LTPL-C036UVG365 UV-LED Datenblatt - 3,6x3,0x1,6mm - 3,6V - 2,94W - 365nm - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die LTPL-C036UVG365 ist eine leistungsstarke, energieeffiziente Ultraviolett (UV)-Leuchtdiode (LED), die hauptsächlich für UV-Härtungsanwendungen und andere gängige UV-Prozesse konzipiert ist. Dieses Produkt stellt eine Festkörper-Beleuchtungslösung dar, die die lange Betriebsdauer und Zuverlässigkeit der LED-Technologie mit einem hohen Strahlungsausgang kombiniert und damit konventionelle UV-Lichtquellen herausfordert. Es bietet Entwicklern erhebliche Freiheit bei der Systemintegration und eröffnet neue Möglichkeiten, ältere UV-Technologien wie Quecksilberdampflampen in verschiedenen industriellen und kommerziellen Umgebungen zu ersetzen.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Das Bauteil verfügt über mehrere Merkmale, die es für moderne elektronische und industrielle Anwendungen geeignet machen:

• Kompatibilität mit integrierten Schaltkreisen (IC):Die LED ist so ausgelegt, dass sie einfach von Standard-Elektronikschaltungen angesteuert und gesteuert werden kann, was die Integration in automatisierte Systeme erleichtert.
• Umweltkonformität:Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und wird mit bleifreien Materialien hergestellt, was den globalen Umweltstandards entspricht.
• Betriebseffizienz:Aufgrund des höheren elektrisch-optischen Wirkungsgrads und des reduzierten Stromverbrauchs bietet es im Vergleich zu herkömmlichen UV-Quellen niedrigere Betriebskosten.
• Reduzierter Wartungsaufwand:Die Festkörperbauweise und die lange Lebensdauer von LEDs verringern die Wartungshäufigkeit und die damit verbundenen Kosten erheblich und minimieren Systemausfallzeiten.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C angegeben.

• DC-Durchlassstrom (If):700 mA (maximal)
• Leistungsaufnahme (Po):2,94 W (maximal)
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-55°C bis +100°C
• Sperrschichttemperatur (Tj):110°C (maximal)

Wichtiger Hinweis:Der Betrieb der LED über längere Zeit unter Sperrspannungsbedingungen kann zum Ausfall des Bauteils führen.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (If) von 500mA, was eine gängige Test- und Betriebsbedingung ist.

• Durchlassspannung (Vf):Der typische Wert beträgt 3,6V, mit einem Bereich von 2,8V (Min) bis 4,4V (Max).
• Strahlungsfluss (Φe):Dies ist die gesamte optische Ausgangsleistung im UV-Spektrum. Der typische Wert beträgt 905 mW und reicht von einem Minimum von 762 mW bis zu einem Maximum von 1123 mW. Die Messung erfolgt mit einer Ulbricht-Kugel.
• Spitzenwellenlänge (λp):Die Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung abgibt. Bei diesem Modell liegt sie bei etwa 365nm, mit einem Bereich von 360nm bis 370nm.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Der volle Winkel, bei dem die Strahlstärke die Hälfte der maximalen Intensität beträgt (typischerweise bei 0° gemessen). Diese LED hat einen typischen Abstrahlwinkel von 55°.
• Wärmewiderstand (Rthjs):Dieser Parameter, typischerweise 5,0 °C/W, gibt den Widerstand gegen den Wärmefluss vom Halbleiterübergang zum Lötpunkt an. Ein niedrigerer Wert bedeutet eine bessere Wärmeableitfähigkeit.

3. Erklärung des Bin-Code-Systems

Die LEDs werden basierend auf Schlüsselparametern in Leistungsklassen (Bins) sortiert, um Konsistenz in der Anwendung zu gewährleisten. Der Bin-Code ist auf jeder Verpackungstüte aufgedruckt.

3.1 Binning der Durchlassspannung (Vf)

LEDs werden bei einem Strom von 500mA in drei Spannungsklassen (V1, V2, V3) eingeteilt. Dies hilft bei der Auslegung von Netzteilen und Strombegrenzungsschaltungen für eine gleichmäßige Leistung über mehrere LEDs, insbesondere bei Parallelschaltung.

3.2 Binning des Strahlungsflusses (mW)

Die optische Ausgangsleistung wird in fünf Kategorien (NO, OP, PR, RS, ST) eingeteilt, die jeweils einen spezifischen Bereich von minimalem und maximalem Strahlungsfluss bei 500mA darstellen. Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit der gewünschten Helligkeitsstufe für ihre Anwendung auszuwählen.

3.3 Binning der Spitzenwellenlänge (Wp)

Die UV-Emissionswellenlänge wird in zwei Gruppen eingeteilt: P3M (360-365nm) und P3N (365-370nm). Dies ist entscheidend für Anwendungen wie die UV-Härtung, bei denen spezifische Wellenlängen benötigt werden, um photochemische Reaktionen in Harzen und Druckfarben zu initiieren.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen.

4.1 Relativer Strahlungsfluss vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, wie die optische Ausgangsleistung mit dem Treiberstrom ansteigt. Der Zusammenhang ist typischerweise nichtlinear, und ein Betrieb über dem empfohlenen Strom kann zu keiner proportionalen Leistungssteigerung führen, während übermäßige Wärme entsteht.

4.2 Relative spektrale Verteilung

Dieses Diagramm zeigt die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen und bestätigt die schmalbandige UV-Emission um 365nm.

4.3 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm veranschaulicht die räumliche Lichtverteilung und zeigt die charakteristischen 55° Abstrahlwinkel. Dies ist wichtig für den Entwurf von Optiken, um das UV-Licht auf den Zielbereich zu lenken.

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

Diese grundlegende Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Sie ist für den Entwurf der Treiberschaltung zur Gewährleistung eines stabilen Betriebs unerlässlich.

4.5 Relativer Strahlungsfluss vs. Sperrschichttemperatur

Diese kritische Kurve zeigt den negativen Einfluss einer steigenden Sperrschichttemperatur auf die Lichtausbeute. Mit steigender Temperatur nimmt der Strahlungsfluss ab. Dies unterstreicht die Bedeutung eines effektiven Wärmemanagements in der Anwendung, um Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Die LTPL-C036UVG365 ist ein oberflächenmontierbares Bauteil (SMD). Die wichtigsten Gehäuseabmessungen betragen etwa 3,6mm Länge, 3,0mm Breite und 1,6mm Höhe (inklusive Linse). Die Linsenhöhe und die Abmessungen des Keramiksubstrats haben engere Toleranzen (±0,1mm) im Vergleich zu anderen Gehäuseabmessungen (±0,2mm). Das Bauteil verfügt über ein Wärmepad, das elektrisch von den Anoden- und Kathodenkontakten isoliert (neutral) ist, sodass es zur Wärmeableitung verwendet werden kann, ohne einen elektrischen Kurzschluss zu verursachen.

5.2 Empfohlenes Lötflächenlayout auf der Leiterplatte

Für den Leiterplattenentwurf (PCB) wird ein detailliertes Bestückungsbild (Footprint) bereitgestellt. Dies umfasst die Größe und den Abstand der beiden elektrischen Kontakte (Anode und Kathode) sowie des zentralen Wärmepads. Ein korrektes Pad-Design ist entscheidend für zuverlässiges Löten und optimalen Wärmetransport vom LED-Übergang zur Leiterplatte.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Temperatur-Zeit-Profil für das Reflow-Löten wird bereitgestellt. Wichtige Parameter sind:

• Vorwärmen:Anstieg von 150°C auf 200°C mit einer maximalen Rate von 3°C/Sekunde.
• Halten/Reflow:Halten zwischen 200°C und 250°C für 60-120 Sekunden, dann Anstieg auf eine Spitzentemperatur von 260°C (maximal) für 10-30 Sekunden.
• Abkühlen:Abkühlen auf unter 150°C. Ein schneller Abkühlprozess wird nicht empfohlen.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, sollte die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit pro Lötstelle auf maximal 2 Sekunden begrenzt werden. Reflow-Löten ist vorzuziehen und sollte am selben Bauteil nicht öfter als dreimal durchgeführt werden.

6.3 Reinigung

Falls nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropanol (IPA) verwendet werden. Nicht spezifizierte chemische Reiniger können das LED-Gehäusematerial (z.B. die Linse oder das Vergussmaterial) beschädigen.

7. Verpackung und Handhabung

7.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerband auf Rollen für die automatisierte Bestückung geliefert. Die Bandabmessungen und Rollenspezifikationen (7-Zoll-Rolle mit bis zu 500 Stück) entsprechen dem Standard EIA-481-1-B. Die Bandtaschen sind mit einem Deckband versiegelt, um die Bauteile zu schützen.

8. Zuverlässigkeitstests

Das Bauteil hat eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests durchlaufen, um eine robuste Leistung unter verschiedenen Belastungsbedingungen sicherzustellen. Die Tests umfassen Betriebslebensdauer bei niedriger/hoher Temperatur (LTOL/HTOL), Betriebslebensdauer bei Raumtemperatur (RTOL), Betriebslebensdauer bei feuchter Hitze (WHTOL), Temperaturschock (TMSK) und Lagerung bei hoher Temperatur. Alle Tests meldeten null Ausfälle bei zehn Proben, was auf eine hohe Zuverlässigkeit hinweist. Die Pass/Fail-Kriterien basieren auf Änderungen der Durchlassspannung (innerhalb von ±10%) und des Strahlungsflusses (innerhalb von ±15%) nach dem Test.

9. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

9.1 Treiberschaltungsentwurf

LEDs sind strombetriebene Bauteile. Um eine gleichmäßige Intensität bei der Parallelschaltung mehrerer LEDs zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, für jede LED einen eigenen strombegrenzenden Widerstand in Reihe zu schalten. Dies kompensiert geringfügige Unterschiede in der Durchlassspannung (Vf) zwischen einzelnen Bauteilen und verhindert, dass eine LED mehr Strom zieht als andere, was zu ungleichmäßiger Helligkeit und potenzieller Überlastung führen würde.

9.2 Wärmemanagement

Eine effektive Wärmeableitung ist von größter Bedeutung. Der Wärmewiderstand von 5,0 °C/W vom Übergang zum Lötpunkt bedeutet, dass für jedes Watt abgegebener Verlustleistung (nicht nur optische Leistung, sondern in Wärme umgewandelte elektrische Leistung) die Sperrschichttemperatur um 5°C über der Temperatur am Lötpunkt steigt. Die Leiterplatte sollte mit ausreichenden Wärmedurchkontaktierungen und Kupferflächen entworfen werden, die mit dem Wärmepad verbunden sind, um Wärme abzuleiten. Eine niedrige Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten ist entscheidend, um die spezifizierte Lichtausbeute zu erreichen, eine lange Lebensdauer zu gewährleisten und einen vorzeitigen Ausfall zu verhindern.

9.3 Typische Anwendungsszenarien

• UV-Härtung:Aushärtung von Klebstoffen, Druckfarben, Beschichtungen und Harzen in der Fertigung, im Druck und im 3D-Druck.
• Medizin und Wissenschaft:Sterilisationsgeräte, Fluoreszenzanalyse und Phototherapiegeräte.
• Forensik und Authentifizierung:Sichtbarmachen von Sicherheitsmerkmalen, Fälschungserkennung.
• Industrielle Inspektion:Erkennung von Fehlern oder Verunreinigungen mittels Fluoreszenz.

10. Technischer Vergleich und Vorteile

Im Vergleich zu herkömmlichen UV-Quellen wie Quecksilberbogenlampen bietet die LTPL-C036UVG365 UV-LED deutliche Vorteile:

• Sofortiges Ein-/Ausschalten:Keine Aufwärm- oder Abkühlzeit erforderlich.
• Lange Lebensdauer:Zehntausende Stunden im Vergleich zu Tausenden Stunden bei herkömmlichen Lampen.
• Schmalbandige Emission:Gezielte 365nm-Ausgabe reduziert unerwünschte Wärme- und Ozonentwicklung.
• Kompakte Bauweise und Designflexibilität:Ermöglicht kleinere, effizientere Systemdesigns.
• Geringere Gesamtbetriebskosten (TCO):Aufgrund höherer Effizienz, weniger Wartung und längerer Lebensdauer.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

11.1 Was ist der Unterschied zwischen Strahlungsfluss und Lichtstrom?

Der Strahlungsfluss (Φe), gemessen in Watt (hier mW), ist die gesamte emittierte optische Leistung über alle Wellenlängen. Der Lichtstrom, gemessen in Lumen, wird durch die Empfindlichkeit des menschlichen Auges gewichtet. Da es sich hier um eine für Menschen unsichtbare UV-LED handelt, wird ihre Leistung in Strahlungsfluss angegeben.

11.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 700mA betreiben?

Der absolute Maximalwert für den Durchlassstrom beträgt 700mA. Für einen zuverlässigen, langfristigen Betrieb ist es ratsam, unterhalb dieses Maximums, typischerweise bei oder unterhalb der Testbedingung von 500mA, mit angemessenem Wärmemanagement zu arbeiten. Das Überschreiten der Maximalwerte macht Zuverlässigkeitsgarantien ungültig.

11.3 Wie interpretiere ich den Bin-Code?

Wählen Sie eine Bin-Klasse, die den Anforderungen Ihrer Anwendung an Spannungskonsistenz (für Parallelschaltungen) und minimaler Strahlungsleistung entspricht. Für wellenlängenempfindliche Anwendungen wie die Härtung wählen Sie die entsprechende P3M- oder P3N-Bin-Klasse, um sie mit dem Aktivierungsspektrum Ihres Photoinitiators abzustimmen.

12. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer UV-Härtungsstation für konforme Beschichtungen auf Leiterplatten.Ein Entwickler muss eine UV-empfindliche Acrylbeschichtung auf bestückten Leiterplatten aushärten. Er wählt die LTPL-C036UVG365 in der PR-Strahlungsfluss-Bin und der P3M-Wellenlängen-Bin, um sie mit dem Härtungsspektrum der Beschichtung abzustimmen. Ein Array von 20 LEDs ist geplant. Um eine gleichmäßige Härtung zu gewährleisten, wird jede LED von einem Konstantstromtreiber mit 500mA angesteuert, wobei für jede LED gemäß Datenblattempfehlung ein Reihenwiderstand vorgesehen ist. Die LEDs sind auf einer Leiterplatte mit Aluminiumkern montiert, mit einem ausgelegten Wärmepad-Layout, um die insgesamt etwa 30W Verlustwärme abzuleiten. Das Reflow-Profil aus dem Datenblatt wird für die Montage verwendet. Dieser Aufbau ermöglicht eine schnelle, zuverlässige Härtung mit geringem Energieverbrauch und Wartungsaufwand.

13. Funktionsprinzip

Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiterbauteil, das Licht emittiert, wenn ein elektrischer Strom durch es fließt. In einer UV-LED wie der LTPL-C036UVG365 rekombinieren Elektronen mit Elektronenlöchern im aktiven Bereich des Bauteils und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifischen Halbleitermaterialien (typischerweise basierend auf Aluminiumgalliumnitrid - AlGaN) sind so ausgelegt, dass die Bandlücke ultraviolettem Licht entspricht, was zu einer Emission bei einer Spitzenwellenlänge von etwa 365 Nanometern führt.

14. Technologietrends

Der UV-LED-Markt verzeichnet ein signifikantes Wachstum, angetrieben durch den Ausstieg aus quecksilberhaltigen Lampen und die Nachfrage nach effizienteren, kompakteren Lösungen. Wichtige Trends sind:

• Steigende Ausgangsleistung und Effizienz:Laufende Material- und Verpackungsforschung treibt den Strahlungsfluss pro Bauteil weiter nach oben und verbessert gleichzeitig die Gesamteffizienz.
• Kürzere Wellenlängen:Die Entwicklung von LEDs, die im UVC-Band (200-280nm) für keimtötende Anwendungen emittieren, ist ein wichtiger Schwerpunkt.
• Verbessertes Wärmemanagement:Fortschrittliche Gehäusedesigns mit niedrigerem Wärmewiderstand sind entscheidend für höhere Leistungsdichten.
• Kostensenkung:Mit steigenden Produktionsmengen und verbesserten Ausbeuten sinken die Kosten pro Milliwatt UV-Leistung stetig, was die Verbreitung der UV-LED-Technologie in verschiedenen Branchen erweitert.