T5C Serie 5050 Weiß-LED Datenblatt - Abmessungen 5,0x5,0x1,9mm - Spannung 9,5V - Leistung 3,8W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T5C-Serie repräsentiert eine Hochleistungs-Weiß-LED mit Top-View-Design für anspruchsvolle Allgemeinbeleuchtungsanwendungen. Diese Bauteile nutzen ein thermisch optimiertes Gehäusedesign zur effektiven Wärmeableitung, was einen hohen Lichtstromausgang und zuverlässigen Betrieb unter hohen Stromstärken ermöglicht. Ihr kompaktes 5050-Format (5,0 mm x 5,0 mm) eignet sich für platzbeschränkte Designs und bietet gleichzeitig einen weiten Betrachtungswinkel von 120 Grad für eine gleichmäßige Lichtverteilung.

Zu den Hauptvorteilen dieser Serie zählen ihre hohe Stromtragfähigkeit, die eine signifikante Lichtausbeute ermöglicht, sowie ihre Kompatibilität mit bleifreien Reflow-Lötprozessen, was die Einhaltung moderner Umweltstandards gewährleistet. Das Produkt ist so konzipiert, dass es innerhalb der RoHS-konformen Spezifikationen bleibt.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die primären Leistungskennwerte sind bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 400 mA definiert. Der Lichtstrom variiert mit der Farbtemperatur (CCT) und dem Farbwiedergabeindex (Ra). Beispielsweise liefert eine 4000K-LED mit Ra70 typischerweise 600 Lumen (min. 550 lm), während eine Ra90-Version 485 Lumen (min. 450 lm) bereitstellt. Die Toleranz der Lichtstrommessung beträgt ±7 %, die Ra-Toleranz beträgt ±2.

2.2 Elektrische und thermische Parameter

Die absoluten Maximalwerte definieren die Betriebsgrenzen: ein kontinuierlicher Durchlassstrom (IF) von 480 mA, ein Puls-Durchlassstrom (IFP) von 720 mA (Pulsbreite ≤100 μs, Tastverhältnis ≤1/10) und eine maximale Verlustleistung (PD) von 5040 mW. Die Sperrschichttemperatur darf 120°C nicht überschreiten.

Unter typischen Betriebsbedingungen (IF=400 mA, Tj=25°C) liegt die Durchlassspannung (VF) im Bereich von 8,0 V bis 10,5 V, mit einem typischen Wert von 9,5 V (±3 % Toleranz). Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (Rth j-sp) beträgt typischerweise 2,5 °C/W, was für das Wärmemanagement-Design entscheidend ist. Das Bauteil verfügt außerdem über eine elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) von 1000 V (Human Body Model).

3. Erläuterung des Binning-Systems

3.1 Lichtstrom- und CCT/CRI-Binning

Die LEDs werden basierend auf Lichtstromausgang, CCT und CRI in Bins sortiert, um Farb- und Helligkeitskonsistenz zu gewährleisten. Beispielsweise ist eine 4000K-LED mit Ra80 (Code 82) in den Lichtstrom-Bins verfügbar: GL (500-550 lm), GM (550-600 lm) und GN (600-650 lm). Jedes Bin hat definierte Minimal- und Maximalwerte.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Zur Unterstützung des Schaltungsdesigns werden LEDs auch nach Durchlassspannung sortiert. Die verfügbaren Bins sind: 1C (8-9 V), 1D (9-10 V) und 5X (10-12 V), alle gemessen bei IF=400 mA und Tj=25°C mit einer Toleranz von ±3 %.

3.3 Farbort-Binning

Die Farbkonsistenz wird durch die Sortierung der LEDs in Farbortbereiche gewährleistet, die durch eine 5-Schritt-MacAdam-Ellipse definiert sind. Zentrumskoordinaten (x, y) und Ellipsenparameter (a, b, Φ) sind für jeden CCT-Code spezifiziert (z.B. 27R5 für 2700K, 40R5 für 4000K). Energy-Star-Binning-Standards werden auf alle Produkte im Bereich von 2600K bis 7000K angewendet. Die Toleranz für die Farbortkoordinaten beträgt ±0,005.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere wichtige Diagramme für die Designanalyse. Die Kurve "Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom (IF)" zeigt, wie sich die Lichtausbeute mit dem Treiberstrom ändert. Das Diagramm "Durchlassspannung vs. Durchlassstrom" ist für den Entwurf der Treiberschaltung wesentlich. Das Diagramm "Abstrahlcharakteristik" veranschaulicht das lambertstrahlerähnliche Emissionsmuster und bestätigt den weiten Betrachtungswinkel von 120 Grad.

Die Temperaturabhängigkeit wird in Kurven für "Relativer Lichtstrom vs. Lötpunkttemperatur (Ts)" und "Durchlassspannung vs. Ts" dargestellt. Das Diagramm "CIE x, y-Koordinatenverschiebung vs. Umgebungstemperatur (Ta)" ist entscheidend für Anwendungen, bei denen Farbstabilität über Temperatur wichtig ist. Schließlich definiert die Kurve "Maximaler Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur" die Derating-Anforderungen, um einen zuverlässigen Betrieb sicherzustellen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat eine kompakte Gehäusegröße von 5,00 mm x 5,00 mm mit einer Höhe von ca. 1,90 mm. Die Untersicht zeigt das Lötpad-Layout, das für eine interne Chip-Konfiguration mit 3 in Reihe und 2 parallel ausgelegt ist. Kathode und Anode sind deutlich gekennzeichnet. Alle Abmessungen haben eine Toleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polungskennzeichnung

Das Lötmusterdiagramm zeigt deutlich die Kathoden- und Anodenpads an, was für ein korrektes PCB-Layout und die Montage entscheidend ist, um eine Verpolung zu verhindern.

6. Löt- und Montageanleitung

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für das Reflow-Löten geeignet. Das empfohlene Profil umfasst: ein Vorwärmen von 150°C auf 200°C über 60-120 Sekunden, eine maximale Aufheizrate von 3°C/Sekunde bis zur Spitzentemperatur und eine kontrollierte Liquidus-Temperatur (TL)-Zeit (tL). Die Spitzenlöttemperatur kann 230°C oder 260°C betragen und wird maximal 10 Sekunden gehalten. Die Einhaltung dieses Profils ist erforderlich, um thermische Schäden am LED-Gehäuse zu verhindern.

7. Modellnummernsystem

Die Artikelnummer folgt einem strukturierten Format: T [X1][X2][X3][X4][X5][X6]-[X7][X8][X9][X10]. Wichtige Elemente sind: X1 (Typschlüssel, z.B. 5C für 5050), X2 (CCT-Code, z.B. 40 für 4000K), X3 (CRI-Code, z.B. 8 für Ra80), X4 (Anzahl der Serienchips), X5 (Anzahl der Parallelchips) und X6 (Bauteilcode). Dieses System ermöglicht eine präzise Identifikation der elektrischen und optischen Eigenschaften der LED.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Hochleistungs-LED ist ideal für Innenraumleuchten, Retrofit-Lampen zum Ersatz traditioneller Lichtquellen, Allgemeinbeleuchtungsanwendungen sowie Architektur- oder Dekorationsbeleuchtung, wo sowohl hohe Lichtausbeute als auch kompakte Größe erforderlich sind.

8.2 Designüberlegungen

Konstrukteure müssen aufgrund der hohen Verlustleistung (bis zu 5,04 W) besonderes Augenmerk auf das Wärmemanagement legen. Die Verwendung einer geeigneten Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder eines Kühlkörpers ist zwingend erforderlich, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten und so langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtausbeute zu gewährleisten. Die Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass sie einen stabilen Strom von bis zu 480 mA (kontinuierlich) liefert und das Durchlassspannungs-Binning berücksichtigt. Der weite Betrachtungswinkel sollte im optischen Design für das gewünschte Abstrahlverhalten berücksichtigt werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Mid-Power-LEDs bietet die T5C-Serie aufgrund ihrer Hochstromfähigkeit und thermisch optimierten Bauweise einen deutlich höheren Lichtstrom pro Gehäuse. Das explizite Binning für Lichtstrom, Spannung und Farbort innerhalb von 5-Schritt-MacAdam-Ellipsen bietet Beleuchtungsherstellern eine überlegene Farbkonsistenz und Vorhersagbarkeit und reduziert den Bedarf an Nachsortierung. Das Gehäuse ist für robustes Reflow-Löten ausgelegt und unterstützt die automatisierte Großserienmontage.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Wie hoch ist der typische Leistungsverbrauch dieser LED?

A: Am typischen Betriebspunkt von 400 mA und 9,5 V beträgt der Leistungsverbrauch etwa 3,8 Watt (P = I*V).

F: Wie ändert sich die Lichtausbeute mit der Temperatur?

A: Die Kurve "Relativer Lichtstrom vs. Ts" zeigt, dass die Lichtausbeute mit steigender Lötpunkttemperatur abnimmt. Eine ordnungsgemäße Kühlung ist entscheidend, um diesen Abfall zu minimieren.

F: Kann ich diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

A: Dies wird nicht empfohlen. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein Konstantstromtreiber ist erforderlich, um eine stabile Lichtausbeute zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern, da die Durchlassspannung einen negativen Temperaturkoeffizienten hat und von Bauteil zu Bauteil variiert.

F: Was bedeutet das 5-Schritt-MacAdam-Ellipsen-Binning?

A: Es bedeutet, dass alle LEDs innerhalb eines bestimmten CCT-Bins (z.B. 4000K) so ähnliche Farbortkoordinaten haben, dass der Farbunterschied für das menschliche Auge unter Standardbetrachtungsbedingungen nicht wahrnehmbar ist. Dies gewährleistet einheitliches weißes Licht in einer Anordnung.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf einer Hochregal-LED-Leuchte für den industriellen Einsatz. Durch die Anordnung mehrerer T5C-LEDs auf einer thermisch optimierten MCPCB kann ein Konstrukteur eine hohe Lumenausbeute erreichen. Durch die Auswahl von LEDs aus demselben Lichtstrom-Bin (z.B. GM) und CCT/CRI-Bin (z.B. 40R5, 82) werden gleichmäßige Helligkeit und Farbtemperatur über die gesamte Leuchte hinweg garantiert. Der Treiber wird so gewählt, dass er einen Konstantstrom von 400 mA pro LED-String liefert, wobei die Gesamtzahl der LEDs in Reihe durch den Ausgangsspannungsbereich des Treibers und das Durchlassspannungs-Bin (z.B. 1D: 9-10 V) bestimmt wird. Der weite Betrachtungswinkel von 120 Grad hilft, die Anzahl der für eine breite Ausleuchtung benötigten Sekundäroptiken zu reduzieren.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine weiße LED nutzt typischerweise einen Halbleiterchip, der bei Durchlassbetrieb blaues Licht emittiert (Elektrolumineszenz). Dieses blaue Licht regt dann eine auf oder um den Chip aufgebrachte Phosphorschicht an. Der Phosphor wandelt einen Teil des blauen Lichts in längere Wellenlängen (gelb, rot) um, und die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem vom Phosphor emittierten Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Die spezifische Zusammensetzung der Phosphore bestimmt die Farbtemperatur (CCT) und den Farbwiedergabeindex (CRI) des emittierten weißen Lichts.

13. Technologietrends

Die Festkörperbeleuchtungsindustrie konzentriert sich weiterhin auf die Steigerung der Lichtausbeute (Lumen pro Watt), die Verbesserung der Farbwiedergabequalität (insbesondere R9 für Rottöne) sowie die Erhöhung von Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Es gibt einen Trend zu Gehäusen mit höherer Leistungsdichte wie dem 5050-Format, die fortschrittliche Wärmemanagement-Materialien und -Designs erfordern. Darüber hinaus ist die Standardisierung von Farbort- und Lichtstrom-Binning, wie sie durch die Übernahme von Energy Star und anderen Standards zu sehen ist, entscheidend für die Gewährleistung von Produktkonsistenz und die Vereinfachung des Designs für Beleuchtungshersteller. Das Streben nach intelligenterer, vernetzter Beleuchtung beeinflusst auch die LED-Treibertechnologie hin zu größerer Programmierbarkeit und Integration.