UV-LED RF-C37P6-URF-AR Spezifikation - Größe 3,7x3,7x3,45mm - Durchlassspannung 4,5-7,5V - Leistung 3,8W - Spitzenwellenlänge 275nm - Deutsches Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument präsentiert die detaillierten technischen Spezifikationen einer hochzuverlässigen, leistungsstarken Ultraviolett-LED (UV-LED) für den Einsatz in Desinfektions-, Sterilisations- und Luftreinigungsanwendungen. Das Bauteil verfügt über ein kompaktes oberflächenmontiertes Gehäuse von 3,7 mm x 3,7 mm x 3,45 mm mit einem Abstrahlwinkel von 60 Grad, was eine effiziente Integration in verschiedene elektronische Baugruppen ermöglicht. Das Produkt ist RoHS-konform und wird als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3 eingestuft, wodurch die Kompatibilität mit standardmäßiger SMT-Bestückung und Reflow-Lötverfahren gewährleistet wird. Mit einer maximalen Verlustleistung von 3,8 W und Durchlassspannungsoptionen von 4,5 V bis 7,5 V bei 350 mA liefert diese UV-LED zuverlässige Leistung in anspruchsvollen Umgebungen.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Optoelektronische Kenngrößen (bei 25 °C, 350 mA)

Die Durchlassspannung (VF) ist in vier Bins spezifiziert: F02 (4,5-5,5 V), F03 (5,5-6,5 V mit typisch 6,3 V), F04 (6,5-7,5 V). Der Sperrstrom (IR) bei VR=10 V ist minimal, die Bins 1H05 bis 1H08 decken 5 µA bis 40 µA ab. Der gesamte Strahlungsfluss (Φe) reicht von 270 mW bis 275 mW (Bin UA35) oder 275-280 mW (Bin UA36). Die Spitzenwellenlänge (λp) beträgt typisch 275 nm (Bereich 270-280 nm). Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 8-12 nm, der Abstrahlwinkel 60° und der Wärmewiderstand (RTHJ-S) maximal 45 °C/W.

2.2 Absolute Maximalwerte

Die maximale Verlustleistung beträgt 3,8 W, der Spitzen-Durchlassstrom (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Impuls) 500 mA, die Sperrspannung 10 V. Die elektrostatische Entladung (HBM) hält 1000 V stand. Der Betriebstemperaturbereich liegt bei -40 °C bis +45 °C, die Lagerung bei -20 °C bis +65 °C, die Sperrschichttemperatur maximal 60 °C. Es ist darauf zu achten, dass die Sperrschichttemperatur während des Betriebs diesen Grenzwert nicht überschreitet.

2.3 Binning-System

Das Produkt wird nach Durchlassspannung (F02-F04), Sperrstrom (1H05-1H08) und Strahlungsfluss (UA35, UA36) sortiert. Die Spitzenwellenlänge liegt bei 275 nm mit einer Toleranz von ±2 nm. Messtoleranzen: VF ±0,1 V, Wellenlänge ±2 nm, Strahlungsfluss ±10 %. Kunden sollten die geeigneten Bins basierend auf ihren Systemanforderungen auswählen.

3. Analyse der Leistungskurven

3.1 Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die I-V-Kennlinie zeigt eine typische Durchlassspannung von etwa 6,1 V bei 350 mA mit einer steilen Steigung, was auf einen niedrigen differentiellen Widerstand hinweist. Bei 100 mA fällt VF auf etwa 5,9 V; bei 500 mA steigt sie auf etwa 6,5 V.

3.2 Relative Leistung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die relative Intensität steigt nahezu linear mit dem Strom von 0 bis 500 mA und erreicht bei 500 mA etwa 150 % des Wertes bei 350 mA. Dies ermöglicht ein kurzzeitiges Übersteuern innerhalb der Grenzen.

3.3 Spitzenwellenlänge in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die Spitzenwellenlänge verschiebt sich geringfügig mit dem Strom: bei 100 mA beträgt λp ≈ 274,0 nm; bei 500 mA λp ≈ 274,8 nm. Diese Verschiebung ist über den gesamten Strombereich gering (etwa 0,8 nm) und zeigt eine gute Wellenlängenstabilität.

3.4 Temperaturabhängigkeit

Der maximale Durchlassstrom wird mit steigender Lötstellentemperatur reduziert: bei Ts=25 °C beträgt der maximale Strom 500 mA; bei Ts=50 °C sinkt er auf ~300 mA; bei Ts=100 °C sollte der Strom Null sein. Ein angemessenes Wärmemanagement ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Leistung.

3.5 Spektrale Verteilung

Die spektrale Verteilung ist um 275 nm zentriert mit einer vollen Halbwertsbreite von etwa 10 nm. Die Emission liegt überwiegend im UVC-Bereich (200-280 nm), was sie für keimtötende Anwendungen effektiv macht.

3.6 Abstrahlcharakteristik

Das Abstrahldiagramm zeigt ein lambertähnliches Muster, bei dem die Intensität bei etwa ±30° auf 50 % abfällt und bei ±90° nahe Null ist. Dies ergibt einen gleichmäßigen Beleuchtungswinkel von 60°.

4. Mechanische Informationen und Gehäuseangaben

4.1 Gehäuseabmessungen

Die Draufsicht zeigt einen Körper von 3,70 mm x 3,70 mm mit einer Höhe von 3,45 mm. Die Seitenansicht zeigt eine zentrale Linsenhöhe von 1,20 mm über der Basis. Die Bodenansicht zeigt zwei große thermische/elektrische Pads: Das Anoden-Pad ist 3,20 mm x 2,20 mm, das Kathoden-Pad ist 3,20 mm x 1,20 mm, beide getrennt durch 0,50 mm Abstände. Die Polarität ist auf der Unterseite markiert.

4.2 Lötauflage (Empfohlenes Pad-Design)

Empfohlenes PCB-Landemuster: Anoden-Pad 3,70 mm x 3,20 mm, Kathoden-Pad 3,70 mm x 1,20 mm, mit 0,50 mm Abstand dazwischen. Dies gewährleistet einen guten thermischen und elektrischen Kontakt. Alle Maße in Millimetern mit einer Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

4.3 Polaritätskennzeichnung

Die Polarität wird auf der Bodenansicht durch eine "+"-Markierung auf der Anodenseite angezeigt. Das Bauteil ist auch auf dem Gurtband mit einer Polaritätsmarkierung versehen.

5. Löt- und Montagerichtlinien

5.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Profil: Vorwärmen von 150 °C auf 200 °C für 60-120 Sekunden, Aufheizen auf 217 °C (TL) innerhalb von maximal 60 Sekunden, dann Spitzentemperatur 260 °C für maximal 10 Sekunden (tp). Die Kühlrate sollte 6 °C/s nicht überschreiten. Die Gesamtzeit von 25 °C bis zur Spitze sollte innerhalb von 8 Minuten liegen. Überschreiten Sie nicht zwei Reflow-Zyklen; wenn zwischen den Zyklen mehr als 24 Stunden vergehen, backen Sie die LEDs zuerst.

5.2 Handlöten

Handlöten: Lötkolbentemperatur unter 300 °C für weniger als 3 Sekunden, nur einmal. Üben Sie während des Lötens keinen Druck auf die Silikonlinse aus.

5.3 Reparatur und Nacharbeit

Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, verwenden Sie einen Doppelspitzen-Lötkolben und überprüfen Sie, ob die LED-Kenngrößen intakt bleiben.

5.4 Handhabungshinweise

Die Silikonvergussmasse der LED ist weich; vermeiden Sie mechanische Belastung der oberen Oberfläche. Montieren Sie die LED nicht auf verzogenen Leiterplatten und biegen Sie die Platine nach dem Löten nicht. Vermeiden Sie schnelle Abkühlung. Verwenden Sie geeignete ESD-Vorsichtsmaßnahmen (das Bauteil besteht 1000 V HBM, aber Schutz ist dennoch erforderlich).

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikationen

Die Einheiten werden auf Gurt und Rolle verpackt: 500 Stück pro Rolle. Gurtbandteilung 4,0 mm, Breite 12,0 mm, mit einer Taschentiefe, die den 3,7 mm Körper aufnimmt. Rollendurchmesser 178 mm, Breite 12 mm, Nabendurchmesser 60 mm, Spindelloch 13,0 mm.

6.2 Etiketteninformationen

Jede Rolle trägt ein Etikett mit: Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode (einschließlich Φe, VF, WLP Bins), Menge und Datum. Das Etikett enthält auch das ESD-Warnsymbol.

6.3 Feuchtigkeitsbarriere-Verpackung

Die Rolle wird in einem feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikator-Karte versiegelt. Lagerung vor dem Öffnen: ≤30 °C, ≤75 % relative Luftfeuchtigkeit für bis zu 1 Jahr. Nach dem Öffnen: ≤30 °C, ≤60 % relative Luftfeuchtigkeit für 24 Stunden. Wenn überschritten, bei 60±5 °C für ≥24 Stunden backen.

7. Anwendungsempfehlungen

7.1 Typische Anwendungen

Diese UV-LED ist optimiert für Desinfektion (Wasser, Luft, Oberflächen), Sterilisation medizinischer Geräte und Luftreinigungssysteme. Ihre kompakte Größe und hohe Strahlungsleistung ermöglichen die Integration in tragbare und stationäre Installationen.

7.2 Designüberlegungen

Für einen zuverlässigen Betrieb sorgen Sie für ausreichende Wärmeableitung: Der Wärmewiderstand von 45 °C/W bedeutet, dass bei 3,8 W der Temperaturanstieg von der Sperrschicht zur Lötstelle 171 °C beträgt, was die Sperrschichttemperaturgrenze von 60 °C überschreitet. Daher muss die tatsächliche Leistung reduziert werden (z. B. 350 mA ergeben etwa 2,2 W, was einem Anstieg von 99 °C entspricht, immer noch über den Grenzwerten; ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist entscheidend). Verwenden Sie Vorwiderstände oder Konstantstromtreiber, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern. Vermeiden Sie Sperrspannungsbedingungen.

7.3 Materialverträglichkeit

Die LED ist empfindlich gegenüber Schwefel, Brom, Chlor und flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs). Stellen Sie sicher, dass die umgebenden Materialien enthalten:<100 ppm Schwefel,<900 ppm Brom und Chlor jeweils, und gesamte Halogene<1500 ppm. Vermeiden Sie Klebstoffe, die organische Dämpfe ausgasen.

8. Zuverlässigkeit und Prüfung

8.1 Zuverlässigkeitsprüfungen

Das Produkt hat bestanden: Reflow-Löten (260 °C, 3 Mal), Temperaturschock (-40 °C bis 100 °C, 100 Zyklen) und Lebensdauertest (25 °C, 350 mA, 1000 Stunden). Alle mit Akzeptanzkriterium 0/1 (keine Ausfälle erlaubt). Ausfallkriterien: VF > O.S.G.×1,1, IR > O.S.G.×2,0, Φe < U.S.G.×0,7.

8.2 Lagerung und Handhabung

In Originalverpackung unter kontrollierten Bedingungen lagern. Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden verwenden oder vor Gebrauch backen. Mit ESD-Schutz handhaben und Berührung der Linse vermeiden.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu standardmäßigen SMD-UV-LEDs bietet dieses Produkt eine ausgewogene Kombination aus hoher Leistung (max. 3,8 W) und kompakter Grundfläche (3,7x3,7 mm). Der Abstrahlwinkel von 60° ist breiter als bei vielen Tief-UV-LEDs (typischerweise 30-45°) und bietet eine breitere Abdeckung. Der Wärmewiderstand von 45 °C/W ist für diese Gehäusegröße konkurrenzfähig. Die Durchlassspannungs-Bins ermöglichen die Auswahl für bestimmte Treiberspannungen (z. B. 6 V oder 12 V Systeme). Der Strahlungsfluss von ~275 mW bei 350 mA ist typisch für UVC-LEDs in diesem Gehäuse und eignet sich für Desinfektionsanwendungen.

10. Häufig gestellte Fragen

1. Was ist die Spitzenwellenlänge?Die Spitzenwellenlänge liegt bei 275 nm (typisch) im UVC-Keimtötungsbereich.
2. Kann ich diese LED kontinuierlich mit 500 mA betreiben?Nein, der maximale Nennstrom von 500 mA gilt für Impulse (0,1 ms, 10 % Tastverhältnis). Dauerbetrieb bei 500 mA würde die Sperrschichttemperaturgrenze überschreiten, es sei denn, es wird eine außergewöhnliche Kühlung bereitgestellt.
3. Was ist der empfohlene Treiberstrom?350 mA ist die typische Testbedingung und wird für den Dauerbetrieb mit geeigneter Wärmeableitung empfohlen. Niedrigere Ströme (z. B. 200-300 mA) verbessern Lebensdauer und Effizienz.
4. Benötigt diese LED einen Kühlkörper?Ja, aufgrund der hohen Verlustleistung und des Wärmewiderstands ist ein Kühlkörper oder ein Wärmeleitpad erforderlich, um die Lötstellentemperatur bei 350 mA unter 45 °C zu halten.
5. Wie ist das Binning für die Durchlassspannung?Bins F02 (4,5-5,5 V), F03 (5,5-6,5 V), F04 (6,5-7,5 V). Verwenden Sie geeignete strombegrenzende Komponenten für Ihre Versorgungsspannung.
6. Kann ich dies für die Wasserdesinfektion verwenden?Ja, die Wellenlänge von 275 nm ist wirksam zur Inaktivierung von Bakterien und Viren in Wasser, sofern das Design eine geeignete optische Kopplung und Kühlung umfasst.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

11.1 Luftreinigungseinheit

Ein Luftreiniger mit dieser UV-LED kann mit einem einfachen Konstantstromtreiber bei 350 mA und einem kleinen Kühlkörper an einem Metallgehäuse ausgelegt werden. Der Abstrahlwinkel von 60° ermöglicht eine gleichmäßige Bestrahlung eines photokatalytischen Filters. Für eine kleine Raumeinheit genügen ein oder zwei LEDs.

11.2 Tragbarer Sterilisationsstab

Batteriebetriebener Sterilisator: Verwenden Sie drei LEDs in Reihe mit einem Aufwärtswandler, um ~18 V bei 350 mA bereitzustellen. Das kompakte Gehäuse (3,7 mm) ermöglicht ein schlankes Stabdesign. Fügen Sie ein Quarzfenster und einen Näherungssensor für die Sicherheit hinzu.

11.3 Oberflächendesinfektionsmodul

Für die Sterilisation von Förderbändern können Arrays dieser LEDs gekachelt werden. Mit einem Teilungsabstand von 12 mm auf dem Band können Arrays ausgelegt werden, um ein 100 mm breites Band abzudecken. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement über ein Aluminiumsubstrat ist erforderlich.

12. Prinzipvorstellung

UVC-LEDs erzeugen Licht durch Elektrolumineszenz in einem Halbleitermaterial (typischerweise AlGaN). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und emittieren Photonen mit einer Energie, die der Bandlücke entspricht. Die Wellenlänge von 275 nm entspricht einer Photonenenergie von etwa 4,5 eV. Das tiefe ultraviolette Licht schädigt die DNA/RNA von Mikroorganismen, verhindert die Vermehrung und führt zur Inaktivierung. Dieses physikalische Prinzip liegt Desinfektionsanwendungen zugrunde.

13. Entwicklungstrends

Der UVC-LED-Markt entwickelt sich in Richtung höherer Effizienz (WPE derzeit >5 %, angestrebt >10 %), längerer Lebensdauer (>10.000 Stunden) und niedrigerer Kosten pro mW. Die Gehäusegrößen schrumpfen bei gleichbleibender Leistung. Dieses 3,7-mm-Gehäuse stellt ein ausgereiftes Design dar; zukünftige Trends umfassen Chip-Scale-Packages und integrierte Optiken. Darüber hinaus treiben Bedenken hinsichtlich der Toxizität von Quecksilberlampen die Einführung LED-basierter UV-Systeme in medizinischen, industriellen und Verbrauchermärkten voran.