LED-Datenblatt - Keramik 9292 Serie 10W Weiß-LED - Größe 9,2x9,2mm - Spannung 9,3V - Leistung 10W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die Keramik 9292 Serie stellt eine Hochleistungs-Oberflächenmontage-LED-Lösung dar, die für Anwendungen konzipiert ist, die einen hohen Lichtstrom und eine robuste thermische Leistung erfordern. Das Keramiksubstrat bietet eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, die entscheidend ist, um die LED-Leistung und -Lebensdauer bei hohen Betriebsströmen aufrechtzuerhalten. Diese Serie eignet sich besonders für Allgemeinbeleuchtung, Hallenbeleuchtung, Außenbereichsbeleuchtung und andere Beleuchtungsanwendungen, bei denen Zuverlässigkeit und Lichtausbeute von größter Bedeutung sind.

Der Kernvorteil dieser Serie liegt in der Kombination einer hohen Nennleistung (10W) mit der durch das Keramikgehäuse gebotenen thermischen Stabilität. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, die LEDs bis an ihre spezifizierten Grenzen zu betreiben und dabei die Sperrschichttemperatur effektiv zu managen. Das Produkt wird in einer Reihe von Weißlicht-Farbtemperaturen (Warmweiß, Neutralweiß, Kaltweiß) angeboten, um verschiedenen Lichtatmosphären und Anforderungen gerecht zu werden.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Parameter definieren die Betriebsgrenzen der LED. Das Überschreiten dieser Werte kann dauerhafte Schäden verursachen.

• Durchlassstrom (IF):1500 mA (Dauerbetrieb)
• Durchlass-Impulsstrom (IFP):3000 mA (Impulsbreite ≤10ms, Tastverhältnis ≤1/10)
• Verlustleistung (PD):15000 mW
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +100°C
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +100°C
• Sperrschichttemperatur (Tj):125°C
• Löttemperatur (Tsld):230°C oder 260°C für 10 Sekunden (Reflow-Löten)

2.2 Elektro-optische Kenngrößen (Ts=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter, die unter Standardtestbedingungen gemessen wurden.

• Durchlassspannung (VF):9,3 V (typisch), 10 V (maximal) @ IF=1050mA
• Sperrspannung (VR):5 V
• Sperrstrom (IR):100 μA (maximal)
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130°

3. Erklärung des Binning-Systems

3.1 Farbtemperatur-Binning

Die LEDs werden in standardisierte Gruppen der korrelierten Farbtemperatur (CCT) eingeteilt. Jede Gruppe entspricht einem bestimmten Bereich im CIE-Farbtafeldiagramm, was die Farbkonsistenz innerhalb einer Charge gewährleistet. Die standardmäßigen Bestell-Bins sind:

• 2700K (8A, 8B, 8C, 8D)
• 3000K (7A, 7B, 7C, 7D)
• 3500K (6A, 6B, 6C, 6D)
• 4000K (5A, 5B, 5C, 5D)
• 4500K (4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
• 5000K (3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
• 5700K (2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
• 6500K (1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)

Hinweis: Das Produkt wird unter Angabe eines Mindest-Lichtstrom-Bins bestellt, nicht eines Maximums. Die Lieferungen halten sich stets an die bestellte CCT-Farbtafelregion.

3.2 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird in Bins kategorisiert, die durch einen Mindestwert definiert sind. Der typische Teststrom beträgt 1050mA.

• Warmweiß / Neutralweiß (70 CRI):
  • Code 3K: Min. 800 lm, typ. 900 lm
  • Code 3L: Min. 900 lm, typ. 1000 lm
• Kaltweiß (70 CRI):
  • Code 3L: Min. 900 lm, typ. 1000 lm
  • Code 3M: Min. 1000 lm, typ. 1100 lm

Toleranzen: Lichtstrom ±7%, CRI ±2, Farbtafelkoordinaten ±0,005.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (IV-Kurve)

Die IV-Kurve zeigt die Beziehung zwischen der Durchlassspannung (Vf) und dem Durchlassstrom (If). Für diese LED beträgt die typische Vf 9,3V bei 1050mA. Die Kurve ist im Betriebsbereich relativ linear, zeigt jedoch den charakteristischen exponentiellen Anstieg bei sehr niedrigen Strömen und ein eher ohmsches lineares Verhalten bei höheren Strömen. Konstrukteure müssen sicherstellen, dass der Treiber die notwendige Spannungsreserve bereitstellen kann, insbesondere unter Berücksichtigung der maximalen Vf von 10V.

4.2 Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom

Diese Kurve veranschaulicht, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt. Während die Ausbeute mit dem Strom zunimmt, ist die Beziehung aufgrund des Efficiency Droop – einem Phänomen, bei dem der interne Quantenwirkungsgrad der LED bei höheren Stromdichten abnimmt – nicht perfekt linear. Der Betrieb bei den empfohlenen 1050mA bietet eine gute Balance zwischen Ausbeute und Effizienz/Lebensdauer. Das Überschreiten des maximalen Dauerstroms (1500mA) beschleunigt den Lichtstromrückgang und verkürzt die Lebensdauer.

4.3 Relative spektrale Leistung vs. Sperrschichttemperatur

Mit steigender Sperrschichttemperatur (Tj) kann sich die spektrale Leistungsverteilung einer weißen LED (typischerweise ein blauer Chip + Leuchtstoff) verschieben. Oft kann sich die Peak-Wellenlänge leicht ins Rote verschieben und die gesamte Strahlungsleistung abnehmen. Dieses Diagramm ist entscheidend, um die Farbstabilität unter verschiedenen thermischen Bedingungen zu verstehen. Eine effektive Kühlkörpermontage ist unerlässlich, um den Tj-Anstieg zu minimieren und eine konstante Farbe und Lichtausbeute aufrechtzuerhalten.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen

Das LED-Gehäuse folgt dem 9292-Fußabdruck, was bedeutet, dass es etwa 9,2 mm x 9,2 mm groß ist. Für das PCB-Layout sollte die genaue Maßzeichnung herangezogen werden. Der Keramikkörper bildet den primären Wärmeleitpfad vom LED-Chip zur Leiterplatte.

5.2 Empfohlenes Pad-Layout & Schablonendesign

Ein empfohlener Footprint (Pad-Layout) und ein Schablonendesign werden bereitgestellt, um eine zuverlässige Lötung und optimale thermische Leistung zu gewährleisten. Das Pad-Design umfasst typischerweise große thermische Pads, um den Wärmetransfer von der LED-Unterseite zur Kupferebene der Leiterplatte zu erleichtern. Das Schablonenöffnungsdesign steuert die Lotpastenmenge. Die Einhaltung dieser Empfehlungen mit einer Toleranz von ±0,10 mm ist entscheidend für eine ordnungsgemäße Lötstelle und die Minimierung von Lufteinschlüssen unter dem thermischen Pad.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Die LED ist für Standard-Blei-freie Reflow-Profile ausgelegt. Die maximale Gehäusetemperatur während des Lötens sollte je nach gewähltem Profil 230°C oder 260°C für nicht mehr als 10 Sekunden überschreiten. Es ist wichtig, einen kontrollierten Temperaturanstieg einzuhalten, um einen thermischen Schock für das Keramikgehäuse und die internen Komponenten zu verhindern. Vor dem Löten kann ein Trocknen erforderlich sein, wenn die LEDs Feuchtigkeit ausgesetzt waren, entsprechend den relevanten IPC/JEDEC-Standards.

6.2 Handhabung & Lagerung

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Bei der Handhabung sollten geeignete ESD-Vorkehrungen (Armbänder, geerdete Arbeitsplätze) getroffen werden. Lagern Sie die Bauteile in einer trockenen, kontrollierten Umgebung. Vermeiden Sie mechanische Belastung der Linse oder der Bonddrähte.

7. Artikelnummernsystem

Die Modellnummer folgt einem strukturierten Format:T12019L(C,W)A. Eine allgemeine Entschlüsselung der Namenskonvention wird bereitgestellt, die Codes für Folgendes enthält:

• Lichtstrom:Ein Code, der das Lichtausbeute-Bin darstellt.
• Farbtemperatur:L (Warmweiß<3700K), C (Neutralweiß 3700-5000K), W (Kaltweiß >5000K).
• Chip-Anzahl:Gibt die Anzahl und Art der LED-Chips im Inneren an (z.B. P für einen einzelnen Hochleistungs-Chip).
• Optik-Code:00 für keine Primärlinse, 01 mit Linse.
• Gehäuse-Code:12 bezeichnet speziell die Keramik 9292 Bauform.

Das Verständnis dieses Systems ist für eine korrekte Bestellung und Spezifikation unerlässlich.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hallen- & Industriebeleuchtung:Nutzung des hohen Lichtstroms und der robusten Bauweise.
• Außenbereichsbeleuchtung:Straßenlaternen, Parkplatzleuchten, Stadionbeleuchtung.
• Hochleistungs-Allgemeinbeleuchtung:Kommerzielle Einbauleuchten, Strahler, Retrofit-Module.
• Spezialbeleuchtung:Pflanzenlampen, Projektoren (wo spezifische Bins ausgewählt werden).

8.2 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Dies ist der kritischste Aspekt. Verwenden Sie eine Leiterplatte mit einer dicken Kupferschicht (z.B. 2oz) und verbinden Sie das thermische Pad mit großen Kupferebenen oder einem externen Kühlkörper. Das Ziel ist es, die Sperrschichttemperatur (Tj) so niedrig wie möglich zu halten, idealerweise unter 85°C für maximale Lebensdauer.
• Elektrische Ansteuerung:Verwenden Sie einen Konstantstrom-LED-Treiber, der für den Durchlassspannungsbereich (ca. 9-10V pro LED) und den gewünschten Strom (z.B. 1050mA) ausgelegt ist. Berücksichtigen Sie Dimm-Anforderungen.
• Optisches Design:Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad kann sekundäre Optiken (Reflektoren, Linsen) erfordern, um das gewünschte Lichtverteilungsmuster für die Anwendung zu erreichen.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu kunststoffgehäusten Hochleistungs-LEDs ist das Hauptunterscheidungsmerkmal der Keramik 9292 ihre überlegene thermische Leistung. Das Keramikmaterial hat einen geringeren Wärmewiderstand als Kunststoff, wodurch Wärme effizienter von der LED-Sperrschicht abgeführt werden kann. Dies führt zu:

• Höheren maximalen Betriebsströmen für eine größere Lichtausbeute.
• Besserem Lichtstromerhalt (geringerer Lichtstromrückgang über die Zeit).
• Verbesserter Farbstabilität über Temperatur und Lebensdauer.
• Generell höherer Zuverlässigkeit und längerer Lebensdauer unter gleichen Betriebsbedingungen.

Der Kompromiss ist oft ein etwas höherer Stückpreis im Vergleich zu Kunststoffgehäusen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Wie hoch ist der tatsächliche Stromverbrauch?

Am typischen Betriebspunkt von 1050mA und 9,3V beträgt die elektrische Eingangsleistung etwa 9,8 Watt. Die Bezeichnung "10W" bezieht sich auf die nominale Leistungsklasse.

10.2 Wie erreiche ich die spezifizierte Lebensdauer?

Die LED-Lebensdauer (oft L70 oder L90, d.h. Zeit bis 70% oder 90% der Anfangslumen) hängt stark von der Sperrschichttemperatur ab. Um die spezifizierte Lebensdauer (typischerweise 50.000 Stunden oder mehr) zu erreichen, müssen Sie ein effektives thermisches Managementsystem entwerfen, um Tj innerhalb der empfohlenen Grenzen zu halten. Das Reduzieren des Betriebsstroms unter den Maximalwert verlängert die Lebensdauer ebenfalls erheblich.

10.3 Kann ich diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

No.LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Eine Konstantspannungsquelle könnte zu einem thermischen Durchgehen führen, bei dem ein steigender Strom Erwärmung verursacht, was Vf senkt, was wiederum mehr Strom verursacht und zum Ausfall führt. Verwenden Sie stets einen Konstantstrom-Treiber.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer 50W Hallenleuchte.Umsetzung:Verwenden Sie 5 dieser Keramik 9292 LEDs in Reihe geschaltet. Die gesamte Durchlassspannung beträgt etwa 46,5V (5 * 9,3V). Wählen Sie einen Konstantstrom-Treiber mit einer Ausgabe von 1050mA und einem Spannungsbereich von ~45V bis 50V. Montieren Sie die LEDs auf einer Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) mit einem leistungsstarken Wärmeleitmaterial, das die MCPCB mit einem großen Aluminiumkühlkörper verbindet. Dieses Design verwaltet die ~49W Gesamtwärmeableitung effizient und gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtausbeute.

12. Einführung in das technische Prinzip

Diese LED erzeugt weißes Licht nach der weit verbreiteten Leuchtstoff-Konversionsmethode. Ein hocheffizienter blauer Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleiterchip emittiert blaues Licht. Dieses blaue Licht durchdringt teilweise und regt teilweise eine gelbe (oder eine Mischung aus rotem und grünem) Leuchtstoff an, der auf oder nahe dem Chip abgeschieden ist. Die Kombination des verbleibenden blauen Lichts und des breitbandigen gelben Lichts aus dem Leuchtstoff vermischt sich zu weißem Licht. Das spezifische Verhältnis von blauem zu leuchtstoffkonvertiertem Licht sowie die Leuchtstoffzusammensetzung bestimmen die korrelierte Farbtemperatur (CCT) und den Farbwiedergabeindex (CRI). Das Keramikgehäuse dient hauptsächlich als mechanisch robuste und wärmeleitende Plattform für die Montage des Chips, der Bonddrähte und des Leuchtstoffs.

13. Technologietrends

Der Markt für Hochleistungs-LEDs entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbqualität (höherer CRI und R9-Werte) und größerer Zuverlässigkeit. Keramikgehäuse werden aufgrund ihrer thermischen Vorteile für High-End-Anwendungen immer häufiger. Trends umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der Chip-Epitaxie und Leuchtstofftechnologie.
• Farbabstimmung:Produkte, die eine dynamische CCT-Anpassung ermöglichen.
• Miniaturisierung bei hoher Ausbeute:Mehr Licht in kleineren Gehäusen unterbringen.
• Integrierte Lösungen:LEDs kombiniert mit Treibern, Optiken und Sensoren zu modularen "Light Engines".
• Nachhaltigkeit:Fokus auf Materialien und Prozesse, die die Umweltauswirkungen reduzieren.

Die Keramik 9292 Serie reiht sich in diesen Trend ein und bietet eine Balance aus hoher Ausbeute und thermischer Leistung für anspruchsvolle Beleuchtungslösungen.