7070 Weiß-LED Datenblatt - Größe 7,0x7,0x2,8mm - Spannung 37,3V - Leistung 7,46W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen der T7C-Serie von Hochleistungs-Weiß-LEDs im 7070-Gehäuse. Dieses Produkt ist für Anwendungen konzipiert, die einen hohen Lichtstromausgang und eine robuste thermische Leistung erfordern. Der kompakte Bauraum von 7,0 mm x 7,0 mm beherbergt ein thermisch optimiertes Gehäuse, was es für anspruchsvolle Beleuchtungslösungen geeignet macht.

Core Advantages: The key strengths of this LED series include its high current capability (up to 240mA continuous), high luminous flux output (typical values ranging from 900lm to over 1300lm depending on bin), and a wide 120-degree viewing angle. The package is designed for efficient heat dissipation, supporting reliable operation. It is compliant with Pb-free reflow soldering processes and adheres to RoHS standards.

Target Markets: Primary applications include architectural and decorative lighting, retrofit lighting solutions, general illumination, and backlighting for indoor and outdoor signage. Its performance characteristics make it ideal for both professional and commercial lighting projects where brightness and longevity are critical.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Alle Messungen sind bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 200 mA spezifiziert. Der Lichtstrom variiert mit der korrelierten Farbtemperatur (CCT). Für eine 2700K-LED mit einem Farbwiedergabeindex (CRI oder Ra) von 80 beträgt der typische Lichtstrom 900 Lumen (lm) mit einem Minimum von 800 lm. Für CCT-Werte von 3000K und höher (4000K, 5000K, 5700K, 6500K) beträgt der typische Lichtstrom 985 lm mit einem Minimum von 900 lm, alle bei Ra80. Die Toleranzen für die Lichtstrommessung betragen ±7 % und für die CRI-Messung ±2.

2.2 Elektrische und thermische Parameter

Absolute Maximum Ratings: The device must not be operated beyond these limits. The maximum continuous forward current (IF) is 240 mA. The maximum pulse forward current (IFP) is 360 mA under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). The maximum power dissipation (PD) is 9600 mW. The maximum reverse voltage (VR) is 5 V. The operating temperature range (Topr) is -40°C to +105°C. The maximum junction temperature (Tj) is 120°C.

Electrical/Optical Characteristics at Tj=25°C: The typical forward voltage (VF) at IF=200mA is 37.3V, with a range from 36V (min) to 40V (max), and a measurement tolerance of ±3%. The typical viewing angle (2θ1/2) is 120 degrees. The typical thermal resistance from the junction to the solder point (Rth j-sp) is 2.5 °C/W. The Electrostatic Discharge (ESD) withstand voltage is 1000V (Human Body Model).

3. Erläuterung des Binning-Systems

3.1 Artikelnummernsystem

Die Artikelnummer folgt der Struktur: T □□ □□ □ □ □ □ – □ □□ □□ □. Wichtige Codes umfassen: X1 (Typschlüssel, '7C' für 7070-Gehäuse), X2 (CCT-Code, z.B. '27' für 2700K), X3 (Farbwiedergabe-Code, '8' für Ra80), X4 (Anzahl der in Reihe geschalteten Chips), X5 (Anzahl der parallel geschalteten Chips), X6 (Bauteilcode) und X7 (Farbcode, z.B. 'R' für 85°C ANSI).

3.2 Lichtstrom-Binning

LEDs werden basierend auf ihrem Lichtstromausgang bei IF=200 mA und Tj=25°C in Bins sortiert. Jede CCT hat spezifische Bin-Codes mit definierten minimalen und maximalen Lichtstrombereichen. Beispielsweise kann eine 4000K, Ra82-LED als GW (900-950 lm), GX (950-1000 lm), 3A (1000-1100 lm), 3B (1100-1200 lm) oder 3C (1200-1300 lm) gebinnt werden. Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit konsistenter Helligkeit für ihre Anwendung auszuwählen.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

LEDs werden auch nach ihrer Durchlassspannung (VF) bei IF=200 mA gebinnt. Die beiden Haupt-Bins sind 6L (36V bis 38V) und 6M (38V bis 40V), mit einer Messtoleranz von ±3 %. Die Auswahl von LEDs aus demselben Spannungs-Bin kann helfen, eine gleichmäßige Stromverteilung in Parallelschaltungen sicherzustellen.

3.4 Farbort-Binning

Die Farbkonsistenz wird mithilfe eines 5-Stufen-MacAdam-Ellipsen-Systems im CIE-Farbtafeld definiert. Das Datenblatt liefert Mittelpunktskoordinaten (x, y) sowohl bei 25°C als auch bei 85°C zusammen mit Ellipsenparametern (a, b, Φ) für jeden CCT-Code (z.B. 27R5 für 2700K). Dies stellt sicher, dass die LEDs visuell übereinstimmen. Energy-Star-Binning-Standards werden auf alle Produkte von 2600K bis 7000K angewendet. Die Toleranz für die Farbortkoordinaten beträgt ±0,005.

4. Analyse der Leistungskurven

The datasheet includes several key graphs for design analysis. Figure 1 shows the Color Spectrum at Tj=25°C, illustrating the spectral power distribution. Figure 2 depicts the Viewing Angle Distribution, confirming the Lambertian-like emission pattern. Figure 3 plots Relative Intensity versus Forward Current, showing how light output increases with current. Figure 4 shows the relationship between Forward Current and Forward Voltage (IV Curve). Figure 5 is critical for thermal design, showing how Relative Luminous Flux decreases as Ambient Temperature rises at a fixed current of 200mA. Figure 6 shows how Relative Forward Voltage changes with Ambient Temperature.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED ist im 7070-Oberflächenmontagegehäuse (SMD) erhältlich. Die Gehäuseabmessungen betragen 7,00 mm in Länge und Breite bei einer Höhe von 2,80 mm. Die detaillierte Maßzeichnung zeigt das Lötpad-Layout, wobei Anode und Kathode zur Polung klar gekennzeichnet sind. Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für das Leiterplattendesign wird bereitgestellt, mit Abmessungen einschließlich einer 7,50 mm x 7,50 mm großen Padfläche und spezifischen Abständen. Die Zeichnung zeigt auch die Position der Reihen- und Parallel-Chip-Verbindungen innerhalb des Gehäuses. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist für bleifreies Reflow-Löten geeignet. Ein detailliertes Temperaturprofil wird bereitgestellt: 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 Gehäusetemperatur (Tp) darf 260°C nicht überschreiten. Die Zeit innerhalb von 5°C dieser Spitzentemperatur sollte maximal 30 Sekunden betragen. Die maximale Abkühlrate beträgt 6°C/Sekunde. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitzentemperatur sollte 8 Minuten nicht überschreiten. Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermische Schäden an der LED zu verhindern.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Wärmemanagement

Eine effektive Wärmeableitung ist von größter Bedeutung für Leistung und Lebensdauer. Der niedrige thermische Widerstand (2,5 °C/W) deutet auf einen guten Wärmetransport von der Sperrschicht hin, aber dies funktioniert nur, wenn die Leiterplatte und der Kühlkörper die Wärme effektiv abführen können. Die gesamte Verlustleistung kann bis zu 7,46 W (200 mA * 37,3 V) betragen. Designer müssen sicherstellen, dass die Betriebssperrschichttemperatur deutlich unter dem Maximum von 120°C bleibt, idealerweise unter 85°C für eine optimale Lebensdauer, wie durch die Lichtstrom-Temperatur-Kurve gezeigt wird.

7.2 Elektrische Ansteuerung

Aufgrund der exponentiellen I-V-Beziehung benötigen diese LEDs einen Konstantstromtreiber, keine Konstantspannungsquelle. Die hohe Durchlassspannung (~37 V) bedeutet, dass Standard-Niederspannungs-LED-Treiber nicht geeignet sind; Treiber, die stabilen Strom bei höheren Spannungen (z.B. >40 V) liefern können, sind erforderlich. Bei der Verbindung mehrerer LEDs sind Reihenschaltungen vorzuziehen, um identischen Strom zu gewährleisten, aber der Treiber muss die summierte Spannung liefern. Wenn eine Parallelschaltung unvermeidbar ist, ist eine sorgfältige Binning-Auswahl nach Durchlassspannung unerlässlich, um eine ungleiche Stromverteilung zu verhindern.

7.3 Optische Integration

Der breite Betrachtungswinkel von 120 Grad macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung ohne Sekundäroptik erfordern. Für fokussierte Strahlen müssen geeignete Linsen oder Reflektoren ausgewählt werden. Die kleine, helle Lichtquelle kann in bestimmten Anwendungen Diffusoren erfordern, um Blendung oder Hotspots zu vermeiden.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

Q: What driver current should I use?
A: The device is characterized at 200mA, which is the recommended operating point for the specified flux and lifetime. It can be driven up to the absolute maximum of 240mA, but this will increase junction temperature and may reduce lifespan. Always refer to the derating curves.

Q: How do I interpret the luminous flux bins?
A: The bin code (e.g., GW, 3A) defines a guaranteed range of light output. For consistent brightness in an array, specify LEDs from the same flux bin and, if possible, the same voltage bin.

Q: Is a heatsink necessary?
A> Yes, absolutely. With a typical power of over 7W, a properly designed metal-core PCB (MCPCB) or other heatsinking method is required to maintain a safe junction temperature. The thermal resistance value is measured on an MCPCB, indicating this is the intended mounting method.

Q: Can I use wave soldering?
A: The datasheet only specifies reflow soldering parameters. Wave soldering is generally not recommended for such packages due to the extreme and uneven thermal stress it can impose.

9. Praktische Design-Fallstudie

Betrachten Sie den Entwurf einer Hallenstrahler-Leuchte, die 10.000 Lumen erfordert. Unter Verwendung von 4000K-LEDs aus dem 3C-Bin (typisch 1200-1300 lm) würden Sie etwa 8-9 LEDs benötigen. Eine Reihenschaltung würde einen Treiber erfordern, der ~300 mA (etwas über 200 mA für Reserve) liefern kann und eine Ausgangsspannung größer als 9 * 40 V = 360 V. Ein praktischerer Ansatz könnte die Verwendung von zwei parallel geschalteten Strängen mit jeweils 4-5 LEDs in Reihe sein, was eine sorgfältige Spannungs-Bin-Abgleichung und einen Treiber mit zwei unabhängigen Kanälen oder eine Stromausgleichsschaltung erfordert. Das thermische Design muss fast 70 W Gesamtwärme abführen, was einen substanziellen Aluminiumkühlkörper erfordert, auf dem die LEDs auf einer thermisch leitend verbundenen MCPCB montiert sind.

10. Technische Prinzipien und Trends

10.1 Funktionsprinzip

Weiß-LEDs dieser Klasse verwenden typischerweise einen blau emittierenden Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleiterchip. Ein Teil des blauen Lichts wird durch eine Phosphorschicht innerhalb des Gehäuses in längere Wellenlängen (gelb, rot) umgewandelt. Die Mischung aus blauem und phosphorkonvertiertem Licht ergibt weißes Licht. CCT und CRI werden durch die genaue Zusammensetzung und Dicke der Phosphorschicht bestimmt. Die hohe Spannung deutet darauf hin, dass mehrere Halbleiterübergänge in Reihe innerhalb des einzelnen Gehäuses geschaltet sind.

10.2 Branchentrends

Der Markt für Hochleistungs-LEDs konzentriert sich weiterhin auf die Steigerung der Lichtausbeute (Lumen pro Watt), die Verbesserung der Farbqualität und -konsistenz (engeres Binning) und die Erhöhung der Zuverlässigkeit bei höheren Betriebstemperaturen. Es gibt auch einen Trend zu standardisierten Gehäusen (wie 7070), die das optische und thermische Design für Leuchtenhersteller vereinfachen. Darüber hinaus werden Treiberintegration und intelligente Steuerbarkeit zunehmend wichtige Merkmale in professionellen Beleuchtungssystemen.