7070 Weißlicht-LED Datenblatt - Abmessungen 7,0x7,0x2,8mm - Spannung 26-30V - Leistung 10,5W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert detailliert die Spezifikationen der T7C-Serie von Hochleistungs-Weißlicht-Leuchtdioden (LEDs). Die Serie basiert auf einem 7070-Gehäuseformat, was einer physikalischen Größe von 7,0 mm x 7,0 mm entspricht. Diese LEDs sind für Anwendungen konzipiert, die hohe Lichtausbeute und robuste thermische Leistung erfordern. Das grundlegende Designkonzept betont eine Balance zwischen hoher Stromtragfähigkeit und effizienter Wärmeableitung, was sie für anspruchsvolle Beleuchtungsumgebungen geeignet macht.

Die primäre Positionierung dieser Produktlinie liegt im Bereich der Allgemein- und Architekturbeleuchtung. Ihre Hauptvorteile umfassen einen kompakten Bauraum im Verhältnis zur Leistungsaufnahme, einen breiten Abstrahlwinkel für großflächige Ausleuchtung sowie die Einhaltung moderner Fertigungs- und Umweltstandards wie bleifreies Reflow-Löten und RoHS-Richtlinien. Die Zielanwendungen sind vielfältig und reichen von Innen- und Außenschilder-Hintergrundbeleuchtung über Akzentbeleuchtung in der Architektur bis hin zu Retrofit-Lösungen für die Allgemeinbeleuchtung, wo Zuverlässigkeit und konstante Lichtleistung entscheidend sind.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die grundlegende Leistung der LED ist unter Standardtestbedingungen bei einem Durchlassstrom (IF) von 300 mA und einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C definiert. Der Lichtstrom ist direkt mit der Farbtemperatur (CCT) und dem Farbwiedergabeindex (CRI) korreliert. Beispielsweise weist eine 4000K-LED mit einem CRI von 70 (Ra70) einen typischen Lichtstrom von 1410 Lumen auf, mit einem garantierten Mindestwert von 1300 Lumen. Bei einem erhöhten CRI von 90 (Ra90) sinkt die typische Ausbeute auf 1170 Lumen, mit einem Minimum von 1000 Lumen, was den typischen Kompromiss zwischen Farbqualität und Lichtausbeuteeffizienz verdeutlicht. Alle Lichtstrommessungen haben eine angegebene Toleranz von ±7 %, und CRI-Messungen haben eine Toleranz von ±2.

2.2 Elektrische und thermische Grenzwerte

Die absoluten Maximalwerte legen die Betriebsgrenzen für einen sicheren und zuverlässigen Einsatz fest. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (IF) beträgt 350 mA, wobei unter bestimmten Bedingungen (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1/10) ein höherer Pulsstrom (IFP) von 480 mA zulässig ist. Die maximale Verlustleistung (PD) liegt bei 10,5 Watt. Das Bauteil hält eine Sperrspannung (VR) von bis zu 5 V aus. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) ist mit -40°C bis +105°C spezifiziert, während der Lagertemperaturbereich (Tstg) von -40°C bis +85°C reicht. Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (Tj) beträgt 120°C. Das Löt-Temperaturprofil ist für die Montage entscheidend, mit einem Spitzenwert von 230°C oder 260°C, der während des Reflow-Prozesses maximal 10 Sekunden gehalten werden darf.

Unter Standard-Elektrobedingungen (IF=300mA) liegt die Durchlassspannung (VF) typischerweise zwischen 26 V und 30 V, mit einer Toleranz von ±3 %. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (Rth j-sp) ist ein Schlüsselparameter für das Wärmemanagement-Design, mit einem typischen Wert von 1,5 °C/W. Dieser niedrige Wert deutet auf das thermisch optimierte Gehäusedesign hin, das den Wärmetransport vom LED-Chip weg erleichtert. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), definiert als der Winkel, bei dem die Intensität halb so hoch ist wie der Spitzenwert, beträgt 120 Grad und sorgt für ein breites Strahlprofil.

3. Erläuterung des Binning-Systems

3.1 Lichtstrom- und CCT/CRI-Binning

Das Produkt wird in Leistungsklassen (Bins) sortiert, um Konsistenz für den Endanwender zu gewährleisten. Die Binning-Struktur ist mehrdimensional und umfasst Lichtstrom, Durchlassspannung und Farbort. Für den Lichtstrom werden Bins durch einen Buchstabencode (z.B. 3C, 3D, 3E) mit spezifischen Mindest- und Maximal-Lumenbereichen definiert. Diese Bereiche variieren je nach CCT- und CRI-Kombination. Beispielsweise hat eine 3000K, Ra80-LED Bins von 3B (1100-1200 lm) bis 3E (1400-1500 lm). Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit eng tolerierter Helligkeit für gleichmäßige Beleuchtungsanwendungen auszuwählen.

3.2 Durchlassspannungs- und Farbort-Binning

Die Durchlassspannung wird in zwei Codes unterteilt: 6F (26-28V) und 6G (28-30V). Die Auswahl von LEDs aus derselben Spannungsklasse kann das Treiberdesign vereinfachen und die Systemeffizienz verbessern. Der Farbort wird für jede CCT innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse kontrolliert, um minimal wahrnehmbare Farbunterschiede zwischen den LEDs sicherzustellen. Die Mittelpunktskoordinaten (x, y) und Ellipsenparameter (a, b, Φ) sind für Standard-CCTs wie 2700K, 4000K und 6500K angegeben. Das Dokument stellt fest, dass Energy-Star-Binning-Standards für alle Produkte im Bereich von 2600K bis 7000K angewendet werden, was eine gängige Anforderung für kommerzielle Beleuchtungsprojekte ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere grafische Darstellungen der Leistung. Die Beziehung zwischen Durchlassstrom und relativem Lichtstrom zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, deutet aber auch auf die Notwendigkeit des Wärmemanagements bei höheren Strömen hin. Die Spektren für verschiedene CRI-Stufen (Ra70, Ra80, Ra90) zeigen visuell das vollere, kontinuierlichere Spektrum, das mit höheren CRI-Werten einhergeht und für eine genaue Farbwiedergabe entscheidend ist. Das Diagramm der Abstrahlcharakteristik bestätigt das lambertstrahlerähnliche Emissionsmuster mit einem Halbwertswinkel von 120 Grad.

Thermische Eigenschaften werden weiter in Kurven detailliert, die den relativen Lichtstrom und die Durchlassspannung in Abhängigkeit von der Lötpunkttemperatur (Ts) zeigen. Diese Kurven sind wesentlich, um die Leistung unter realen Bedingungen vorherzusagen, bei denen die LED über 25°C betrieben wird. Die Kurve des maximal zulässigen Durchlassstroms in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur bietet eine Entlastungsrichtlinie zur Vermeidung von Überhitzung. Zusätzlich zeigt eine Grafik die Verschiebung der CIE-Farbortkoordinaten mit steigender Umgebungstemperatur, was für Anwendungen wichtig ist, bei denen Farbstabilität kritisch ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Gehäuse ist ein oberflächenmontierbares Bauteil (SMD) mit Abmessungen von 7,00 mm (±0,1 mm) in Länge und Breite und einer Höhe von 2,80 mm (±0,1 mm). Eine detaillierte Maßzeichnung wird bereitgestellt, einschließlich wichtiger Merkmale wie des Lötpad-Layouts, das 6,10 mm x 6,10 mm misst. Die Chip-Anordnung innerhalb des Gehäuses ist mit 9 in Reihe und 2 parallel geschaltet spezifiziert, was die relativ hohe typische Durchlassspannung von 28 V erklärt. Eine klare Polungsmarkierung zeigt die Kathoden- und Anodenpads, um eine falsche Installation zu verhindern. Das empfohlene Lötflächenmuster für das PCB-Design ist ebenfalls dargestellt und zeigt ein 7,50 mm x 7,50 mm großes Pad mit einem 6,01 mm breiten Spalt zwischen den Anoden- und Kathodenbereichen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die LED ist mit bleifreien Reflow-Lötprozessen kompatibel. Die absolute maximale Löttemperatur ist klar angegeben: Das Bauteil hält eine Spitzentemperatur von 230°C oder 260°C für maximal 10 Sekunden aus. Es ist für Montagetechniker entscheidend, sich an dieses Profil zu halten, um Schäden an der internen Silikonlinse, der Phosphorschicht oder den Bonddrähten zu verhindern. Die Lagerbedingungen sind ebenfalls spezifiziert und erfordern eine Umgebung zwischen -40°C und +85°C, um die Langzeitzuverlässigkeit vor der Verwendung zu erhalten. Bei der Handhabung muss Vorsicht walten, um elektrostatische Entladungen (ESD) zu vermeiden, da das Bauteil eine ESD-Festigkeit von 1000 V (Human Body Model) aufweist.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Artikelnummernsystem ist alphanumerisch und in einer Tabelle detailliert. Die Codestruktur ermöglicht die Spezifikation mehrerer Parameter. Die erste Position (X1) gibt den Gehäusetyp an, wobei "7C" dem 7070-Gehäuse entspricht. Die zweite Position (X2) definiert die CCT oder Farbe (z.B. 27 für 2700K, 40 für 4000K, BL für Blau). Die dritte Position (X3) gibt den Farbwiedergabeindex an (7 für Ra70, 8 für Ra80, 9 für Ra90). Nachfolgende Positionen spezifizieren die Anzahl der seriellen und parallelen Chips, Bauteilcodes und interne Klassifizierungen. Eine typische Artikelnummer nach dieser Konvention wäre T7C***92R-*****, wobei die spezifischen Ziffern und Buchstaben ihre genaue Leistungsklasse und Eigenschaften definieren.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Aufgrund ihres hohen Lichtstroms und ihrer Leistungsfähigkeit eignet sich diese LED-Serie gut für mehrere Anwendungen. In der Architektur- und Dekorationsbeleuchtung kann sie für Wandfluter, Deckenleistenbeleuchtung oder zur Hervorhebung struktureller Merkmale eingesetzt werden. Für Retrofit-Projekte kann sie traditionelle Hochwatt-Lichtquellen in Downlights oder Panel Lights ersetzen und bietet Energieeinsparungen und längere Lebensdauer. Ihre Ausgangsleistung macht sie effektiv für die Allgemeinbeleuchtung in kommerziellen oder industriellen Umgebungen. Der breite Abstrahlwinkel ist besonders vorteilhaft für die Hintergrundbeleuchtung von Innen- und Außenschildern und sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung der Schildfläche.

8.2 Design-Überlegungen

Successful implementation requires careful design. Thermal management is paramount; the low thermal resistance of 1.5 °C/W is only effective if the LED is mounted on a properly designed Metal Core PCB (MCPCB) with adequate heat sinking. The driver must be capable of providing a constant current up to 350mA and handling the high forward voltage (up to 30V). Designers should refer to the derating curve for maximum forward current to ensure reliability at elevated ambient temperatures. For color-critical applications, specifying a tight chromaticity bin (5-step MacAdam) and understanding the color shift with temperature (as shown in Fig. 9) is necessary.

. Technical Comparison and Differentiation

Im Vergleich zu kleineren Gehäuse-LEDs (z.B. 3030, 5050) bietet das 7070-Gehäuse eine deutlich höhere maximale Verlustleistung (10,5 W) und Lichtstromausbeute, was es zur Wahl für Anwendungen mit höherer Intensität macht, ohne dass eine Platine dicht mit vielen Niedrigleistungs-LEDs bestückt werden muss. Das thermisch optimierte Gehäusedesign, belegt durch den niedrigen Rth j-sp, ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal, das einen dauerhaften Hochstrombetrieb unterstützt. Die integrierte Serien-Parallel-Chip-Konfiguration (9S2P) führt zu einer höheren Betriebsspannung, was in bestimmten Treibertopologien ein Vorteil sein kann, indem der Strombedarf für das gleiche Leistungsniveau reduziert wird.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen den "Typ"- und "Min"-Werten für den Lichtstrom?

A: Der "Typ"-Wert (Typisch) repräsentiert den Durchschnittswert aus der Produktion. Der "Min"-Wert (Minimum) ist die garantierte Untergrenze; jede in dieser Klasse versendete LED erreicht oder übertrifft diesen Wert. Designer sollten den "Min"-Wert für ein konservatives Systemdesign verwenden.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 350 mA betreiben?

A: Obwohl 350 mA der absolute Maximalwert ist, erfordert ein Dauerbetrieb bei diesem Strom ein ausgezeichnetes Wärmemanagement, um die Sperrschichttemperatur deutlich unter 120°C zu halten. Die Bezugnahme auf die Entlastungskurve (Abb. 10) ist wesentlich. Ein Betrieb bei oder unterhalb des Teststroms von 300 mA wird für optimale Lebensdauer und Zuverlässigkeit empfohlen.

F: Wie interpretiere ich das CIE-Farbortdiagramm und die 5-Schritt-Ellipse?

A: Das CIE-Diagramm stellt Farbe in einem 2D-Raum dar. Die Ellipse definiert den Bereich, in dem die Farbkoordinaten der LED liegen werden. Eine 5-Schritt-MacAdam-Ellipse ist ein Standardmaß für Farbkonstanz; LEDs innerhalb derselben Ellipse erscheinen dem menschlichen Auge unter typischen Betrachtungsbedingungen nahezu identisch in der Farbe.

11. Praktische Anwendungsfallstudie

Betrachten Sie den Entwurf einer Hochregal-LED-Leuchte für ein Industrielager. Das Ziel ist der Ersatz von 400W-Metalldampfleuchten. Ein Design mit mehreren 7070-LEDs könnte entwickelt werden. Der Designer würde eine 5000K, Ra80-Klasse (z.B. 3E für 1300-1400 lm) für einen Kompromiss zwischen Effizienz und Farbqualität wählen. Die LEDs würden auf einer großen Aluminium-MCPCB montiert, die als Wärmeverteiler dient und dann am Aluminiumgehäuse der Leuchte befestigt wird. Ein Konstantstromtreiber, ausgelegt für die Gesamtspannung (Anzahl der LEDs in Reihe * VF) und den Strom (~300 mA pro String), würde verwendet werden. Der breite 120-Grad-Strahlwinkel würde helfen, die Anzahl der benötigten Leuchten zu reduzieren, indem er von jedem Punkt aus eine breite Abdeckung bietet. Das Design würde durch thermische Tests validiert, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperaturen unter den maximalen Umgebungstemperaturen des Lagers innerhalb sicherer Grenzen bleiben.

12. Einführung in das technische Prinzip

Eine weiße LED verwendet typischerweise einen blau emittierenden Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleiterchip. Ein Teil des blauen Lichts wird durch eine Phosphorschicht, die den Chip bedeckt, in längere Wellenlängen (gelb, rot) umgewandelt. Die Mischung aus nicht umgewandeltem blauem Licht und dem vom Phosphor emittierten Licht führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Die Farbtemperatur (CCT) wird durch die Phosphorzusammensetzung gesteuert, wodurch der Weißpunkt von warm (2700K, mehr rot/gelb) zu kalt (6500K, mehr blau) verschoben wird. Der Farbwiedergabeindex (CRI) misst, wie genau die LED Farben im Vergleich zu einer Referenzlichtquelle wiedergibt; ein höherer CRI erfordert eine Phosphormischung, die ein kontinuierlicheres Spektrum über den sichtbaren Bereich emittiert, was oft mehr des anfänglichen blauen Lichts absorbiert und die Gesamteffizienz (Lumen pro Watt) reduziert.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Hochleistungs-LED-Markt entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbqualität (höherer CRI mit geringerem Effizienzverlust) und größerer Zuverlässigkeit. Es gibt einen Trend, dass Gehäuse wie das 7070 mit fortschreitender Chiptechnologie erhöhte maximale Treiberströme und Verlustleistungen bieten. Ein weiterer bedeutender Trend ist die Standardisierung von Farb- und Lichtstrom-Binning, um die Lieferketten für große Beleuchtungshersteller zu vereinfachen. Darüber hinaus wächst die Integration von Sekundäroptiken und sogar Treiberkomponenten innerhalb des LED-Gehäuses, um die Systemkomplexität zu reduzieren. Der Fokus auf thermische Leistung, wie in der niedrigen Rth j-sp-Spezifikation dieses Datenblatts zu sehen, bleibt ein kritischer Schwerpunkt, der kleinere, leistungsstärkere und langlebigere Beleuchtungslösungen ermöglicht.