Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 2. Detaillierte technische Spezifikationen
- 2.1 Absolute Maximalwerte
- 2.2 Optoelektronische Eigenschaften
- 2.3 Zuverlässigkeit und Betrieb
- 3. Erläuterung des Binningsystems
- 3.1 Binning der Durchlassspannung
- 3.2 Lichtstrom-Binning
- 3.3 Farbton (Weißlicht)-Binning
- 4. Analyse der Leistungskurve
- 4.1 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom (VF-IF-Kurve)
- 4.2 Lichtstrom vs. Vorwärtsstrom
- 4.3 Korrelierte Farbtemperatur (CCT) vs. Vorwärtsstrom
- 4.4 Vorwärtsstrom-Derating-Kurve
- 4.5 Relative spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik
- 5. Mechanische und Gehäuseinformationen
- 5.1 Gehäuseabmessungen
- 5.2 Polaritätskennzeichnung
- 6. Löt- und Montageanleitung
- 7. Verpackungs- und Bestellinformationen
- 7.1 Tape and Reel Packaging
- 7.2 Label Description
- 8. Anwendungsempfehlungen
- 8.1 Typische Anwendungsszenarien
- 8.2 Designüberlegungen
- 9. Technischer Vergleich und Differenzierung
- 10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)
- 10.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 1000mA betreiben?
- 10.2 Was ist der Unterschied zwischen den Lichtstrom-Binning-Klassen J6 und J7?
- 10.3 Wie ist der Spannungs-Bin-Code "2932" zu interpretieren?
- 10.4 Ist ein Kühler absolut notwendig?
- 11. Design-Fallstudie
- 12. Introduction to Technical Principles
- 13. Industry Trends and Background
1. Produktübersicht
ELCH07-5070J6J7294310-N8 ist eine Hochleistungs-Weißlicht-LED-Vorrichtung, die speziell für Anwendungen entwickelt wurde, die hohe Lichtausbeute und Zuverlässigkeit erfordern. Sie gehört zur CHIN-Serie und zeichnet sich durch ihr kompaktes SMD-Gehäuse aus. Das Bauteil ist für die Serienfertigung vorgesehen, was seine Reife und Stabilität in der Großserienproduktion unterstreicht.
Die Kerntechnologie basiert auf InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleitermaterial, das zur Emission von weißem Licht ausgelegt ist. Diese LED ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung konzipiert, ein entscheidender Punkt, den Schaltungsentwickler berücksichtigen müssen.
Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL)
Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte und objektive Analyse der im Datenblatt spezifizierten Schlüsselparameter.
2.1 Absolute Maximalwerte
Absolute Maximalwerte definieren Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein kontinuierlicher Betrieb in der Nähe oder an diesen Grenzen wird ausdrücklich nicht empfohlen.
- Gleichstrom-Vorwärtsstrom (IF): 350 mA. Dies ist der maximale Dauer-Vorwärtsstrom, den die LED verkraften kann.
- Spitzenimpulsstrom (IPulse): 1500 mA. Dieser hohe Strom ist nur unter spezifischen Pulsbedingungen zulässig: maximale Pulsbreite 400 ms, maximales Tastverhältnis 10 % (z.B. Ein 400 ms, Aus 3600 ms). Dieser Modus wird typischerweise für Blitzlichtanwendungen in Kameras verwendet.
- ESD-Festigkeit (VB): 8000 V (Human Body Model). Diese hohe Stufe zeigt eine starke Fähigkeit zum Schutz vor elektrostatischen Entladungen, was für den Montageprozess und die Handhabung in der Endanwendung entscheidend ist.
- Sperrschichttemperatur (TJ)125 °C. Die maximal zulässige Temperatur des Halbleiterübergangs selbst.
- Thermischer Widerstand (Rθ): 10 °C/W (Junction-to-Pin). Dieser Parameter ist entscheidend für das Wärmemanagement-Design. Er gibt an, dass die Sperrschichttemperatur pro Watt Verlustleistung um 10 °C über der Pin- (Pad-) Temperatur ansteigt. Eine effektive Wärmeabfuhr ist erforderlich, um TJinnerhalb der Grenzwerte zu halten.
- Betriebs- und Lagertemperatur: Jeweils -40°C bis +85°C / -40°C bis +110°C.
- Leistungsaufnahme (Impulsbetrieb): 6 W. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse im Impulsbetrieb verarbeiten kann und steht im Zusammenhang mit dem Nennwert des Spitzenimpulsstroms.
- Löttemperatur: Maximal 260°C, maximal 2 Lötzyklen erlaubt.
- Betrachtungswinkel (2θ1/2): 125 Grad (±5°). Dieser weite Betrachtungswinkel ist typisch für einen Lambert- oder nahezu Lambert'schen Emissionsmodus.
2.2 Optoelektronische Eigenschaften
Diese Parameter werden unter Standardbedingungen getestet (TLötpad= 25°C, 50ms Puls), repräsentiert die typische Leistung.
- Lichtstrom (Φv): 200-300 lm, bei IFTypischer Wert von 240 lm bei = 1000mA. Die Messabweichung beträgt ±10%. Diese hohe Ausgangsleistung macht sie für Beleuchtungsaufgaben geeignet.
- Vorwärtsspannung (VF): Bei IF= 1000mA beträgt sie 2,95V bis 4,35V, die Messabweichung beträgt ±0,1V. Dieser weite Bereich erfordert ein sorgfältiges Treiberdesign und wird durch Binning verwaltet.
- Korrelierte Farbtemperatur (CCT): 5000K bis 7000K. Der typische Wert beträgt 6000K, was in den Bereich "kaltweiß" fällt.
- Lichtausbeute: 65 lm/W bei 1000mA. Dies ist ein Schlüsselindikator für die Energieeffizienz.
2.3 Zuverlässigkeit und Betrieb
- Moisture Sensitivity Level (MSL): Level 1. Dies ist die robusteste Stufe. Sie bedeutet, dass das Bauteil unter ≤30°C/85% RH eine unbegrenzte Werkslebensdauer hat und vor dem Reflow-Löten unter Standardbedingungen kein Backen erforderlich ist.
- Zuverlässigkeitstest: Alle Spezifikationen werden durch einen 1000-Stunden-Zuverlässigkeitstest garantiert, wobei der Standard eine Lichtstromabnahme von weniger als 30% ist.
- Erläuterung der TestbedingungenAlle Zuverlässigkeits- und Relevanzdaten wurden unter "exzellenten Wärmemanagement"-Bedingungen getestet, unter Verwendung einer 1,0 x 1,0 cm² Metallkern-Leiterplatte (MCPCB). Bei tatsächlich schlechterem Wärmemanagement kann die Leistung abweichen.
3. Erläuterung des Binningsystems
Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs gemäß wichtiger Parameter klassifiziert (Binning). Die Teilenummer ELCH07-5070J6J7294310-N8 kodiert einige dieser Binning-Informationen.
3.1 Binning der Durchlassspannung
Die Vorwärtsspannung ist in fünf Codes unterteilt (2932, 3235, 3538, 3841, 4143). Der Code gibt die minimale und maximale Spannung in Zehntel Volt an. Beispielsweise deckt die Sortierung "2932" einen VFBereich von 2,95 V bis 3,25 V ab. Die Angabe "2932" in der Teilenummer kennzeichnet, dass diese spezifische LED zu dieser Spannungssortierung gehört.
3.2 Lichtstrom-Binning
Der Lichtstrom wird bei 1000 mA in zwei Hauptcodes unterteilt: J6 (200-250 lm) und J7 (250-300 lm). Das "J6" in der Teilenummer spezifiziert das Lichtstrom-Binning.
3.3 Farbton (Weißlicht)-Binning
Die Weißpunkt-Farbkoordinaten werden im CIE-1931-Farbdiagramm definiert und mit dem Bereich der Farbtemperatur (CCT) in Verbindung gebracht. Es werden zwei Hauptklassifizierungen definiert:
- Klassifizierung 5057: CCT-Bereich 5000K bis 5700K. Definiert durch ein Viereck im CIE-Diagramm.
- Klassifizierung 5770: CCT-Bereich 5700K bis 7000K. Definiert durch ein anderes Viereck.
4. Analyse der Leistungskurve
Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die Leistungstrends veranschaulichen. Ihr Verständnis ist für die Designoptimierung von entscheidender Bedeutung.
4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (VF-IFKurve)
Die Kurve zeigt eine nichtlineare Beziehung.Fsteigt mitFan und beträgt bei sehr niedrigem Strom etwa 2,4 V, erreicht bei 1500 mA etwa 4,0 V. Diese Kurve ist wichtig für die Auswahl eines geeigneten Konstantstromtreibers und die Berechnung der Verlustleistung (Pd= VF* IF) ist von entscheidender Bedeutung.
4.2 Lichtstrom vs. Vorwärtsstrom
Der relative Lichtstrom steigt sublinear mit zunehmendem Strom. Obwohl die Ausgabe mit steigendem Strom zunimmt, nimmt die Effizienz (lm/W) bei höheren Strömen typischerweise aufgrund erhöhter Wärme und des "Efficiency Droop"-Effekts im Halbleiter ab. Die Kurve zeigt die relative Ausgabe, bezogen auf 1000 mA als Referenzpunkt (1.0 auf der Y-Achse).
4.3 Korrelierte Farbtemperatur (CCT) vs. Vorwärtsstrom
Die CCT ändert sich leicht mit dem Treiberstrom und steigt von etwa 5600 K bei niedrigem Strom auf etwa 6000 K bei 1000 mA. Diese Verschiebung ist für Anwendungen wichtig, bei denen Farbkonstanz entscheidend ist.
4.4 Vorwärtsstrom-Derating-Kurve
Dies ist wohl das wichtigste Diagramm zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs. Es zeigt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Pad-Temperatur (TLötpad). Diese Kurve basiert darauf, die Sperrschichttemperatur (TJ) auf ihrem Maximalwert von 125 °C oder darunter zu halten. Beispiel:
- bei TLötpad= Bei 25°C beträgt der maximale Strom etwa 600mA.
- bei TLötpad= Bei 75°C sinkt der maximale Strom auf etwa 300mA.
- bei TLötpad= Bei 100°C beträgt der maximale Strom nahezu 0mA.
4.5 Relative spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik
Das Spektrum zeigt einen breiten Emissionspeak des InGaN-Chips im blauen Bereich (ca. 450 nm), der mit der noch breiteren Emission des gelben Leuchtstoffs kombiniert wird, um weißes Licht zu erzeugen. Das Strahlungsdiagramm bestätigt eine Lambert'sche Verteilung (Kosinusgesetz), wobei die Intensitätsverteilung auf der X- und Y-Achse identisch ist und einen breiten, gleichmäßigen Betrachtungswinkel von 125 Grad bietet.
5. Mechanische und Gehäuseinformationen
5.1 Gehäuseabmessungen
Die LED ist in SMD-Bauform ausgeführt und beansprucht eine Fläche von etwa 7,0 mm x 7,0 mm (wie durch "5070" in der Teilenummer angedeutet, möglicherweise 5,0 mm x 7,0 mm oder 7,0 mm x 7,0 mm). Die genaue Maßzeichnung zeigt die wesentlichen Merkmale, einschließlich Pads, Linsenform und Polarisierungsanzeige. Sofern nicht anders angegeben, beträgt die Toleranz typischerweise ±0,1 mm. Das Gehäuse enthält eine integrierte Linse zur Formung eines Abstrahlwinkels von 125 Grad.
5.2 Polaritätskennzeichnung
Das Gehäuse enthält Markierungen oder physische Merkmale (z.B. abgeschrägte Ecken), um Anode und Kathode zu identifizieren. Die korrekte Polarisierung während des Zusammenbaus ist entscheidend, um Schäden durch falsche Verbindung zu vermeiden.
6. Löt- und Montageanleitung
- Reflow-Löten: Die maximale Löttemperatur beträgt 260 °C. Die Bauteile können maximal 2 Reflow-Lötzyklen standhalten. Der Standard-Lötprofil für bleifreies Reflow-Löten (IPC/JEDEC J-STD-020) ist anzuwenden.
- Wärmemanagement: Dies ist der primäre Fokus. Der niedrige thermische Widerstand (10°C/W) ist nur wirksam, wenn die Lötpads mit einer ausreichend großen Kühlfläche auf der PCB verbunden sind, die wiederum mit einem Kühlkörper verbunden sein muss. Für jede Anwendung, bei der LEDs nahe an ihrer maximalen Nennleistung betrieben werden, wird die Verwendung von MCPCB oder isolierten Metallsubstraten (IMS) dringend empfohlen.
- ESD-Vorsichtsmaßnahmen: Trotz einer Nennspannung von 8 kV HBM sollten Standard-ESD-Handhabungsverfahren (geerdete Arbeitsstation, Erdungsarmband) eingehalten werden.
- Speicherung: Als MSL Level 1 Bauteil erfordert es keine spezielle Trockenlagerung unter normalen Fabrikbedingungen.
7. Verpackungs- und Bestellinformationen
7.1 Tape and Reel Packaging
Die LEDs werden in feuchtigkeitsgeschützter Verpackung auf einer geprägten Trägerbahn geliefert. Jede Rolle enthält 2000 Stück. Die Abmessungen der Trägerbahn gewährleisten einen sicheren Halt und die korrekte Ausrichtung (Polarität) während des automatischen Bestückungsprozesses. Die Spulenabmessungen sind angegeben, um die Integration in automatische Bestückungsanlagen zu ermöglichen.
7.2 Label Description
Die Verpackungsetiketten enthalten mehrere wichtige Felder:
- P/N: Vollständige Teilenummer (z.B. ELCH07-5070J6J7294310-N8).
- LOT NO: Rückverfolgungscode für die Fertigungslosnummer.
- QTYAnzahl im Paket.
- CAT (Lichtstrom-Binning)Zum Beispiel, J6.
- HUE (Farb-Binning): Zum Beispiel, 72943.
- REF (Durchlassspannungs-Klassifizierung): Zum Beispiel, 2932.
- MSL-X: Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe.
8. Anwendungsempfehlungen
8.1 Typische Anwendungsszenarien
Das Datenblatt listet mehrere Anwendungen auf, die basierend auf den Eigenschaften der LED priorisiert werden können:
- Blitzlicht/Stroboskoplicht für MobiltelefonkamerasDer hohe Spitzenimpulsstrom (1500mA) und der hohe Lichtstrom machen ihn zur Hauptanwendung. Kurze Hochleistungsimpulse eignen sich ideal zur Beleuchtung von Fotoszenen.
- DV/Tragbare BeleuchtungstaschenlampeDie hohe Dauerleistung (bei angemessener Wärmeableitung) eignet sich für tragbare Videolampen oder Taschenlampen.
- Professionelle Innen-/Außenbeleuchtung: Umfasst Richtungsleuchten (Notausgangsschilder, Stufenleuchten), dekorative Beleuchtung und Innen-/Außenbeleuchtung von Fahrzeugen. Der weite Betrachtungswinkel ist vorteilhaft für die Flächenbeleuchtung.
- TFT-Hintergrundbeleuchtung: Geeignet für große Displays, die hohe Helligkeit erfordern, benötigt jedoch sekundäre Optiken zur Lichtführung.
8.2 Designüberlegungen
- Drive Selection: A constant current driver must be used. The driver must be capable of providing the required current (considering derating) and must withstand the maximum V of the selected bin.FFür Blitzanwendungen werden Treiber benötigt, die hohe Stromimpulse liefern können.
- WärmemanagementDies kann nicht genug betont werden. Berechnen Sie die erwartete Verlustleistung (VF* IF). Verwenden Sie den thermischen Widerstand (Rθ) und die Derating-Kurve, um die notwendige Wärmeableitung zu bestimmen, damit die Pad-Temperatur niedrig genug ist, um den gewünschten Treiberstrom zu ermöglichen. Für kritische Designs wird eine thermische Finite-Elemente-Analyse (FEA)-Simulation empfohlen.
- Optisches Design: Der Lambert'sche Modus bietet eine breite Abdeckung. Für fokussierte Strahlen (z.B. Taschenlampe) wird ein Sekundärreflektor oder eine Kollimatorlinse benötigt.
- Binning-Konsistenz: Für Anwendungen, in denen mehrere LEDs gemeinsam verwendet werden (z. B. Arrays für Videolichter), sollten eine strenge Vorwärtsspannung, der Lichtstrom und insbesondere das Farb-Binning spezifiziert werden, um ein gleichmäßiges Erscheinungsbild und einen ausgeglichenen Strom sicherzustellen.
9. Technischer Vergleich und Differenzierung
Obwohl das Datenblatt keinen direkten Wettbewerbsvergleich enthält, lassen sich die entscheidenden Differenzierungsmerkmale dieser LED ableiten:
- Hohe Pulsstromfähigkeit: Der Nennwert von 1500mA Pulsstrom ist ein herausragendes Merkmal, das speziell für Blitzlichtanwendungen in Kameras maßgeschneidert ist, was viele universelle Hochleistungs-LEDs nicht betonen.
- Robuster ESD-Schutz: 8kV HBM bietet einen hochwertigen Schutz und erhöht die Zuverlässigkeit während der Handhabung durch Endbenutzer und des Montageprozesses.
- MSL Level 1: Vereinfacht die Lagerverwaltung und Montageprozesse im Vergleich zu LEDs mit höheren MSL-Leveln (3, 2a usw.), die trockene Verpackung und Backen erfordern.
- Klare Zuverlässigkeitsdaten: 提及1000小时测试,并以<30%光通量衰减为标准,提供了量化的可靠性声明。
- Umfassende BinningDie detaillierte Binnensortierung für Spannung, Lichtstrom und Farbe ermöglicht es Entwicklern, die exakt benötigte Leistungsklasse für ihre Anwendung auszuwählen, was zu höherer Qualität und Gleichmäßigkeit im Endprodukt führt.
10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)
10.1 Kann ich diese LED dauerhaft mit 1000mA betreiben?
Antwort: Nein, es sei denn, es gibt ein spezielles Wärmemanagement. Der Nennwert von 1000mA wird unter bestimmten Testbedingungen angegeben (50ms Impuls, TLötpad=25°C). Die Derating-Kurve zeigt, dass der maximale Strom für Dauerbetrieb (DC) deutlich niedriger ist – etwa 600mA bei einer Pad-Temperatur von 25°C und noch weniger bei höheren Temperaturen. Dauerbetrieb bei 1000mA würde mit hoher Wahrscheinlichkeit die maximale Sperrschichttemperatur überschreiten, was zu schnellem Leistungsabfall und Ausfall führen würde.
10.2 Was ist der Unterschied zwischen den Lichtstrom-Binning-Klassen J6 und J7?
Antwort: Das J6-Binning deckt einen Lichtstrom von 200 bis 250 Lumen bei 1000mA ab, während das J7-Binning 250 bis 300 Lumen abdeckt. Die "J6" in der Teilenummer spezifiziert den garantierten minimalen Lichtstrom dieses spezifischen Bauteils im unteren Bereich. Für Anwendungen, die maximale Helligkeit erfordern, muss das J7-Binning spezifiziert werden.
10.3 Wie ist der Spannungs-Bin-Code "2932" zu interpretieren?
Antwort: Der Code "2932" gibt an, dass die Vorwärtsspannung der LED in diesem Binning zwischen 2,95 Volt ("29" steht für 2,9, die letzte Ziffer spezifiziert die Hundertstelstelle) und 3,25 Volt ("32") liegt. Dies ermöglicht es Entwicklern, den Leistungsverbrauch und die erforderliche Treiberspannungsreserve genauer vorherzusagen.
10.4 Ist ein Kühler absolut notwendig?
Antwort: Ja, er ist für jeden Betrieb erforderlich, der über sehr niedrige Ströme hinausgeht. Ein thermischer Widerstand von 10°C/W bedeutet, dass selbst bei moderaten 350mA und einer VFvon 3.5V (Verlustleistung ca. 1.23W) die Sperrschichttemperatur um 12.3°C höher liegt als die Pad-Temperatur. Ohne Kühlkörper steigt die Pad-Temperatur schnell auf Umgebungstemperatur plus dieser Differenz an und treibt die Sperrschichttemperatur an ihre Grenze. Ein angemessenes thermisches Design ist für Leistung und Lebensdauer nicht verhandelbar.
11. Design-Fallstudie
Szenario: Entwurf eines Smartphone-Kamera-Blitzmoduls.
- Anforderungen: 需要非常明亮、持续时间短的闪光。假设脉冲宽度为300ms,占空比<10%。
- LED-AuswahlAufgrund seiner Nennpulsstromspitze von 1500 mA und der hohen Lichtleistung ist diese LED geeignet.
- Treiberbedingungen: Entscheidung, während des Impulses mit 1200 mA zu treiben. V prüfenF-IFKurve: VF~ 4,1 V. Impulsleistung = 4,92 W.
- Thermische Überprüfung: Der Puls ist kurz (300 ms), daher ist die Durchschnittsleistung aufgrund des niedrigen Tastverhältnisses gering. Das Hauptaugenmerk in thermischer Hinsicht liegt auf der Wärmeakkumulation während kontinuierlicher Fotoaufnahmen. Die Abmessungen des Telefons begrenzen die Wärmeableitung. Das Design muss sicherstellen, dass die Pad-Temperatur während des Fotografierprozesses beispielsweise 80 °C nicht überschreitet, unter Bezugnahme auf die Derating-Kurve.
- TreiberWählen Sie einen kompakten, mit Lithium-Ionen-Batterien kompatiblen Flash-LED-Treiber-IC, der 1200mA-Impulse liefern kann und über einen Sicherheitstimer verfügt.
- OptikVerwenden Sie einen einfachen Diffusor oder Reflektor, um das Licht zu streuen und Hotspots in Fotos zu vermeiden.
- Binning: Gibt eine strenge Farb-Binning (z.B. 5770) und eine einzelne Spannungs-Binning (z.B. 3538) vor, um die Konsistenz der Blitzfarbe und der Treiberleistung in allen hergestellten Mobiltelefonen sicherzustellen.
12. Introduction to Technical Principles
Diese LED erzeugt weißes Licht mit einer gängigen und effizienten Methode:Phosphor-konvertiertes weißes Licht.
- Der aus InGaN gefertigte Halbleiterchip emittiert bei Stromdurchgang (Elektrolumineszenz) hochenergetisches blaues Licht.
- Ein Teil des blauen Lichts wird von einer direkt auf dem Chip oder in dessen Nähe aufgebrachten gelben (oder gelben und roten) Phosphorschicht absorbiert.
- Der Phosphor emittiert die absorbierte Energie durch einen als Photolumineszenz bezeichneten Prozess als gelbes (und rotes) Licht mit geringerer Energie wieder.
- Das verbleibende, nicht absorbierte blaue Licht vermischt sich mit dem emittierten gelben/roten Licht, und das menschliche Auge nimmt diese Mischung als weißes Licht wahr. Das genaue Verhältnis bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT) – mehr blaues Licht führt zu "kaltweißem" Licht (höhere CCT, z.B. 6000K), während mehr gelbes/rotes Licht zu "warmweißem" Licht (niedrigere CCT) führt.
13. Industry Trends and Background
Dieses Datenblatt spiegelt mehrere anhaltende Trends in der Hochleistungs-LED-Branche wider:
- Erhöhte Integration für anwendungsspezifische LösungenDiese LED ist keine universelle Komponente, sondern wurde offensichtlich für Kamerablitzlicht und tragbare Beleuchtung optimiert, wobei Spezifikationen wie hoher Impulsstrom Vorrang vor extremen Dauerstrich-Nennwerten haben. Dies zeigt einen Wandel hin zur anwendungsspezifischen Optimierung.
- Betonung von Zuverlässigkeit und Quantifizierung: 包含明确的可靠性测试标准(1000小时,<30%衰减)和详细的热降额数据,响应了市场对可预测寿命的需求,尤其是在关注保修成本的消费电子产品中。
- Hochwertiges Binning für die Qualitätssicherung: Multiparameter-Binning (Lichtstrom, Spannung, Farbe) führt zu höherer Qualität und Konsistenz der Endprodukte. Dies ist entscheidend für Anwendungen, bei denen Farbgleichmäßigkeit sichtbar und wichtig ist, wie z.B. Display-Hintergrundbeleuchtung oder Architekturbeleuchtung.
- Robustheit für die automatisierte MontageMerkmale wie MSL-Stufe 1, Band- und Reel-Verpackung sowie klare Polarisationsmarkierungen zielen auf Kompatibilität mit schnellen, automatisierten Oberflächenmontage (SMT)-Fertigungslinien ab, um Herstellungskosten und Fehlerquoten zu senken.
- Thermomanagement als primäre Designvorgabe: Die hervorgehobene Position thermischer Daten (Rθ, Derating-Kurven) unterstreicht, dass die Leistung moderner Hochleistungs-LEDs grundlegend durch die Wärmeabfuhr begrenzt wird und nicht nur durch elektrische oder optische Eigenschaften. Ein erfolgreiches Design betrachtet die LED und ihren Kühlkörper als ein integriertes System.
Detaillierte Erläuterung der LED-Spezifikationsbegriffe
Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe
I. Kernkennzahlen der optoelektronischen Leistung
| Begriffe | Einheit/Darstellung | Einfache Erklärung | Warum ist es wichtig |
|---|---|---|---|
| Lichtausbeute (Luminous Efficacy) | lm/W (Lumen pro Watt) | Der Lichtstrom, der pro Watt elektrischer Leistung erzeugt wird. Je höher der Wert, desto energieeffizienter. | Bestimmt direkt die Energieeffizienzklasse der Leuchte und die Stromkosten. |
| Lichtstrom (Luminous Flux) | lm (Lumen) | Die gesamte von einer Lichtquelle abgegebene Lichtmenge, umgangssprachlich als "Helligkeit" bezeichnet. | Bestimmt, ob eine Leuchte hell genug ist. |
| Betrachtungswinkel (Viewing Angle) | ° (Grad), z.B. 120° | Der Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt; bestimmt die Breite des Lichtkegels. | Beeinflusst den Beleuchtungsbereich und die Gleichmäßigkeit. |
| Farbtemperatur (CCT) | K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K | Die Farbtemperatur des Lichts: Niedrige Werte tendieren zu gelb/warm, hohe Werte zu weiß/kalt. | Bestimmt die Beleuchtungsatmosphäre und die geeigneten Anwendungsszenarien. |
| Farbwiedergabeindex (CRI / Ra) | Einheitenlos, 0–100 | Die Fähigkeit einer Lichtquelle, die tatsächlichen Farben von Objekten wiederzugeben, wobei ein Ra-Wert ≥80 optimal ist. | Beeinflusst die Farbtreue und wird für anspruchsvolle Orte wie Einkaufszentren und Kunstgalerien verwendet. |
| Farborttoleranz (SDCM) | MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-step" | Ein quantitatives Maß für die Farbkonstanz, wobei weniger Schritte eine bessere Farbkonstanz bedeuten. | Sicherstellung, dass innerhalb derselben Charge von Leuchten keine Farbunterschiede bestehen. |
| Dominante Wellenlänge (Dominant Wavelength) | nm (Nanometer), z.B. 620nm (Rot) | Wellenlängenwerte, die den Farben von farbigen LEDs entsprechen. | Bestimmt den Farbton von monochromatischen LEDs wie Rot, Gelb, Grün usw. |
| Spektrale Verteilung (Spectral Distribution) | Wellenlänge vs. Intensitätskurve | Zeigt die Intensitätsverteilung des von der LED emittierten Lichts über die verschiedenen Wellenlängen. | Beeinflusst die Farbwiedergabe und die Farbqualität. |
II. Elektrische Parameter
| Begriffe | Symbol | Einfache Erklärung | Design Considerations |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | Die minimale Spannung, die zum Leuchten einer LED erforderlich ist, ähnlich einer "Startschwelle". | Die Versorgungsspannung des Treibers muss ≥ Vf betragen, bei Reihenschaltung mehrerer LEDs addieren sich die Spannungen. |
| Vorwärtsstrom (Forward Current) | If | Der Stromwert, bei dem die LED normal leuchtet. | Oft wird eine Konstantstromquelle verwendet, da der Strom die Helligkeit und die Lebensdauer bestimmt. |
| Maximaler Impulsstrom (Pulse Current) | Ifp | Der kurzzeitig zulässige Spitzenstrom für Dimm- oder Blitzanwendungen. | Impulsbreite und Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, sonst drohen Überhitzung und Beschädigung. |
| Reverse Voltage | Vr | Die maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann. Wird dieser Wert überschritten, kann es zum Durchschlag kommen. | Im Schaltkreis müssen Verpolung oder Spannungsimpulse verhindert werden. |
| Wärmewiderstand (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | Der Widerstand gegen die Wärmeübertragung vom Chip zur Lötstelle; je niedriger der Wert, desto besser die Wärmeableitung. | Ein hoher thermischer Widerstand erfordert ein stärkeres Wärmeableitungsdesign, andernfalls steigt die Sperrschichttemperatur. |
| Electrostatic Discharge Immunity (ESD Immunity) | V (HBM), z.B. 1000V | Widerstandsfähigkeit gegen elektrostatische Entladung, je höher der Wert, desto weniger anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. | Bei der Produktion müssen antistatische Maßnahmen getroffen werden, insbesondere bei hochempfindlichen LEDs. |
III. Wärmemanagement und Zuverlässigkeit
| Begriffe | Schlüsselindikatoren | Einfache Erklärung | Auswirkungen |
|---|---|---|---|
| Sperrschichttemperatur (Junction Temperature) | Tj (°C) | Die tatsächliche Betriebstemperatur im Inneren des LED-Chips. | Die Lebensdauer kann sich bei einer Reduzierung um 10°C verdoppeln; zu hohe Temperaturen führen zu Lichtstromrückgang und Farbverschiebung. |
| Lichtstromrückgang (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (Stunden) | Zeit, die benötigt wird, bis die Helligkeit auf 70 % oder 80 % des Anfangswerts abfällt. | Direkte Definition der "Lebensdauer" von LEDs. |
| Lumen Maintenance | % (z.B. 70%) | Der Prozentsatz der verbleibenden Helligkeit nach einer bestimmten Nutzungsdauer. | Charakterisierung der Helligkeitserhaltung nach langfristigem Gebrauch. |
| Farbverschiebung (Color Shift) | Δu′v′ oder MacAdam-Ellipsen | Das Ausmaß der Farbveränderung während des Gebrauchs. | Beeinflusst die Farbkonstanz der Beleuchtungsszene. |
| Thermische Alterung (Thermal Aging) | Verschlechterung der Materialeigenschaften | Degradation von Verkapselungsmaterialien aufgrund langfristiger Hochtemperatureinwirkung. | Kann zu Helligkeitsabfall, Farbveränderung oder offenem Schaltkreisausfall führen. |
IV. Verkapselung und Materialien
| Begriffe | Häufige Typen | Einfache Erklärung | Merkmale und Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Gehäusetypen | EMC, PPA, Keramik | Gehäusematerial, das den Chip schützt und optische sowie thermische Schnittstellen bereitstellt. | EMC bietet gute Hitzebeständigkeit und niedrige Kosten; Keramik ermöglicht eine hervorragende Wärmeableitung und eine lange Lebensdauer. |
| Chipstruktur | Frontseitenmontage, Flip-Chip-Montage (Flip Chip) | Anordnung der Chipelektroden. | Flip Chip bietet eine bessere Wärmeableitung und höhere Lichtausbeute, geeignet für Hochleistungsanwendungen. |
| Phosphor-Beschichtung | YAG, Silikat, Nitrid | Auf den blauen Chip aufgebracht, wandelt es teilweise in gelbes/rotes Licht um und mischt sich zu weißem Licht. | Unterschiedliche Phosphore beeinflussen Lichtausbeute, Farbtemperatur und Farbwiedergabe. |
| Linse/optisches Design | Planar, Mikrolinsen, Totalreflexion | Optische Struktur der Gehäuseoberfläche zur Steuerung der Lichtverteilung. | Bestimmt den Abstrahlwinkel und die Lichtstärkeverteilungskurve. |
V. Qualitätskontrolle und Binning
| Begriffe | Binning-Inhalte | Einfache Erklärung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Lichtstromklassifizierung | Codes wie 2G, 2H | Gruppierung nach Helligkeit, jede Gruppe hat einen minimalen/maximalen Lumenwert. | Sicherstellen, dass die Helligkeit innerhalb derselben Produktcharge einheitlich ist. |
| Spannungseinteilung | Codes wie 6W, 6X | Gruppierung nach Vorwärtsspannungsbereich. | Erleichtert die Anpassung der Treiberstromversorgung und verbessert die Systemeffizienz. |
| Farbklassifizierung | 5-step MacAdam-Ellipse | Gruppierung nach Farbkoordinaten, um sicherzustellen, dass die Farben in einem minimalen Bereich liegen. | Gewährleistung der Farbkonstanz, um Farbunterschiede innerhalb desselben Leuchtkörpers zu vermeiden. |
| Farbtemperatur-Abstufung | 2700K, 3000K usw. | Gruppierung nach Farbtemperatur, jede Gruppe hat einen entsprechenden Koordinatenbereich. | Erfüllung der Farbtemperaturanforderungen für verschiedene Szenarien. |
VI. Tests und Zertifizierungen
| Begriffe | Norm/Prüfung | Einfache Erklärung | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lichtstromerhaltungstest | Langzeitbetrieb unter konstanten Temperaturbedingungen, Aufzeichnung der Helligkeitsabschwächungsdaten. | Dient zur Berechnung der LED-Lebensdauer (in Kombination mit TM-21). |
| TM-21 | Lebensdauerprognosestandard | Lebensdauerprognose unter realen Nutzungsbedingungen basierend auf LM-80-Daten. | Bereitstellung einer wissenschaftlichen Lebensdauerprognose. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | Umfasst optische, elektrische und thermische Testmethoden. | Branchenweit anerkannte Testgrundlage. |
| RoHS / REACH | Umweltzertifizierung | Sicherstellung, dass das Produkt keine schädlichen Stoffe (wie Blei, Quecksilber) enthält. | Zulassungsvoraussetzungen für den Markteintritt auf internationalen Märkten. |
| ENERGY STAR / DLC | Energieeffizienzzertifizierung | Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. | Wird häufig bei staatlichen Beschaffungen und Subventionsprogrammen eingesetzt, um die Marktkonkurrenzfähigkeit zu steigern. |