7070 Weißlicht-LED Datenblatt - Gehäuse 7,0x7,0x0,8mm - Durchlassspannung 37,7V - Leistung 10,6W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen der T7C-Serie von Hochleistungs-Weißlicht-Leuchtdioden (LEDs) im 7070-Gehäuse. Dieses Produkt ist für allgemeine und architektonische Beleuchtungsanwendungen konzipiert, die hohe Lichtausbeute und Zuverlässigkeit erfordern.

1.1 Kernvorteile

Die LED verfügt über ein thermisch optimiertes Gehäusedesign, das für das Wärmemanagement in Hochleistungsanwendungen entscheidend ist und so die Lebensdauer erhöht sowie eine konstante Lichtleistung gewährleistet. Sie bietet einen hohen Lichtstrom und kann bei hohen Durchlassströmen betrieben werden. Das Gehäuse ist kompakt mit einem breiten Abstrahlwinkel, was es für verschiedene Leuchten geeignet macht. Es ist kompatibel mit bleifreien (Pb-freien) Reflow-Lötprozessen und entspricht den RoHS-Umweltstandards.

1.2 Zielanwendungen

• Innenraumleuchten.
• Retrofit-Lampen zum Ersatz traditioneller Lichtquellen.
• Allgemeine Beleuchtungszwecke.
• Architektonische und dekorative Beleuchtung.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die primäre elektro-optische Leistung wird bei einem Durchlassstrom (IF) von 280mA und einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C gemessen. Der Lichtstrom variiert mit der korrelierten Farbtemperatur (CCT). Bei einer CCT von 2700K mit einem Farbwiedergabeindex (CRI oder Ra) von 80 beträgt der typische Lichtstrom 1160 Lumen (lm), mit einem Minimum von 1000 lm. Für CCTs von 3000K bis 6500K (Ra80) beträgt der typische Lichtstrom 1300 lm, mit einem Minimum von 1100-1200 lm abhängig von der CCT. Die Toleranz für die Lichtstrommessung beträgt ±7%, für die CRI-Messung ±2.

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Der absolute maximale Durchlassstrom (IF) beträgt 350 mA. Der Puls-Durchlassstrom (IFP) kann unter bestimmten Bedingungen 525 mA erreichen (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1/10). Die maximale Verlustleistung (PD) beträgt 14000 mW. Die Sperrspannung (VR) sollte 5 V nicht überschreiten. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) liegt zwischen -40°C und +105°C. Der Lagertemperaturbereich (Tstg) liegt zwischen -40°C und +85°C. Die maximale Sperrschichttemperatur (Tj) beträgt 120°C. Die Löttemperatur (Tsld) für Reflow ist mit maximal 230°C oder 260°C für höchstens 10 Sekunden spezifiziert.

2.3 Elektrische/Optische Kenngrößen

Unter Standardtestbedingungen (Tj=25°C) beträgt die typische Durchlassspannung (VF) bei 280mA 37,7V, mit einem Bereich von 36V (min) bis 40V (max) und einer Toleranz von ±3%. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10 μA bei 5V Sperrspannung. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der volle Winkel, bei dem die Intensität auf die Hälfte des Spitzenwerts abfällt, beträgt typischerweise 120°. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (Rth j-sp) beträgt typischerweise 1,8 °C/W. Das Bauteil verfügt über eine elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) von 1000V (Human Body Model).

3. Erklärung des Binning-Systems

3.1 Artikelnummernsystem

Die Artikelnummer folgt der Struktur: T [X1][X2][X3][X4][X5][X6] – [X7][X8][X9][X10]. Wichtige Codes umfassen: X1 (Typencode: 7C für 7070-Gehäuse), X2 (CCT-Code: z.B. 27 für 2700K, 30 für 3000K), X3 (Farbwiedergabe: 8 für Ra80), X4 (Anzahl serieller Chips), X5 (Anzahl paralleler Chips), X6 (Bauteilcode), X7 (Farbcode: z.B. R für 85°C ANSI-Standard).

3.2 Lichtstrom-Binning

Die LEDs werden in Lichtstrom-Bins sortiert. Für eine 4000K, Ra80 LED deckt beispielsweise Bin 3C 1200-1300 lm ab, Bin 3D 1300-1400 lm und Bin 3E 1400-1500 lm. Ähnliches Binning existiert für andere CCTs, was eine Auswahl basierend auf den erforderlichen Helligkeitsstufen ermöglicht.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Auch die Durchlassspannung wird gebinnt. Code 6L deckt einen VF-Bereich von 36-38V ab, und Code 6M deckt 38-40V ab, jeweils bei IF=280mA.

3.4 Farbort-Binning

Die Farbkonstanz wird durch 5-Schritt-MacAdam-Ellipsen im CIE-Farbortdiagramm definiert. Das Dokument liefert Zentrumskoordinaten (x, y) bei 25°C und 85°C zusammen mit Ellipsenparametern (a, b, Φ) für verschiedene CCTs (27R5 für 2700K, 30R5 für 3000K, etc.), was eine enge Farbkontrolle anzeigt. Energy-Star-Binning wird für CCTs zwischen 2600K und 7000K angewendet. Die Toleranz für die Farbortkoordinaten beträgt ±0,005.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf mehrere wichtige Leistungsdiagramme (Abb. 1 bis Abb. 6). Diese zeigen typischerweise die Beziehung zwischen Betriebsparametern und Bauteilleistung.Abb. 1: Farbspektrumzeigt die spektrale Leistungsverteilung bei 25°C.Abb. 2: Abstrahlwinkelverteilungzeigt das räumliche Abstrahlungsmuster.Abb. 3: Durchlassstrom vs. relative Intensitätzeigt, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom variiert.Abb. 4: Durchlassstrom vs. Durchlassspannungist die IV-Kennlinie.Abb. 5: Umgebungstemperatur vs. relativer Lichtstromveranschaulicht die thermische Degradation der Lichtleistung.Abb. 6: Umgebungstemperatur vs. relative Durchlassspannungzeigt, wie sich die Durchlassspannung mit der Temperatur ändert. Diese Kurven sind für Schaltungsdesign und Wärmemanagement essenziell.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verwendet ein 7070-Oberflächenmontagegehäuse (SMD). Die Gesamtabmessungen betragen 7,00 mm in Länge und Breite. Die Gehäusehöhe beträgt 0,80 mm. Das Dokument enthält eine detaillierte Maßzeichnung, die das Pad-Layout zeigt, mit zwei Anoden- und zwei Kathoden-Pads für die interne 2-seriell, 2-parallel Chip-Konfiguration. Wichtige Pad-Abmessungen umfassen eine Breite von 2,80 mm und Abstände. Die Polarität ist klar gekennzeichnet. Sofern nicht anders angegeben, beträgt die Maßtoleranz ±0,1 mm.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Reflow-Lötprofil wird bereitgestellt, um eine zuverlässige Montage ohne Beschädigung der LED zu gewährleisten. Wichtige Parameter umfassen: Vorwärmen von 150°C auf 200°C über 60-120 Sekunden. Die maximale Aufheizrate zur Spitzentemperatur beträgt 3°C/Sekunde. Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (TL=217°C) sollte 60-150 Sekunden betragen. Die maximale Gehäusekörpertemperatur (Tp) darf 260°C nicht überschreiten. Die Zeit innerhalb von 5°C dieser Spitzentemperatur (tp) sollte maximal 30 Sekunden betragen. Die maximale Abkühlrate beträgt 6°C/Sekunde. Die Gesamtzeit von 25°C zur Spitzentemperatur sollte 8 Minuten nicht überschreiten.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Wärmemanagement

Angesichts der hohen Verlustleistung (bis zu 10,6W bei 280mA, 37,7V) ist ein effektives Wärmemanagement von größter Bedeutung. Der niedrige thermische Widerstand (1,8 °C/W) ist vorteilhaft, erfordert jedoch eine gut konzipierte Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder eine andere Kühllösung, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten, insbesondere unter Berücksichtigung der thermischen Degradation des Lichtstroms (Abb. 5). Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur (120°C) wird die Lebensdauer und Zuverlässigkeit erheblich reduzieren.

7.2 Elektrische Ansteuerung

Die LED sollte aufgrund der exponentiellen IV-Beziehung (Abb. 4) mit einer Konstantstromquelle und nicht mit einer Konstantspannungsquelle betrieben werden. Der Treiber muss für die hohe Durchlassspannung (typisch 37,7V) ausgelegt sein. Es muss darauf geachtet werden, Spannungsspitzen oder eine Sperrspannung über 5V zu vermeiden. Die Pulsstromfähigkeit ermöglicht eine potenzielle Dimmung mittels Pulsweitenmodulation (PWM), jedoch müssen die spezifizierten Grenzwerte für Tastverhältnis und Pulsbreite eingehalten werden.

7.3 Optisches Design

Der breite 120°-Abstrahlwinkel macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung ohne Sekundäroptik erfordern. Für fokussierte Strahlen werden geeignete Linsen oder Reflektoren benötigt. Designer sollten die Binning-Auswahl (Lichtstrom, CCT, Vf) berücksichtigen, um Konsistenz in Helligkeit und Farbe des Endprodukts sicherzustellen.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

8.1 Wie hoch ist der tatsächliche Leistungsverbrauch?

Am typischen Betriebspunkt von 280mA und 37,7V beträgt die elektrische Eingangsleistung etwa 10,56 Watt (0,28A * 37,7V). Netzteil und Wärmesystem entsprechend auslegen.

8.2 Wie wähle ich das richtige Bin?

Wählen Sie das CCT-Bin (X2) basierend auf der gewünschten Lichtfarbe (Warmweiß, Kaltweiß, etc.). Wählen Sie das Lichtstrom-Bin (z.B. 3C, 3D) basierend auf dem für Ihre Anwendung erforderlichen Lichtleistungsniveau. Das Spannungs-Bin (6L, 6M) kann für das Treiberdesign, insbesondere in Multi-LED-Arrays, wichtig sein, um eine Stromangleichung sicherzustellen.

8.3 Kann ich sie mit dem absoluten Maximalstrom von 350mA betreiben?

Obwohl möglich, erzeugt der Betrieb am absoluten Maximalwert mehr Wärme (ca. 13,2W, angenommen VF~37,7V), treibt die Sperrschichttemperatur höher und beschleunigt den Lichtstromrückgang. Im Allgemeinen wird empfohlen, unterhalb des absoluten Maximums, beispielsweise beim Teststrom von 280mA, für optimale Lebensdauer und Zuverlässigkeit zu arbeiten, es sei denn, das thermische Design ist außergewöhnlich robust.

8.4 Was bedeutet "Pb-freie Reflow-Lötanwendung"?

Es bedeutet, dass die im LED-Gehäuse verwendeten Materialien mit Hochtemperatur-Lötprozessen kompatibel sind, die bleifreie Lötlegierungen verwenden, die typischerweise höhere Schmelzpunkte als traditionelles Zinn-Blei-Lot haben. Das bereitgestellte Reflow-Profil ist für solche Prozesse ausgelegt.

9. Technische Prinzipien und Trends

9.1 Funktionsprinzip

Eine Weißlicht-LED verwendet typischerweise einen blau emittierenden Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleiterchip. Ein Teil des blauen Lichts wird durch eine den Chip beschichtende Phosphorschicht in längere Wellenlängen (gelb, rot) umgewandelt. Die Mischung aus blauem und konvertiertem Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Die korrelierte Farbtemperatur (CCT) und der Farbwiedergabeindex (CRI) werden durch die Phosphorzusammensetzung und -konzentration gesteuert.

9.2 Branchentrends

Die Beleuchtungsindustrie fordert weiterhin höhere Effizienz (Lumen pro Watt), verbesserte Farbqualität (höherer CRI, besseres R9 für Rotwiedergabe) und größere Zuverlässigkeit. Gehäuse wie das 7070 sind Teil eines Trends zu standardisierten, hochleistungsfähigen SMD-LEDs, die im Vergleich zu älteren Durchsteck- oder COB (Chip-on-Board)-Gehäusen für bestimmte Anwendungen eine gute thermische Leistung bieten und die Fertigung vereinfachen. Ein weiterer Fokus liegt auf präzisem Binning und engeren Toleranzen, um Farb- und Helligkeitskonstanz in fertigen Leuchten sicherzustellen.