Keramik-LED 3535 Serie 1W Weiß LED Datenblatt - Abmessungen 3,5x3,5x?mm - Spannung 3,2V - Leistung 1W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer Hochleistungs-1W-weißen LED in einem robusten Keramik-3535-Oberflächenmontagegehäuse. Keramikgehäuse bieten im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffgehäusen eine überlegene Wärmeleitfähigkeit, was eine bessere Wärmeableitung vom LED-Chip ermöglicht. Dies führt zu verbesserter Leistungsstabilität, längerer Lebensdauer und höherer Zuverlässigkeit unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen. Das Produkt ist für Anwendungen konzipiert, die hohe Lichtausbeute und exzellentes Wärmemanagement erfordern, wie beispielsweise Automobilbeleuchtung, Allgemeinbeleuchtung und Spezialleuchten.

2. Detaillierte Technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte (Ts=25°C)

Die folgenden Parameter definieren die Grenzwerte, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden an der LED auftreten können. Ein Betrieb an oder nahe diesen Grenzwerten wird für längere Zeit nicht empfohlen.

• Durchlassstrom (IF):500 mA (Maximaler Dauerstrom).
• Durchlassimpulsstrom (IFP):700 mA (Impulsbreite ≤10ms, Tastverhältnis ≤1/10).
• Verlustleistung (PD):1700 mW.
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +100°C.
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +100°C.
• Sperrschichttemperatur (Tj):125°C (Maximal).
• Löttemperatur (Tsld):Reflow-Löten bei 230°C oder 260°C für maximal 10 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Kenndaten (Ts=25°C, IF=350mA)

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen.

• Durchlassspannung (VF):Typisch 3,2V, Maximal 3,4V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 350mA.
• Sperrspannung (VR):5V (Maximal). Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann die LED beschädigen.
• Sperrstrom (IR):Maximal 50 µA.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120 Grad (Typisch). Dieser breite Strahlungswinkel eignet sich für Allgemeinbeleuchtungsanwendungen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Binning der Farbtemperatur (CCT)

Die LED ist in Standard-CCT-Bereichen erhältlich, die jeweils spezifischen Farbortbereichen im CIE-Diagramm zugeordnet sind. Die typischen CCT-Werte und ihre entsprechenden Bin-Codes sind: 2700K (8A-8D), 3000K (7A-7D), 3500K (6A-6D), 4000K (5A-5D), 4500K (4A-4U), 5000K (3A-3U), 5700K (2A-2U), 6500K (1A-1U) und 8000K (0A-0U). Es wird garantiert, dass die Produkte innerhalb des bestellten CCT-Farbortbereichs liegen.

3.2 Binning des Lichtstroms

Flux-Bins geben den minimalen Lichtstrom bei 350mA an. Der tatsächliche Lichtstrom kann höher sein. Beispiele umfassen:

• 70 CRI Warmweiß (2700-3700K):Bins von 1Y (80-87 lm) bis 2D (114-122 lm).
• 70 CRI Neutralweiß (3700-5000K):Bins von 1Z (87-94 lm) bis 2F (130-139 lm).
• 70 CRI Kaltweiß (5000-10000K):Bins von 2A (94-100 lm) bis 2F (130-139 lm).
• 85 CRI Variantensind ebenfalls mit entsprechenden Flux-Bins erhältlich (z.B. 1W: 70-75 lm für Warmweiß).

3.3 Binning der Durchlassspannung

Die Spannung wird gebinnt, um die Schaltungsauslegung für die Stromregelung zu unterstützen. Die Bins sind: Code 1 (2,8-3,0V), Code 2 (3,0-3,2V), Code 3 (3,2-3,4V), Code 4 (3,4-3,6V).

3.4 Modellnummernregel

Die Struktur der Artikelnummer lautet: T [Gehäusecode] [Chipanzahlcode] [Linsencode] [Interner Code] - [Flux-Code] [CCT-Code]. Beispielsweise decodiert sich T1901PL(C,W)A als: T (Serie), 19 (Keramik-3535-Gehäuse), P (1 Hochleistungs-Chip), L (Linsencode 01), (C,W) (CCT: Neutralweiß oder Kaltweiß), A (interner Code), wobei Flux- und CCT-Codes separat angegeben werden.

4. Analyse der Leistungskurven

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

Die I-V-Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung. Entwickler nutzen diese, um die geeignete Treibertopologie (konstanter Strom vs. konstante Spannung) auszuwählen und die Verlustleistung (Vf * If) zu berechnen. Der typische Vf von 3,2V bei 350mA ist ein zentraler Auslegungspunkt.

4.2 Durchlassstrom vs. Relativer Lichtstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, jedoch nicht linear. Die Effizienz nimmt typischerweise bei höheren Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung (Droop-Effekt) ab. Der Betrieb bei den empfohlenen 350mA bietet eine gute Balance zwischen Ausgangsleistung und Effizienz.

4.3 Sperrschichttemperatur vs. Relative Spektralleistung

Mit steigender Sperrschichttemperatur (Tj) kann sich die spektrale Ausgabe der LED verschieben, was oft zu einer leichten Farbänderung (Farbortverschiebung) und einer Abnahme des Lichtstroms führt. Das Keramikgehäuse hilft, den Tj-Anstieg zu minimieren und stabilisiert so die optische Leistung.

4.4 Relative Spektralleistungsverteilung

Das Spektrumdiagramm zeigt die Intensität des emittierten Lichts bei jeder Wellenlänge. Für weiße LEDs (typischerweise phosphorkonvertiert) zeigt es einen blauen Peak vom Chip und einen breiteren gelben/weißen Peak vom Phosphor. Die Fläche unter der Kurve steht in Beziehung zum Gesamtlichtstrom, und die Form bestimmt den Farbwiedergabeindex (CRI) und die CCT.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen

Die LED verwendet einen standardmäßigen 3535-Fußabdruck (ca. 3,5mm x 3,5mm). Die genaue Maßzeichnung zeigt die Gehäusegröße, die Linsenform und die Anschlusslagen. Toleranzen sind als ±0,10mm für .X-Dimensionen und ±0,05mm für .XX-Dimensionen angegeben.

5.2 Empfohlenes Lötflächenmuster & Schablonendesign

Ein Lötflächenmusterdiagramm für das PCB-Layout wird bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und thermische Verbindung sicherzustellen. Ein entsprechendes Schablonendesign leitet den Lotpastenauftrag für das Reflow-Löten an. Ein korrektes Lötflächen-Design ist entscheidend für mechanische Stabilität und Wärmeübertragung auf die Leiterplatte.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Anode- und Kathodenanschlüsse müssen auf dem LED-Gehäuse korrekt identifiziert und mit dem PCB-Layout abgeglichen werden. Falsche Polarität verhindert das Leuchten der LED.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit Standard-Blei-freien Reflow-Prozessen kompatibel. Die maximale Gehäusetemperatur während des Lötens sollte 260°C für 10 Sekunden nicht überschreiten. Es ist entscheidend, das empfohlene Temperaturprofil (Vorwärmen, Halten, Reflow, Abkühlen) einzuhalten, um thermischen Schock zu vermeiden und zuverlässige Lötstellen ohne Beschädigung der internen Komponenten oder des Phosphors sicherzustellen.

6.2 Handhabungs- & Lagerungsvorkehrungen

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Verwenden Sie geeignete ESD-Vorkehrungen während der Handhabung und Montage. Lagern Sie die LEDs in einer trockenen, antistatischen Umgebung innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs (-40°C bis +100°C). Vermeiden Sie Feuchtigkeitseinwirkung; falls ausgesetzt, befolgen Sie Trocknungsverfahren vor dem Reflow-Löten.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Band- und Rollenspezifikation

Die LEDs werden auf geprägter Trägerbahn geliefert, die auf Rollen aufgewickelt ist, geeignet für automatisierte Bestückungsgeräte. Die Bandabmessungen (Taschengröße, Teilung) sind standardisiert.

7.2 Packungsmenge

Standard-Rollenmengen werden verwendet (z.B. 1000 oder 2000 Stück pro Rolle). Die Außenverpackung enthält Etiketten mit Artikelnummer, Bin-Codes (Flux, CCT, Vf), Menge und Losnummer für die Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Automobilbeleuchtung:Tagfahrlicht (DRL), Innenraumbeleuchtung, Signalleuchten.
• Allgemeinbeleuchtung:LED-Lampen, Einbauleuchten, Panel-Leuchten, Straßenbeleuchtung.
• Spezialbeleuchtung:Tragbare Leuchten, Notbeleuchtung, Architektur-Akzentbeleuchtung.

8.2 Designüberlegungen

• Wärmemanagement:Die primäre Designherausforderung. Verwenden Sie eine Leiterplatte mit ausreichenden Wärmedurchkontaktierungen und gegebenenfalls eine Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder einen Kühlkörper, um einen Pfad mit niedrigem Wärmewiderstand von der LED-Sperrschicht zur Umgebung aufrechtzuerhalten.
• Stromversorgung:Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber, keine Konstantspannungsquelle, um eine stabile Lichtausgabe sicherzustellen und thermisches Durchgehen zu verhindern.
• Optik:Sekundäroptiken (Linsen, Reflektoren) können erforderlich sein, um das gewünschte Strahlprofil zu erreichen.

9. Technischer Vergleich & Vorteile

Das Keramik-3535-Gehäuse bietet deutliche Vorteile gegenüber Kunststoff-SMD-Gehäusen (wie 3528 oder 5050) und sogar anderen Keramikgehäusen:

• vs. Kunststoffgehäuse:Überlegene Wärmeleitfähigkeit, führt zu niedrigerer Sperrschichttemperatur, höherem maximalem Treiberstrom-Potenzial, besserem Lichtstromerhalt und längerer Lebensdauer, insbesondere in Hochleistungsanwendungen.
• vs. Andere Keramikgehäuse:Der 3535-Fußabdruck ist ein gängiger Industriestandard, der eine gute Balance aus Größe, Leistungsfähigkeit und optischer Ausgangsleistung bietet und ihn für viele Beleuchtungsdesigns äußerst vielseitig macht.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen den 70 CRI und 85 CRI Versionen?

CRI (Farbwiedergabeindex) misst, wie natürlich eine Lichtquelle die Farben von Objekten im Vergleich zu einer Referenzlichtquelle wiedergibt. 85 CRI LEDs bieten eine bessere Farbtreue als 70 CRI LEDs, was für Einzelhandel, Museen oder hochwertige Wohnraumbeleuchtung wichtig ist. Der Kompromiss ist typischerweise eine etwas geringere Lichtausbeute (Lumen pro Watt) bei höherem CRI.

10.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 500mA betreiben?

Obwohl der absolute Maximalwert 500mA beträgt, erzeugt ein Dauerbetrieb bei diesem Strom erhebliche Wärme. Der empfohlene Betriebsstrom ist 350mA. Um mit 500mA zu betreiben, ist ein außergewöhnliches Wärmemanagement erforderlich, um die Sperrschichttemperatur deutlich unter 125°C zu halten, andernfalls verschlechtern sich Lebensdauer und Leistung rapide.

10.3 Wie interpretiere ich den Flux-Bin-Code (z.B. 2B)?

Der Flux-Bin-Code garantiert einen minimalen Lichtstrom. Beispielsweise garantiert ein 2B-Bin für 70 CRI Kaltweiß mindestens 100 lm bei 350mA. Der tatsächliche Lichtstrom der gelieferten Teile liegt zwischen dem Minimal- und Maximalwert für dieses Bin (z.B. 100-107 lm), ist aber nicht garantiert auf dem typischen Wert.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer hochwertigen LED-Einbauleuchte mit neutralweißem (4000K) Licht und guter Farbwiedergabe (CRI >80).

Auswahl:Wählen Sie eine 85 CRI Neutralweiß-LED im CCT-Bin 5x und einem Flux-Bin wie 2A (94-100 lm min).

Thermisches Design:Montieren Sie die LED auf einer 1,6mm dicken MCPCB (Aluminiumsubstrat). Die MCPCB wird mit einem Wärmeleitmaterial an einem Kühlkörper befestigt. Eine thermische Simulation sollte bestätigen, dass Tj<100°C bei einer Umgebungstemperatur von 45°C beträgt.

Elektrisches Design:Verwenden Sie einen Konstantstrom-LED-Treiber mit einer Nennausgangsleistung von 350mA. Integrieren Sie Schutz vor Überspannung und offenen/kurzgeschlossenen Stromkreisen.

Optisches Design:Kombinieren Sie die LED mit einer Sekundärlinse, um einen Strahlungswinkel von 30 Grad für die Spotbeleuchtung zu erreichen.

12. Funktionsprinzip

Eine weiße LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter und der Phosphorkonversion. Elektrischer Strom fließt durch einen Halbleiterchip (typischerweise InGaN), wodurch dieser Photonen im blauen oder ultravioletten Spektrum emittiert. Diese hochenergetischen Photonen treffen dann auf eine Schicht aus Phosphormaterial, die den Chip beschichtet. Der Phosphor absorbiert einige dieser Photonen und emittiert Licht bei längeren, energieärmeren Wellenlängen (gelb, rot) wieder. Die Mischung aus dem nicht umgewandelten blauen Licht und dem herunterkonvertierten gelben/roten Licht wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen. Die genauen Anteile bestimmen die Farbtemperatur (CCT).

13. Technologietrends

Die LED-Industrie entwickelt sich stetig weiter, wobei mehrere Schlüsseltrends Komponenten wie die Keramik-3535-LED beeinflussen:

• Erhöhte Effizienz (lm/W):Fortlaufende Verbesserungen im Chipdesign, der Phosphortechnologie und der Gehäuseeffizienz führen zu mehr Lichtausbeute bei gleichem elektrischem Input und reduzieren den Energieverbrauch.
• Höhere Zuverlässigkeit & Lebensdauer:Fortschritte bei Materialien (wie robuste Keramiken) und Fertigungsprozessen treiben die Nennlebensdauern (L70/B50) über 50.000 Stunden hinaus.
• Verbesserte Farbqualität:Die Entwicklung von Multi-Phosphor-Mischungen und neuartigen Chipstrukturen ermöglicht LEDs mit sehr hohem CRI (90+), ausgezeichneter Farbkonsistenz (enges Binning) und einstellbarem Weißlicht.
• Miniaturisierung & Höhere Leistungsdichte:Die Fähigkeit, mehr Leistung im gleichen oder kleineren Fußabdruck zu handhaben (z.B. 3030, 2929 Gehäuse), ist ein stetiger Trend, der immer bessere Wärmemanagement-Lösungen erfordert.
• Intelligente & vernetzte Beleuchtung:LEDs werden zu integralen Bestandteilen von IoT-Systemen, was erfordert, dass Treiber und manchmal die Gehäuse selbst Dimmfunktionen, Farbabstimmung und Datenkommunikationsprotokolle unterstützen.