T5C Serie 5050 Weißlicht-LED Datenblatt - Abmessung 5,0x5,0x1,9mm - Spannung 25,6V - Leistung 5,12W - Deutsche Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die T5C Serie repräsentiert eine hochleistungsfähige, von oben betrachtbare (Top-View) Weißlicht-LED in einem kompakten 5050-Gehäuse (5,0mm x 5,0mm). Diese Komponente ist für allgemeine und architektonische Beleuchtungsanwendungen konzipiert und bietet eine ausgewogene Kombination aus hohem Lichtstrom und robuster thermischer Leistung. Ihr Design ist auf Zuverlässigkeit und Effizienz in anspruchsvollen Beleuchtungsumgebungen optimiert.

1.1 Kernvorteile

• Thermisch optimiertes Gehäuse:Das Gehäusedesign priorisiert eine effiziente Wärmeableitung, was für die Aufrechterhaltung von Leistung und Lebensdauer bei hohen Betriebsströmen entscheidend ist.
• Hoher Lichtstrom:Liefert hohe Helligkeitswerte und eignet sich somit für Anwendungen, die eine signifikante Beleuchtungsstärke erfordern.
• Hohe Stromtragfähigkeit:Bewertet für Dauerbetrieb bei 200mA, mit einem maximalen Durchlassstrom von 240mA, was Hochleistungsanwendungen unterstützt.
• Großer Abstrahlwinkel:Bietet einen typischen Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 120 Grad für eine breite und gleichmäßige Lichtverteilung.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist für bleifreie Reflow-Lötprozesse ausgelegt und entspricht den RoHS-Konformitätsstandards.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist vielseitig einsetzbar und findet Verwendung in verschiedenen Beleuchtungsszenarien, darunter Innenraumbeleuchtung, Retrofit-Lampen zum Ersatz traditioneller Lichtquellen, allgemeine Beleuchtungskörper sowie architektonische oder dekorative Beleuchtung, bei der sowohl Leistung als auch Bauform wichtig sind.

2. Detaillierte Analyse technischer Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Schlüsselparameter.

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die primären Leistungskennwerte werden bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 200mA gemessen, was der empfohlene Arbeitspunkt ist.

• Durchlassspannung (VF):Die typische Durchlassspannung beträgt 25,6V, mit einem Minimum von 24V und einem Maximum von 27V (Toleranz ±3%). Diese relativ hohe Spannung deutet darauf hin, dass die LED wahrscheinlich mehrere in Reihe geschaltete Halbleiterchips im Gehäuse enthält.
• Lichtstrom:Die Ausgabe variiert stark mit der Farbtemperatur (CCT) und dem Farbwiedergabeindex (CRI). Beispielsweise hat eine 4000K-LED mit CRI 70 (Ra70) einen typischen Lichtstrom von 775 Lumen (min. 700 lm), während eine 2700K-LED mit CRI 90 (Ra90) typischerweise 580 Lumen (min. 500 lm) liefert. Ein höherer CRI korreliert im Allgemeinen mit einer Reduzierung der Lichtausbeute.
• Abstrahlwinkel:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel ist charakteristisch für ein Lambert'sches oder nahezu Lambert'sches Abstrahlverhalten, ideal für Flächenbeleuchtung anstelle von fokussierten Lichtstrahlen.

2.2 Absolute Maximalwerte und elektrische Parameter

Diese Werte definieren die Betriebsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann.

• Stromgrenzen:Der maximale Dauer-Durchlassstrom (IF) beträgt 240mA. Ein gepulster Durchlassstrom (IFP) von 360mA ist unter strengen Bedingungen zulässig (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1/10). Das Überschreiten dieser Grenzen riskiert einen katastrophalen Ausfall.
• Verlustleistung (PD):Der absolute Maximalwert beträgt 6480 mW. Ein sorgfältiges thermisches Design ist essenziell, um sicherzustellen, dass die tatsächliche Betriebsleistung (VF * IF) unter diesem Wert bleibt, wobei die Entlastung bei erhöhten Temperaturen zu berücksichtigen ist.
• Wärmewiderstand (Rth j-sp):Der typische Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt beträgt 2,5 °C/W. Dieser niedrige Wert ist entscheidend für das thermisch optimierte Design, da er eine effiziente Wärmeübertragung vom LED-Chip zur Leiterplatte (PCB) ermöglicht.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Bewertet mit 1000V Human Body Model (HBM), einem Standard-Schutzniveau für optoelektronische Bauteile. Dennoch sollten während der Montage geeignete ESD-Handhabungsverfahren eingehalten werden.

2.3 Thermische Eigenschaften

Das thermische Management ist für die LED-Leistung und -Lebensdauer von größter Bedeutung.

• Sperrschichttemperatur (Tj):Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur beträgt 120°C. Der Betrieb bei oder nahe dieser Grenze beschleunigt den Lichtstromrückgang und verkürzt die Betriebslebensdauer.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Das Bauteil kann in Umgebungstemperaturen von -40°C bis +105°C betrieben und von -40°C bis +85°C gelagert werden.
• Löttemperatur:Kompatibel mit Standard-Reflow-Profilen, mit einer maximalen Spitzenlöttemperatur von 230°C oder 260°C für maximal 10 Sekunden.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins sortiert, um Konsistenz in der Anwendung zu gewährleisten.

3.1 Lichtstrom-Binning

Lichtstrom-Bins sind für jede Kombination aus CCT und CRI definiert. Der Bin-Code (z.B. GN, GP, GQ) spezifiziert einen minimalen und maximalen Lichtstrombereich bei 200mA. Beispielsweise sind für 4000K/5000K/5700K/6500K LEDs mit CRI 70 die Bins GQ (700-750 lm), GR (750-800 lm) und GS (800-850 lm) verfügbar. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, LEDs mit vorhersehbarer Helligkeit für ihre spezifischen Anforderungen auszuwählen.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

LEDs werden auch nach Durchlassspannung in zwei Kategorien eingeteilt: Code 6E (24-26V) und Code 6F (26-28V). Die Verwendung von LEDs aus demselben Spannungs-Bin kann das Treiberdesign vereinfachen und die Stromaufteilung in Multi-LED-Arrays verbessern.

3.3 Farbort-Binning (Farbkonsistenz)

Die Farbortkoordinaten (x, y) werden für jedes CCT-Bin (z.B. 27R5 für 2700K, 40R5 für 4000K) innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse kontrolliert. Eine 5-Schritt-Ellipse ist ein gängiger Industriestandard, um eine für das menschliche Auge akzeptable Farbgleichmäßigkeit in den meisten allgemeinen Beleuchtungsanwendungen zu gewährleisten. Das Datenblatt liefert die Mittelpunktskoordinaten und Ellipsenparameter für sowohl 25°C als auch 85°C Sperrschichttemperatur, wobei die mit der Erwärmung einhergehende Farbverschiebung berücksichtigt wird.

4. Analyse der Leistungskurven

Die bereitgestellten Diagramme geben Einblicke in das Verhalten der LED unter variierenden Bedingungen.

4.1 Strom vs. Intensität/Spannung (IV-Kurven)

Abbildung 3 (Durchlassstrom vs. relative Intensität) zeigt typischerweise eine sublineare Beziehung, bei der die Effizienz (Lumen pro Watt) bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung abnehmen kann. Abbildung 4 (Durchlassstrom vs. Durchlassspannung) zeigt die exponentielle IV-Charakteristik der Diode, wobei die Spannung mit dem Strom ansteigt.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Abbildung 5 (Umgebungstemperatur vs. relativer Lichtstrom) ist entscheidend: Sie zeigt, dass die Lichtstromausgabe mit steigender Temperatur abnimmt. Effektive Kühlkörper sind notwendig, um diesen Abfall zu minimieren. Abbildung 6 (Umgebungstemperatur vs. relative Durchlassspannung) zeigt typischerweise einen negativen Temperaturkoeffizienten, bei dem VF mit steigender Temperatur leicht abnimmt. Abbildung 8 (Ta vs. CIE x, y-Verschiebung) stellt die Drift der Farbortkoordinaten mit der Temperatur visuell dar, die in der Farbort-Binning-Tabelle quantifiziert wird.

4.3 Spektrale Verteilung und Abstrahlwinkel

Die Abbildungen 1a, 1b und 1c zeigen die spektrale Leistungsverteilung für CRI 70, 80 bzw. 90. Spektren mit höherem CRI weisen ein besser ausgefülltes Tal zwischen dem blauen Pump-Peak und der breiteren Phosphor-Emission auf, was zu einer besseren Farbwiedergabe führt. Abbildung 2 veranschaulicht die räumliche Intensitätsverteilung und bestätigt den großen 120-Grad-Abstrahlwinkel.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat eine Grundfläche von 5,0mm x 5,0mm mit einer typischen Höhe von 1,9mm. Die Maßzeichnung gibt Toleranzen von ±0,1mm an, sofern nicht anders vermerkt. Die Untersicht zeigt deutlich das Lötpad-Layout.

5.2 Lötpad-Design und Polarität

Das Lötmuster ist für eine stabile mechanische Befestigung und optimale Wärmeleitung ausgelegt. Kathode und Anode sind im Diagramm klar gekennzeichnet. Die Kathode ist typischerweise durch ein besonderes Merkmal wie eine Kerbe, eine grüne Markierung oder eine andere Pad-Form angezeigt. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, um Schäden zu vermeiden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Die LED ist kompatibel mit Standard-Infrarot- oder Konvektions-Reflow-Prozessen unter Verwendung von bleifreiem Lot (SAC-Legierungen). Die maximale Spitzentemperatur sollte 230°C oder 260°C nicht überschreiten, und die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur sollte gemäß den Spezifikationen des Lotpastenherstellers kontrolliert werden, wobei die absolute Grenze bei Spitzentemperatur 10 Sekunden beträgt. Eine kontrollierte Aufheiz- und Abkühlrate wird empfohlen, um thermische Spannungen zu minimieren.

6.2 Handhabungs- und Lagerungsvorsichtsmaßnahmen

Aufgrund der ESD-Empfindlichkeit (1000V HBM) sollten Personal und Arbeitsplätze ordnungsgemäß geerdet sein. Die LEDs sollten in ihren original Feuchtigkeitssperrbeuteln in einer kontrollierten Umgebung (empfohlene Temperatur < 30°C, relative Luftfeuchtigkeit < 60%) gelagert werden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Prozesses zu \"Popcorning\" führen kann.

7. Modellnummernsystematik

Die Artikelnummer folgt einem strukturierten Format: T □□ □□ □ □ □ – □ □□ □□ □. Schlüsselelemente umfassen: X1 (Typschlüssel, z.B. '5C' für 5050), X2 (CCT-Code, z.B. '40' für 4000K), X3 (CRI-Code, z.B. '8' für Ra80), X4/X5 (Anzahl seriell/parallel geschalteter Chips, dargestellt als 1-Z), X6 (Bauteilcode) und X7 (Farbcode, z.B. 'R' für 85°C ANSI-Binning). Dieses System ermöglicht eine präzise Identifikation der elektrischen und optischen Eigenschaften der LED.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Der niedrige Wärmewiderstand (2,5°C/W) ist nur wirksam, wenn die LED auf einer geeigneten Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder einem anderen wärmeableitenden Substrat montiert ist. Das thermische Systemdesign muss die Sperrschichttemperatur deutlich unter dem Maximum von 120°C halten, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.
• Treiberauswahl:Aufgrund der hohen typischen VF von ~25,6V ist ein Konstantstromtreiber erforderlich, der für diesen Spannungsbereich ausgelegt ist. Der Treiber sollte basierend auf dem gewünschten Strom (z.B. 200mA) und der Anzahl der in Reihe/parallel geschalteten LEDs ausgewählt werden.
• Optisches Design:Der große 120-Grad-Strahlungswinkel kann sekundäre Optiken (Linsen, Reflektoren) erfordern, wenn für Spot- oder Downlight-Anwendungen ein stärker gerichteter Strahl benötigt wird.

8.2 Typische Anwendungsschaltungen

Für einen zuverlässigen Betrieb sollten LEDs von einer Konstantstromquelle angesteuert werden. Bei der Verbindung mehrerer LEDs ist eine Reihenschaltung für die Stromangleichung vorzuziehen, jedoch muss die Gesamt-Durchlassspannung der Kette innerhalb der Ausgangsspannungsreserve des Treibers liegen. Die Parallelschaltung von LEDs ohne individuelle Stromausgleichsmaßnahmen wird aufgrund von Vf-Schwankungen, die zu ungleichmäßiger Stromaufteilung führen, im Allgemeinen nicht empfohlen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Wie hoch ist der tatsächliche Leistungsverbrauch dieser LED?

A: Am typischen Arbeitspunkt von 200mA und 25,6V beträgt die elektrische Eingangsleistung etwa 5,12 Watt (P = V * I).

F: Wie beeinflusst die Farbtemperatur (CCT) die Lichtausbeute?

A: Wie in der elektro-optischen Tabelle gezeigt, haben bei gleichem CRI höhere CCTs (z.B. 6500K) im Allgemeinen einen etwas höheren typischen Lichtstrom im Vergleich zu niedrigeren CCTs (z.B. 2700K).

F: Was bedeutet \"5-Schritt-MacAdam-Ellipse\" für meine Anwendung?

A: Es bedeutet, dass LEDs aus demselben Farb-Bin Farbortkoordinaten haben, die so nah beieinander liegen, dass der Farbunterschied für die meisten Betrachter unter typischen Beleuchtungsbedingungen nicht wahrnehmbar oder minimal ist, was eine gute Farbkonsistenz in einem Leuchtkörper gewährleistet.

F: Kann ich diese LED kontinuierlich mit ihrem Maximalstrom von 240mA betreiben?

A: Obwohl möglich, erzeugt dies mehr Wärme (ca. 6,14W bei 25,6V) und reduziert wahrscheinlich die Lichtausbeute und Lebensdauer. Der Betrieb bei den empfohlenen 200mA bietet eine bessere Balance aus Leistung und Zuverlässigkeit.

10. Funktionsprinzip

Weißlicht-LEDs dieses Typs verwenden typischerweise einen blau emittierenden Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleiterchip. Ein Teil des blauen Lichts wird durch eine auf oder um den Chip aufgebrachte Phosphorschicht in längere Wellenlängen (gelb, rot) umgewandelt. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und dem phosphorkonvertierten Licht führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Die spezifische Mischung der Phosphore bestimmt die Farbtemperatur (CCT) und den Farbwiedergabeindex (CRI) des emittierten Lichts.

11. Branchentrends

Der Markt für Hochleistungs-LEDs entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbqualität (höherer CRI mit geringerem Effizienzverlust) und größerer Zuverlässigkeit. Es gibt auch einen Trend zu standardisierten Bauformen und elektrischen Schnittstellen, um Design und Fertigung zu vereinfachen. Thermisch effiziente Gehäuse, wie das in dieser Serie verwendete, bleiben bei steigenden Leistungsdichten essenziell. Darüber hinaus wird zunehmend Wert auf präzises Binning und engere Farbtoleranzen gelegt, um den Anforderungen hochwertiger architektonischer und kommerzieller Beleuchtung gerecht zu werden.