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Keramik-Weiß-LED Datenblatt - 6,9x3,0x0,8mm - 14-17V - 1,5A - 1600-2200lm - Technisches Dokument

Detaillierte technische Spezifikation einer Hochleistungs-Keramik-Weiß-LED für die automotiven Außenbeleuchtung. Enthält elektrische, optische, thermische Parameter, Gehäuseabmessungen und Zuverlässigkeitsdaten.
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PDF-Dokumentendeckel - Keramik-Weiß-LED Datenblatt - 6,9x3,0x0,8mm - 14-17V - 1,5A - 1600-2200lm - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer Hochleistungs-Weiß-LED-Komponente, die primär für anspruchsvolle Anwendungen in der automotiven Außenbeleuchtung konzipiert ist. Das Bauteil nutzt ein Keramikgehäuse, das im Vergleich zu Standard-Kunststoffgehäusen eine überlegene Wärmeableitung und Zuverlässigkeit bietet. Seine Kernfunktion ist die Bereitstellung einer hohen Lichtleistung für Anwendungen wie Tagfahrlichter (DRL), Blinker und andere Fahrzeug-Außenbeleuchtungen, bei denen Helligkeit, Langlebigkeit und Leistung unter rauen Umgebungsbedingungen entscheidend sind.

1.1 Produktbeschreibung

Die LED ist eine weiße Leuchtdiode, die unter Verwendung eines blauen Halbleiterchips in Kombination mit einer Leuchtstoffbeschichtung hergestellt wird. Der Leuchtstoff wandelt einen Teil des blauen Lichts in längere Wellenlängen um, was zur Wahrnehmung von weißem Licht führt. Das Produkt ist in einem kompakten Oberflächenmontagegehäuse (SMD) mit den Abmessungen 6,9 mm Länge, 3,0 mm Breite und 0,8 mm Höhe untergebracht.

1.2 Hauptmerkmale

1.3 Zielanwendungen

Die primäre Anwendung für diese LED liegt im BereichAutomotive Außenbeleuchtung. Dazu gehören, sind aber nicht beschränkt auf:

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die die Leistung der LED definieren.

2.1 Elektrische & Optische Kenngrößen (Ts=25°C)

Die folgenden Parameter werden bei einer Standard-Sperrschichttemperatur von 25°C gemessen. Konstrukteure müssen den Temperaturanstieg in realen Anwendungen berücksichtigen.

2.2 Absolute Maximalwerte

Dies sind Belastungsgrenzen, die unter keinen Umständen, auch nicht kurzzeitig, überschritten werden dürfen. Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzen kann dauerhafte Schäden verursachen.

2.3 Thermische Kenngrößen

Effektives Wärmemanagement ist entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um eine konsistente Leistung in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Systemanforderungen erfüllen.

3.1 Flussspannung (VF) und Lichtstrom (Φ) Binning

Das Binning ist bei einem Standard-Prüfstrom von IF= 1000mA definiert.

Ein vollständiger Produktcode spezifiziert sowohl ein VF-Bin als auch ein Lichtstrom-Bin (z.B. G1-ED). Dieses System ermöglicht eine präzise Abstimmung von LEDs innerhalb eines Arrays, um gleichmäßige Helligkeit und elektrisches Verhalten sicherzustellen.

4. Mechanische & Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen rechteckigen Keramikkörper mit den Abmessungen 6,90mm (L) x 3,00mm (B) x 0,80mm (H). Alle Maßtoleranzen betragen ±0,2mm, sofern nicht anders angegeben. Wichtige Merkmale sind thermische Pads auf der Unterseite zum Löten auf die Leiterplatte, die für die Wärmeableitung entscheidend sind.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil hat eine klare Polaritätsmarkierung. Eine Ecke des Gehäuses ist deutlich abgeschrägt oder gekerbt. Der Kathodenanschluss (-) ist typischerweise mit dieser markierten Ecke verbunden. Es ist zwingend erforderlich, diese Markierung während des Leiterplattenlayouts und der Bestückung zu identifizieren, um die korrekte Ausrichtung sicherzustellen.

4.3 Empfohlenes Lötpad-Layout

Ein Land Pattern (Footprint) wird für das Leiterplattendesign bereitgestellt. Dieses Muster zeigt die empfohlene Größe und Form der Kupferpads für die elektrischen Anschlüsse und das zentrale thermische Pad. Die Einhaltung dieser Empfehlung ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen, einen ordnungsgemäßen Wärmetransport zur Leiterplatte und die Vermeidung von "Tombstoning" während des Reflow-Lötens.

5. Löt- & Bestückungsrichtlinien

5.1 SMT Reflow-Lötanleitung

Die LED ist für Standard-SMT-Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Obwohl ein spezifisches Reflow-Profil im bereitgestellten Auszug nicht detailliert ist, sollten allgemeine Richtlinien für MSL Level 2, keramikgehäuste Bauteile befolgt werden:

5.2 Handhabungsvorsichtsmaßnahmen

6. Verpackungs- & Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden in industrieüblicher Verpackung für die automatisierte Bestückung geliefert.

6.2 Feuchtigkeitsresistente Verpackung

Die Rollen sind in einem versiegelten Feuchtigkeitssperrbeutel zusammen mit einer Feuchtigkeitsanzeigekarte (HIC) verpackt, die den internen Feuchtigkeitsgehalt anzeigt. Der Beutel wird typischerweise mit trockenem Stickstoff gespült, um den Feuchtigkeitsgehalt zu minimieren.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Wärmemanagement-Design

Dies ist der mit Abstand kritischste Aspekt bei der Verwendung dieser Hochleistungs-LED.

7.2 Elektrisches Design

7.3 Optisches Design

8. Zuverlässigkeit & Prüfung

Das Produkt ist gemäß AEC-Q102 qualifiziert, was eine umfassende Reihe von Stresstests umfasst, die automotiven Lebensdauerbedingungen simulieren. Typische Prüfungen beinhalten:

Spezifische Prüfbedingungen und Pass/Fail-Kriterien (z.B. maximal zulässige Änderung der Flussspannung oder des Lichtstroms) sind definiert, um sicherzustellen, dass die Komponente den anspruchsvollen Anforderungen automotiver Anwendungen über ihre vorgesehene Lebensdauer gerecht wird.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Mid-Power-LEDs in Kunststoffgehäusen bietet dieses Bauteil deutliche Vorteile für die automotiven Außenbeleuchtung:

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Was ist der Hauptvorteil eines Keramikgehäuses?

Der primäre Vorteil ist das überlegene Wärmemanagement. Keramik leitet Wärme vom LED-Chip viel effektiver ab als Kunststoff, was zu niedrigeren Betriebssperrschichttemperaturen führt. Dies resultiert in höherer Lichtleistung, besserer Farbstabilität und einer deutlich längeren Betriebslebensdauer, was für automotiven Anwendungen, bei denen ein Austausch schwierig oder unmöglich ist, entscheidend ist.

10.2 Wie interpretiere ich die zwei verschiedenen Wärmewiderstandswerte (Real vs. Elektrisch)?

Für das praktische thermische Design verwenden Sie denReal (gemessenen) RthJS-Wert (max. 1,7 °C/W). Dieser Wert repräsentiert den gesamten thermischen Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt unter realistischen Bedingungen, einschließlich der Schnittstelle zwischen Gehäuse und Testplatine. Der Wert der elektrischen Methode ist nützlich zur Charakterisierung des Gehäuses selbst, repräsentiert aber möglicherweise nicht vollständig den Widerstand in Ihrer spezifischen Leiterplattenanwendung. Entwerfen Sie stets unter Verwendung des konservativeren (höheren) Werts.

10.3 Kann ich diese LED mit dem maximalen Dauerstrom von 1500mA betreiben?

Sie können es, aber nur, wenn Ihre Wärmemanagement-Lösung außergewöhnlich robust ist. Der Betrieb am absoluten Maximalwert erzeugt erhebliche Wärme (PD≈ VF* IF≈ 17V * 1,5A = 25,5W, was das PDmax von 5,5W überschreitet, was auf eine sorgfältige Interpretation hindeutet – wahrscheinlich sind die 5,5W die an der Sperrschicht abgeführte Wärme, nicht die gesamte elektrische Leistung). In der Praxis werden die meisten Designs bei oder unter dem typischen Prüfstrom von 1000mA arbeiten, um Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit auszubalancieren. Führen Sie stets eine gründliche thermische Analyse und Tests an Ihrem beabsichtigten Betriebspunkt durch.

10.4 Warum ist Binning wichtig und welches Bin sollte ich wählen?

Binning gewährleistet Konsistenz. Für eine einzelne LED funktioniert jedes Bin innerhalb der spezifizierten Bereiche. Für Anwendungen mit mehreren LEDs (z.B. eine Reihe in einer Rückleuchte) ist jedoch die Auswahl eines einzelnen, spezifischen VF- und Lichtstrom-Bins (z.B. G1/ED) entscheidend. Dies stellt sicher, dass alle LEDs in der Reihe nahezu identische elektrische Eigenschaften haben, was eine gleichmäßige Stromverteilung und Helligkeit fördert. Die Wahl eines höheren Lichtstrom-Bins (EE, EF) bietet mehr Lichtleistung, kann aber mit höheren Kosten verbunden sein.

11. Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des blauen Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Chips und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) mit einer Wellenlänge im blauen Spektrum frei. Dieses blaue Licht trifft dann auf eine Schicht aus Leuchtstoff (typischerweise Yttrium-Aluminium-Granat oder YAG, dotiert mit Cer), die auf oder nahe dem Chip abgeschieden ist. Der Leuchtstoff absorbiert einen Teil der blauen Photonen und emittiert Licht über ein breiteres Spektrum, hauptsächlich im gelben Bereich. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen. Die genaue korrelierte Farbtemperatur (CCT) des weißen Lichts wird durch die Zusammensetzung und Dicke der Leuchtstoffschicht bestimmt.

12. Technologietrends

Die Entwicklung von Hochleistungs-Keramik-LEDs für die automotiven Beleuchtung folgt mehreren wichtigen Branchentrends:

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum wichtig
Lichtausbeute lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten.
Lichtstrom lm (Lumen) Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit.
Farbtemperatur K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien.
Farbwiedergabeindex Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet.
Farborttoleranz MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs.
Dominante Wellenlänge nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektralverteilung Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität.

Elektrische Parameter

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design-Überlegungen
Flussspannung Vf Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs.
Flussstrom If Stromwert für normalen LED-Betrieb. Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer.
Max. Pulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden.
Sperrspannung Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten.
Wärmewiderstand Rth (°C/W) Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Wärmemanagement & Zuverlässigkeit

Begriff Schlüsselmetrik Einfache Erklärung Auswirkung
Sperrschichttemperatur Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang L70 / L80 (Stunden) Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED.
Lichtstromerhaltung % (z.B. 70%) Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten.
Farbverschiebung Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Grad der Farbänderung während der Verwendung. Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen.
Thermisches Altern Materialabbau Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen.

Verpackung & Materialien

Begriff Gängige Typen Einfache Erklärung Merkmale & Anwendungen
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip-Chip Chip-Elektrodenanordnung. Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung.
Phosphorbeschichtung YAG, Silikat, Nitrid Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Qualitätskontrolle & Binning

Begriff Binning-Inhalt Einfache Erklärung Zweck
Lichtstrom-Bin Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge.
Spannungs-Bin Code z.B. 6W, 6X Nach Flussspannungsbereich gruppiert. Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz.
Farb-Bin 5-Schritt MacAdam-Ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte.
CCT-Bin 2700K, 3000K usw. Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen.

Prüfung & Zertifizierung

Begriff Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lichtstromerhaltungstest Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet.
TM-21 Lebensdauerschätzstandard Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Beleuchtungstechnische Gesellschaft Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. Industrieanerkannte Testbasis.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Marktzugangsvoraussetzung international.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit.