7070 Weißlicht-LED Datenblatt - Abmessungen 7,0x7,0x2,8mm - Spannung 49V - Leistung 7,8W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet umfassende technische Spezifikationen für eine Hochleistungs-Weißlicht-LED im 7070-Gehäuse. Die Komponente ist für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen konzipiert, die hohe Lichtausbeute und robuste thermische Leistung erfordern. Ihr thermisch optimiertes Gehäusedesign ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung, unterstützt den Betrieb mit hohem Strom und trägt zur langfristigen Zuverlässigkeit bei.

Die LED ist eine Top-View-Komponente mit einem weiten Abstrahlwinkel, der sich für Anwendungen mit breiter Lichtverteilung eignet. Sie ist mit bleifreien Reflow-Lötprozessen kompatibel und entspricht den relevanten Umweltvorschriften.

2. Hauptmerkmale und Anwendungen

2.1 Kernmerkmale

• Weißlicht-Emission in Top-View-Bauweise.
• Thermisch optimiertes Gehäusedesign für verbessertes Wärmemanagement.
• Hohe Lichtstromleistung.
• Hohe Stromtragfähigkeit (bis zu 150mA Dauerbetrieb).
• Kompakte Gehäusegröße (7,0mm x 7,0mm).
• Weiter Abstrahlwinkel (typisch 120 Grad).
• Geeignet für bleifreie Reflow-Lötverfahren.
• RoHS-konform.

2.2 Zielanwendungen

• Architektur- und dekorative Beleuchtung.
• Retrofit-Beleuchtungslösungen (Ersatz für traditionelle Lichtquellen).
• Allgemeine Beleuchtungszwecke.
• Innen- und Außenbeleuchtung von Schildern und Leuchtreklamen.

3. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

3.1 Elektro-optische Eigenschaften

Alle Messungen sind bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 100mA spezifiziert. Das Bauteil ist in mehreren Farbtemperaturen (CCT) verfügbar: 2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K und 6500K. Alle Varianten bieten einen Farbwiedergabeindex (Ra) von mindestens 80. Der typische Lichtstrom liegt je nach CCT zwischen 590 lm und 650 lm, wobei für jedes Bin ein Mindestwert garantiert ist. Die Messabweichung beträgt ±7% für den Lichtstrom und ±2% für Ra.

3.2 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Limits, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen erfolgen.

• Durchlassstrom (IF):150 mA (Dauerbetrieb).
• Puls-Durchlassstrom (IFP):225 mA (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1/10).
• Verlustleistung (PD):7800 mW.
• Sperrspannung (VR):5 V.
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +105°C.
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +85°C.
• Sperrschichttemperatur (Tj):120°C (maximal).
• Löttemperatur (Tsld):Reflow-Profil mit einem Spitzenwert von 230°C oder 260°C für 10 Sekunden.

Das Überschreiten dieser Parameter kann die Eigenschaften der LED verändern und wird nicht empfohlen. Es muss darauf geachtet werden, dass die Verlustleistung den absoluten Maximalwert nicht überschreitet.

3.3 Elektrische/Optische Eigenschaften bei Tj=25°C

• Durchlassspannung (VF):46V (Min), 49V (Typ), 52V (Max) bei IF=100mA. Toleranz ±3%.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei VR=5V.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Typisch 120 Grad, definiert als der Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte des Spitzenwerts abgefallen ist.
• Wärmewiderstand (Rth j-sp):Typisch 3 °C/W von der LED-Sperrschicht zum Lötpunkt auf einer MCPCB, gemessen bei einer elektrischen Leistung bei IF=100mA.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Hält mindestens 1000V stand (Human Body Model).

4. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird in Bins eingeteilt, um die Konsistenz der Schlüsselparameter für das Lichtdesign sicherzustellen.

4.1 Lichtstrom-Binning

Bei IF=100mA und Tj=25°C werden die LEDs in Lichtstromklassen (z.B. GL, GM, GN, GP) mit definierten Mindest- und Maximalbereichen für jede CCT sortiert. Beispielsweise hat eine 4000K-LED im GM-Bin einen Lichtstrom zwischen 550 lm und 600 lm.

4.2 Durchlassspannungs-Binning

LEDs werden auch nach ihrer Durchlassspannung bei IF=100mA und Tj=25°C gebinnt. Codes umfassen 6R (46-48V), 6S (48-50V) und 6T (50-52V), mit einer Messabweichung von ±3%.

4.3 Farbort-Binning

Die Farbkoordinaten werden innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse im CIE-Farbtafeld kontrolliert. Das Datenblatt liefert die Mittelpunktskoordinaten (bei Tj=25°C und 85°C) und Ellipsenparameter (a, b, Φ) für jeden CCT-Code (z.B. 27R5 für 2700K). Dieses enge Binning, das mit Standards wie Energy Star für 2600K-7000K übereinstimmt, gewährleistet minimale sichtbare Farbunterschiede zwischen den LEDs. Die Toleranz für die Messung der Farbkoordinaten beträgt ±0,005.

5. Analyse der Leistungskurven

5.1 Spektrale Verteilung

Das bereitgestellte Farbspektrum-Diagramm (bei Tj=25°C) zeigt die relative Intensität über der Wellenlänge für die Weißlicht-LED. Diese Kurve ist typisch für eine phosphorkonvertierte Weißlicht-LED und weist einen blauen Peak vom primären LED-Chip und ein breiteres gelbes/rotes Emissionsband vom Phosphor auf. Die genaue Form bestimmt die CCT und den CRI des Lichts.

5.2 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm veranschaulicht das räumliche Abstrahlverhalten. Die breite, typischerweise lambertförmige Verteilung (120° Abstrahlwinkel) bestätigt eine gleichmäßige Lichtabgabe über einen großen Bereich, was ideal für Allgemeinbeleuchtung und Hintergrundbeleuchtung ist, wo eine gleichmäßige Ausleuchtung erforderlich ist.

6. Mechanische und Gehäuseinformationen

6.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen quadratischen Footprint von 7,00mm x 7,00mm. Die Gesamtgehäusehöhe beträgt 2,80mm. Wichtige interne Merkmale sind die Anoden- und Kathoden-Pad-Positionen. Die Maßzeichnung spezifiziert alle kritischen Längen, einschließlich Pad-Größen (2,73mm x 2,73mm) und Abstände (6,10mm zwischen Pad-Mittelpunkten). Sofern nicht anders angegeben, beträgt die Maßtoleranz ±0,1mm.

6.2 Polaritätskennzeichnung und Pad-Design

Das Gehäuse verfügt über zwei elektrische Pads. Die Polarität ist im Diagramm klar gekennzeichnet: Ein Pad ist die Anode, das andere die Kathode. Die korrekte Polarität muss während der Leiterplattenmontage beachtet werden. Das Pad-Design ist für Standard-Oberflächenmontageprozesse (SMT) geeignet.

7. Löt- und Montagerichtlinien

7.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Reflow-Profil für bleifreies Löten wird bereitgestellt:

• Vorwärmen:Anstieg von 150°C auf 200°C über 60-120 Sekunden.
• Aufheizrate:Maximal 3°C/Sekunde von der Liquidustemperatur bis zur Spitzentemperatur.
• Liquidustemperatur (TL):217°C. Die Zeit über TL (tL) sollte 60-150 Sekunden betragen.
• Spitzentemperatur (Tp):Maximal 260°C am Gehäusekörper.
• Zeit bei Spitzentemperatur (tp):Maximal 30 Sekunden innerhalb von 5°C von Tp.
• Abkühlrate:Maximal 6°C/Sekunde von Tp bis TL.
• Gesamtzykluszeit:Maximal 8 Minuten von 25°C bis zur Spitzentemperatur.

Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermische Schäden am LED-Gehäuse und den internen Die-Attach-Materialien zu verhindern.

7.2 Lagerungs- und Handhabungshinweise

Obwohl im bereitgestellten Auszug nicht explizit detailliert, wird basierend auf der Standardpraxis für feuchtigkeitsempfindliche Bauteile empfohlen, LEDs in einer trockenen Umgebung (typischerweise<10% relative Luftfeuchtigkeit) zu lagern und innerhalb einer spezifizierten Haltbarkeit nach Öffnen des versiegelten Beutels zu verwenden, um den "Popcorn-Effekt" während des Reflow-Lötens zu vermeiden. Immer mit ESD-Vorsichtsmaßnahmen handhaben.

8. Verpackungs- und Bestellinformationen

8.1 Tape-and-Reel-Verpackung

Die LEDs werden auf einer embossierten Trägerbahn für die automatisierte Montage geliefert. Die maximale Stückzahl pro Rolle beträgt 1000 Stück. Die kumulative Toleranz über 10 Teilungsschritte der Bahn beträgt ±0,2mm. Die Außenverpackung sollte feuchtigkeitsgeschützt sein und mit der Artikelnummer, dem Herstellungsdatumscode und der Menge gekennzeichnet sein.

8.2 Artikelnummernsystem

Die Artikelnummer folgt einem strukturierten Format: T □□ □□ □ □ □ □ – □ □□ □□ □. Schlüsselelemente umfassen:

• Typschlüssel:Kennzeichnet die Gehäusegröße (z.B. '7C' für 7070).
• CCT-Code:Zwei Ziffern für die Farbtemperatur (z.B. '40' für 4000K).
• Farbwiedergabe (Ra):Einzelne Ziffer (z.B. '8' für Ra80).
• Serien-/Parallel-Chip-Anzahl:Codes von 1 bis Z.
• Komponenten- & Farbcode:Definieren interne Komponentenvarianten und anwendungsspezifische Bins (z.B. ANSI-Standard, Hochtemperatur-85°C/105°C-Bins, Hintergrundbeleuchtung).

9. Anwendungsvorschläge

9.1 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Die hohe Verlustleistung (bis zu 7,8W) erfordert ein effektives Wärmemanagementsystem. Verwenden Sie eine Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder andere Kühlmethoden, um die Sperrschichttemperatur deutlich unter dem maximalen Grenzwert von 120°C zu halten, um Langlebigkeit und Lichtausbeute zu gewährleisten.
• Stromversorgung:Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber, der für die hohe Durchlassspannung (~49V) und den Strom (bis zu 150mA) geeignet ist. Überschreiten Sie nicht die absoluten Grenzwerte.
• Optisches Design:Der weite 120°-Abstrahlwinkel kann sekundäre Optiken (Linsen, Reflektoren) erfordern, wenn ein stärker gebündelter Strahl benötigt wird.
• Binning-Auswahl:Für Anwendungen, die Farbkonstanz erfordern (z.B. Architekturbeleuchtung), enge Farbort- und Lichtstrom-Bins spezifizieren.

9.2 Typische Schaltungsimplementierung

Mehrere LEDs können in Reihe geschaltet werden, um an die Ausgangsspannung eines Konstantstromtreibers angepasst zu werden. Die Anzahl in Reihe ist durch die maximale Ausgangsspannung des Treibers begrenzt. Parallelschaltungen werden ohne sorgfältige Stromausgleichsmaßnahmen zur Vermeidung von Stromungleichverteilung generell nicht empfohlen.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu kleineren Gehäusen (z.B. 2835, 3030) bietet diese 7070-LED einen deutlich höheren Lichtstrom pro Bauteil, wodurch die Anzahl der benötigten Komponenten für eine bestimmte Lichtleistung reduziert wird. Ihr thermisch optimiertes Design unterstützt höhere Betriebsströme und Verlustleistungen. Die hohe Durchlassspannung (~49V) ist für eine Single-Die-LED untypisch und deutet auf eine Multi-Chip-Serienschaltung innerhalb des Gehäuses hin, was Vorteile bei der Stromregelungseffizienz mit bestimmten Treibern bieten kann. Der weite 120°-Abstrahlwinkel liefert im Vergleich zu LEDs mit engerem Winkel diffuseres Licht.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

11.1 Wie hoch ist der tatsächliche Leistungsverbrauch?

Am typischen Betriebspunkt von 100mA und 49V beträgt die elektrische Eingangsleistung 4,9W (0,1A * 49V). Der absolute Maximalwert der Verlustleistung von 7,8W bietet Spielraum für den Betrieb bei höheren Strömen oder Spannungen.

11.2 Wie beeinflusst die Temperatur die Leistung?

Mit steigender Sperrschichttemperatur nimmt typischerweise die Lichtausbeute ab und die Durchlassspannung kann leicht sinken. Die Farbkoordinaten verschieben sich ebenfalls, wie durch die separaten Mittelpunktskoordinaten für Tj=85°C angegeben. Effektive Kühlung ist wesentlich, um die spezifizierte Leistung aufrechtzuerhalten.

11.3 Kann ich sie mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

Dies wird dringend abgeraten. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine Konstantspannungsquelle könnte aufgrund des negativen Temperaturkoeffizienten der Durchlassspannung zu thermischem Durchgehen und Zerstörung der LED führen. Immer einen Konstantstromtreiber verwenden.

11.4 Was bedeutet der Wert "Wärmewiderstand"?

Ein Wärmewiderstand (Rth j-sp) von 3 °C/W bedeutet, dass für jedes Watt Verlustleistung in der LED-Sperrschicht die Temperaturdifferenz zwischen Sperrschicht und Lötpunkt um etwa 3 Grad Celsius ansteigt. Niedrigere Werte deuten auf bessere Wärmeleitpfade hin.

12. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Hochregal-Industrieleuchte.

Ein Designer benötigt eine Lichtleistung von 10.000 Lumen mit einer CCT von 4000K und guter Farbwiedergabe (Ra80). Unter Verwendung dieser 7070-LED im GP-Lichtstrom-Bin (650-700 lm typisch) wären etwa 15-16 LEDs erforderlich. Diese würden in einer Reihenschaltung auf einer großen MCPCB angeordnet. Ein Konstantstromtreiber mit einem Ausgangsspannungsbereich, der 16 LEDs in Reihe (16 * ~49V = ~784V) treiben kann, und einem Ausgangsstrom von 100mA würde ausgewählt. Die MCPCB würde an einem massiven Aluminiumkühlkörper befestigt, um eine niedrige Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten und so lange Lebensdauer und stabile Lichtleistung zu gewährleisten. Der weite Abstrahlwinkel würde helfen, eine gleichmäßige Ausleuchtung der Werkshalle zu erreichen.

13. Funktionsprinzip

Dies ist eine phosphorkonvertierte Weißlicht-LED. Sie besteht grundsätzlich aus einem blau emittierenden Halbleiterchip (typischerweise basierend auf InGaN). Dieses blaue Licht wird teilweise von einer auf oder um den Chip aufgebrachten Phosphorschicht (z.B. YAG:Ce) absorbiert. Der Phosphor emittiert Licht über ein breites Spektrum im gelben und roten Bereich. Die Kombination des verbleibenden blauen Lichts und des phosphorkonvertierten gelben/roten Lichts führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Das genaue Verhältnis von blauem zu gelbem Licht, bestimmt durch Phosphorzusammensetzung und -dicke, definiert die Farbtemperatur (CCT). Der Farbwiedergabeindex (Ra) ist ein Maß dafür, wie genau das Spektrum der LED die Farben von Objekten im Vergleich zu einer natürlichen Referenzlichtquelle derselben CCT wiedergibt.

14. Entwicklungstrends

Die Festkörperbeleuchtungsindustrie entwickelt sich mit mehreren klaren Trends weiter. Es gibt einen ständigen Drang zu höherer Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt), um den Energieverbrauch für die gleiche Lichtleistung zu reduzieren. Verbesserungen in der Phosphortechnologie und im Chipdesign tragen dazu bei. Ein weiterer Trend ist das Streben nach höheren Farbwiedergabeindex-Werten (CRI), insbesondere R9 (gesättigtes Rot), für Anwendungen, bei denen Farbqualität kritisch ist, wie z.B. Einzelhandels- und Museumsbeleuchtung. Erhöhte Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer unter höheren Betriebstemperaturen und -strömen sind ebenfalls wichtige Entwicklungsbereiche. Darüber hinaus gibt es eine fortschreitende Miniaturisierung und Integration, wobei Gehäuse effizienter in der Lichteinkopplung und im Wärmemanagement werden, was höhere Leistungsdichten in kleineren Bauformen ermöglicht. Die Standardisierung von Farb- und Lichtstrom-Binning verbessert sich kontinuierlich und erleichtert konsistente Lichtdesigns.