UV LED PLCC-2 2,8x3,5x0,65mm Datenblatt - Durchlassspannung typisch 3,2V - Leistung 0,7W - Spitzenwellenlänge 365-375nm

1. Produktübersicht

Diese Ultraviolett-LED (UV-LED) ist in einem standardmäßigen PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse (Plastic Leaded Chip Carrier) mit kompakten Abmessungen von 2,8 mm × 3,5 mm × 0,65 mm ausgeführt. Sie emittiert im UVA-Spektrum mit einer Spitzenwellenlänge zwischen 365 nm und 375 nm und eignet sich daher für Anwendungen wie UV-Desinfektion, UV-Aushärtung von Druckfarben und Klebstoffen sowie Nagelpflege. Das Bauteil verfügt über einen weiten Abstrahlwinkel von 120°, der eine gleichmäßige Ausleuchtung der Zielfläche gewährleistet. Es ist mit herkömmlichen SMT-Bestückungsprozessen kompatibel und wird in Gurt und Rolle (4.000 Stück pro Rolle) geliefert. Das Produkt erfüllt die RoHS-Anforderungen und hat eine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe von 3.

Das Bauteil bietet eine hohe Strahlungseffizienz und eine lange Betriebslebensdauer, wenn es innerhalb der angegebenen Grenzen betrieben wird. Es ist in mehreren Bins für Durchlassspannung, Strahlungsfluss und Spitzenwellenlänge erhältlich, sodass Entwickler die optimale Leistungsklasse für ihre Anwendung auswählen können. Das PLCC-2-Gehäuse bietet eine gute Wärmeableitung und mechanische Robustheit für die automatisierte Bestückung.

1.1 Hauptmerkmale

• PLCC-2-Oberflächenmontagegehäuse
• Abstrahlwinkel: 120°
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Reflow-Lötprozesse
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Stufe 3
• RoHS-konform
• Lieferung in Gurt und Rolle (4.000 Stück/Rolle)
• Elektrostatische Entladungsschutz: 1000 V (HBM)

1.2 Zielanwendungen

• UV-Desinfektion (Oberflächen, Wasser, Luft)
• UV-Aushärtung von Klebstoffen und Beschichtungen
• UV-Druckfarben-Aushärtung (Druckindustrie)
• Nagelpflege (Gelaushärtung)
• Allgemeine UV-Beleuchtung und Phototherapie

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (bei Ts = 25°C, IF = 150 mA)

Die LED wird mit einem typischen Durchlassstrom von 150 mA betrieben. Die Durchlassspannung (VF) ist in vier Bereiche unterteilt: B11 (3,0–3,2 V), B12 (3,2–3,4 V), B13 (3,4–3,6 V) und B14 (3,6–3,8 V). Die typische Durchlassspannung liegt für das B12-Bin bei etwa 3,2 V, was eine übliche Auswahl für den Betrieb bei 150 mA darstellt. Der Sperrstrom (IR) ist auf 10 µA bei VR = 5 V begrenzt, was auf einen guten Gleichrichterübergang hinweist.

Der gesamte Strahlungsfluss (Φe) ist in Bins unterteilt: 1B26 (90–112 mW), 1B27 (112–140 mW), 1B28 (140–180 mW), 1B29 (180–224 mW). Die Spitzenwellenlänge (λp) ist in UA54 (365–370 nm) und UA55 (370–375 nm) unterteilt. Der Abstrahlwinkel beträgt 120° (Halbwinkel ±60°). Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (RthJ-S) beträgt typisch 45 °C/W.

2.2 Absolute Maximalwerte

Die LED darf nicht über die absoluten Maximalwerte hinaus betrieben werden, um Schäden zu vermeiden: Die maximale Verlustleistung beträgt 0,7 W, der Spitzen-Durchlassstrom 180 mA (Pulsbreitenbedingungen nicht spezifiziert, typisch für kurze Pulse), die Sperrspannung 5 V und die ESD-Toleranz (HBM) 1000 V. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen –40 und +85 °C, der Lagertemperaturbereich zwischen –40 und +100 °C und die maximale Sperrschichttemperatur beträgt 95 °C. Es ist entscheidend, die Sperrschichttemperatur unter 95 °C zu halten, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten; das thermische Design sollte sorgfältig berücksichtigt werden.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird nach Durchlassspannung, Strahlungsfluss und Spitzenwellenlänge in Bins sortiert, damit Kunden die geeignete Leistungsstufe auswählen können. Die Bin-Codes sind auf dem Rollenaufkleber aufgedruckt (z. B. B11 für VF 3,0–3,2 V, 1B26 für Fluss 90–112 mW, UA54 für Wellenlänge 365–370 nm). Das Kennzeichnungsformat enthält Felder für Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code und spezifische Werte für VF, Φe und WLP. Dies gewährleistet Rückverfolgbarkeit und vereinfacht die Bestandsverwaltung.

4. Analyse der Leistungskurven

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

Die typische I-V-Kennlinie zeigt, dass die Durchlassspannung bei 150 mA im Bereich von 3,2–3,6 V liegt. Die Kurve ist charakteristisch für eine GaN-basierte UV-LED. Mit steigendem Strom steigt VF nichtlinear an; bei niedrigeren Strömen (z. B. 30 mA) liegt VF bei etwa 3,3 V. Die Kurve ist nützlich für die Auslegung von Strombegrenzungswiderständen oder Konstantstromtreibern.

4.2 Relative Leistung vs. Durchlassstrom

Die relative Strahlungsleistung steigt mit dem Durchlassstrom bis zum maximalen Nennstrom. Bei 150 mA beträgt die relative Leistung etwa 100 % (normiert). Bei niedrigeren Strömen ist der Wirkungsgrad aufgrund des geringeren thermischen Abfalls etwas höher. Diese lineare Beziehung ist für Dimm-Anwendungen nützlich.

4.3 Temperatureinflüsse

Die Löttemperatur (Ts) beeinflusst die relative Strahlungsleistung. Wenn Ts von 25 °C auf 125 °C ansteigt, fällt die relative Leistung um etwa 40 % ab. Dieser thermische Abfall muss durch ein angemessenes Wärmemanagement kompensiert werden. Die maximal zulässige Löttemperatur für den Dauerbetrieb wird durch die Sperrschichttemperaturgrenze (95 °C) begrenzt. Die Derating-Kurve (Ts vs. Durchlassstrom) zeigt, dass bei höheren Umgebungstemperaturen der Treiberstrom reduziert werden muss, um innerhalb der sicheren Grenzen zu bleiben.

4.4 Spektrale Verteilung

Die spektrale Verteilung zeigt ein Maximum bei etwa 365–375 nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 10–15 nm. Die Emission liegt hauptsächlich im UVA-Bereich, der für die Photoinitiator-Aktivierung bei der Aushärtung und für keimtötende Anwendungen wirksam ist. Es werden keine UV-C-Wellenlängen (unter 280 nm) erzeugt; dieses Bauteil ist bei Verwendung geeigneter Abschirmung für viele Verbraucheranwendungen sicher.

4.5 Abstrahlcharakteristik

Das Strahlungsdiagramm zeigt eine lambertähnliche Verteilung mit einem Halbwertsleistungswinkel von ±60° (insgesamt 120°). Die Intensität ist im zentralen Bereich relativ gleichmäßig, was es für Flutlichtanwendungen geeignet macht. Die seitliche Abstrahlung ist vorteilhaft für Anwendungen, die eine große Abdeckung erfordern.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Gehäusekörperabmessungen des PLCC-2 betragen 2,80 mm × 3,50 mm bei einer Höhe (Dicke) von 0,65 mm. Die Unteransicht zeigt zwei Kontaktpads: Anode und Kathode. Die Polarität wird durch eine Kerbe oder Markierung auf dem Gehäuse angezeigt. Das empfohlene Lötermuster (Footprint) hat Abmessungen: 2,10 mm × 2,10 mm für jedes Pad, mit einem Pitch von 2,08 mm. Die empfohlene Gesamtlänge des Lötpads beträgt 2,80 mm und die Breite 3,50 mm (entsprechend dem Gehäuse). Alle Toleranzen betragen ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polarität und Handhabung

Das Bauteil ist gepolt; die Kathodenseite ist normalerweise markiert. Es ist darauf zu achten, dass keine Sperrspannung angelegt wird, die zu Migration und Schäden führen kann. Bei der Handhabung verwenden Sie eine Pinzette an den Seitenflächen und vermeiden Sie die Berührung der Silikonlinse (Oberfläche), da diese weich ist und Staub anziehen oder beschädigt werden kann.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist für bleifreies Reflow-Löten ausgelegt. Das empfohlene Profil hat eine Vorwärmzone (150–200 °C) für 60–120 Sekunden, eine Aufheizrate von maximal 3 °C/s, eine Zeit über 217 °C von bis zu 60 Sekunden, eine Spitzentemperatur von 260 °C für maximal 10 Sekunden und eine Abkühlrate von maximal 6 °C/s. Die Gesamtzeit von 25 °C bis zur Spitze sollte innerhalb von 8 Minuten liegen. Das Reflow-Löten darf nicht mehr als zweimal durchgeführt werden, und wenn der Abstand zwischen zwei Lötprozessen 24 Stunden überschreitet, können die LEDs Feuchtigkeit aufnehmen und beschädigt werden; vor dem zweiten Reflow wird ein Backen empfohlen.

6.2 Handlöten und Reparatur

Wenn Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur unter 300 °C für maximal 3 Sekunden. Es ist nur ein Handlötvorgang erlaubt. Eine Reparatur nach dem Reflow wird nicht empfohlen; falls unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppellötkolben und überprüfen Sie vorab, ob die LED-Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden.

6.3 Vorsichtsmaßnahmen

• Üben Sie keine mechanische Belastung auf die LED während oder unmittelbar nach dem Löten aus (insbesondere wenn das Gehäuse heiß ist).
• Vermeiden Sie die Montage von LEDs auf verzogenen Leiterplatten und biegen Sie die Platine nach dem Löten nicht.
• Kühlen Sie das Bauteil nach dem Reflow nicht schnell ab; lassen Sie es auf natürliche Weise auf Raumtemperatur abkühlen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Trägerband und Rolle

Die LEDs werden in einem geprägten Trägerband mit einer Breite von 8,00 mm, einem Pitch von 4,00 mm und einem Abdeckband geliefert. Der Rollendurchmesser beträgt 178 mm ±1 mm, der Nabendurchmesser 60 mm ±1 mm und die Bandbreite 12 mm. Jede Rolle enthält 4.000 Stück. Das Rollenetikett enthält Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Codes (VF, Φe, WLP), Menge und Datumscode.

7.2 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Lagerung

Das Bauteil hat die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3. Vor dem Öffnen des versiegelten Feuchtigkeitsschutzbeutels betragen die Lagerbedingungen ≤30 °C und ≤75 % relative Luftfeuchtigkeit (rF) bis zu einem Jahr. Nach dem Öffnen müssen die LEDs innerhalb von 24 Stunden verwendet werden, wenn sie bei ≤30 °C und ≤60 % rF gelagert werden. Wenn die Feuchtigkeitsanzeigekarte übermäßige Feuchtigkeit anzeigt oder die Lagerzeit überschritten wurde, ist vor der Verwendung ein Backen bei 60 ±5 °C für ≥24 Stunden erforderlich.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Wärmemanagement

Da die Effizienz und Lebensdauer der LED stark von der Sperrschichttemperatur abhängen, ist eine ausreichende Wärmeableitung entscheidend. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt beträgt 45 °C/W. Bei einer Verlustleistung von 0,7 W (z. B. VF=3,5 V × IF=200 mA, aber maximaler Strom 180 mA, typisch 150 mA ergibt ~0,525 W) beträgt der Temperaturanstieg der Sperrschicht über dem Lötpunkt etwa 0,525 × 45 = 23,6 °C. Wenn die Umgebungstemperatur 85 °C beträgt, läge die Sperrschichttemperatur bei etwa 109 °C, was die Grenze von 95 °C überschreitet. Daher muss bei Hochtemperaturumgebungen der Strom reduziert oder ein größerer Kühlkörper verwendet werden.

8.2 Schaltungsdesign

Verwenden Sie immer einen Strombegrenzungswiderstand oder einen Konstantstromtreiber, um Überstrom aufgrund von Durchlassspannungsschwankungen zu vermeiden. Legen Sie keine Sperrspannung an. Die ESD-Empfindlichkeit beträgt 1000 V (HBM); verwenden Sie ESD-Schutzausrüstung während der Handhabung und Montage. Das Material des Gehäuses sollte keine Schwefelverbindungen über 100 ppm enthalten, wobei der Gehalt an Halogenen (Brom und Chlor einzeln<900 ppm, insgesamt<1500 ppm) betragen muss, um Korrosion der LED zu vermeiden.

8.3 Reinigung

Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie Isopropylalkohol (IPA). Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, da dies die Drahtbonds beschädigen kann. Andere Lösungsmittel sollten auf Verträglichkeit mit der Silikonvergussmasse und dem Gehäusematerial getestet werden. Die Silikonoberfläche ist weich und kann Staub anziehen; reinigen Sie sie vorsichtig, falls erforderlich.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu standardmäßigen sichtbaren LEDs hat diese UV-LED eine höhere Durchlassspannung (3,0–3,8 V gegenüber ~2,0–3,0 V für sichtbare LEDs) und einen geringeren Wirkungsgrad (Strahlungsleistung gegenüber Strahlungsfluss). Sie bietet jedoch ein schmales UVA-Emissionsspektrum, das für photochemische Prozesse optimiert ist. Das PLCC-2-Gehäuse ist weit verbreitet und kompatibel mit vorhandener Bestückungs- und Reflow-Infrastruktur. Das Produkt konkurriert mit anderen UV-LEDs ähnlicher Leistung; sein Vorteil liegt im kompakten Footprint, dem weiten Abstrahlwinkel und den mehreren Bin-Optionen für die Leistungsanpassung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Wie wähle ich das richtige Durchlassspannungs-Bin aus?
Wählen Sie das Bin, das zur Ausgangsspannung Ihres Treibers passt. Für einen Konstantstromtreiber mit 150 mA und einer Ausgangsspannung von 3,4 V wären B12 (3,2–3,4 V) oder B13 (3,4–3,6 V) geeignet. Berücksichtigen Sie stets den Spannungsabfall über dem Treiber und dem Vorwiderstand.

F2: Was ist die erwartete Lebensdauer dieser LED?
Die Lebensdauer ist nicht explizit im Datenblatt angegeben, aber bei ordnungsgemäßem Wärmemanagement (Sperrschichttemperatur unter 85 °C) erreichen typische UV-LEDs L70-Lebensdauern von 10.000–20.000 Stunden. Hohe Sperrschichttemperaturen verkürzen die Lebensdauer drastisch.

F3: Kann die LED mit höherem Strom gepulst werden?
Der maximale Spitzen-Durchlassstrom beträgt 180 mA. Bei Pulsung mit geringem Tastverhältnis (<10 %) können höhere Pulsströme möglich sein, aber die absoluten Maximalwerte sollten nicht überschritten werden. Fragen Sie den Hersteller um Rat.

F4: Ist die UV-Strahlung für Menschen schädlich?
UVA-Strahlung (365–375 nm) kann bei längerer Exposition Hautalterung und Augenschäden verursachen. Es sollte eine geeignete Abschirmung oder Schutzbrille verwendet werden. Die LED ist keine UV-C-Quelle, dennoch sind Vorsichtsmaßnahmen erforderlich.

11. Praktische Anwendungsfälle

Fall 1 – UV-Aushärtung von Leiterplatten:Ein System zur Aushärtung von Lötmaskentinte verwendet ein Array dieser LEDs. Mit einem Abstrahlwinkel von 120° kann eine einzelne Reihe von LEDs ein 10 cm breites Band gleichmäßig ausleuchten. Der gesamte Strahlungsfluss von 180 mW pro LED (1B28-Bin) ermöglicht eine schnelle Aushärtung in einem Abstand von 5 mm.

Fall 2 – Nagellampe:In einer Nagelaushärtungslampe sind mehrere LEDs in einem Halbkreis angeordnet. Das Maximum bei 365–370 nm entspricht der Absorption von Photoinitiatoren in Gellacken. Die kompakte Größe ermöglicht ein schlankes Lampendesign.

Fall 3 – Desinfektion:Für die Oberflächendesinfektion kleiner Gegenstände (z. B. Handyhüllen) liefert eine einzelne LED, die mit 150 mA betrieben wird, genügend UVA-Intensität, um Bakterien auf einer Fläche von 10 cm² nach wenigen Minuten Belichtung zu inaktivieren. Ein Reflektor kann hinzugefügt werden, um den Strahl zu bündeln.

12. Funktionsprinzip von UV-LEDs

Diese LED verwendet eine auf Galliumnitrid (GaN) basierende Halbleiterstruktur, die Licht emittiert, wenn Elektronen im aktiven Bereich mit Löchern rekombinieren. Das PLCC-2-Gehäuse besteht aus einem Leadframe mit integrierter Reflektorwanne, einem Chipattach, Drahtbonds und einer für UVA transparenten Silikonvergussmasse. Die Silikonlinse schützt den Chip und formt die Lichtausgabe. Das thermische Pad auf der Unterseite des Gehäuses ermöglicht die Wärmeableitung zur Leiterplatte. Das Bauteil ist für den Betrieb mit Konstantstrom ausgelegt; die Durchlassspannung wird durch die Bandlücke der aktiven Schicht bestimmt (≈3,4 eV für 365 nm).

13. Markt- und Technologietrends

UV-LEDs ersetzen zunehmend herkömmliche Quecksilberlampen in den Bereichen Aushärtung, Desinfektion und Medizin aufgrund ihrer geringen Größe, sofortigem Ein-/Ausschalten, keiner Aufwärmzeit und Umweltfreundlichkeit (kein Quecksilber). Der Trend geht zu höheren Leistungsdichten (z. B. 1 W pro Chip) und kürzeren Wellenlängen (UV-C für Desinfektion). UVA-LEDs wie diese bleiben jedoch die Arbeitstiere für die Aushärtung, da sie effizienter sind und längere Lebensdauern als UV-C-LEDs haben. Zukünftige Entwicklungen umfassen eine verbesserte Extraktionseffizienz (durch strukturierte Substrate oder Flip-Chip-Designs) und integrierte Optiken (z. B. Kollimatorlinsen). Das PLCC-2-Gehäuse dieses Produkts ist eine ausgereifte Technologie, die kostengünstige Massenproduktion ermöglicht.