemäße Klassenauswahl wesentlich.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Ultraviolett-LEDs arbeiten nach demselben grundlegenden Prinzip wie sichtbare LEDs, basierend auf Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifischen Halbleiterverbindungen im aktiven Bereich des Chips bestimmen die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Für UVA-LEDs wie die LTPL-C034UVG385 werden typischerweise Materialien wie Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) verwendet, um das Emissionsmaximum bei 385nm zu erreichen. Der weite Abstrahlwinkel resultiert aus dem Gehäusedesign und der Primärlinse, die den Halbleiterchip umgibt.

12. Technologietrends und Vergleich

Diese LED verkörpert den anhaltenden Trend, dass Festkörperbeleuchtung konventionelle Technologien im UV-Spektrum verdrängt. Im Vergleich zu traditionellen UV-Quellen wie Quecksilberdampflampen bieten UV-LEDs erhebliche Vorteile: Sofortiges Ein-/Ausschalten, keine gefährlichen Materialien (quecksilberfrei), längere Lebensdauer, höhere Energieeffizienz, kompakte Bauweise und Designflexibilität aufgrund ihres Niederspannungs-Gleichstrombetriebs. Die Hauptkompromisse waren historisch gesehen eine geringere Ausgangsleistung und höhere Kosten pro emittiertem Watt, aber Produkte wie die LTPL-C034UVG385 mit einem Strahlungsfluss von über 1,4 Watt zeigen, dass Hochleistungs-UV-LEDs nun für eine wachsende Palette industrieller Anwendungen geeignet sind. Das entscheidende Unterscheidungsmerkmal dieses spezifischen Produkts in seiner Klasse ist die Kombination aus hohem Strahlungsfluss (bis zu 1805mW) bei einem Standardtreiberstrom von 700mA mit einem relativ niedrigen Wärmewiderstand, was eine robuste Leistung in anspruchsvollen Umgebungen ermöglicht.