T1D Serie Weißlicht-LED Datenblatt - 10,0x10,0mm Gehäuse - 49,5V typ. - 360mA Betrieb - Hoher Farbwiedergabeindex - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T1D Serie repräsentiert eine Hochleistungs-Weißlicht-LED-Komponente in Top-View-Bauform, die für anspruchsvolle Allgemeinbeleuchtungsanwendungen konzipiert ist. Diese Komponente nutzt ein thermisch optimiertes Gehäusedesign, um die Wärme effektiv abzuführen und einen stabilen Betrieb bei hohen Betriebsströmen zu ermöglichen. Die primären Entwicklungsziele sind die Bereitstellung einer hohen Lichtstromleistung bei gleichzeitig exzellenten Farbwiedergabeeigenschaften, was sie für Anwendungen geeignet macht, bei denen Lichtqualität und Intensität entscheidend sind.

1.1 Kernvorteile

• Hohe Lichtstromleistung:Liefert je nach korrelierter Farbtemperatur (CCT) typisch über 2370 Lumen bei 360mA.
• Hervorragende Farbqualität:Besitzt einen hohen Farbwiedergabeindex (CRI) von Ra90, der eine präzise und lebendige Farbwiedergabe unter seiner Beleuchtung gewährleistet.
• Robustes Wärmemanagement:Das Gehäuse ist für eine effiziente Wärmeableitung konstruiert, unterstützt den Betrieb mit hohen Strömen und trägt zur langfristigen Zuverlässigkeit bei.
• Kompakte Bauform:Die Grundfläche von 10,0 mm x 10,0 mm ermöglicht eine flexible Integration in verschiedene Leuchten und Designs.
• Großer Abstrahlwinkel:Ein typischer Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 120 Grad sorgt für eine breite und gleichmäßige Ausleuchtung.
• Zuverlässige Fertigung:Die Komponente ist mit bleifreien Reflow-Lötprozessen kompatibel und entspricht den relevanten Umweltvorschriften.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist für ein breites Spektrum an Beleuchtungslösungen entwickelt, darunter:

• Architektur- und dekorative Beleuchtung:Fassadenbeleuchtung, indirekte Beleuchtung und andere Akzentbeleuchtung, wo hohe Leistung und gute Farbqualität gefordert sind.
• Retrofit-Lampen:Direkter Ersatz für traditionelle Lichtquellen in bestehenden Leuchten, bietet Energieeinsparungen und verbesserte Lichtqualität.
• Allgemeinbeleuchtung:Primärbeleuchtung für Wohn-, Gewerbe- und Industrieräume.
• Hinterleuchtung für Schilder:Innen- und Außenschilder, die eine helle, gleichmäßige Hinterleuchtung erfordern.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die den Leistungsbereich der T1D-Serie definieren.

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei einem Durchlassstrom (IF) von 360mA und einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C zeigt die Komponente folgende Leistung über verschiedene Farbtemperaturen:

• 2700K (Warmweiß):Mindest-Lichtstrom von 1900 lm, typisch 2150 lm.
• 3000K (Warmweiß):Mindest-Lichtstrom von 2000 lm, typisch 2260 lm.
• 4000K-6500K (Neutral- bis Kaltweiß):Mindest-Lichtstrom von 2100 lm, typisch 2370 lm.

Wichtige Hinweise:Die Toleranz der Lichtstrommessung beträgt ±7% und die Toleranz der CRI(Ra)-Messung ±2. Die Durchlassspannung (VF) unter diesen Bedingungen beträgt typisch 49,5V, mit einem Bereich von 46V bis 52V (Toleranz ±3%).

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden an der Komponente auftreten können. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen gehalten werden.

• Dauer-Durchlassstrom (IF):400 mA
• Puls-Durchlassstrom (IFP):600 mA (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1/10)
• Verlustleistung (PD):20800 mW
• Sperrspannung (VR):5 V
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +105°C
• Sperrschichttemperatur (Tj):120°C (maximal)

2.3 Elektrische & Thermische Kenngrößen

• Durchlassspannung (VF):46V (Min), 49,5V (Typ), 52V (Max) bei IF=360mA.
• Sperrstrom (IR):Maximal 1 μA bei VR=5V.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120° (Typisch).
• Thermischer Widerstand (Rth j-sp):1 °C/W (Typisch). Dieser niedrige Wert deutet auf einen effizienten Wärmetransport von der Halbleitersperrschicht zum Lötpunkt auf der Platine hin.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Hält 1000V (Human Body Model) stand.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Beleuchtungsprojekten zu gewährleisten, werden LEDs nach Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Die T1D Serie verwendet ein mehrdimensionales Binning-System.

3.1 Lichtstrom-Binning

LEDs werden nach ihrem gemessenen Lichtstrom bei 360mA gruppiert. Jedes Bin hat einen definierten Mindest- und Maximal-Lichtstromwert. Beispielsweise deckt für eine 4000K CCT LED mit Ra90 der Bin-Code "3M" 2100-2200 lm ab, "3N" deckt 2200-2300 lm ab und so weiter bis zu "3Q" für 2400-2500 lm. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs mit vorhersehbaren Helligkeitsstufen auszuwählen.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Um das Treiberdesign und die Stromanpassung in Multi-LED-Arrays zu unterstützen, werden die Bauteile auch nach Durchlassspannung gebinned. Codes umfassen "6R" (46-48V), "6S" (48-50V) und "6T" (50-52V). Die Auswahl von LEDs aus demselben Spannungs-Bin kann helfen, eine gleichmäßigere Leistung zu erzielen.

3.3 Farbort-Binning (Farbkonsistenz)

Die LEDs werden nach sehr strengen Farbkonsistenzstandards gebinned. Die Farbwertanteile (x, y im CIE-Diagramm) für jede CCT (z.B. 2700K, 4000K, 6500K) werden innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse kontrolliert. Dies bedeutet, dass die Farbvariation zwischen LEDs im selben Bin für das menschliche Auge praktisch nicht wahrnehmbar ist, was für Anwendungen mit gleichmäßigem Weißlicht entscheidend ist. Der Standard folgt den Energy-Star-Binning-Anforderungen für den Bereich 2600K-7000K.

4. Analyse der Leistungskurven

Die bereitgestellten Diagramme bieten wichtige Einblicke in das Verhalten der LED unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

4.1 Spektrale Verteilung

Das Spektrumdiagramm für Ra≥90-Bauteile zeigt eine breite, kontinuierliche Emission über den sichtbaren Bereich, was charakteristisch für Hoch-CRI-Phosphor-konvertierte Weißlicht-LEDs ist. Das Fehlen signifikanter Lücken im Spektrum ermöglicht den hohen Farbwiedergabeindex, wodurch Objekte unter ihrem Licht natürlich erscheinen.

4.2 Strom vs. Relativer Lichtstrom

Diese Kurve veranschaulicht die Beziehung zwischen Betriebsstrom und Lichtleistung. Anfänglich steigt die Lichtleistung nahezu linear mit dem Strom. Bei höheren Strömen sinkt die Effizienz jedoch typischerweise aufgrund erhöhter Wärme und anderer Effekte (Efficiency Droop). Der Betrieb bei oder unterhalb der empfohlenen 360mA gewährleistet optimale Effizienz und Langlebigkeit.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Die Diagramme, die relativen Lichtstrom und Durchlassspannung gegenüber der Lötpunkttemperatur (Ts) zeigen, sind für das thermische Design entscheidend. Der Lichtstrom nimmt im Allgemeinen mit steigender Temperatur ab. Die Durchlassspannung nimmt ebenfalls mit steigender Temperatur ab. Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist wesentlich für die Auslegung effektiver Kühlkörper und die Vorhersage der Lichtleistung in der endgültigen Anwendungsumgebung.

4.4 Maximalstrom vs. Umgebungstemperatur

Diese Entlastungskurve definiert den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt die Fähigkeit der LED, Wärme abzuleiten, ab, daher muss der maximal sichere Betriebsstrom reduziert werden, um ein Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur (Tj max) zu verhindern. Dieses Diagramm ist entscheidend für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit in Hochtemperaturumgebungen.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verfügt über ein quadratisches Oberflächenmontagegehäuse mit den Abmessungen 10,0 mm x 10,0 mm. Die Maßzeichnung bietet Drauf-, Seiten- und Bodenansichten mit kritischen Maßen. Die Bodenansicht zeigt deutlich das Lötpad-Layout und die Polungsmarkierung. Die Standardtoleranz für nicht spezifizierte Abmessungen beträgt ±0,1 mm.

5.2 Polungskennzeichnung und Lötpad-Design

Die Unterseite des Gehäuses hat klar definierte Anoden (+) und Kathoden (-) Lötpads. Das empfohlene Lötpadmuster (Land Pattern) wird bereitgestellt, um eine zuverlässige Lötstelle und eine ordnungsgemäße thermische Verbindung zur Leiterplatte (PCB) sicherzustellen. Die Einhaltung dieser empfohlenen Footprint-Geometrie ist für mechanische Stabilität und optimalen Wärmetransport unerlässlich.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die Komponente ist für bleifreie (Pb-free) Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Ein spezifisches Temperaturprofil muss eingehalten werden, um Schäden zu vermeiden:

• Maximale Gehäusetemperatur (Tp):Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus (TL=217°C):60 bis 150 Sekunden.
• Zeit innerhalb 5°C der Spitzentemperatur:Maximal 30 Sekunden.
• Aufheizrate (bis zur Spitze):Maximal 3°C/Sekunde.
• Abkühlrate (von der Spitze):Maximal 6°C/Sekunde.
• Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze:Maximal 8 Minuten.

Die Einhaltung dieses Profils verhindert thermischen Schock, Lötstellendefekte und potenzielle Schäden am internen LED-Chip und Phosphor.

7. Artikelnummernsystem

Die Artikelnummer (z.B. T1D**9G2R-*****) folgt einem strukturierten Code, der Schlüsselattribute vermittelt:

• Typencode:"1D" kennzeichnet ein 10,0 mm x 10,0 mm Gehäuse.
• CCT-Code:Zwei Ziffern, die die korrelierte Farbtemperatur angeben (z.B. 27 für 2700K, 40 für 4000K).
• Farbwiedergabe-Code:Eine Ziffer für CRI (z.B. 9 für Ra90).
• Chip-Konfigurationscodes:Geben die Anzahl der seriellen und parallelen Chips im Gehäuse an.
• Farbcode:Ein Buchstabe, der den Farbstandard angibt (z.B. ANSI).

Dieses System ermöglicht eine präzise Identifikation und Bestellung der gewünschten LED-Variante.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Wärmemanagement

Angesichts der hohen Verlustleistung (bis zu ~17,8W bei 360mA, 49,5V) ist effektives Wärmemanagement der wichtigste Designfaktor. Eine richtig dimensionierte Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder eine andere Kühllösung ist zwingend erforderlich, um die Lötpunkttemperatur (Ts) innerhalb sicherer Grenzen zu halten. Das Überschreiten der thermischen Grenzwerte führt zu beschleunigtem Lichtstromrückgang, Farbverschiebung und letztlich zum Bauteilausfall.

8.2 Elektrische Ansteuerung

Ein Konstantstrom-LED-Treiber ist für den Betrieb dieser Komponente erforderlich. Der Treiber sollte so ausgewählt werden, dass er einen stabilen Strom von 360mA (oder einen thermisch entlasteten Strom) liefert und muss die typische Durchlassspannung von ~49,5V pro LED aushalten. Für Designs mit mehreren LEDs können diese in Reihe geschaltet werden, jedoch muss die Ausgangsspannung des Treibers die Summe der Durchlassspannungen bewältigen.

8.3 Optische Integration

Der große Abstrahlwinkel von 120 Grad eignet sich für Anwendungen, die eine breite Ausleuchtung ohne Sekundäroptik erfordern. Für Anwendungen, die einen fokussierten Strahl benötigen, müssen geeignete Linsen oder Reflektoren verwendet werden. Konstrukteure sollten potenzielle Farbvariationen über den Winkel berücksichtigen, obwohl enges Binning diese minimiert.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Mid-Power-LEDs (z.B. 2835, 3030 Gehäuse) bietet die T1D Serie einen deutlich höheren Lichtstrom pro Bauteil, was die Anzahl der benötigten Komponenten in einer Hochleistungsleuchte reduziert. Ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale sind die Kombination aus sehr hohem Lichtstrom, hohem CRI (Ra90) und einem robusten, für thermische Leistung optimierten Gehäuse. Im Vergleich zu anderen Hochleistungs-COB (Chip-on-Board) LEDs bietet sie eine diskretere, punktförmigere Bauform, die für die optische Kontrolle in bestimmten Anwendungen vorteilhaft sein kann.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 400mA betreiben?

A: Der absolute Maximalwert für den Dauer-Durchlassstrom beträgt 400mA. Für optimale Lebensdauer und Zuverlässigkeit wird jedoch empfohlen, bei oder unterhalb der Testbedingung von 360mA zu arbeiten, insbesondere nach Berücksichtigung der thermischen Entlastung in der tatsächlichen Anwendung.

F: Welcher Kühlkörper wird benötigt?

A: Der benötigte Kühlkörper hängt vollständig von der Umgebungstemperatur der Anwendung, dem gewünschten Betriebsstrom und der akzeptablen Sperrschichttemperatur ab. Unter Verwendung des thermischen Widerstands (Rth j-sp = 1°C/W) und der Entlastungskurve kann ein thermischer Ingenieur den notwendigen thermischen Widerstand vom Lötpunkt zur Umgebung berechnen.

F: Wie verändert sich die Farbe über Zeit und Temperatur?

A: Alle Weißlicht-LEDs erfahren einen gewissen Grad an Farbverschiebung. Das bereitgestellte Diagramm (Abb. 7. Ts vs. CIE x, y Verschiebung) zeigt die Richtung und das Ausmaß der Farbwertanteilsverschiebung mit der Lötpunkttemperatur. Die langfristige Lichtstromerhaltung und Farbverschiebung werden von Betriebstemperatur und -strom beeinflusst; der Betrieb innerhalb der Spezifikationen minimiert diese Effekte.

11. Design-Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwicklung einer Hochregal-Industrieleuchte.

Ein Konstrukteur benötigt eine Lichtleistung von etwa 25.000 Lumen. Unter Verwendung der T1D-4000K-Ra90 LED aus Bin "3P" (typisch 2300-2400 lm) wären etwa 10-11 LEDs erforderlich. Diese würden auf einem großen, aktiv gekühlten Aluminiumkühlkörper montiert, um eine niedrige Ts aufrechtzuerhalten. Die LEDs würden in einer Reihenschaltung angeordnet, was einen Konstantstromtreiber mit einer Ausgangsspannungsfähigkeit von über 500V (11 LEDs * 49,5V) und einem stabilen 360mA-Ausgang erfordert. Der große Abstrahlwinkel würde eine gute Abdeckung für den Hochregalbereich bieten, und der hohe CRI würde die Sichtbarkeit und Sicherheit am Arbeitsplatz verbessern.

12. Funktionsprinzip

Dies ist eine Phosphor-konvertierte Weißlicht-LED. Der Kern ist ein blau emittierender Halbleiterchip, typischerweise basierend auf Indiumgalliumnitrid (InGaN). Wenn ein Durchlassstrom angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Chips und emittieren blaues Licht. Ein Teil dieses blauen Lichts trifft auf eine Schicht aus Phosphormaterial (z.B. YAG:Ce), die auf oder nahe dem Chip abgeschieden ist. Der Phosphor absorbiert einige der blauen Photonen und emittiert Licht über ein breiteres Spektrum, hauptsächlich im gelben und roten Bereich. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und der breitbandigen Emission des Phosphors führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Die spezifische Mischung der Phosphore bestimmt die CCT und den CRI der endgültigen Ausgabe.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von Hochleistungs-Weißlicht-LEDs wie der T1D Serie wird durch kontinuierliche Verbesserungen in mehreren Bereichen vorangetrieben:Effizienz (lm/W):Laufende Forschung an neuartigen Halbleitermaterialien (z.B. auf nicht-polaren/semi-polaren GaN) und fortschrittlichen Chipdesigns zielt darauf ab, den Efficiency Droop bei hohen Strömen zu reduzieren.Farbqualität:Der Trend geht zu noch höheren CRI-Werten (Ra95, Ra98) und verbesserter Farbkonsistenz (engere MacAdam-Ellipsen, wie 3-Schritt oder 2-Schritt). Dies wird durch ausgeklügelte Multi-Phosphor-Mischungen erreicht.Zuverlässigkeit & Lebensdauer:Verbesserte Gehäusematerialien, bessere thermische Schnittstellen und eine erhöhte Phosphorstabilität unter hoher Temperatur und Flussdichte verlängern die LED-Lebensdauer und Lichtstromerhaltung.Intelligente Integration:Es gibt eine wachsende Konvergenz von LED-Gehäusen mit integrierten Sensoren, Treibern und Kommunikationsschnittstellen für intelligente, einstellbare Beleuchtungssysteme.