T1D Serie Weiße LED Datenblatt - 10,0x10,0mm Gehäuse - 36-40V Durchlassspannung - 540mA Betriebsstrom - Hoher Lichtstrom - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T1D-Serie repräsentiert eine Hochleistungs-Weiß-LED mit Top-View-Design für anspruchsvolle Allgemeinbeleuchtungsanwendungen. Dieses Produkt verfügt über ein thermisch optimiertes Gehäusedesign, das eine effiziente Wärmeableitung ermöglicht, was für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer unter hohen Betriebsströmen entscheidend ist. Der kompakte Bauraum von 10,0x10,0mm ermöglicht eine flexible Integration in verschiedene Leuchten und Systeme. Ein wesentliches Merkmal dieser Serie ist ihre Fähigkeit, hohe Ströme bis zu 540mA im Standardbetrieb zu verarbeiten, was einen hohen Lichtstromausgang ermöglicht, der sich zum Ersatz traditioneller Lichtquellen eignet. Die LED emittiert mit einem breiten Abstrahlwinkel von 120 Grad und bietet gleichmäßige Ausleuchtung. Sie ist aus bleifreien Materialien gefertigt und entspricht der RoHS-Richtlinie, wodurch sie für moderne Elektronikfertigungsprozesse mit Reflow-Lötung geeignet ist.

2. Technische Parameteranalyse

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die Leistung der LED wird unter spezifischen Bedingungen charakterisiert: einem Durchlassstrom (IF) von 540mA und einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C. Der Lichtstromausgang variiert hauptsächlich mit der korrelierten Farbtemperatur (CCT) und dem Farbwiedergabeindex (CRI). Beispielsweise weist eine 4000K-LED mit einem CRI von Ra70 einen typischen Lichtstrom von 3240 Lumen (lm) auf, mit einem spezifizierten Mindestwert von 3000 lm. Bei gleicher CCT und einem erhöhten CRI von Ra90 sinkt der typische Lichtstrom auf 2600 lm (min. 2400 lm), was den Kompromiss zwischen Farbqualität und Lichtausbeute verdeutlicht. Die Toleranz für die Lichtstrommessung beträgt ±7%, und für die CRI (Ra)-Messung ±2.

2.2 Elektrische und thermische Parameter

Die absoluten Maximalwerte definieren die Betriebsgrenzen. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (IF) beträgt 600 mA, wobei unter bestimmten Bedingungen (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1/10) ein gepulster Durchlassstrom (IFP) von 900 mA zulässig ist. Die maximale Verlustleistung (PD) beträgt 24.000 mW. Das Bauteil kann in einem Umgebungstemperaturbereich von -40°C bis +105°C betrieben werden. Die Durchlassspannung (VF) bei 540mA liegt typischerweise im Bereich von 36V bis 40V, mit einem Nennwert von 37,5V und einer Messtoleranz von ±3%. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (Rth j-sp) ist mit 1°C/W spezifiziert, was auf eine gute Wärmemanagementfähigkeit des Gehäuses hinweist. Die elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) beträgt 1000V (Human Body Model).

3. Binning- und Klassifizierungssystem

3.1 Artikelnummernsystem

Die Artikelnummer folgt einem strukturierten Code: T1D***C3R-*****. Schlüsselelemente umfassen den Typencode (z.B. '1D' für 10,0x10,0mm), den CCT-Code (z.B. '40' für 4000K), den CRI-Code (z.B. '7' für Ra70), Codes für die Anzahl der seriellen und parallelen Chips, einen Bauteilcode und einen Farbcode, der das ANSI- oder andere Standard-Binning definiert.

3.2 Lichtstrom-Binning

LEDs werden in Lichtstrom-Bins sortiert, um Konsistenz zu gewährleisten. Für eine 4000K, Ra70-LED umfassen die Bins Codes wie 3Y (3000-3100 lm min), 3Z (3100-3200 lm), 4A (3200-3300 lm) und 4B (3300-3400 lm). Unterschiedliche CCT/CRI-Kombinationen haben ihre eigenen spezifischen Binning-Tabellen, was Designern ermöglicht, Bauteile auszuwählen, die die genauen Lichtstromanforderungen ihrer Anwendung erfüllen.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird ebenfalls gebinnt, um die Schaltungsauslegung zu unterstützen, insbesondere für das Treiben mehrerer LEDs in Reihe. Bei IF=540mA sind zwei Bins definiert: Code 6L (36V - 38V) und Code 6M (38V - 40V).

3.4 Farbort-Binning

Die Farbkonsistenz wird für jede CCT innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse kontrolliert. Das Datenblatt liefert die Mittelpunktskoordinaten (x, y) und Ellipsenparameter (a, b, Φ) für CCTs von 2700K bis 6500K. Beispielsweise ist das 4000K (40R5)-Bin auf x=0,3875, y=0,3868 zentriert. Energy-Star-Binning-Standards werden für alle weißen LEDs von 2600K bis 7000K angewendet.

4. Leistungskurven und grafische Daten

Das Datenblatt enthält mehrere wichtige Leistungsdiagramme. Die Kurve für den relativen Lichtstrom gegenüber dem Durchlassstrom (IF) zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, typischerweise bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmung und Efficiency Droop in sublinearer Weise. Die Kurve für die Durchlassspannung gegenüber dem Durchlassstrom veranschaulicht die IV-Charakteristik der Diode. Das Diagramm für den relativen Lichtstrom gegenüber der Lötpunkttemperatur (Ts) ist für das thermische Design entscheidend und zeigt die erwartete Reduzierung der Lichtausbeute bei steigender Betriebstemperatur. Das Abstrahlwinkelverteilungsdiagramm bestätigt das 120-Grad-Strahlprofil. Farbspektrumdiagramme für verschiedene CRI-Stufen (Ra70, Ra80, Ra90) zeigen die spektrale Leistungsverteilung, die die Farbwiedergabeeigenschaften beeinflusst. Das Diagramm für den maximalen Durchlassstrom gegenüber der Umgebungstemperatur definiert die notwendige Derating-Kurve, um Überhitzung bei hohen Umgebungstemperaturen zu verhindern.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED verfügt über ein quadratisches Top-View-Gehäuse mit den Maßen 10,0mm x 10,0mm. Eine detaillierte Maßzeichnung mit Drauf-, Boden- und Seitenansicht wird bereitgestellt. Die Bodenansicht zeigt deutlich die Anoden- und Kathoden-Polaritätskennzeichnungen, die für ein korrektes PCB-Layout und die Montage essentiell sind. Das empfohlene Lötpad-Layout (Land Pattern) ist ebenfalls spezifiziert, um eine zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung während des Reflow-Prozesses zu gewährleisten. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1mm.

6. Montage- und Handhabungsrichtlinien

6.1 Reflow-Löten

Das Bauteil ist für Reflow-Lötprozesse geeignet. Das Profil muss kontrolliert werden, um thermische Schäden zu verhindern. Die maximale Löttemperatur ist mit 230°C oder 260°C spezifiziert, wobei die Verweilzeit bei dieser Temperatur 10 Sekunden nicht überschreiten darf. Ein typisches Reflow-Temperaturprofil würde Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlzonen zeigen, aber spezifische Zeiten sind im vorliegenden Auszug nicht detailliert. Die Einhaltung dieser Grenzwerte ist kritisch, um die internen Lötstellen oder den LED-Chip selbst nicht zu beschädigen.

6.2 Lagerung und Handhabung

Der Lagertemperaturbereich beträgt -40°C bis +85°C. Bauteile sollten bis zur Verwendung in feuchtigkeitssensibler Verpackung aufbewahrt und gemäß den standardmäßigen IPC/JEDEC-Richtlinien getrocknet werden, wenn die Verpackung geöffnet wurde und die Expositionsgrenzwerte überschritten wurden. Während der Handhabung müssen Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, um Schäden durch elektrostatische Entladung zu verhindern.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungen

Diese Hochleistungs-LED eignet sich aufgrund ihrer hohen Helligkeit und ihres breiten Abstrahlwinkels gut für Architektur- und Dekorationsbeleuchtung, Retrofit-Lampen zum Ersatz bestehender Lichtquellen, Allgemeinbeleuchtung in Wohn- und Gewerberäumen sowie als Hintergrundbeleuchtung für Innen- und Außenschilder.

7.2 Designüberlegungen

Wärmemanagement:Dies ist der kritischste Aspekt. Bei einer Verlustleistung von bis zu 24W ist ein effektiver Kühlkörper zwingend erforderlich. Der niedrige Wärmewiderstand (1°C/W) des Gehäuses ist nur wirksam, wenn es ordnungsgemäß auf eine Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder ein anderes geeignetes Substrat mit hoher Wärmeleitfähigkeit montiert wird. Die Sperrschichttemperatur muss unter 120°C gehalten werden, um Zuverlässigkeit und Lichtausbeute zu gewährleisten (wie im Ts-gegen-Lichtstrom-Diagramm gezeigt).
Elektrische Ansteuerung:Ein Konstantstromtreiber wird empfohlen, um eine stabile Lichtausbeute und Farbe zu gewährleisten. Der Treiber muss in der Lage sein, bis zu 600mA Dauerstrom zu liefern, und muss beim Design von Reihenschaltungen das Durchlassspannungs-Binning (36-40V) berücksichtigen. Die Sperrspannungsfestigkeit beträgt nur 5V, daher ist ein Schutz gegen Sperrvorspannung oder Spannungsspitzen notwendig.
Optisches Design:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel ist dem Gehäuse inhärent. Für Anwendungen, die ein anderes Strahlprofil erfordern, müssen Sekundäroptiken (Linsen oder Reflektoren) verwendet werden. Die anfängliche Auswahl des CCT- und CRI-Bins ist entscheidend, um die Farbqualitäts- und Lichtstärkeanforderungen der Anwendung zu erfüllen.

8. Technischer Vergleich und Positionierung

Die T1D-Serie unterscheidet sich durch die Kombination aus einem großen 10,0x10,0mm Gehäuse, einer sehr hohen Betriebsstromfähigkeit (540mA Standard, 600mA max.) und folglich einem sehr hohen Lichtstromausgang (über 3000 lm für viele Bins). Im Vergleich zu kleineren Mid-Power-LEDs (z.B. 2835, 3030) bietet sie einen deutlich höheren Lichtstrom pro Bauteil, reduziert die Anzahl der benötigten LEDs in einer Leuchte, erfordert aber ein robusteres thermisches und elektrisches Design. Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel ist typisch für eine Top-View-LED ohne integrierte Linse und bietet ein lambertisches Abstrahlverhalten. Die detaillierte Binning-Struktur für Lichtstrom, Spannung und Farbort ermöglicht ein präzises Systemdesign und eine enge Farbkonsistenz in Multi-LED-Arrays.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist die typische Effizienz (Lumen pro Watt) dieser LED?
A: Bei 540mA und 37,5V beträgt die Eingangsleistung etwa 20,25W. Für eine 4000K Ra70-LED mit 3240 lm liegt die Effizienz bei etwa 160 lm/W. Dies ist ein berechneter Wert; die tatsächliche Effizienz hängt vom spezifischen Bin und den Betriebsbedingungen ab.
F: Kann ich diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?
A: Dies wird nicht empfohlen. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und variiert von Bauteil zu Bauteil (wie in den Spannungs-Bins gezeigt). Eine Konstantspannungsquelle könnte zu thermischem Durchgehen und Bauteilversagen führen. Immer einen Konstantstromtreiber verwenden.
F: Wie ändert sich die Lichtausbeute über den Betriebstemperaturbereich?
A: Die Lichtausbeute nimmt mit steigender Temperatur ab. Siehe das "Ts—Relativer Lichtstrom"-Diagramm. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist wesentlich, um eine stabile Lichtausbeute und lange Lebensdauer aufrechtzuerhalten.
F: Was bedeutet die 5-Schritt-MacAdam-Ellipse?
A: Eine MacAdam-Ellipse definiert einen Bereich im Farbortdiagramm, in dem Farbunterschiede für das durchschnittliche menschliche Auge unter Standardbetrachtungsbedingungen nicht wahrnehmbar sind. Eine 5-Schritt-Ellipse bedeutet, dass die Farbvariation das Fünffache des minimal wahrnehmbaren Unterschieds (1-Schritt) beträgt. Engere Ellipsen (z.B. 3-Schritt) weisen auf eine bessere Farbkonsistenz hin.

10. Funktionsprinzipien und Kontext

Weiße LEDs dieser Klasse verwenden typischerweise einen blauen LED-Chip, der mit einer Phosphorschicht beschichtet ist. Das blaue Licht des Chips regt den Phosphor an, der dann gelbes Licht emittiert. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und dem emittierten gelben Licht erzeugt weißes Licht. Das genaue Verhältnis und die Art des Phosphors bestimmen die CCT (von Warmweiß 2700K bis Kaltweiß 6500K) und den CRI. Der hohe Betriebsstrom erzeugt signifikante Wärme an der Halbleitersperrschicht. Das thermisch optimierte Gehäuse, das oft ein Keramiksubstrat oder andere hochleitfähige Materialien enthält, leitet diese Wärme effizient zum Lötpunkt und dann zum Systemkühlkörper ab. Die Beherrschung dieser Wärme ist grundlegend, um die spezifizierte Leistung, Langlebigkeit und Farbstabilität zu erreichen.