SMD Hochleistungs-LED 1W Serie Datenblatt - Oberflächenmontage - Spannung 2,65-3,55V - Leistung 1W - Mehrfarbig - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die Shwo-Serie stellt eine Reihe von Oberflächenmontage-Hochleistungs-LED-Bauteilen dar, die für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen entwickelt wurden. Ihr Kernkonzept vereint hohe Lichtausbeute mit einem kompakten Formfaktor und macht sie so zu einer vielseitigen Lösung für ein breites Spektrum an Beleuchtungsbedürfnissen.

1.1 Kernvorteile und Positionierung

Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal dieser Serie ist ihre elektrisch isolierte thermische Anschlussfläche. Diese Eigenschaft bietet Entwicklern erheblichen Komfort, indem sie die Wärmemanagement- von den elektrischen Layout-Überlegungen entkoppelt, das PCB-Design vereinfacht und die Zuverlässigkeit erhöht. Die Serie positioniert sich als vielversprechende Lösung, um den Anforderungen der modernen Festkörperbeleuchtung gerecht zu werden, und bietet ein Gleichgewicht aus Leistung, Größe und Designflexibilität.

1.2 Zielanwendungen

Das Bauteil eignet sich für ein breites Spektrum an Beleuchtungsanwendungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Allgemeinbeleuchtung, Blitzlicht, Spotbeleuchtung, Signalleuchten und verschiedene industrielle und kommerzielle Leuchten. Genannte spezifische Anwendungsfälle sind dekorative und Unterhaltungsbeleuchtung, Orientierungsmarkierungsleuchten (z.B. für Stufen, Ausgänge), Außen- und Innenbeleuchtung im Automobilbereich sowie Beleuchtung für die Landwirtschaft.

2. Wichtige Merkmale und Konformität

• LM-80 zertifiziert:Bietet zuverlässige Daten zur Lichtstromerhaltung für Lichtdesign und Qualifizierung.
• Hohe Effizienz im kleinen Gehäuse:Liefert eine signifikante Lichtleistung von einem kompakten SMD-Fußabdruck.
• ESD-Schutz:Robuster Schutz vor elektrostatischer Entladung bis zu 8KV (HBM).
• Lötverfahren:Konzipiert für Standard-Oberflächenmontage-Technologie (SMT)-Fertigungsprozesse.
• Umfassendes Binning:Produkte werden basierend auf Helligkeit (Lichtstrom), Durchlassspannung, Wellenlänge und Farbart gebinnt und sortiert, um Farb- und Leistungskonsistenz sicherzustellen.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Bewertet mit MSL Stufe 1, was eine unbegrenzte Lagerdauer unter Standardfabrikbedingungen (≤30°C/85% rF) anzeigt und Handhabung sowie Lagerung vereinfacht.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist RoHS-konform, entspricht ANSI-Binning-Standards für weiße LEDs, erfüllt die EU REACH-Verordnung und ist halogenfrei (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

3. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

3.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind definiert, um langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen. Der maximale DC-Durchlassstrom (I_F) beträgt 700mA, wenn die Temperatur der thermischen Anschlussfläche bei 25°C gehalten wird. Für Pulsbetrieb ist ein Spitzenpulsstrom (I_Pulse) von 1000mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1kHz zulässig. Die maximale Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 125°C, und der Betriebstemperaturbereich für die thermische Anschlussfläche (T_Opr) reicht von -40°C bis +100°C. Es ist kritisch zu beachten, dass diese LEDs nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt sind.

3.2 Thermische Eigenschaften

Das Wärmemanagement ist für Hochleistungs-LEDs von größter Bedeutung. Der thermische Widerstand (R_th) variiert je nach Farbe: Er beträgt 10°C/W für blaue, grüne, kaltweiße, neutralweiße und warmweiße LEDs und 12°C/W für rote, bernsteinfarbene und orangefarbene LEDs. Dieser Parameter gibt an, wie effektiv Wärme von der LED-Sperrschicht zur thermischen Anschlussfläche übertragen wird. Ein niedrigerer Wert bedeutet eine bessere thermische Leistung, was direkt mit einer höheren Lichtausbeute und längerer Lebensdauer zusammenhängt.

3.3 Lichttechnische und elektrische Eigenschaften

Der Lichtstrom bzw. die radiometrische Leistung wird bei einem Treiberstrom von 350mA und einer Temperatur der thermischen Anschlussfläche von 25°C spezifiziert. Das Datenblatt gibt Mindestwerte für verschiedene Artikelnummern über verschiedene Farben hinweg an. Typische Mindest-Lichtstromwerte reichen beispielsweise von etwa 45 lm für Bernstein bis 530 lm für Royal Blue (gemessen als radiometrische Leistung in mW). Die Durchlassspannung (V_f) für die weißen LED-Varianten ist über einen Bereich von 2,65V bis 3,55V gebinnt.

4. Erklärung des Binning-Systems

4.1 Wellenlängen-/Farbtemperatur-Binning

Die Produktnomenklatur enthält spezifische Codes für die Farbe. Für weiße LEDs entspricht dies Bins für die korrelierte Farbtemperatur (CCT). Die Serie bietet einen breiten CCT-Bereich von 2700K (Warmweiß) bis 6500K (Kaltweiß) mit Zwischenoptionen wie 3000K, 3500K, 4000K, 4500K, 5000K und 5700K. Jede CCT ist weiter in mehrere MacAdam-Ellipsen-Schritte (z.B. 57K-1 bis 57K-4) unterteilt, um eine enge Farbkonstanz sicherzustellen. Für monochromatische LEDs werden Bins durch dominante Wellenlängenbereiche definiert (z.B. Rot: 620-630nm, Blau: 460-485nm).

4.2 Lichtstrom-Binning

LEDs werden basierend auf ihrer minimalen Lichtstromausbeute unter Standardtestbedingungen sortiert. Die Artikelnummer selbst kodiert diesen minimalen Lichtstromwert. Codes wie 'F51', 'F61', 'F91' in der Artikelnummer zeigen beispielsweise verschiedene Mindestlichtstrom-Stufen für eine gegebene Farbe und einen gegebenen Treiberstrom an.

4.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung ist ein weiterer kritischer Parameter für das elektrische Design, insbesondere für das Treiben mehrerer LEDs in Reihe. Die Artikelnummern für weiße LEDs geben einen Durchlassspannungs-Bin-Bereich an (z.B. 2,65-3,55V). Einige Bestellcodes unterteilen dies weiter in Sub-Bins wie U4 (2,65-2,95V), V1 (2,95-3,25V) und V2 (3,25-3,55V), was eine präzisere Stromanpassung im Treiberdesign ermöglicht.

5. Artikelnummern-Nomenklatur und Bestellung

Die Produktbenennung folgt einem strukturierten Format:ELSW – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB:Repräsentiert den minimalen Lichtstrom (in lm) oder die radiometrische Leistung (in mW).
• C:Gibt das Abstrahlverhalten an (z.B. '1' für Lambert'sches Verhalten).
• D:Bezeichnet die Farbe oder CCT (z.B. 'C' für Kaltweiß, 'M' für Warmweiß, 'R' für Rot).
• E:Spezifiziert den Leistungsverbrauch (z.B. '1' für 1W).
• F, G, H, I, J:Interne und Verpackungstyp-Codes (z.B. 'H' zeigt den Verpackungstyp an, 'P' für Band).
• V:Durchlassspannungs-Bin-Code.
• 1234:Farb-Bin- oder CCT-Bin-Code.

Dieses System ermöglicht die präzise Identifikation und Bestellung von LEDs mit spezifischen optischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften.

6. Spezifikationen für weiße LEDs

Das Datenblatt bietet detaillierte Tabellen für Standard- und Hochlichtstrom-Varianten weißer LEDs. Alle weißen LEDs entsprechen ANSI-Binning-Standards. Wichtige Parameter, die für jeden Bestellcode aufgeführt sind, umfassen den minimalen Lichtstrom, den spezifischen CCT-Bin-Bereich, den Durchlassspannungsbereich und den minimalen Farbwiedergabeindex (CRI). CRI-Werte betragen typischerweise 70 für Kaltweiß und 75 für Neutral- und Warmweiß-Varianten. Der typische Betrachtungswinkel für die Standardserie beträgt 120°.

7. Mechanische, Montage- und Handhabungsrichtlinien

7.1 Löten und Reflow

Das Bauteil ist für die SMT-Montage vorgesehen. Die maximale Löttemperatur während des Reflow sollte 260°C nicht überschreiten, und maximal zwei Reflow-Zyklen sind zulässig. Entwickler müssen sich an das empfohlene Reflow-Profil für die verwendete spezifische Lötpaste halten.

7.2 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Lagerung

Mit einer MSL-Stufe-1-Bewertung haben die Bauteile unter Standardfabrikbedingungen (≤30°C/85% rF) eine unbegrenzte Lagerdauer. Dies eliminiert unter normalen Umständen die Notwendigkeit eines Backens vor der Verwendung und vereinfacht die Lagerverwaltung. Der Lagertemperaturbereich beträgt -40°C bis +100°C.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Thermische Auslegung

Die elektrisch isolierte thermische Anschlussfläche ist ein bedeutender Vorteil. Entwickler müssen einen ausreichenden Wärmeleitweg von der Anschlussfläche zum Kühlkörper der Leiterplatte sicherstellen, indem sie ausreichende Wärmedurchkontaktierungen und Kupferfläche verwenden. Eine ordnungsgemäße Kühlung ist wesentlich, um die Sperrschichttemperatur unter 125°C zu halten und die spezifizierte Lichtausbeute sowie Langlebigkeit zu gewährleisten. Die unterschiedlichen thermischen Widerstände für verschiedene Farben sollten im thermischen Modell berücksichtigt werden.

8.2 Elektrische Auslegung

Ein Konstantstromtreiber wird für optimale Leistung und Stabilität empfohlen. Die Durchlassspannungs-Binning-Information sollte verwendet werden, um die geeignete Treiberspannung zu berechnen, insbesondere wenn mehrere LEDs in Reihe geschaltet werden. Der 8KV-ESD-Schutz ist robust, aber dennoch sind Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen während der Montage ratsam.

8.3 Optische Auslegung

Das Lambert'sche Abstrahlverhalten (für die meisten Varianten) bietet eine breite, gleichmäßige Lichtverteilung. Für Anwendungen, die Sekundäroptik erfordern, ist dieses Verhalten im Allgemeinen gut geeignet. Entwickler sollten die minimalen Lichtstromwerte in ihren photometrischen Systemberechnungen berücksichtigen.

9. Häufige Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Wie hoch ist der tatsächliche Leistungsverbrauch der \"1W\"-LED?
A: Die Bezeichnung \"1W\" bezieht sich typischerweise auf einen üblichen Treiberzustand, oft um 350mA. Die tatsächlich verbrauchte Leistung ist das Produkt aus Durchlassspannung (V_f) und Treiberstrom (I_f). Beispielsweise beträgt die Leistung bei 350mA und einer V_f von 3,2V etwa 1,12W.

F: Wie beeinflusst die Temperatur der thermischen Anschlussfläche die Lichtausbeute?
A: Die Lichtausbeute nimmt ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Das Datenblatt spezifiziert den Lichtstrom bei T_pad=25°C. In realen Anwendungen ist eine effektive Kühlung notwendig, um den Temperaturanstieg zu minimieren und hohe Effizienz sowie konstante Farbe aufrechtzuerhalten.

F: Kann ich diese LED mit Strömen über 350mA betreiben?
A: Der absolute Maximalwert für DC-Strom beträgt 700mA. Während ein Betrieb bis zu diesem Strom möglich ist, erzeugt dies deutlich mehr Wärme, erfordert ein robusteres Wärmemanagement und kann Lebensdauer und Farbstabilität beeinflussen. Die Leistungsdaten (Lichtstrom) werden bei 350mA angegeben.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf einer hochwertigen Einbauleuchte für den Wohnbereich, die warmweißes Licht (3000K) mit guter Farbwiedergabe (CRI >75) erfordert. Ein Entwickler würde eine Artikelnummer wie ELSW-F71M1-0LPGS-C3000 aus dem Datenblatt auswählen. Diese spezifiziert einen Mindestlichtstrom von 70 lm bei 350mA, eine CCT von 3000K (innerhalb der Bins 30K-1 bis 30K-4), eine Durchlassspannung zwischen 2,65V und 3,55V und einen minimalen CRI von 75. Der Entwickler würde dann:

1. Eine Leiterplatte mit ausreichender Kupferfläche und Wärmedurchkontaktierungen unter der thermischen Anschlussfläche der LED entwerfen, um Wärme abzuführen.
2. Einen Konstantstromtreiber auswählen, der 350mA liefern kann, mit einer Spannungsreserve, die den V_f-Bereich mehrerer LEDs berücksichtigt, wenn sie in Reihe geschaltet werden.
3. Passende Optik (z.B. eine Sekundärlinse oder einen Reflektor) integrieren, um den gewünschten Abstrahlwinkel für die Einbauleuchte zu erreichen.
4. Den Mindestlichtstromwert von 70 lm in der Gesamtlumenberechnung des Systems verwenden, um sicherzustellen, dass die finale Leuchte ihre photometrischen Ziele erreicht.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauteile, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen, genannt Elektrolumineszenz, tritt auf, wenn sich Elektronen mit Elektronenlöchern innerhalb des Bauteils rekombinieren und Energie in Form von Photonen freisetzen. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlücke der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Weiße LEDs werden typischerweise erzeugt, indem ein blauer oder ultravioletter LED-Chip verwendet wird, der mit einem Phosphormaterial beschichtet ist. Der Phosphor absorbiert einen Teil des Lichts des Chips und emittiert es bei längeren Wellenlängen (gelb, rot) wieder, vermischt sich mit dem verbleibenden blauen Licht und erzeugt so weißes Licht. Die korrelierte Farbtemperatur (CCT) und der Farbwiedergabeindex (CRI) werden durch die Zusammensetzung und Dicke der Phosphorschicht gesteuert.

12. Branchentrends und Kontext

Die Shwo-Serie mit ihrem SMD-Format, hoher Leistung und isolierter thermischer Anschlussfläche entspricht mehreren wichtigen Trends in der Festkörperbeleuchtung. Die Branche treibt weiterhin höhere Effizienz (Lumen pro Watt), verbesserte Zuverlässigkeit und größere Designintegration voran. SMD-Gehäuse ermöglichen automatisierte, hochvolumige Montage und reduzieren Herstellungskosten. Der Schritt zu standardisiertem Binning (wie ANSI) erleichtert Konsistenz und Austauschbarkeit in Beleuchtungsprodukten. Darüber hinaus adressieren Merkmale wie LM-80-Zertifizierung und Halogenfreiheit wachsende Marktanforderungen nach Langlebigkeit, Nachhaltigkeit und Umweltverantwortung. Die Eignung des Bauteils für vielfältige Anwendungen, von Allgemeinbeleuchtung bis hin zu Automobil und Landwirtschaft, spiegelt die expandierende Rolle von LEDs über einfache Beleuchtung hinaus in Bereiche wie humanzentrierte Beleuchtung, Kommunikation (Li-Fi) und Pflanzenwachstumsstimulation wider.