Keramik 3535 LED T19 Serie Datenblatt - 3,5x3,5x1,6mm - Spannung 1,8-3,6V - Leistung bis zu 3,6W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T19 Serie stellt ein leistungsstarkes, keramikbasiertes LED-Gehäuse für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen dar. Das 3535-Format (3,5mm x 3,5mm) bietet eine robuste Plattform für effizientes Thermomanagement und hohen Lichtstrom. Diese Serie ist für einen zuverlässigen Betrieb unter hohen Strombedingungen ausgelegt und eignet sich somit für professionelle und industrielle Beleuchtungslösungen, bei denen Langlebigkeit und konstante Leistung entscheidend sind.

2. Hauptmerkmale und Anwendungen

2.1 Kernmerkmale

• Hoher Lichtstrom und Effizienz:Liefert eine überlegene Lichtausbeute pro elektrischer Leistungseinheit und verbessert so die Energieeffizienz.
• Betrieb mit hohem Strom:Speziell für erhöhte Durchlassströme ausgelegt, um hellere Beleuchtung zu ermöglichen.
• Niedriger thermischer Widerstand:Das Keramiksubstrat und das Gehäusedesign ermöglichen eine ausgezeichnete Wärmeableitung vom LED-Chip, was für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer entscheidend ist.
• Bleifreies Reflow-Löten kompatibel:Geeignet für moderne, umweltfreundliche Montageprozesse.

2.2 Zielanwendungen

• Außen- und Architekturbeleuchtungskörper.
• Spezialisierte Pflanzenbeleuchtungssysteme.
• Bühnen- und Entertainmentbeleuchtung.
• Automobil-Signallampen und Rückleuchten.

3. Artikelnummernsystem

Die Artikelnummer folgt der Struktur:T □□ □□ □ □ □ □ - □ □□ □□ □. Wichtige Elemente sind:

• Typschlüssel (X1):'19' kennzeichnet dies als das Keramik-3535-Gehäuse.
• Farbtemperatur-/Farbcode (X2):Codes wie BL (Blau), GR (Grün), YE (Gelb), RE (Rot), PA (PC Amber), CW (RGB), FW (RGBW).
• Serien-/Parallel-Chip-Anzahl (X4, X5):Zeigt die interne Konfiguration an (1-Z).
• Farbcode (X7):Spezifiziert Leistungsstandards wie ANSI (M), ERP (F) oder Hochtemperaturvarianten (R, T).

Dieses System ermöglicht eine präzise Identifikation der elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften der LED.

4. Absolute Maximalwerte und elektrische/optische Kenndaten

4.1 Absolute Maximalwerte (Ta=25°C)

Dies sind Belastungsgrenzen, die nicht überschritten werden dürfen, auch nicht kurzzeitig, um dauerhafte Schäden zu vermeiden.

• Durchlassstrom (IF):Rot: 700 mA; Grün/Blau: 1000 mA.
• Puls-Durchlassstrom (IFP):Rot: 800 mA; Grün/Blau: 1500 mA (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤10%).
• Verlustleistung (PD):Rot: 1820 mW; Grün/Blau: 3600 mW.
• Sperrspannung (VR):5 V.
• Betriebs-/Lagertemperatur:-40°C bis +105°C.
• Sperrschichttemperatur (Tj):Rot: 105°C; Grün/Blau: 125°C.
• Löttemperatur:230°C oder 260°C Spitze für maximal 10 Sekunden während des Reflow.

4.2 Elektrische & Optische Kenndaten (Ta=25°C)

Typische Leistung unter Standardtestbedingungen (IF=350mA).

• Durchlassspannung (VF):Rot: 1,8-2,6 V; Grün/Blau: 2,8-3,6 V. (Toleranz: ±0,1V)
• Dominante Wellenlänge (λD):Rot: 615-630 nm; Grün: 520-535 nm; Blau: 450-460 nm. (Toleranz: ±2,0nm)
• Sperrstrom (IR):Max. 10 μA bei VR=5V.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Typisch 120 Grad.
• Thermischer Widerstand (Rth j-sp):Chip zu Lötpunkt: Typisch 5 °C/W.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Hält 2000 V stand (Human Body Model).
• Lichtstrom:Variiert je nach Farbe und Bin (siehe Abschnitt 5). (Toleranz: ±7%)

5. Binning-Struktur

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz zu gewährleisten, werden LEDs in Bins sortiert.

5.1 Dominante Wellenlängen-Bins (IF=350mA)

• Rot:R6 (615-620nm), R1 (620-625nm), R2 (625-630nm).
• Grün:GF (520-525nm), GG (525-530nm), G8 (530-535nm).
• Blau:B2 (450-455nm), B3 (455-460nm).

5.2 Lichtstrom-Bins (IF=350mA)

• Rot:AP (51-58 lm) bis AT (80-88 lm).
• Grün:AZ (112-120 lm) bis BD (150-160 lm).
• Blau:AH (18-22 lm) bis AL (30-37 lm).

5.3 Durchlassspannungs-Bins (IF=350mA)

Codes von C3 (1,8-2,0V) bis L3 (3,4-3,6V), ermöglichen die Auswahl für spezifische Treiberanforderungen.

6. Leistungskurvenanalyse

Das Datenblatt enthält mehrere wichtige Diagramme (als Abb. 1-10 referenziert), die die Leistung unter variierenden Bedingungen veranschaulichen. Diese sind für das Design essenziell.

6.1 Spektrale und Winkelcharakteristiken

• Farbspektrum (Abb. 1):Zeigt die spektrale Leistungsverteilung, entscheidend für farbsensitive Anwendungen.
• Abstrahlwinkel (Abb. 7):Bestätigt das typische 120° Lambert'sche Emissionsmuster.

6.2 Abhängigkeiten von Strom, Spannung und Temperatur

• Relative Intensität vs. Durchlassstrom (Abb. 3):Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom skaliert, wichtig für Dimmen und Treiberstromauswahl.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (Abb. 4):Die IV-Kurve ist entscheidend für das thermische und elektrische Design der Treiberschaltung.
• Wellenlänge vs. Umgebungstemperatur (Abb. 2):Zeigt die Farbverschiebung mit der Temperatur, relevant für das Thermomanagement.
• Relativer Lichtstrom vs. Umgebungstemperatur (Abb. 5):Zeigt die Reduzierung der Lichtausgabe bei steigender Temperatur und unterstreicht die Notwendigkeit effektiver Kühlung.
• Relative Durchlassspannung vs. Umgebungstemperatur (Abb. 6):Zeigt den negativen Temperaturkoeffizienten von Vf.
• Maximaler Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur (Abb. 8, 9, 10):Diese Derating-Kurven für rote, grüne und blaue LEDs sindentscheidend. Sie definieren den maximal sicheren Betriebsstrom bei jeder gegebenen Umgebungstemperatur, um ein Überschreiten der Sperrschichttemperaturgrenze zu verhindern.

7. Mechanische & Gehäuseinformationen

7.1 Gehäuseabmessungen

Das Keramik-3535-Gehäuse hat eine Baugröße von 3,5mm x 3,5mm mit einer typischen Höhe von ca. 1,6mm. Maßzeichnungen liefern genaue Maße für die PCB-Footprint-Planung. Toleranzen sind typischerweise ±0,2mm, sofern nicht anders angegeben.

7.2 Polaritätskennzeichnung

Wichtig:Die Polarität unterscheidet sich je nach Chip-Typ.

• Grüne und blaue LEDs: Pad 1 ist die Anode (+), Pad 2 ist die Kathode (-).
• Rote LEDs: Pad 2 ist die Anode (+), Pad 1 ist die Kathode (-).

Eine falsche Polungsverbindung verhindert das Leuchten der LED.

7.3 Empfohlene Lötpad-Anordnung

Ein Land Pattern Design wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und optimalen Wärmetransfer zur Leiterplatte zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser empfohlenen Anordnung minimiert Lötfehler und maximiert die Wärmeableitungseffizienz.

8. Löt- & Montagerichtlinien

8.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit Standard-Bleifrei-Reflow-Prozessen kompatibel. Wichtige Parameter des Profils sind:

• Maximale Gehäusetemperatur (Tp):Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus (TL=217°C):60 bis 150 Sekunden.
• Zeit innerhalb 5°C des Maximums (Tp):Maximal 30 Sekunden.
• Aufheizrate (TL bis Tp):Maximal 3°C/Sekunde.
• Abkühlrate (Tp bis TL):Maximal 6°C/Sekunde.
• Gesamtzykluszeit (25°C bis Maximum):Maximal 8 Minuten.

Die Einhaltung dieses Profils verhindert thermischen Schock und gewährleistet die Integrität der Lötstelle.

9. Verpackung und Handhabung

9.1 Band- und Rollenspezifikationen

Die LEDs werden auf einer embossierten Trägerbahn für die automatisierte Pick-and-Place-Montage geliefert.

• Stückzahl pro Rolle:Maximal 1000 Stück.
• Kumulative Toleranz:±0,25mm pro 10 Teilungen.

Die Rolle ist mit Artikelnummer, Herstellungsdatencode und Menge gekennzeichnet.

9.2 Lagerung und Handhabung

LEDs sollten in ihrer original, feuchtigkeitsdichten Verpackung in einer kontrollierten Umgebung gelagert werden (empfohlen: <30°C / 60% rF). Verwenden Sie während der Handhabung Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen. Nach dem Öffnen feuchtigkeitsempfindlicher Verpackungen befolgen Sie die Floor-Life-Richtlinien oder führen Sie vor dem Reflow gemäß Standard-IPC/JEDEC-Verfahren einen Bake-Vorgang durch, falls diese überschritten wurden.

10. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

10.1 Thermomanagement

Dies ist der mit Abstand wichtigste Faktor für langfristige Zuverlässigkeit und Leistung. Trotz des niedrigen thermischen Widerstands (typ. 5°C/W) ist ein richtig dimensionierter Kühlkörper zwingend erforderlich, insbesondere bei hohen Strömen.

• Verwenden Sie eine mehrlagige Leiterplatte mit Wärmeleitungen unter dem LED-Pad, die mit großen Kupferflächen verbunden sind.
• Für Hochleistungsanwendungen sollten Sie eine Aluminiumkern-Leiterplatte (MCPCB) oder eine aktive Kühllösung in Betracht ziehen.
• Beziehen Sie sich stets auf die Derating-Kurven für maximalen Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur (Abb. 8-10), um einen sicheren Betriebsstrom für die ungünstigste Temperatur Ihrer Anwendung auszuwählen.

10.2 Elektrische Ansteuerung

• Betreiben Sie die LED mit einer Konstantstromquelle, nicht mit einer Konstantspannungsquelle, für stabile Lichtausgabe und Langlebigkeit.
• Berücksichtigen Sie das Durchlassspannungs-Bin und seine Toleranz beim Design der Ausgangsspannung des Treibers.
• Erwägen Sie die Implementierung von Soft-Start oder Einschaltstrombegrenzung in der Treiberschaltung.
• Für Pulsbetrieb (IFP) halten Sie sich strikt an die spezifizierten Grenzwerte für Pulsbreite (≤100μs) und Tastverhältnis (≤10%).

10.3 Optisches Design

• Der 120° Abstrahlwinkel ist für Allgemeinbeleuchtung geeignet. Für schmalere Strahlen sind Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich.
• Wählen Sie im Designstadium geeignete Wellenlängen- und Lichtstrom-Bins aus, um Farbkonsistenz und Helligkeitsgleichmäßigkeit über eine mehrfach-LED-Leuchte hinweg sicherzustellen.

11. Technischer Vergleich und Vorteile

Das Keramik-3535-Gehäuse bietet in Hochleistungsszenarien deutliche Vorteile gegenüber traditionellen Kunststoff-SMD-LEDs (wie 2835 oder 5050):

• Überlegene thermische Leistung:Keramikmaterial hat eine viel höhere Wärmeleitfähigkeit als Kunststoff, was bei gleicher Leistung zu einer niedrigeren Sperrschichttemperatur führt, was sich direkt in längerer Lebensdauer und höherer Lichtausbeute (L70/L90) niederschlägt.
• Höhere Leistungsaufnahme:Kann aufgrund besserer Wärmeableitung höhere Treiberströme (bis zu 1000mA/1500mA Puls) aufrechterhalten.
• Erhöhte Zuverlässigkeit:Keramik ist widerstandsfähiger gegenüber thermischen Zyklen und Feuchtigkeit, was sie ideal für raue Umgebungen wie Außenbeleuchtung macht.
• Stabiler Farbort:Bessere thermische Stabilität minimiert Farbverschiebung über die Zeit und unter Betriebsbedingungen.

12. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Hauptvorteil des Keramikgehäuses?

A: Der primäre Vorteil ist das ausgezeichnete Thermomanagement, das im Vergleich zu Kunststoffgehäusen höhere Treiberströme, bessere Zuverlässigkeit und geringeren Leistungsabfall über die Zeit ermöglicht.

F: Warum sind Polarität und maximale Ströme für rote vs. grüne/blaue LEDs unterschiedlich?

A: Dies liegt an den unterschiedlichen verwendeten Halbleitermaterialien (z.B. AlInGaP für Rot, InGaN für Grün/Blau), die unterschiedliche elektrische Eigenschaften und Effizienz aufweisen.

F: Wie wähle ich den richtigen Durchlassstrom für mein Design?

A: Beginnen Sie mit dem typischen Teststrom (350mA). Für höhere Helligkeit erhöhen Sie den Strom, abermüssenSie die Derating-Kurven (Abb. 8-10) basierend auf der geschätzten maximalen Umgebungstemperatur und dem thermischen Widerstand Ihres Systems konsultieren, um sicherzustellen, dass Tj nicht überschritten wird. Überschreiten Sie niemals den absoluten Maximalwert für Dauerstrom.

F: Was bedeutet der 'Farbcode' (z.B. M, F, R) in der Artikelnummer?

A: Er bezieht sich auf den Leistungsstandard oder die Temperaturklassifizierung, gegen die die LED gebinnt wurde. Zum Beispiel steht 'M' für Standard-ANSI-Bins, während 'R' und 'T' Bins kennzeichnen, die für den Betrieb bei höheren Sperrschichttemperaturen (85°C bzw. 105°C ANSI-Standards) ausgelegt sind.

13. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Design eines Hochleistungs-Außen-Flutlichts.

1. Anforderung:Hoher Lumen-Output, robust für den Außeneinsatz, lange Lebensdauer (>50.000 Stunden L70).
2. LED-Auswahl:Das Keramik-3535-Gehäuse wird aufgrund seiner thermischen Robustheit gewählt. Grüne LEDs aus dem 'BD'-Lichtstrom-Bin (150-160 lm @350mA) werden für hohe Effizienz ausgewählt.
3. Thermisches Design:Es wird eine Aluminium-MCPCB mit einer 3mm dicken Basis verwendet. Eine thermische Simulation wird durchgeführt, um sicherzustellen, dass die LED-Sperrschichttemperatur bei einer Umgebungstemperatur von 40°C unter 110°C bleibt.
4. Elektrisches Design:Der Treiber wird auf einen Konstantstrom von 700mA eingestellt. Gemäß Abb. 9 liegt der maximal zulässige Strom bei 40°C Umgebungstemperatur deutlich über 700mA, was einen sicheren Spielraum bietet. Der Ausgangsspannungsbereich des Treibers deckt das Vf-Bin ab (z.B. H3: 2,8-3,0V).
5. Optisches Design:Eine Sekundäroptik (Linse) wird hinzugefügt, um den gewünschten Abstrahlwinkel für Flutlicht zu erreichen.
6. Ergebnis:Eine zuverlässige, hochleistungsfähige Leuchte, die aufgrund des durch das Keramik-LED-Gehäuse ermöglichten effektiven Thermomanagements Helligkeit und Farbe über ihre Lebensdauer beibehält.

14. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt (z.B. AlInGaP für rot/orange, InGaN für blau/grün). Das Keramikgehäuse dient hauptsächlich als mechanische Stütze, elektrische Verbindung und, am wichtigsten, als hocheffizienter Wärmeleitpfad, um Wärme vom Halbleiterchip (Die) zur Leiterplatte und zum Kühlkörper abzuleiten.

15. Technologietrends

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), höherer Leistungsdichte und verbesserter Zuverlässigkeit. Keramikgehäuse wie das 3535 sind Teil dieses Trends, da sie durch die Lösung thermischer Herausforderungen diese Fortschritte ermöglichen. Zukünftige Entwicklungen können umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der Epitaxie und Chipdesign drängen die theoretischen Grenzen der Lichtausbeute.
• Fortschrittliche Gehäusetechnik:Integration mehrerer Farbchips (RGB, RGBW) in einem einzigen Keramikgehäuse für farbveränderliche Leuchten oder Chip-Scale-Packaging (CSP) für noch bessere thermische Leistung.
• Intelligente Integration:Einbau von Steuer-ICs oder Sensoren direkt in das LED-Gehäuse für intelligente Beleuchtungssysteme.
• Spezialisierte Spektren:Weitere Optimierung von Spektren für Human Centric Lighting (HCL) und Pflanzenbeleuchtung (z.B. Far-Rot, UV).

Das grundlegende Ziel ist es, mehr steuerbare, effiziente und langlebige Lichtquellen für eine wachsende Palette von Anwendungen bereitzustellen.