LTPL-C034UVG365 UV-LED Datenblatt - 365nm Spitzenwellenlänge - 3,8V typ. - 4,4W max. - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Produkt ist eine Hochleistungs-Ultraviolett (UV)-Leuchtdiode (LED), die für anspruchsvolle Anwendungen konzipiert ist, die eine festkörperbasierte UV-Lichtquelle erfordern. Sie stellt eine energieeffiziente Alternative zu konventionellen UV-Technologien dar und vereint die lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit der LED-Technologie mit einer signifikanten Strahlungsleistung.

Kernvorteile:

• IC-Kompatibilität:Einfache Integration in elektronische Schaltungen und Steuerungssysteme.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist RoHS-konform und wird mit bleifreien Prozessen hergestellt.
• Betriebseffizienz:Geringere Betriebskosten im Vergleich zu traditionellen UV-Quellen wie Quecksilberdampflampen.
• Reduzierter Wartungsaufwand:Die Festkörperbauweise und lange Lebensdauer verringern Wartungsanforderungen und damit verbundene Kosten erheblich.
• Designfreiheit:Ermöglicht neue Bauformen und Anwendungsdesigns, die durch konventionelle UV-Lampentechnologie bisher eingeschränkt waren.

Zielmarkt:Diese LED richtet sich primär an Anwendungen wie die UV-Aushärtung von Druckfarben, Klebstoffen und Beschichtungen sowie andere gängige UV-Anwendungen in industriellen, medizinischen und analytischen Geräten, die eine zuverlässige, langlebige 365nm-UV-Quelle benötigen.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb an oder nahe diesen Grenzwerten wird für längere Zeit nicht empfohlen.

• DC-Durchlassstrom (If):1000 mA (Maximaler Dauerstrom).
• Verlustleistung (Po):4,4 W (Maximale Verlustleistung).
• Betriebstemperaturbereich (Topr):-40°C bis +85°C (Umgebungstemperaturbereich für Normalbetrieb).
• Lagertemperaturbereich (Tstg):-55°C bis +100°C (Temperaturbereich für Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand).
• Sperrschichttemperatur (Tj):125°C (Maximal zulässige Temperatur an der Halbleitersperrschicht).

Wichtiger Hinweis:Längerer Betrieb unter Sperrspannungsbedingungen kann zum Bauteilversagen führen.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen (Ta=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen (Durchlassstrom, If = 700mA).

• Durchlassspannung (Vf):3,8 V (typisch), mit einem Bereich von 3,2 V (min.) bis 4,4 V (max.). Dieser Parameter ist entscheidend für das Treiberdesign.
• Strahlungsfluss (Φe):1300 mW (typisch), mit einem Bereich von 1050 mW (min.) bis 1545 mW (max.). Dies misst die gesamte optische Ausgangsleistung im UV-Spektrum.
• Spitzenwellenlänge (λp):Zentriert im 365nm-Bereich, mit einem Binning-Bereich von 360nm bis 370nm. Dies definiert den primären UV-Emissionspeak.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130° (typisch). Dies deutet auf ein breites Abstrahlverhalten hin.
• Thermischer Widerstand (R_thjs):5,1 °C/W (typisch, Sperrschicht-zu-Lötpunkt). Ein niedrigerer Wert zeigt eine bessere Wärmeableitung vom Chip zur Platine an, was für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer entscheidend ist.

2.3 Thermische Kenngrößen

Effektives Wärmemanagement ist für die LED-Leistung und -Zuverlässigkeit von größter Bedeutung. Der thermische Widerstand von 5,1°C/W gibt an, um wie viel die Sperrschichttemperatur pro Watt Verlustleistung ansteigt. Um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen (unter 125°C) zu halten, sind eine ordnungsgemäße Kühlung und ein thermisch optimiertes Leiterplattendesign unerlässlich, insbesondere beim Betrieb mit dem maximalen Strom von 700mA oder 1000mA.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um eine konsistente Anwendungsleistung zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Der Binning-Code ist auf der Verpackung markiert.

3.1 Durchlassspannung (Vf) Binning

LEDs werden nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 700mA gruppiert.

• V1 Bin:3,2V bis 3,6V
• V2 Bin:3,6V bis 4,0V
• V3 Bin:4,0V bis 4,4V

Toleranz: ±0,1V. Die Auswahl eines spezifischen Bins kann helfen, gleichmäßigere Treiberschaltungen zu entwerfen.

3.2 Strahlungsfluss (mW) Binning

LEDs werden nach ihrer optischen Ausgangsleistung bei 700mA sortiert. Dies ist entscheidend für Anwendungen, die eine konsistente UV-Intensität erfordern.

• PR Bin:1050 mW bis 1135 mW
• RS Bin:1135 mW bis 1225 mW
• ST Bin:1225 mW bis 1325 mW
• TU Bin:1325 mW bis 1430 mW
• UV Bin:1430 mW bis 1545 mW

Toleranz: ±10%.

3.3 Spitzenwellenlänge (Wp) Binning

LEDs werden basierend auf ihrer Spitzenemissionswellenlänge kategorisiert.

• P3M Bin:360 nm bis 365 nm
• P3N Bin:365 nm bis 370 nm

Toleranz: ±3nm. Dies ermöglicht die Auswahl für Prozesse, die auf spezifische UV-Wellenlängen empfindlich reagieren.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Relativer Strahlungsfluss vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass der Strahlungsfluss mit dem Durchlassstrom zunimmt, jedoch nicht linear. Bei höheren Strömen neigt er zur Sättigung aufgrund zunehmender thermischer Effekte und des Efficiency Droop. Der Betrieb mit dem typischen 700mA bietet eine gute Balance zwischen Ausgangsleistung und Effizienz.

4.2 Relative spektrale Verteilung

Das Spektraldiagramm bestätigt die schmalbandige Emissionscharakteristik von LEDs, mit einem dominanten Peak um 365nm und minimaler Seitenbandemission. Dies ist vorteilhaft für Prozesse, die eine spezifische UV-Aktivierung ohne überschüssige Wärme oder unerwünschte Wellenlängen erfordern.

4.3 Abstrahlcharakteristik

Das Diagramm zur Abstrahlcharakteristik veranschaulicht den breiten 130-Grad-Abstrahlwinkel und zeigt die Intensitätsverteilung in Abhängigkeit vom Winkel zur LED-Zentralachse. Dieses Muster ist wichtig für die Auslegung von Beleuchtungsoptiken für eine gleichmäßige Ausleuchtung.

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

Diese grundlegende Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung der Diode. Die "Kniespannung" liegt bei etwa 3V. Der Treiber muss eine Stromquelle sein, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten, da eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung verursachen kann.

4.5 Relativer Strahlungsfluss vs. Sperrschichttemperatur

Diese kritische Kurve zeigt den negativen Einfluss einer steigenden Sperrschichttemperatur auf die Lichtausbeute. Mit steigendem Tj nimmt der Strahlungsfluss ab. Dies unterstreicht die Notwendigkeit eines effektiven Wärmemanagements, um eine konsistente Leistung über die Lebensdauer der LED aufrechtzuerhalten.

4.6 Durchlassstrom-Derating-Kurve

Dieses Diagramm gibt den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungs- oder Gehäusetemperatur an. Um ein Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur zu verhindern, muss der Treiberstrom beim Betrieb in höheren Temperaturumgebungen reduziert werden.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Das Bauteil hat einen spezifischen Oberflächenmontage-Fußabdruck. Wichtige Maßtoleranzen sind:

• Allgemeine Abmessungen: ±0,2mm
• Linsenhöhe und Keramiksubstrat-Länge/Breite: ±0,1mm

Das thermische Pad (typischerweise für die Kühlung) ist elektrisch von den Anoden- und Kathoden-Lötpads isoliert (neutral).

5.2 Empfohlene Lötpads-Layout auf der Leiterplatte

Ein empfohlenes Lötflächenlayout (Footprint) für die Leiterplatte wird bereitgestellt, um ein ordnungsgemäßes Löten, Wärmeübertragung und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Einhaltung dieses Layouts wird für eine zuverlässige Montage empfohlen.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Das Datenblatt enthält Markierungen oder Diagramme zur Identifizierung der Anoden- und Kathodenanschlüsse. Die korrekte Polaritätsverbindung ist für den Betrieb des Bauteils unerlässlich.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Temperatur-Zeit-Profil für das Reflow-Löten wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen eine maximale Bauteilkörpertemperatur und spezifische Aufheiz-/Abkühlraten. Hinweise betonen:

• Vermeidung von schnellen Abkühlprozessen.
• Verwendung der niedrigstmöglichen Löttemperatur.
• Das Profil muss möglicherweise basierend auf der verwendeten Lotpaste angepasst werden.
• Tauchlöten wird nicht empfohlen oder garantiert.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, beträgt die maximal empfohlene Bedingung 300°C für maximal 2 Sekunden, und dies sollte nur einmal pro Bauteil durchgeführt werden.

6.3 Reinigung

Zur Reinigung sollten nur alkoholbasierte Lösungsmittel wie Isopropanol (IPA) verwendet werden. Nicht spezifizierte Chemikalien können das LED-Gehäuse beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Gurt und Rolle

Die LEDs werden auf geprägter Trägerfolie und Rollen für die automatisierte Montage geliefert.

• Detaillierte Abmessungen für die Taschen der Folie und die Rolle werden angegeben.
• Leere Taschen sind mit Deckfolie versiegelt.
• Eine 7-Zoll-Rolle kann maximal 500 Stück aufnehmen.
• Die Verpackung entspricht den EIA-481-1-B-Standards.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• UV-Aushärtung:Aushärtung von Druckfarben, Beschichtungen, Klebstoffen und Harzen im Druck, in der Elektronikmontage und in zahnmedizinischen Anwendungen.
• Fluoreszenzanregung:Anregung von Materialien zur Fluoreszenz für Inspektion, Authentifizierung oder Analyse.
• Desinfektion:Während 365nm nicht die optimale keimtötende Wellenlänge (UVC) ist, kann sie in einigen photochemischen Prozessen verwendet werden.
• Medizinische Therapie:Bestimmte Phototherapie-Behandlungen.

8.2 Designüberlegungen

• Stromtreiber:Immer einen Konstantstromtreiber verwenden, keine Konstantspannungsquelle, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern.
• Wärmemanagement:Die Leiterplatte mit ausreichenden Wärmedurchkontaktierungen, Kupferfläche entwerfen und bei Betrieb mit hohen Strömen oder hohen Umgebungstemperaturen einen externen Kühlkörper in Betracht ziehen.
• Optik:Linsen oder Reflektoren können erforderlich sein, um den breiten Strahl für spezifische Anwendungen zu kollimieren oder zu formen.
• ESD-Schutz:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Montage Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen implementieren.
• Augen- und Hautsicherheit:365nm UV-A-Strahlung kann schädlich sein. Im Endprodukt geeignete Abschirmungen, Verriegelungen und Benutzerwarnungen implementieren.

9. Zuverlässigkeit und Tests

Das Produkt durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests, wobei die Ergebnisse bei den getesteten Stichprobengrößen keine Ausfälle zeigen. Tests umfassen:

• Betriebslebensdauer bei niedriger, Raum- und hoher Temperatur (LTOL, RTOL, HTOL).
• Betriebslebensdauer bei feuchter, hoher Temperatur (WHTOL).
• Thermoschock (TMSK).
• Beständigkeit gegen Lötwärme (Reflow).
• Lötbarkeitstest.

Ausfallkriterien sind definiert durch Änderungen der Durchlassspannung (±10%) und des Strahlungsflusses (±30%) gegenüber den Anfangswerten. Diese Tests validieren die Robustheit des Produkts für industrielle Anwendungen.

10. Technischer Vergleich und Trends

10.1 Vorteile gegenüber konventionellen UV-Quellen

Im Vergleich zu Quecksilberdampf-UV-Lampen bietet diese LED:

• Sofortiges Ein-/Ausschalten:Keine Aufwärm- oder Abkühlzeit.
• Längere Lebensdauer:Zehntausende Stunden gegenüber Tausenden bei Lampen.
• Höhere Effizienz:Mehr UV-Ausgangsleistung pro elektrischem Watt Eingang.
• Kompakte Größe & Designflexibilität:Ermöglicht kleinere, innovativere Geräte.
• Kein Quecksilber:Umweltfreundlichere Entsorgung.
• Präzise Wellenlänge:Schmales Spektralausgangsspektrum zielt auf spezifische Photoinitiatoren.

10.2 Entwicklungstrends

Der UV-LED-Markt wird getrieben von Trends hin zu:

• Höherem Strahlungsfluss:Steigende Leistungsdichte von Einzelemittern und Modulen.
• Verbesserter Wall-Plug-Effizienz (WPE):Reduzierung der Wärmeentwicklung bei gegebener optischer Ausgangsleistung.
• Geringeren Kosten pro Strahlungswatt:LED-Lösungen werden für mehr Anwendungen wirtschaftlich attraktiv.
• Ausweitung in UVC-Bänder:Für direkte keimtötende Anwendungen (265nm-280nm), obwohl dieses Produkt im UV-A-Band liegt.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Daten)

11.1 Welchen Treiberstrom sollte ich verwenden?

Die elektro-optischen Kenngrößen sind bei 700mA spezifiziert, was der empfohlene typische Betriebsstrom für eine ausgewogene Leistung und Lebensdauer ist. Sie kann bis zum absoluten Maximum von 1000mA betrieben werden, erfordert dann jedoch außergewöhnliches Wärmemanagement und kann die Lebensdauer verringern. Konsultieren Sie stets die Derating-Kurve für temperaturabhängige Stromgrenzen.

11.2 Wie interpretiere ich die Binning-Codes?

Binning-Codes stellen sicher, dass Sie LEDs mit konsistenter Leistung erhalten. Beispielsweise garantiert die Bestellung aus dem "TU"-Fluss-Bin und dem "P3N"-Wellenlängen-Bin Bauteile mit 1325-1430 mW Ausgangsleistung und 365-370 nm Spitzenwellenlänge. Spezifizieren Sie die für Ihre Anwendung erforderlichen Bins, um die Systemleistung zu garantieren.

11.3 Wie kritisch ist das Wärmemanagement?

Äußerst kritisch. Die Sperrschichttemperatur beeinflusst direkt die Lichtausbeute (siehe Relative Fluss vs. Tj Kurve) und die Langzeitzuverlässigkeit. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur von 125°C beschleunigt den Degradationsprozess und kann zu schnellem Ausfall führen. Der thermische Widerstandswert von 5,1°C/W ist der Schlüssel zur Berechnung der erforderlichen Kühlung.

11.4 Kann ich eine Spannungsquelle zum Betrieb dieser LED verwenden?

Nein. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Eine Konstantspannungsquelle würde zu unkontrolliertem Strom führen, der wahrscheinlich die Grenzwerte überschreitet und die LED zerstört. Ein Konstantstromtreiber oder eine strombegrenzende Schaltung ist zwingend erforderlich.

12. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwicklung eines UV-Punktaushärtungssystems

1. Anforderung:Ein Handgerät zum Aushärten zahnmedizinischer Klebstoffe, das einen fokussierten 365nm-UV-Punkt konstanter Intensität für 10-Sekunden-Zyklen benötigt.
2. LED-Auswahl:Diese 365nm-LED wird aufgrund ihres hohen Strahlungsflusses und der geeigneten Wellenlänge gewählt.
3. Treiberdesign:Ein kompakter, batteriebetriebener Konstantstromtreiber für 700mA wird entwickelt, mit einer Zeitschaltung für den 10-Sekunden-Puls.
4. Thermisches Design:Die LED ist auf einer kleinen Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) im Gehäuse des Handgeräts montiert, das als Kühlkörper dient. Das Tastverhältnis (10s ein, 50s aus) hilft, die Wärmeentwicklung zu managen.
5. Optisches Design:Eine einfache Kollimatorlinse wird über der LED platziert, um den breiten 130°-Strahl in einen kleineren, intensiveren Punkt im Arbeitsabstand zu fokussieren.
6. Ergebnis:Ein zuverlässiges, sofort einsatzbereites Aushärtungswerkzeug, das ältere lampenbasierte Systeme in Größe, Geschwindigkeit und Lebensdauer übertrifft, ohne Aufwärmverzögerung für den Zahnarzt.

13. Funktionsprinzip

Dieses Bauteil ist eine Halbleiterlichtquelle. Wenn eine Durchlassspannung zwischen Anode und Kathode angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher innerhalb des aktiven Bereichs des Halbleiterchips (typischerweise basierend auf Materialien wie AlGaN oder InGaN für UV-Emission). Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Bandlückenenergie der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt die Wellenlänge der emittierten Photonen, die in diesem Fall im Ultraviolett-A (UV-A)-Spektrum um 365 Nanometer liegt. Der breite Abstrahlwinkel resultiert aus dem Gehäusedesign und der Primärlinse über dem Chip.