SMD 5050 Hochleistungs-LED Datenblatt - Größe 5,0x5,0mm - Spannung max. 6,0V - Leistung 6,3W - Weißlicht Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das 5050-Gehäuse repräsentiert eine Beleuchtungs-LED der Hochleistungsklasse, die für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen konzipiert ist. Es handelt sich um ein kompaktes Oberflächenmontage-Bauteil (SMD), das einen hohen Lichtstrom und eine hohe Effizienz auf kleinstem Bauraum bietet. Das primäre Designziel ist es, eine zuverlässige und leistungsstarke Lichtquelle bereitzustellen, die für eine breite Palette professioneller und allgemeiner Beleuchtungsanwendungen geeignet ist, bei denen konstantes, helles Weißlicht erforderlich ist.

1.1 Kernvorteile

Die wesentlichen Vorteile dieser LED-Serie umfassen ihre hohe Lichtstärke, die eine ausgezeichnete Lichtleistung ermöglicht. Sie zeichnet sich durch einen typischen weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad aus, der eine breite und gleichmäßige Ausleuchtung bietet. Das Produkt wird bleifrei (Pb-free) hergestellt, entspricht der EU REACH-Verordnung und erfüllt halogenfreie Anforderungen, speziell mit einem Brom (Br)-Gehalt unter 900 ppm, einem Chlor (Cl)-Gehalt unter 900 ppm und deren kombiniertem Gesamtgehalt unter 1500 ppm. Dies macht es geeignet für umweltbewusste Designs und Anwendungen mit strengen Materialbeschränkungen.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED ist für vielseitige Beleuchtungsanwendungen entwickelt. Ihre primären Märkte umfassen dekorative und Entertainment-Beleuchtung, bei denen Farbqualität und Helligkeit entscheidend sind. Sie eignet sich auch hervorragend für Agrar-Beleuchtung, um Pflanzenwachstumsspektren in Kombination mit geeigneten Phosphoren zu unterstützen. Die Allgemeinbeleuchtung ist ein Hauptanwendungsgebiet, das Innen- und Außenbeleuchtung umfasst. Insbesondere zielt sie auf öffentliche Beleuchtungsinfrastruktur wie Straßenlaternen, Hochregalbeleuchtung für Industrie- oder Gewerberäume und Stadionbeleuchtung ab, wo hohe Lichtausbeute und Zuverlässigkeit von größter Bedeutung sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der wesentlichen technischen Parameter, die die Leistung und Betriebsgrenzen der LED definieren.

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb an oder nahe diesen Grenzen wird für längere Zeit nicht empfohlen. Die absoluten Maximalwerte sind bei einer Lötstellen-Temperatur (T_Lötstelle) von 25°C spezifiziert.

• Durchlassstrom (I_F):1050 mA (DC). Dies ist der maximal zulässige Dauerstrom.
• Verlustleistung (P_d):6300 mW (6,3 W). Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann.
• Puls-Durchlassstrom (I_PF):2000 mA. Dieser höhere Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen, nicht im Dauerbetrieb, zulässig.
• Betriebstemperatur (T_Betrieb):-35°C bis +105°C. Der Umgebungstemperaturbereich für einen zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperatur (T_Lager):-35°C bis +105°C. Der sichere Temperaturbereich, wenn das Bauteil nicht unter Spannung steht.
• Thermischer Widerstand (R_{th J-S}):2,5 °C/W (Von Sperrschicht zur Lötstelle). Ein niedrigerer Wert zeigt einen besseren Wärmetransport vom LED-Chip (Sperrschicht) zur Leiterplatte an. Ein effektives Wärmemanagement ist entscheidend, um unterhalb der maximalen Sperrschichttemperatur zu bleiben.
• Sperrschichttemperatur (T_jSperrschicht):
• 125 °C (maximal). Die Temperatur am Halbleiterchip selbst darf diesen Grenzwert nicht überschreiten, um Langlebigkeit und Leistung zu gewährleisten.ESD-Empfindlichkeit:
• 2000 V (Human Body Model). Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung und erfordert entsprechende Handhabungsverfahren.Löttemperatur:

Für Reflow-Löten ist eine Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden spezifiziert. Für Handlötung beträgt die Grenze 350°C für 3 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften_{Diese Eigenschaften definieren die typische Leistung der LED unter normalen Betriebsbedingungen, gemessen bei T}Lötstelle_F= 25°C und einem Durchlassstrom (I

• ) von 180mA.Lichtstrom (Φ):
• Reicht von mindestens 160 lm bis maximal 255 lm, abhängig vom spezifischen Produkt-Bin (siehe Abschnitt 3). Die typische Toleranz beträgt ±11%._FDurchlassspannung (V):_FMaximal 6,0 V bei 180mA. Die typische Toleranz beträgt ±0,1V. Die tatsächliche V
• variiert je nach Bin und individuellem Bauteil._aFarbwiedergabeindex (CRI oder R):
• Mindestens 70 für die Standardserie, mit einer Toleranz von ±2. Höhere CRI-Optionen sind verfügbar (siehe Abschnitt 3.1)._{Abstrahlwinkel (2θ}1/2):
• Typischerweise 120 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte des Spitzenwertes beträgt._RSperrstrom (I):_RMaximal 10 µA bei einer Sperrspannung (V

) von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen erfüllen.

3.1 Farbwiedergabeindex (CRI) Binning

Der CRI gibt an, wie natürlich eine Lichtquelle Farben im Vergleich zu einer Referenzlichtquelle wiedergibt. Ein einzelner Buchstabe in der Artikelnummer bezeichnet den minimalen CRI. Zum Beispiel entspricht 'L' einem minimalen CRI von 70, 'K' einem von 80 und 'H' oder 'R' einem von 90. Das 'R'-Bin hat die zusätzliche Anforderung eines minimalen R9-Wertes (gesättigtes Rot) von 50, was für hochwertige Beleuchtung wichtig ist. Die Toleranz für CRI beträgt ±2.

3.2 Durchlassstrom-Index_FDas Symbol 'Z18' in der Artikelnummer zeigt den Nenndurchlassstrom für Tests und Parameterspezifikation an, welcher 180mA beträgt (I

= 180mA).

3.3 Durchlassspannungs-Index

Das Symbol '60' bezeichnet die maximale Durchlassspannung für die Gruppe, welche 6,0V beträgt.

3.4 Lichtstrom-Binning

LEDs werden gemäß ihrem minimalen Lichtstromausgang bei 180mA gebinnt. Der Bin-Code, wie z.B. '160L15' oder '230L15', spezifiziert den Lichtstrombereich. Beispielsweise bedeutet '230L15', dass der minimale Lichtstrom 230 lm beträgt und die Bin-Breite 15 lm ist (der Bereich ist also 230-245 lm). Die Gesamt-Lichtstromtoleranz beträgt ±11%.

3.5 Durchlassspannungs-Binning

Die Spannung wird ebenfalls gebinnt, um das Treiberdesign und die Stromanpassung in Arrays zu unterstützen. Gruppen werden durch einen zweistelligen Code wie '52B' definiert, wobei '52' die minimale Spannung (5,2V) angibt und 'B' der Bin-Identifikator ist. Der Bereich für '52B' ist 5,2V bis 5,4V. Andere Bins umfassen '54B' (5,4-5,6V), '56B' (5,6-5,8V) und '58B' (5,8-6,0V). Die Toleranz beträgt ±0,1V.

3.6 Farbort-Binning (Farbtemperatur)

Die korrelierte Farbtemperatur (CCT) wird durch das Binning der Farbortkoordinaten (x, y) im CIE 1931-Diagramm gesteuert. Das Datenblatt bietet detaillierte Koordinatenfelder für verschiedene CCTs wie 1800K, 2200K und 2700K (Warmweiß) und andere bis zu 6500K (Kaltweiß). Jede CCT hat mehrere Sub-Bins (z.B. 18K-A, 18K-B), um eine enge Farbkonsistenz sicherzustellen. Der Referenzbereich für 1800K-Bins liegt beispielsweise zwischen 1765K und 1960K, abhängig vom gewählten spezifischen Sub-Bin.

4. Serienfertigungsliste und Artikelnummern-DekodierungEine Liste von Standardprodukten in Serienfertigung wird bereitgestellt. Zum Beispiel kann die ArtikelnummerXI5050EE/LKE-H5023060Z18/2N

• wie folgt dekodiert werden:XI5050EE/LKE:
• Basis-Produktfamilie (5050 SMD Hochleistungs-LED).H:
• Präfix für den Leistungscode.50:
• Korrelierte Farbtemperatur (CCT) Code, repräsentiert 5000K.230:
• Minimaler Lichtstrom-Code, repräsentiert 230 lm.60:
• Durchlassspannungs-Index (6,0V max).Z18:
• Durchlassstrom-Index (180mA)./2N:

Gehäuse- oder Rollenspezifikation.

Daher ist dieses spezifische Bauteil eine 5000K (neutralweiße) LED mit einem minimalen Lichtstrom von 230 lm, einer maximalen Durchlassspannung von 6,0V bei 180mA und einem CRI von mindestens 70 (impliziert durch die Standardserie). Die Serienfertigungstabelle listet Varianten von 1800K bis 6500K mit ihren entsprechenden minimalen und typischen Lichtstromwerten bei verschiedenen Testströmen (180mA, 640mA, 750mA) auf.

5. Anwendungsdesign-Überlegungen

5.1 Wärmemanagement

Angesichts der hohen Verlustleistung (bis zu 6,3W) und der kritischen Grenztemperatur der Sperrschicht von 125°C ist ein effektives Wärmemanagement der wichtigste Designaspekt. Der niedrige thermische Widerstand von 2,5 °C/W von der Sperrschicht zur Lötstelle ist vorteilhaft, erfordert jedoch eine gut gestaltete Leiterplatte mit ausreichenden Wärmedurchgangslöchern und oft den Anschluss an einen Kühlkörper. Die maximale Betriebsumgebungstemperatur beträgt 105°C, aber der tatsächlich erreichbare Strom und die Helligkeit werden bei hohen Umgebungstemperaturen aufgrund der thermischen Derating-Kurve niedriger sein.

5.2 Elektrische Ansteuerung_FEin Konstantstromtreiber ist für einen zuverlässigen Betrieb zwingend erforderlich. Der Treiber sollte basierend auf dem gewünschten Betriebsstrom (bis zu 1050 mA maximaler Dauerstrom) und dem Durchlassspannungs-Bin der verwendeten LEDs ausgewählt werden. Bei Reihenschaltung muss die Gesamt-V

der Kette berücksichtigt werden. Das Bauteil ist empfindlich gegenüber Sperrspannung, mit einem Maximum von 5V, bevor signifikante Leckströme auftreten; Schaltungen sollten vor Sperrvorspannung schützen.

5.3 ESD und Handhabung

Die ESD-Empfindlichkeitsbewertung von 2000V (HBM) erfordert Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen während der Handhabung, Montage und Installation. Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und leitfähige Behälter.

5.4 Lötprozess

Halten Sie sich strikt an das Lötprofil: Reflow mit einem Peak von 260°C für nicht mehr als 10 Sekunden. Vermeiden Sie übermäßige Zeit oberhalb der Liquidustemperatur. Für Reparaturen sollte Handlötung bei 350°C auf 3 Sekunden pro Lötpad begrenzt werden. Diese Grenzwerte verhindern Schäden an der internen Die-Attach-Verbindung, Bonddrähten und dem Kunststoffgehäuse.

6. Leistungsanalyse und Trends

6.1 Lichtausbeute_FObwohl nicht explizit als lm/W angegeben, kann die Ausbeute aus den Daten berechnet werden. Für das 5000K, 230 lm min Bauteil bei 180mA und einer typischen V_Fvon vielleicht 5,6V (Leistung = 1,008W) beträgt die minimale Ausbeute etwa 228 lm/W. Bei höheren Strömen wie 750mA beträgt der typische Lichtstrom 835 lm. Unter der Annahme einer höheren V

bei diesem Strom (z.B. 6,2V, Leistung = 4,65W) würde die typische Ausbeute etwa 180 lm/W betragen. Dies demonstriert die hocheffiziente Natur dieser Beleuchtungs-LED, obwohl die Ausbeute bei höheren Strömen aufgrund erhöhter thermischer und elektrischer Verluste abnimmt.

6.2 Farbqualität und Konsistenz

Die Verfügbarkeit von CRI-Optionen bis zu 90 (mit R9 > 50) und enges Farbort-Binning spiegeln die Marktnachfrage nach hochwertigem Weißlicht in professionellen Anwendungen wider. Die Multi-Bin-Struktur für jede CCT ermöglicht es Herstellern, Produkte mit sehr enger Farbabstimmung für Anwendungen anzubieten, bei denen die Chargenkonsistenz entscheidend ist, wie z.B. in der Architektur- oder Einzelhandelsbeleuchtung.

6.3 Anwendungsspezifische Optimierung

Die breite Palette an CCTs (1800K-6500K) ermöglicht es Designern, das Licht für spezifische Umgebungen anzupassen: Warmweiß (1800K-3000K) für gemütliche oder dekorative Umgebungen, Neutralweiß (3500K-5000K) für Allgemein- und Bürobeleuchtung und Kaltweiß (5700K-6500K) für Arbeitsplatzbeleuchtung oder zur Simulation von Tageslicht. Der hohe Lichtstromausgang macht es geeignet, um traditionelle Lichtquellen in Retrofit-Projekten zu ersetzen oder neue, effiziente Leuchten zu entwerfen.

7. Häufig gestellte Fragen (Basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Hauptvorteil der 5050-Gehäusegröße?

A: Der 5,0mm x 5,0mm Bauraum bietet eine ausgezeichnete Balance zwischen hoher Lichtausbeute (von einer relativ großen Emissionsfläche) und effizienter Leiterplattenflächennutzung. Er ermöglicht eine gute Wärmeableitung bei gleichzeitig kompakter Bauform, die für viele Leuchtendesigns geeignet ist.

F: Kann ich diese LED mit ihrem maximalen Strom von 1050mA kontinuierlich betreiben?_jA: Während technisch möglich, wird ein Dauerbetrieb am absoluten Maximalwert nicht für eine zuverlässige Langzeitleistung empfohlen. Der praktische maximale Betriebsstrom wird niedriger sein und wird durch das thermische Design des Systems (Leiterplatte, Kühlkörper, Umgebungstemperatur) bestimmt, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur (T

Sperrschicht

) sicher unter 125°C bleibt. Derating-Kurven, obwohl in diesem Auszug nicht bereitgestellt, sind für ein solches Design unerlässlich.

F: Wie wähle ich das richtige CRI-Bin?

A: Für Anwendungen, bei denen das Farbaussehen entscheidend ist (z.B. Einzelhandel, Museen, Kunstgalerien, gehobener Wohnbereich), wählen Sie ein hohes CRI-Bin (80, 85, 90). Das 'R'-Bin (CRI 90, R9>50) ist besonders gut für die Wiedergabe von Rottönen. Für Allgemein- oder Nutzbeleuchtung, bei der die Kosten ein größerer Faktor sind, ist das Standard-CRI 70-Bin oft ausreichend.

F: Warum beträgt der Abstrahlwinkel 120 Grad?

A: Ein weiter Abstrahlwinkel ist für viele Allgemeinbeleuchtungsanwendungen wünschenswert, da er eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung bietet und harte Schatten und Blendung reduziert. Er ist ideal für Flächenbeleuchtung, Downlights und Panels, bei denen ein breiter Lichtkegel ohne Sekundäroptik benötigt wird. Für Spotbeleuchtung würden Sekundärlinsen verwendet, um den Lichtkegel zu verengen.