UVA LED 2835 SMD Datenblatt - 2,8x3,5mm Gehäuse - 3,2-3,8V - 60mA - 365-370nm - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine Serie von hochleistungsfähigen Ultraviolett-A (UVA) Leuchtdioden (LEDs) in einem kompakten Oberflächenmontagegehäuse (SMD). Der primäre Anwendungsbereich dieser Bauteile liegt in Systemen, die eine kontrollierte UV-Emission im Bereich von 365-370 Nanometern erfordern.

Die Kernvorteile dieser Produktserie umfassen ihre hohe Strahlungseffizienz, was zu mehr optischer Leistung pro elektrischer Eingangsleistung führt, sowie ihr niedriger Energieverbrauch. Das Bauteil verfügt über einen breiten Abstrahlwinkel von 120 Grad, der eine breite und gleichmäßige Bestrahlung in den Zielanwendungen gewährleistet. Sein Formfaktor mit einer Länge von 2,8 mm und einer Breite von 3,5 mm macht es für die Integration in platzbeschränkte moderne elektronische Baugruppen geeignet.

Das Produkt ist für die Einhaltung wichtiger internationaler Umwelt- und Sicherheitsstandards ausgelegt. Es ist bestätigt RoHS-konform (Beschränkung gefährlicher Stoffe), wird mit bleifreien (Pb-freien) Prozessen hergestellt und entspricht der EU REACH-Verordnung. Darüber hinaus erfüllt es halogenfreie Anforderungen, wobei der Brom- (Br) und Chlorgehalt (Cl) unter spezifizierten Grenzwerten gehalten wird (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

1.1 Zielanwendungen

Die spezifische Wellenlänge und Ausgangscharakteristik machen diese LED-Serie ideal für mehrere Nischenanwendungen:

• UV-Nagelhärtung:Verwendung in Geräten zum Aushärten von Gel-Nagellacken.
• UV-Fälschungsdetektion:Eingesetzt in Scannern und Detektoren, um Sicherheitsmerkmale auf Banknoten, Dokumenten oder Produkten sichtbar zu machen, die unter UVA-Licht fluoreszieren.
• UV-Mückenfalle:Integriert in Insektenfanggeräte, bei denen UVA-Licht fliegende Insekten anlockt.

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Maximaler DC-Flussstrom (I_F):120 mA
• Maximaler ESD-Widerstand (Human Body Model):2000 V
• Thermischer Widerstand (R_th):25 °C/W. Dieser Parameter gibt an, wie effektiv Wärme vom LED-Chip zum Lötpad abgeführt wird. Ein niedrigerer Wert ist für das Thermomanagement besser.
• Maximale Sperrschichttemperatur (T_J):110 °C. Die Temperatur am Halbleiterchip selbst darf diesen Grenzwert nicht überschreiten.
• Betriebstemperaturbereich (T_Opr):-40 °C bis +85 °C.
• Lagertemperaturbereich (T_Stg):-40 °C bis +100 °C.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Der typische Betriebspunkt und die Leistung für den aufgeführten Bestellcode sind unten definiert. Alle Messungen werden typischerweise bei einer Lötpadtemperatur von 25°C durchgeführt, sofern nicht anders angegeben.

• Flussstrom (I_F):60 mA (Typischer Betriebspunkt)
• Flussspannung (V_F):3,2 V bis 3,8 V (bei I_F= 60mA)
• Spitzenwellenlänge (λ_P):365 nm bis 370 nm
• Strahlungsleistung (Φ_e):
  • Minimum: 70 mW
  • Typisch: 90 mW
  • Maximum: 130 mW

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistung sortiert (gebinnt). Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Mindestkriterien für ihre Anwendung erfüllen.

3.1 Binning der Strahlungsleistung

LEDs werden basierend auf ihrer minimalen Strahlungsleistung beim Betriebsstrom kategorisiert. Die Bin-Codes (R5, R6, R7, R8, R9, S1) repräsentieren steigende Ausgangsleistungen, von einem Minimum von 70mW (R5) bis zu 130mW (S1). Die Messtoleranz beträgt ±10%.

3.2 Binning der Spitzenwellenlänge

Die Wellenlänge wird streng kontrolliert. Alle Bauteile dieser Serie fallen in ein einziges Bin mit der Bezeichnung "U36", das eine Spitzenwellenlänge zwischen 365nm und 370nm garantiert, mit einer Messtoleranz von ±1nm.

3.3 Binning der Flussspannung

Bauteile werden auch nach ihrem Spannungsabfall bei 60mA sortiert. Drei Bins sind definiert:

• 3234: V_F= 3,2V - 3,4V
• 3436: V_F= 3,4V - 3,6V
• 3638: V_F= 3,6V - 3,8V

4. Analyse der Leistungskennlinien

4.1 Flussspannung vs. Flussstrom (IV-Kennlinie)

Die bereitgestellte Kurve veranschaulicht die nichtlineare Beziehung zwischen der an der LED anliegenden Spannung und dem resultierenden Strom. Für einen auf 60mA eingestellten Konstantstromtreiber liegt der erwartete Spannungsabfall innerhalb des in den elektrischen Kenngrößen definierten Bereichs von 3,2V-3,8V. Die Kurve zeigt, wie die Spannung mit dem Strom ansteigt, und unterstreicht die Notwendigkeit einer korrekten Stromregelung, nicht Spannungsregelung, um die Lichtausgabe zu steuern und thermisches Durchgehen zu verhindern.

4.2 Relative Strahlungsleistung vs. Flussstrom

Dieses Diagramm zeigt, dass die optische Ausgangsleistung (Strahlungsleistung) annähernd proportional zum Flussstrom ist. Eine Erhöhung des Treiberstroms erhöht die Lichtausgabe. Ein Betrieb über den empfohlenen 60mA hinaus erzeugt jedoch mehr Wärme, was die Effizienz und Lebensdauer potenziell verringert, wie in der Derating-Kurve gezeigt.

4.3 Relative Strahlungsleistung vs. Sperrschichttemperatur

Dies ist eine kritische Kenngröße für das Thermomanagement. Die Kurve zeigt, dass mit steigender Sperrschichttemperatur (T_J) die Strahlungsleistungsausgabe abnimmt. Dieser negative Temperaturkoeffizient unterstreicht die Bedeutung eines effektiven thermischen Designs (z.B. Verwendung einer Leiterplatte mit Wärmedurchkontaktierungen, ausreichender Kupferfläche und gegebenenfalls eines Kühlkörpers), um die Sperrschichttemperatur der LED während des Betriebs so niedrig wie möglich zu halten und eine stabile und maximale Lichtausgabe zu gewährleisten.

4.4 Spitzenwellenlänge vs. Sperrschichttemperatur

Die Spitzenemissionswellenlänge einer LED hängt leicht von der Temperatur ab. Dieses Diagramm quantifiziert diese Verschiebung für diese UVA-Komponente. Das Verständnis dieser Verschiebung ist wichtig für Anwendungen, bei denen die exakte Wellenlänge kritisch ist, wie z.B. bei bestimmten Härtungs- oder Fluoreszenzprozessen.

4.5 Spektrale Verteilung

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen. Für diese UVA-LED ist die Emission um den 365-370nm-Peak mit einer charakteristischen spektralen Breite zentriert. Diese Information ist für Anwendungen wichtig, die auf spezifische UV-Spektralbänder empfindlich reagieren.

4.6 Derating-Kurve

Die Derating-Kurve gibt den maximal zulässigen kontinuierlichen Flussstrom basierend auf der am Lötpad (Anodenseite) gemessenen Temperatur an. Mit steigender Lötpadtemperatur muss der maximal sichere Betriebsstrom reduziert werden, um ein Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur von 110°C zu verhindern. Diese Kurve ist für das Design zuverlässiger Systeme, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur, unerlässlich.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen

Das LED-Gehäuse hat einen rechteckigen Footprint von 2,8 mm x 3,5 mm. Detaillierte Maßzeichnungen spezifizieren die genaue Positionierung der Lötpads, die Linsengeometrie und die Lage des thermischen Pads. Das thermische Pad ist elektrisch mit der Kathode verbunden. Standardmaßtoleranzen betragen ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Ein wichtiger Hinweis zur Handhabung warnt davor, Kraft auf die Linse auszuüben, da dies zu einem Bauteilausfall führen kann.

5.2 Lötpad-Design und Polarität

Das Lötmusterdiagramm identifiziert klar die Anoden- und Kathodenpads. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden. Das Design umfasst ein zentrales thermisches Pad, um den Wärmetransport vom LED-Chip zur Leiterplatte (PCB) zu erleichtern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprozess

Diese UVA-LED-Serie ist für standardmäßige Oberflächenmontageprozesse (SMT) geeignet. Wichtige Richtlinien umfassen:

• Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden, um thermische Belastung zu vermeiden.
• Mechanische Belastung des LED-Gehäuses während der Erwärmungsphase des Lötens muss minimiert werden.
• Die Leiterplatte sollte nicht gebogen oder verformt werden, nachdem die LEDs angelötet sind.
• Wenn Klebstoff verwendet wird, muss sein Aushärtungsprozess Standard-Ofenprofilen folgen, die mit dem Bauteil kompatibel sind.

Ein typisches Reflow-Lötprofil wird vorgeschlagen, das das empfohlene Zeit-Temperatur-Verhältnis für Vorwärm-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen zeigt, um eine zuverlässige Lötstelle zu gewährleisten, ohne die LED zu beschädigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackung auf Emitterband und Rolle

Für die automatisierte Bestückung werden die LEDs auf geprägter Trägerbahn geliefert, die auf Rollen aufgewickelt ist. Die Standardverpackungsmenge beträgt 2000 Stück pro Rolle. Detaillierte Maßzeichnungen für die Taschen der Trägerbahn und die Rolle selbst werden bereitgestellt, mit typischen Toleranzen von ±0,1 mm.

7.2 Feuchtigkeitssensitivität und Lagerung

Die Bauteile sind in feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüten verpackt, um die Aufnahme von Luftfeuchtigkeit zu verhindern, die während des Hochtemperatur-Reflow-Prozesses zu "Popcorning" (Gehäuserissbildung) führen könnte. Sobald der versiegelte Beutel geöffnet ist, sollten die Bauteile innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens verwendet oder gemäß den Standard-IPC/JEDEC-Richtlinien vor dem Löten getrocknet werden.

7.3 Produktnomenklatur (Bestellcode)

Der vollständige Bestellcode ist eine strukturierte Zeichenkette, die alle wichtigen Spezifikationen kodiert. Zum Beispiel:UVA2835TZ0112-PUA6570120X38060-2Tzerfällt wie folgt:

• UVA2835TZ0112:Basis-Teilenummer (UVA, 2835 Gehäuse, PCT-Material, mit Zener, 1 Chip, 120° Winkel).
• P:Chip-Ausrichtung (P-Seite oben).
• UA:Farbwiedergabeindex-Code (UVA).
• 6570:Wellenlängenbereich-Code.
• 120:Code für maximale Strahlungsleistungsspezifikation.
• X38:Flussspannungsbereich (3,2V-3,8V).
• 060:Flussstrom-Nennwert (60mA).
• 2:Verpackungstyp (2.000 Stück pro Rolle).
• T:Bandverpackungs-Code.

7.4 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält mehrere Felder für Rückverfolgbarkeit und Identifikation:

• P/N:Die Herstellungsnummer des Herstellers.
• QTY:Die Anzahl der Bauteile auf der Rolle.
• CAT / HUE / REF:Codes für das Strahlungsleistungs-Bin, Farb- (Wellenlängen-) Bin bzw. Flussspannungs-Bin.
• LOT No:Herstellungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Thermomanagement

Angesichts des thermischen Widerstands von 25°C/W und der negativen Auswirkung der Temperatur auf Ausgangsleistung und Wellenlänge ist eine effektive Wärmeableitung von größter Bedeutung. Designer sollten:

• Eine Leiterplatte mit einem dedizierten Lötflächenmuster verwenden, das mit internen Masseebenen oder großen Kupferflächen verbunden ist.
• Mehrere Wärmedurchkontaktierungen unter dem thermischen Pad der LED einplanen, um Wärme zu anderen Leiterplattenlagen oder einem externen Kühlkörper abzuleiten.
• Auf die Derating-Kurve verweisen, um sicherzustellen, dass der Betriebsstrom für die erwartete maximale Lötpadtemperatur in der Anwendung angemessen ist.

8.2 Elektrische Ansteuerung

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein Konstantstromtreiberschaltkreis wird gegenüber einem einfachen Vorwiderstand oder einer Spannungsquelle dringend empfohlen, insbesondere für eine konsistente Ausgabe und Langlebigkeit. Der Treiber sollte für die Lieferung eines stabilen 60mA (oder eines niedrigeren Stroms gemäß den Derating-Anforderungen) ausgelegt sein und muss den Flussspannungsbereich von 3,2V bis 3,8V verkraften können.

8.3 Optisches Design

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet einen breiten Strahl. Für Anwendungen, die fokussiertes oder kollimiertes UV-Licht erfordern, sind Sekundäroptiken (Linsen oder Reflektoren) notwendig. Das Material dieser Optiken muss für UVA-Wellenlängen durchlässig sein (z.B. spezielles Glas oder UV-stabile Kunststoffe wie PMMA).

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-UV-Lampen oder größeren SMD-Gehäusen bietet diese 2835 UVA-LED erhebliche Vorteile:

• Größe und Integration:Der kompakte 2835-Footprint ermöglicht eine höhere Bestückungsdichte und Integration in kleinere, moderne Geräte.
• Effizienz:Hohe Strahlungseffizienz führt bei gegebener Lichtausgabe zu niedrigerem Energieverbrauch und reduzierter Wärmeentwicklung.
• Lebensdauer:Festkörper-LEDs haben typischerweise eine viel längere Betriebslebensdauer als traditionelle UV-Lampen.
• Sofortiges Ein-/Ausschalten:LEDs erreichen sofort volle Leistung, anders als einige Lampen, die eine Aufwärmzeit benötigen.
• Umwelt:RoHS-, halogenfreie und REACH-Konformität erfüllen strenge globale Umweltvorschriften.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Strahlungsleistung (mW) und Lichtstrom (lm)?

Lichtstrom (gemessen in Lumen) wird durch die Empfindlichkeit des menschlichen Auges (photopisches Sehen) gewichtet. Strahlungsleistung (gemessen in Watt) ist die gesamte emittierte optische Leistung, unabhängig von der Sichtbarkeit. Da UVA-Licht für Menschen größtenteils unsichtbar ist, wird seine Leistung korrekterweise in Strahlungsleistung (mW) angegeben.

10.2 Warum ist ein Konstantstromtreiber notwendig?

Die Flussspannung einer LED variiert mit der Temperatur und von Bauteil zu Bauteil (wie im Binning zu sehen). Eine Konstantspannungsquelle würde zu großen Stromschwankungen führen, was zu inkonsistenter Lichtausgabe und potenziellen Überstromschäden führt. Eine Konstantstromquelle gewährleistet eine stabile, vorhersehbare Leistung.

10.3 Kann ich diese LED mit ihrem Maximalstrom von 120mA betreiben?

Der absolute Maximalwert von 120mA ist eine Belastungsgrenze, kein empfohlener Betriebszustand. Dauerbetrieb bei diesem Strom würde übermäßige Wärme erzeugen und wahrscheinlich die maximale Sperrschichttemperatur überschreiten, es sei denn, eine außergewöhnliche Kühllösung wird verwendet. Der empfohlene Betriebsstrom ist 60mA, wie in der Tabelle der elektrischen Kenngrößen definiert. Die Derating-Kurve muss für jeden Betrieb über Raumtemperatur konsultiert werden.

10.4 Wie interpretiere ich die Binning-Codes bei der Bestellung?

Wählen Sie Bins basierend auf den Mindestanforderungen Ihrer Anwendung. Wenn Ihr System beispielsweise mindestens 90mW UV-Leistung benötigt, sollten Sie die Bins R7, R8, R9 oder S1 angeben. Wenn Ihre Treiberschaltung enge Spannungsbeschränkungen hat, müssen Sie möglicherweise ein bestimmtes Flussspannungs-Bin angeben (z.B. 3234). Der vollständige Bestellcode beinhaltet diese Bin-Auswahlen.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

11.1 Fallbeispiel: Tragbarer UV-Fälschungsdetektor

Designziel:Erstellung eines handgehaltenen, batteriebetriebenen Geräts zur Überprüfung von Banknoten.

Umsetzung:Ein Array von 4-6 dieser UVA-LEDs kann in Reihe von einem kleinen, effizienten Aufwärtswandler/Konstantstromtreiber geschaltet werden, der von einer 3,7V Li-Ionen-Batterie gespeist wird. Der breite 120°-Abstrahlwinkel macht komplexe Optiken überflüssig und ermöglicht eine einfache Platzierung hinter einem UV-durchlässigen Fenster. Die kompakte 2835-Größe hält die Leiterplatte klein. Das Thermomanagement ist hier aufgrund des typischen intermittierenden, kurzen Einsatzes eines solchen Geräts weniger kritisch. Der Designer würde ein Strahlungsleistungs-Bin (z.B. R7 oder höher) wählen, um eine ausreichende Beleuchtungsintensität sicherzustellen.

12. Einführung in das technische Prinzip

UVA-LEDs arbeiten nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Wenn eine Flussspannung über den p-n-Übergang des LED-Chips angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Wellenlänge dieser Photonen (in diesem Fall 365-370nm) wird durch die Bandlückenenergie der im Chip verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt, typischerweise Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) oder ähnliche III-Nitrid-Verbindungen. Die emittierte UVA-Strahlung ist für das menschliche Auge nicht sichtbar, kann aber in bestimmten Materialien Fluoreszenz verursachen und photochemische Reaktionen initiieren, was die Grundlage für ihre Anwendungen in der Härtung und Detektion ist.

13. Technologietrends

Das Gebiet der UV-LEDs entwickelt sich rasant. Wichtige Trends umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Forschung zielt darauf ab, die Gesamteffizienz (optische Leistung aus / elektrische Leistung in) von UVA-LEDs zu verbessern, um Energieverbrauch und Wärmelast zu reduzieren.
• Kürzere Wellenlängen:Die Entwicklung hin zu zuverlässigen und effizienten UVB- und UVC-LEDs für Anwendungen in der Sterilisation, medizinischen Therapie und Sensorik schreitet voran.
• Höhere Leistungsdichte:Verbesserungen im Chipdesign und im thermischen Management der Gehäuse ermöglichen Einzelbauteile mit höherer Strahlungsleistungsausgabe.
• Verbesserte Lebensdauer und Zuverlässigkeit:Fortschritte in Materialien und Gehäusetechnik verlängern die Betriebslebensdauer von UV-LEDs und machen sie für anspruchsvollere industrielle Anwendungen geeignet.
• Kostensenkung:Mit steigenden Produktionsmengen und ausgereiften Prozessen sinken die Kosten pro Milliwatt UV-Leistung kontinuierlich, was neue Marktanwendungen eröffnet.