SMD HP Shwo(F) 2W Series LED Datenblatt - 3535 Gehäuse - Royal Blue 452.5nm - 2W Leistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die Shwo(F)-Serie stellt die neueste Generation eines Hochleistungs-Oberflächenmontage-LED-Gehäuses im 3535-Format dar. Sie wurde mit einem optimierten Linsendesign entwickelt, um eine überlegene Helligkeit und Photonenemissions-Effizienz zu erreichen. Diese Serie positioniert sich als eine der effizientesten und wettbewerbsfähigsten Lösungen für spezielle Beleuchtungsanwendungen, mit einem primären Fokus auf die Pflanzenbeleuchtung (Horticulture).

Der Name "Shwo" leitet sich vom chinesischen Wort für "Funkeln" ab und symbolisiert die helle, kompakte und sternenähnliche Qualität dieses LED-Gehäuses. Seine Kernvorteile umfassen einen kompakten keramischen SMD-Aufbau, integrierten ESD-Schutz sowie die Einhaltung wichtiger Umwelt- und Sicherheitsstandards, einschließlich RoHS, EU REACH und halogenfreien Anforderungen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Diese Parameter definieren die Betriebsgrenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden an der LED auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Maximaler DC-Vorwärtsstrom (I_F)F): 1000 mA (bei einem Tastverhältnis von 1/10 @ 1 kHz).
• Maximaler Pulsstrom (I_Pulse)): 1250 mA.
• Maximale ESD-Festigkeit (HBM): 8000 V, bietet robusten Handhabungsschutz.
• Sperrspannung (V_R)R): Die LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Das Anlegen einer Sperrspannung kann zu sofortigem Ausfall führen.
• Thermischer Widerstand (R_th)): Liegt je nach Chip-Technologie zwischen 10°C/W und 12°C/W und gibt an, wie effektiv Wärme vom Übergang zur thermischen Anschlussfläche abgeführt wird.
• Maximale Sperrschichttemperatur (T_J)j): 125°C. Das Überschreiten dieser Temperatur verringert die Lebensdauer drastisch und kann zu katastrophalem Ausfall führen.
• Betriebstemperatur (T_Opr)): -40°C bis +100°C, definiert den Umgebungstemperaturbereich für zuverlässigen Betrieb.
• Max. Löttemperatur (T_Sol)): 260°C, konform mit Standard-Lötzinn-freien Reflow-Profilen.
• Max. zulässige Reflow-Zyklen: 2 Zyklen, gibt die Anzahl der Wiederholungen des Reflow-Lötvorgangs an.

2.2 Optische & Elektrische Kenndaten

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter spezifizierten Testbedingungen (T_pad= 25°C, I_FF = 700 mA).

• Farbe & Wellenlänge: Royal Blue mit einer dominanten Wellenlänge von 452,5 nm. Diese Wellenlänge ist hochwirksam zur Stimulierung der Chlorophyll-Absorption und entscheidend für das Pflanzenwachstum in der Pflanzenbeleuchtung.
• Strahlungsfluss (Optische Leistung): Typischer Wert ist 1500 mW. Der minimal garantierte Strahlungsfluss beträgt 1300 mW.
• Photosynthetischer Photonenfluss (PPF): 5,28 µmol/s. Diese Kennzahl quantifiziert die Anzahl der pro Sekunde emittierten photosynthetisch aktiven Photonen und ist direkt relevant für die Wirksamkeit in der Pflanzenbeleuchtung.
• Strahlungswirkungsgrad: 57,1 %. Dieser wird als (Strahlungsfluss / Elektrische Eingangsleistung) berechnet und ist ein Schlüsselindikator für die elektro-optische Konversionsleistung der LED.
• Abstrahlwinkel: Typisch 120°, bietet ein breites Abstrahlverhalten, das für großflächige Ausleuchtung geeignet ist.

2.3 Thermische und Zuverlässigkeitsspezifikationen

• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL): Stufe 1. Dies ist die robusteste Stufe, was eine unbegrenzte Lagerdauer bei ≤30°C/85% r.F. bedeutet und kein zwingendes Trocknen vor dem Reflow-Löten erfordert, was die Lagerhaltung vereinfacht.
• Lagerbedingungen: -40°C bis +100°C. Eine ordnungsgemäße Lagerung innerhalb dieses Bereichs ist entscheidend, um die Lötbarkeit und Leistung zu erhalten.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die Produktnomenklatur folgt einem detaillierten Codierungssystem:ELSWF – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• ABABCDE: Repräsentiert die Mindestleistungsstufe (Bin) für den Lichtstrom (lm) oder Strahlungsfluss (mW).
• CF: Gibt das Abstrahlverhalten an (z.B. "1" für Lambert'sches Verhalten).
• DG: Bezeichnet die Farbe (z.B. "L" für Royal Blue, 445-460nm).
• EH: Spezifiziert die Leistungsaufnahme (z.B. "2" für 2W).
• HI: Definiert den Verpackungstyp (z.B. "P" für Band).
• V1234: Kodiert die Vorwärtsspannungs-Stufe (Bin) und die Farb-/CCT-Stufe.

Beispielsweise entschlüsselt sich die ArtikelnummerELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6zu einer Shwo(F)-LED mit einer S41-Strahlungsfluss-Stufe, Lambert'schem Abstrahlverhalten (1), Royal Blue Farbe (L), 2W Leistung (2), geliefert auf Band (P), mit spezifischen Vorwärtsspannungs- und Farbstufen DB4B6.

4. Analyse der Leistungskurven

Während der bereitgestellte PDF-Auszug diese Kurven im Inhaltsverzeichnis auflistet, sind die spezifischen Graphikdaten nicht im gegebenen Text enthalten. Typischerweise würde ein solches Datenblatt die folgenden wesentlichen Leistungsdiagramme enthalten:

• Lichtausbeute vs. Temperatur der thermischen Anschlussfläche: Diese Kurve zeigt, wie der Strahlungsfluss mit steigender Temperatur der thermischen Anschlussfläche der LED abnimmt. Effektives thermisches Management ist entscheidend, um die Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten.
• Relativer Licht-/Strahlungsfluss vs. Vorwärtsstrom: Veranschaulicht die sublineare Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtausbeute und hebt den Effizienzabfall bei höheren Strömen hervor.
• Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom (I-V-Kurve): Wesentlich für das Treiberdesign, zeigt die benötigte Spannung, um einen Zielstrom zu erreichen.
• Wellenlänge vs. Vorwärtsstrom: Zeigt eventuelle Verschiebungen der dominanten Wellenlänge bei sich änderndem Treiberstrom.
• Spektrale Leistungsverteilung: Ein Diagramm, das die Strahlungsleistung über der Wellenlänge aufträgt und die Farbcharakteristika der Royal-Blue-Emission definiert.
• Strom-Derating-Kurven: Diagramme, die den maximal zulässigen Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der Temperatur der thermischen Anschlussfläche spezifizieren, um sicherzustellen, dass T_Jj nicht überschritten wird.
• Abstrahlcharakteristiken: Polardiagramme, die die räumliche Verteilung der Lichtintensität zeigen (z.B. Lambert'sch).

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen

Die LED verwendet ein 3535-Oberflächenmontage-Gehäuse (3,5mm x 3,5mm Grundfläche). Die detaillierte mechanische Zeichnung im Datenblatt liefert präzise Maße für das Gehäuse, die Linsenhöhe und Toleranzen, die für das PCB-Layout und das optische Design entscheidend sind.

5.2 Anschlussflächen-Konfiguration & Polarität

Das Footprint-Diagramm zeigt das Layout der Anoden- und Kathoden-Anschlussflächen. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb entscheidend. Das Design der thermischen Anschlussfläche ist wesentlich für die Wärmeableitung; das Datenblatt spezifiziert das empfohlene Lotpastenschablonenmuster und die Abdeckung für diese Fläche, um einen optimalen Wärmetransfer zur Leiterplatte sicherzustellen.

6. Löt- & Montagerichtlinien

• Reflow-Löten: Das Bauteil ist für eine maximale Spitzenlöttemperatur von 260°C ausgelegt, kompatibel mit Standard-Lötzinn-freien (SnAgCu) Reflow-Profilen. Maximal 2 Reflow-Zyklen sind zulässig.
• Handhabung: Trotz der hohen ESD-Festigkeit (8kV) sollten während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
• Lagerung: Als MSL-Stufe-1-Bauteil sind unter Standard-Fabrikbedingungen (<30°C/85% r.F.) keine speziellen Trockenverpackungen oder Trocknungsprozesse erforderlich.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

Die LEDs sind in standardmäßiger Industrie-Verpackung erhältlich:

• Emitter-Bandverpackung: Bauteile werden in geprägte Trägerbänder für die automatisierte Pick-and-Place-Montage eingelegt.
• Emitter-Rollenverpackung: Das Band wird auf Rollen aufgewickelt. Das Datenblatt spezifiziert die Stückzahl pro Rolle, Bandbreite, Taschenabstand und Rollenabmessungen.
• Produktkennzeichnung: Rollen und Kartons sind mit der Artikelnummer, Stückzahl, Datumscode und anderen Rückverfolgbarkeitsinformationen gekennzeichnet.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Pflanzenbeleuchtung (Horticulture Lighting): Primäre Anwendung. Die 452,5nm Royal-Blue-Wellenlänge ist optimal zur Förderung des vegetativen Wachstums, zur Kontrolle der Pflanzenmorphologie und zur Steigerung der Produktion sekundärer Metaboliten im geschützten Anbau (CEA), in Vertical Farms und als Gewächshaus-Zusatzbeleuchtung.
• Dekorative- und Entertainment-Beleuchtung: Verwendung in Architekturbeleuchtung, Bühnenbeleuchtung und thematischen Umgebungen, in denen satte Blau-Effekte gewünscht sind.
• Signal- und Symbolbeleuchtung: Geeignet für die Hinterleuchtung von Anzeigen, Beschilderungen und anderen Anwendungen, die eine hochintensive blaue Lichtquelle erfordern.

8.2 Design-Überlegungen

• Thermisches Management: Dies ist der kritischste Designfaktor. Mit einem thermischen Widerstand von ~10-12°C/W ist ein hochwertiger Wärmeleitpfad von der thermischen Anschlussfläche zum Kühlkörper zwingend erforderlich. Verwenden Sie eine Leiterplatte mit ausreichenden Wärmedurchgangslöchern und gegebenenfalls eine Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder ein isoliertes Metallsubstrat (IMS) für Hochleistungsanwendungen. Halten Sie die Temperatur der thermischen Anschlussfläche so niedrig wie möglich für maximale Lichtausbeute und Langlebigkeit.
• Elektrische Ansteuerung: Verwenden Sie einen Konstantstrom-LED-Treiber. Der typische Betriebsstrom beträgt 700mA, aber Designs sollten sich an den Derating-Kurven basierend auf der erwarteten Betriebstemperatur orientieren. Stellen Sie sicher, dass der Treiber mit dem Vorwärtsspannungsbereich der ausgewählten Stufe (Bin) kompatibel ist.
• Optisches Design: Das 120° Lambert'sche Abstrahlverhalten ist für breite Abdeckung geeignet. Sekundäroptik (Linsen, Reflektoren) kann für spezifische Anwendungen zur Kollimation oder Formung des Lichtstrahls verwendet werden.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Während ein direkter Seitenvergleich mit anderen Produkten im Datenblatt nicht bereitgestellt wird, können die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der Shwo(F)-Serie abgeleitet werden:

• Hoher Strahlungswirkungsgrad (57,1%): Zeigt eine ausgezeichnete Umwandlung von elektrischer Leistung in nutzbare optische Leistung (Royal-Blue-Photonen) an, was bei gegebener Lichtausbeute in der Pflanzenbeleuchtung zu geringerem Energieverbrauch und reduzierter thermischer Belastung führt.
• Integrierter 8kV-ESD-Schutz: Bietet im Vergleich zu vielen LEDs ohne eingebauten Schutz eine überlegene Robustheit und reduziert die Ausfallraten in der Fertigung und im Feldeinsatz.
• Keramikgehäuse: Bietet im Vergleich zu Kunststoffgehäusen eine bessere thermische Leistung und langfristige Zuverlässigkeit, insbesondere unter Hochleistungsbetrieb und thermischer Zyklisierung.
• Umfassende Konformität: Erfüllt RoHS-, REACH- und halogenfreie Standards und erleichtert so die Verwendung auf globalen Märkten mit strengen Umweltvorschriften.

10. Häufig gestellte Fragen (Basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Strahlungsfluss (mW) und Photosynthetischem Photonenfluss (PPF)?
A: Strahlungsfluss misst die gesamte emittierte optische Leistung in Watt. PPF misst die Anzahl der Photonen pro Sekunde im Bereich der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR, 400-700nm), die von Pflanzen genutzt werden können. Für eine monochromatische Royal-Blue-LED sind sie direkt korreliert, aber PPF ist die bevorzugte Kennzahl für die Wirksamkeit in der Pflanzenbeleuchtung.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 1000mA betreiben?
A: Nein. Der absolute Maximalwert von 1000mA ist bei einem Tastverhältnis von 1/10 spezifiziert. Für Dauerbetrieb (DC) müssen Sie die Derating-Kurven verwenden. Bei einer typischen Temperatur der thermischen Anschlussfläche von 85°C wird der maximal zulässige Dauerstrom deutlich unter 1000mA liegen, um die Sperrschichttemperatur unter 125°C zu halten.

F: Warum ist die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL 1) wichtig?
A: MSL 1 bedeutet, dass das Bauteil während des Reflow-Lötens nicht anfällig für feuchtigkeitsbedingte Schäden ("Popcorning") ist. Es erfordert keine Trockenbeutel-Verpackung oder Trocknung vor der Verwendung, was im Vergleich zu Bauteilen mit höherer MSL (z.B. MSL 2a, 3) die Logistik und Fertigungsprozesse vereinfacht.

F: Wie interpretiere ich die Artikelnummer für die Bestellung?
A: Sie müssen die vollständige Artikelnummer angeben, z.B. ELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6, die alle Schlüsselmerkmale definiert: Strahlungsfluss-Stufe, Farbe, Leistung, Verpackung und elektrische Stufen. Eine Bestellung nur mit dem Seriennamen ist nicht ausreichend.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf eines LED-Moduls für die Jungpflanzenanzucht
Ein Hersteller von Pflanzenlampen entwirft ein kompaktes Modul, um starkes, kompaktes Wachstum von Jungpflanzen zu fördern. Er wählt die Shwo(F) Royal-Blue-LED aufgrund ihrer gezielten Wellenlänge.

1. Elektrisches Design: Mit dem Ziel eines PPF von 50 µmol/s pro Modul berechnen sie, dass sie etwa 10 LEDs benötigen (50 / 5,28 ≈ 9,5). Sie entscheiden sich, jede LED mit 700mA von einem Konstantstromtreiber zu betreiben. Sie wählen eine Artikelnummer mit einer Vorwärtsspannung (V_fF), die zum Ausgangsspannungsbereich ihres Treibers passt, wenn 10 LEDs in Reihe geschaltet sind.
2. Thermisches Design: Das Modul wird passiv gekühlt. Sie entwerfen eine Aluminium-MCPCB mit einer dicken Kupferschicht und einer Anordnung von Wärmedurchgangslöchern unter der thermischen Anschlussfläche jeder LED. Sie modellieren die erwartete Temperatur der thermischen Anschlussfläche im finalen Leuchtensystem auf 75°C. Unter Konsultation der Derating-Kurve für 75°C bestätigen sie, dass der Betrieb mit 700mA innerhalb des sicheren Betriebsbereichs liegt.
3. Mechanisches & Optisches Design: Die LEDs werden auf einem 3,5mm-Raster platziert. Aufgrund des 120°-Abstrahlwinkels wird keine Sekundäroptik verwendet, da eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung der Jungpflanzenschale gewünscht ist.
4. Ergebnis: Das Modul liefert das gewünschte blaue Spektrum effizient, fördert eine gesunde Jungpflanzenentwicklung ohne übermäßige Stängelverlängerung, während das zuverlässige thermische Design eine langfristige Leistung sicherstellt.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die Shwo(F)-LED ist eine Halbleiter-Lichtquelle basierend auf Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Materialtechnologie. Wenn eine Vorwärtsspannung zwischen Anode und Kathode angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiterchips injiziert. Sie rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Quantentopfstruktur bestimmt die Wellenlänge des emittierten Lichts – in diesem Fall Royal Blue bei etwa 452,5 nm. Das Keramikgehäuse bietet mechanischen Halt, elektrische Anschlüsse und eine Primärlinse, die das Licht in ein Lambert'sches Abstrahlverhalten formt. Die integrierte ESD-Schutzdiode schützt den empfindlichen Halbleiterübergang vor elektrostatischen Entladungen.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Die Entwicklung von LEDs wie der Shwo(F)-Serie wird von mehreren Schlüsseltrends in der Industrie vorangetrieben:

• Erhöhte Effizienz (lm/W oder Strahlungswirkungsgrad): Fortlaufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft und Chipdesign treiben die Gesamtwirkungsgrade weiter nach oben, reduzieren den Energieverbrauch und die Anforderungen an das thermische Management bei gleicher Lichtausbeute.
• Höhere Leistungsdichte: Gehäuse wie das 3535 werden mit höheren Strömen betrieben, um mehr Licht von einer kleineren Fläche zu liefern, was kompaktere und intensivere Leuchten ermöglicht.
• Anwendungsspezifische Optimierung: Statt universeller weißer LEDs gibt es einen starken Trend hin zu LEDs, die für spezifische Spektralbereiche optimiert sind. Die Pflanzenbeleuchtung ist ein Paradebeispiel, mit LEDs, die auf präzise Wellenlängen abgestimmt sind, die den Pflanzen-Photorezeptoren entsprechen (z.B. Royal Blue für Chlorophyll-Absorption, Fernrot für Phytochrom-Reaktion).
• Verbesserte Zuverlässigkeit und Robustheit: Merkmale wie hohe ESD-Festigkeit, Keramikgehäuse und feuchtigkeitsresistente Designs werden für professionelle Komponenten zum Standard, um längere Lebensdauern in anspruchsvollen Anwendungen sicherzustellen.
• Integration und Standardisierung: Die Verwendung standardisierter Grundflächen (z.B. 3535) und Verpackungen vereinfacht das Design und ermöglicht Zweitquellen-Kompatibilität, während integrierte Schutzschaltungen Mehrwert und Zuverlässigkeit hinzufügen.