Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 1.1 Zielanwendungen
- 2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter
- 2.1 Absolute Maximalwerte
- 2.2 Lichttechnische und elektrische Eigenschaften
- 2.3 Wärmemanagement
- 3. Erklärung des Binning-Systems
- 3.1 Lichtstrom-Binning
- 3.2 Farb-/Farbort-Binning
- 3.3 Durchlassspannungs-Binning
- 4. Analyse der Leistungskurven
- 4.1 Typische Lichtausbeute vs. Wärmesenkentemperatur
- 4.2 Typischer relativer Lichtstrom vs. Vorwärtsstrom
- 4.3 Strom-Derating-Kurven
- 5. Mechanische und Verpackungsinformationen
- 5.1 Pad-Konfiguration
- 5.2 Polaritätskennzeichnung
- 5.3 Emitter-Verpackung
- 6. Löt- und Montagerichtlinien
- 6.1 Reflow-Lötparameter
- 6.2 Feuchtigkeitssensitivität
- 6.3 Lagerbedingungen
- 7. Bestellinformationen und Produktkennzeichnung
- 7.1 Modellnummern-Nomenklatur
- 7.2 Produktkennzeichnung
- 8. Anwendungsdesign-Überlegungen
- 8.1 Treiberauswahl
- 8.2 Thermische Auslegung
- 8.3 Optische Auslegung
- 9. Konformität und Umweltstandards
- 10. Zuverlässigkeit und Betriebslebensdauer
- 11. Technischer Vergleich und Differenzierung
- 12. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)
- 13. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele
- 14. Einführung in das Funktionsprinzip
- 15. Technologietrends und Entwicklungen
1. Produktübersicht
Die Shwo(F)-Serie repräsentiert eine oberflächenmontierbare Hochleistungs-LED, die darauf ausgelegt ist, eine hohe Lichtausbeute aus einer kompakten Bauform zu liefern. Diese Produktlinie ist für die anspruchsvollen Anforderungen moderner Festkörperbeleuchtung (SSL) konzipiert und vereint Leistung mit Zuverlässigkeit. Der Serienname, abgeleitet von einem Wort, das "Funkeln" bedeutet, beschreibt treffend ihre helle und fokussierte Lichtabgabe, vergleichbar mit Himmelskörpern.
Der Kernvorteil dieser Serie liegt in der Kombination aus einem kleinen Bauraum mit hoher Lichtausbeute. Dies macht sie zur idealen Lösung für Anwendungen, bei denen Platz knapp ist, aber eine hohe Lichtleistung erforderlich ist. Das Bauteil ist robust konstruiert, verfügt über integrierten ESD-Schutz und entspricht den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsstandards.
1.1 Zielanwendungen
Die Vielseitigkeit der Shwo(F)-Serie ermöglicht ihren Einsatz in einem breiten Spektrum von Beleuchtungsszenarien. Ihre primären Anwendungen umfassen:
- Allgemeinbeleuchtung:Bereitstellung effizienten und hellen Lichts für den täglichen Gebrauch.
- Dekorations- und Unterhaltungsbeleuchtung:Einsatz in Umgebungen, in denen ästhetische Lichteffekte gewünscht sind.
- Signal- und Symbolleuchten:Ideal für Notausgangsschilder, Stufenmarkierungen und andere Orientierungs- oder Sicherheitsbeleuchtung, bei der klare, gleichmäßige Ausleuchtung entscheidend ist.
- Pflanzenbeleuchtung:Unterstützung spezialisierter Beleuchtungsanforderungen in Gartenbau- und landwirtschaftlichen Umgebungen.
- Blitz- und Scheinwerferbeleuchtung:Geeignet für Anwendungen, die gerichtete, hochintensive Lichtstrahlen erfordern.
2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter
Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Spezifikationen, die die Leistung und Betriebsgrenzen der Shwo(F)-Serie definieren.
2.1 Absolute Maximalwerte
Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb an oder nahe dieser Grenzen wird für längere Zeit nicht empfohlen.
- Maximaler DC-Vorwärtsstrom (IF):Die Standard-Shwo(F)-Serie ist für 1000mA bei einer Wärmesenkentemperatur von 25°C ausgelegt. Die "High"- und "Super High"-Helligkeitsvarianten innerhalb der Serie haben unter derselben Bedingung einen erhöhten Wert von 1500mA.
- Maximaler Spitzenpulsstrom (IPuls):Für gepulsten Betrieb (1/10 Tastverhältnis @ 1kHz) kann die Standardserie 1250mA verkraften, während die Hochhelligkeitsversionen für 1500mA ausgelegt sind.
- Maximale Sperrschichttemperatur (TJ):Die Halbleitersperrschicht darf 150°C nicht überschreiten. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist unerlässlich, um während des Betriebs unter dieser Grenze zu bleiben.
- Betriebs- & Lagertemperatur (TOpr, TStg):Das Bauteil ist für einen Umgebungstemperaturbereich von -40°C bis +100°C spezifiziert.
- Wärmewiderstand (Rth):Ein Schlüsselparameter von 5 °C/W gibt den Temperaturanstieg pro Watt abgegebener Leistung an. Niedrigere Werte sind für die Wärmeableitung besser.
- ESD-Schutz (VB):Das Bauteil bietet Schutz gegen elektrostatische Entladungen bis zu 8000V (Human Body Model), was die Handhabungsrobustheit erhöht.
- Lötung:Die maximal zulässige Löttemperatur während des Reflow-Lötens beträgt 260°C, wobei maximal 2 Reflow-Zyklen empfohlen werden.
2.2 Lichttechnische und elektrische Eigenschaften
Die Leistung der LED wird unter spezifischen Testbedingungen charakterisiert, typischerweise mit stabilisierter Wärmesenkentemperatur von 25°C.
Lichtstrom:Das Datenblatt bietet detaillierte Binning-Informationen für den minimalen Lichtstrom. Beispielsweise werden Kaltweiß-LEDs in Bins von 130 lm (J41CX) bis zu 175 lm (JJ1CX) angeboten, wenn sie mit 350mA betrieben werden. Neutralweiß- und Warmweiß-Varianten haben ihre eigenen entsprechenden Lichtstrom-Bins, wobei Warmweiß bei gleichen Treiberströmen aufgrund der Phosphor-Umwandlungseffizienz typischerweise etwas niedrigere Ausgangswerte aufweist.
Durchlassspannung (VF):Obwohl nicht im bereitgestellten Auszug aufgeführt, enthält die Produktnomenklatur einen "V"-Code für das Binning der Durchlassspannung. Dieser Parameter ist für das Treiberdesign entscheidend, da er die erforderliche Versorgungsspannung für einen bestimmten Strom bestimmt.
Farbcharakteristiken:Weiße LEDs werden nach Farbtemperatur (CCT) kategorisiert: Kaltweiß (4745-7050K), Neutralweiß (3710-4745K) und Warmweiß (2580-3710K). Der bereitgestellte Auszug erwähnt auch Royal Blue (445-460nm) als farbige LED-Option. Das Farbort-Binning stellt die Farbkonsistenz innerhalb eines definierten Bereichs im CIE-Farbdiagramm sicher.
2.3 Wärmemanagement
Eine effektive Wärmeableitung ist für die LED-Leistung und -Lebensdauer von größter Bedeutung. Der Wärmewiderstand von 5 °C/W spezifiziert, wie effizient Wärme von der LED-Sperrschicht zur Wärmesenke gelangt. Um eine sichere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, muss der Wärmepfad von dieser Senke zur Umgebung (über die Leiterplatte und gegebenenfalls einen Kühlkörper) mit niedriger thermischer Impedanz ausgelegt sein. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur beschleunigt den Lichtstromrückgang und kann zu katastrophalem Ausfall führen.
3. Erklärung des Binning-Systems
Die Shwo(F)-Serie verwendet eine umfassende Binning-Struktur, um konsistente Leistung und Farbe für Endanwender zu garantieren. Bins sind Gruppen von LEDs, die nach spezifischen gemessenen Parametern sortiert sind.
3.1 Lichtstrom-Binning
LEDs werden basierend auf ihrer minimalen Lichtausbeute bei einem Standardteststrom (350mA) sortiert. Der Bin-Code (z.B. JJ, J8, JH für Kaltweiß) entspricht direkt einem garantierten minimalen Lichtstrom in Lumen. Dies ermöglicht es Designern, den für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeitsgrad sicher auszuwählen.
3.2 Farb-/Farbort-Binning
Für weiße LEDs erfolgt das primäre Binning nach Farbtemperatur (CCT), wie in der Tabelle "Farbangebote" (C, N, M) definiert. Innerhalb jedes CCT-Bereichs stellt ein weiteres Farbort-Binning (der "1234"-Code in der Teilenummer) sicher, dass das abgegebene weiße Licht in einem eng kontrollierten Bereich des Farbdiagramms liegt, wodurch sichtbare Farbunterschiede zwischen einzelnen LEDs in einem Leuchtkörper minimiert werden.
3.3 Durchlassspannungs-Binning
LEDs werden auch nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei einem spezifizierten Strom gebinnt. Dies wird durch den "V"-Code in der Teilenummer angezeigt. Das Gruppieren von LEDs nach VFhilft bei der Entwicklung effizienterer und konsistenterer Treiberschaltungen, insbesondere wenn mehrere LEDs in Reihe geschaltet sind.
4. Analyse der Leistungskurven
Grafische Daten, obwohl im Auszug nicht vollständig detailliert, sind entscheidend für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter realen Bedingungen.
4.1 Typische Lichtausbeute vs. Wärmesenkentemperatur
Die LED-Lichtausbeute nimmt ab, wenn die Temperatur an der Wärmesenke (und folglich der Sperrschicht) steigt. Eine Derating-Kurve würde typischerweise zeigen, wie der relative Lichtstrom von 100% bei 25°C auf einen niedrigeren Prozentsatz bei erhöhten Temperaturen (z.B. 85°C) sinkt. Diese Kurve ist wesentlich, um die tatsächliche Lichtausbeute in einer Anwendung zu berechnen, in der die LED nicht auf 25°C gehalten werden kann.
4.2 Typischer relativer Lichtstrom vs. Vorwärtsstrom
Diese Kurve zeigt, wie sich die Lichtausbeute mit dem Treiberstrom skaliert. Während die Ausbeute im Allgemeinen mit dem Strom ansteigt, ist die Beziehung nicht perfekt linear, und der Wirkungsgrad (Lumen pro Watt) nimmt bei höheren Strömen aufgrund erhöhter thermischer Belastung und Droop-Effekten oft ab. Das Datenblatt stellt diese Grafik wahrscheinlich bereit, um Designern zu helfen, den Kompromiss zwischen Helligkeit und Effizienz zu optimieren.
4.3 Strom-Derating-Kurven
Um Überhitzung zu verhindern, muss der maximal zulässige Vorwärtsstrom reduziert werden, wenn die Umgebungs- oder Wärmesenkentemperatur steigt. Derating-Kurven spezifizieren den sicheren Betriebsstrom bei Temperaturen über 25°C und stellen sicher, dass die maximale Sperrschichttemperatur niemals überschritten wird.
5. Mechanische und Verpackungsinformationen
5.1 Pad-Konfiguration
Das Bauteil verwendet ein Surface-Mount Technology (SMT) Pad-Layout. Obwohl eine spezifische Maßzeichnung nicht im Auszug enthalten ist, ist die Pad-Konfiguration ein kritischer Teil des Datenblatts. Sie definiert den Footprint für das Leiterplattendesign, einschließlich der Lage und Größe der elektrischen Anschlusspads und, entscheidend, des großen Wärmesenkenpads. Das Wärmesenkenpad ist wesentlich für die Wärmeübertragung vom LED-Chip zur Leiterplatte.
5.2 Polaritätskennzeichnung
SMT-LEDs müssen klare Polaritätsmarkierungen (typischerweise eine Kathodenmarkierung) auf dem Gehäuse oder im Footprint-Diagramm haben, um die korrekte Ausrichtung während der Montage sicherzustellen. Falsche Polarität verhindert das Leuchten des Bauteils.
5.3 Emitter-Verpackung
Die LEDs werden in Tape-and-Reel-Verpackung geliefert, die für automatisierte Bestückungsmaschinen geeignet ist. Der "P"-Code in der Teilenummer bezeichnet "Tape"-Verpackung. Dieses Format schützt die Bauteile und gewährleistet eine effiziente Handhabung während der Serienfertigung.
6. Löt- und Montagerichtlinien
6.1 Reflow-Lötparameter
Das Bauteil ist für eine maximale Löttemperatur von 260°C ausgelegt und kann maximal zwei Reflow-Zyklen verkraften. Standard bleifreie Reflow-Profile (mit einer Spitzentemperatur typischerweise zwischen 240-260°C) sind anwendbar. Die thermische Masse des Gehäuses, insbesondere des Wärmesenkenpads, muss bei der Entwicklung des Reflow-Profils berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass alle Lötstellen ordnungsgemäß aufgeschmolzen werden.
6.2 Feuchtigkeitssensitivität
Die Shwo(F)-Serie ist nach JEDEC-Standards mit Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) 1 bewertet. Dies ist die robusteste Stufe und zeigt eine unbegrenzte Lagerfähigkeit unter Bedingungen ≤30°C/85% relativer Luftfeuchtigkeit an. Kein Trocknen ist vor der Verwendung erforderlich, wenn die Verpackungsdichtung intakt ist. Dies vereinfacht die Lager- und Handhabungslogistik.
6.3 Lagerbedingungen
Die empfohlene Lagertemperatur liegt zwischen -40°C und +100°C. Obwohl MSL 1 nachsichtig ist, ist es dennoch gute Praxis, Bauteile in einer trockenen, kontrollierten Umgebung zu lagern, um potenzielle Kontamination oder Verschlechterung zu verhindern.
7. Bestellinformationen und Produktkennzeichnung
7.1 Modellnummern-Nomenklatur
Die Teilenummer folgt einer detaillierten Struktur: ELSWF–ABCDE–FGHIJ–V1234. Jedes Segment übermittelt spezifische Informationen:
- AB:Code für minimalen Lichtstrom oder Strahlungsleistung.
- C:Abstrahlcharakteristik (z.B. "1" für Lambert'sche Abstrahlung).
- D:Farbcode (C, N, M, L).
- E:Vorgeschlagene Betriebsleistung ("1" für 1W).
- H:Verpackungstyp ("P" für Tape).
- V:Durchlassspannungs-Bin.
- 1234:Farbort- oder CCT-Bin.
7.2 Produktkennzeichnung
Die Reel- und Tape-Verpackung enthält Etiketten mit der vollständigen Teilenummer, Menge, Datumscode und anderen Rückverfolgbarkeitsinformationen, um korrekten Materialfluss und Bestandskontrolle sicherzustellen.
8. Anwendungsdesign-Überlegungen
8.1 Treiberauswahl
Ein Konstantstromtreiber ist für den Betrieb von Leistungs-LEDs zwingend erforderlich. Der Ausgangsstrom des Treibers muss dem beabsichtigten Betriebspunkt der LED entsprechen (z.B. 350mA, 700mA oder bis zum maximalen Nennstrom). Der Spannungsbereich des Treibers muss ausreichend sein, um die Summe der Durchlassspannungen aller LEDs in der Reihenschaltung aufzunehmen, unter Berücksichtigung des Spannungs-Bins (V-Code) und des Temperatureinflusses auf VF.
8.2 Thermische Auslegung
Dies ist der kritischste Aspekt beim Design von Hochleistungs-LEDs. Die Leiterplatte muss als Kühlkörper ausgelegt sein. Dies beinhaltet:
- Verwendung einer Leiterplatte mit ausreichender Kupferstärke (z.B. 2 oz).
- Auslegung großer Kupferflächen, die über mehrere Wärmedurchkontaktierungen mit dem Wärmesenkenpad der LED verbunden sind.
- Mögliches Anbringen der Leiterplatte an einem externen Aluminiumkühlkörper für Hochleistungsanwendungen.
- Verwendung von Wärmeleitmaterialien, um den Wärmewiderstand zwischen den Schichten zu minimieren.
8.3 Optische Auslegung
Die Lambert'sche Abstrahlcharakteristik bietet einen weiten, gleichmäßigen Betrachtungswinkel. Für Anwendungen, die einen fokussierten Strahl erfordern, müssen Sekundäroptiken (Linsen oder Reflektoren) verwendet werden. Die kleine Bauform der Shwo(F)-Serie ermöglicht kompakte optische Baugruppen.
9. Konformität und Umweltstandards
Das Produkt ist für die Einhaltung mehrerer wichtiger internationaler Standards ausgelegt:
- RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe):Das Bauteil ist frei von Blei, Quecksilber, Cadmium und anderen beschränkten Materialien.
- Halogenfrei:Einhaltung strenger Grenzwerte für Brom (Br<900ppm), Chlor (Cl<900ppm) und deren Summe (Br+Cl<1500ppm).
- EU REACH:Einhaltung der Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe.
10. Zuverlässigkeit und Betriebslebensdauer
Obwohl spezifische L70- oder L90-Lebensdauerwerte (Zeit bis 70% oder 90% des anfänglichen Lichtstroms) im Auszug nicht angegeben sind, ist die Langlebigkeit einer LED direkt an ihre Betriebsbedingungen geknüpft. Der primäre Faktor ist die Sperrschichttemperatur. Der Betrieb der LED deutlich innerhalb ihrer Maximalwerte, insbesondere durch Aufrechterhaltung einer niedrigen Sperrschichttemperatur mittels effektivem Wärmemanagement, ist die wichtigste Maßnahme, um eine lange Betriebslebensdauer und langsamen Lichtstromrückgang sicherzustellen. Die spezifizierte maximale Sperrschichttemperatur von 150°C ist eine Grenze, kein Ziel; niedriger ist für die Zuverlässigkeit immer besser.
11. Technischer Vergleich und Differenzierung
Die Shwo(F)-Serie positioniert sich innerhalb des Wettbewerbsumfelds von SMT-Hochleistungs-LEDs durch mehrere Schlüsselattribute:
- Hohe Helligkeit in kompakter Bauform:Sie bietet ein günstiges Verhältnis von Lumen pro Bauraum.
- Robuster ESD-Schutz:8kV HBM-Schutz erhöht die Haltbarkeit während der Handhabung und Montage im Vergleich zu Bauteilen mit geringerem oder keinem Schutz.
- Umfassendes Binning:Detailliertes Lichtstrom-, Spannungs- und Farbort-Binning bietet Designern hohe Vorhersagbarkeit und Konsistenz.
- Günstige Feuchtigkeitssensitivität:Eine MSL-1-Bewertung bietet erhebliche logistische und Lagerungsvorteile gegenüber Komponenten mit höheren MSL-Bewertungen, die Trockenverpackung und Trocknen erfordern.
- Breite Konformität:Die Einhaltung von RoHS, Halogenfrei und REACH-Standards vereinfacht den Konformitätsprozess für Endprodukthersteller.
12. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)
F: Kann ich diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?
A: Nein. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine Konstantspannungsversorgung regelt den Strom nicht, was zu thermischem Durchgehen und Zerstörung der LED führt. Immer einen Konstantstromtreiber verwenden.
F: Das Datenblatt zeigt die Leistung bei 25°C. Welche Ausbeute kann ich bei 60°C erwarten?
A: Sie müssen die Kurve "Typische Lichtausbeute vs. Wärmesenkentemperatur" konsultieren. Die Lichtausbeute nimmt mit der Temperatur ab. Bei 60°C wird der relative Lichtstrom ein Prozentsatz (z.B. ~85-90%) des 25°C-Wertes sein. Ihr thermisches Design muss dieses Derating berücksichtigen.
F: Was ist der Unterschied zwischen der Standard-, High- und Super-High-Helligkeitsserie?
A: Die Hauptunterschiede liegen im maximal zulässigen Treiberstrom (1000mA vs. 1500mA) und den entsprechend höheren verfügbaren Lichtstrom-Bins. Die Hochhelligkeitsversionen verwenden wahrscheinlich fortschrittlichere Chip-Technologie oder Gehäusetechnik, um höhere Leistungsdichten zu bewältigen.
F: Ist immer ein Kühlkörper erforderlich?
A: Es hängt vom Treiberstrom und der Anwendungsumgebung ab. Beim vollen Nennstrom (1000mA/1500mA) ist ein dedizierter Kühlkörper fast sicher erforderlich. Bei niedrigeren Strömen (z.B. 350mA) und mit gutem Leiterplatten-Wärmedesign könnte ein separater Kühlkörper nicht notwendig sein, aber eine sorgfältige thermische Analyse ist dennoch erforderlich.
13. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele
Beispiel 1: Notausgangsschild-Leuchte
Ein Ingenieur entwirft eine flache, energieeffiziente Notausgangsleuchte. Er wählt eine Shwo(F)-LED in Neutralweiß (z.B. ELSWF-J71NX-...), betrieben mit 350mA, um die erforderliche Helligkeit mit hoher Effizienz zu erreichen. Das kompakte SMT-Gehäuse ermöglicht einen sehr dünnen Lichtmotor. Die MSL-1-Bewertung vereinfacht den Montageprozess in seiner Fabrik. Er entwirft eine zweilagige Leiterplatte mit einer großen Kupferebene auf der Unterseite, die über eine Anordnung von Durchkontaktierungen mit dem Wärmesenkenpad der LED verbunden ist, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur für langfristige Zuverlässigkeit niedrig bleibt.
Beispiel 2: Hochregallager-Industriebeleuchtung
Für eine Hochleistungs-Industrieleuchte wählt der Designer die Super-High-Helligkeits-Serienvariante, betrieben mit 1200mA. Mehrere LEDs sind auf einer Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) angeordnet, die dann an einem großen Aluminium-Strangpressprofil-Kühlkörper befestigt wird. Der Treiber wird ausgewählt, um einen konstanten Strom von 1200mA zu liefern, mit einem Spannungsbereich, der hoch genug ist, um eine Reihe von 12 in Serie geschalteten LEDs zu versorgen. Das detaillierte Farbort-Binning (der "1234"-Code) wird für alle gekauften LEDs identisch spezifiziert, um einheitliches weißes Licht über die gesamte Leuchte ohne sichtbare Farbvariation sicherzustellen.
14. Einführung in das Funktionsprinzip
Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauteile, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Vorwärtsspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher innerhalb des Halbleitermaterials und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Für weiße LEDs wie die Shwo(F)-Serie ist ein blauer LED-Chip mit einer Phosphorschicht beschichtet. Ein Teil des blauen Lichts wird durch den Phosphor in längere Wellenlängen (gelb, rot) umgewandelt, und die Mischung aus blauem und umgewandeltem Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Die spezifische Mischung der Phosphore bestimmt die Farbtemperatur (CCT) des weißen Lichts.
15. Technologietrends und Entwicklungen
Die Festkörperbeleuchtungsindustrie entwickelt sich weiterhin entlang mehrerer relevanter Trends für Komponenten wie die Shwo(F)-Serie:
- Erhöhter Wirkungsgrad (Lumen pro Watt):Fortlaufende Verbesserungen im LED-Chip-Design, der Phosphortechnologie und der Gehäuseeffizienz treiben eine höhere Lichtausbeute bei gleicher elektrischer Eingangsleistung voran.
- Höhere Leistungsdichte:Gehäuse werden in der Lage, höhere Treiberströme zu bewältigen und mehr Wärme aus einem schrumpfenden Bauraum abzuführen, wie in den "High"- und "Super High"-Varianten zu sehen.
- Verbesserte Farbqualität und Konsistenz:Engeres Farbort-Binning und die Entwicklung von Phosphoren für hohen Farbwiedergabeindex (CRI) und spezifische spektrale Leistungsverteilungen (z.B. für den Gartenbau).
- Erhöhte Zuverlässigkeit und Robustheit:Verbesserungen bei Materialien und Gehäusetechniken, um höheren Temperaturen und raueren Umweltbedingungen standzuhalten und die Betriebslebensdauer zu verlängern.
- Integration und intelligente Funktionen:Obwohl in diesem diskreten Bauteil nicht vorhanden, umfasst der breitere Trend LEDs, die mit Treibern, Sensoren und Kommunikationsschnittstellen für intelligente Beleuchtungssysteme integriert sind.
LED-Spezifikations-Terminologie
Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe
Photoelektrische Leistung
| Begriff | Einheit/Darstellung | Einfache Erklärung | Warum wichtig |
|---|---|---|---|
| Lichtausbeute | lm/W (Lumen pro Watt) | Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. | Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten. |
| Lichtstrom | lm (Lumen) | Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. | Bestimmt, ob das Licht hell genug ist. |
| Betrachtungswinkel | ° (Grad), z.B. 120° | Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. | Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit. |
| Farbtemperatur | K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K | Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. | Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien. |
| Farbwiedergabeindex | Einheitenlos, 0–100 | Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. | Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet. |
| Farborttoleranz | MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" | Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. | Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs. |
| Dominante Wellenlänge | nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) | Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. | Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs. |
| Spektralverteilung | Wellenlänge vs. Intensitätskurve | Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. | Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität. |
Elektrische Parameter
| Begriff | Symbol | Einfache Erklärung | Design-Überlegungen |
|---|---|---|---|
| Flussspannung | Vf | Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". | Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs. |
| Flussstrom | If | Stromwert für normalen LED-Betrieb. | Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer. |
| Max. Pulsstrom | Ifp | Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. | Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden. |
| Sperrspannung | Vr | Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. | Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten. |
| Wärmewiderstand | Rth (°C/W) | Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. | Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung. |
| ESD-Immunität | V (HBM), z.B. 1000V | Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. | In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs. |
Wärmemanagement & Zuverlässigkeit
| Begriff | Schlüsselmetrik | Einfache Erklärung | Auswirkung |
|---|---|---|---|
| Sperrschichttemperatur | Tj (°C) | Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. | Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung. |
| Lichtstromrückgang | L70 / L80 (Stunden) | Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. | Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED. |
| Lichtstromerhaltung | % (z.B. 70%) | Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. | Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten. |
| Farbverschiebung | Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse | Grad der Farbänderung während der Verwendung. | Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen. |
| Thermisches Altern | Materialabbau | Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. | Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen. |
Verpackung & Materialien
| Begriff | Gängige Typen | Einfache Erklärung | Merkmale & Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Gehäusetyp | EMC, PPA, Keramik | Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. | EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer. |
| Chip-Struktur | Front, Flip-Chip | Chip-Elektrodenanordnung. | Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung. |
| Phosphorbeschichtung | YAG, Silikat, Nitrid | Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. | Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI. |
| Linse/Optik | Flach, Mikrolinse, TIR | Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. | Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve. |
Qualitätskontrolle & Binning
| Begriff | Binning-Inhalt | Einfache Erklärung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Lichtstrom-Bin | Code z.B. 2G, 2H | Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. | Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge. |
| Spannungs-Bin | Code z.B. 6W, 6X | Nach Flussspannungsbereich gruppiert. | Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz. |
| Farb-Bin | 5-Schritt MacAdam-Ellipse | Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. | Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte. |
| CCT-Bin | 2700K, 3000K usw. | Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. | Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen. |
Prüfung & Zertifizierung
| Begriff | Standard/Test | Einfache Erklärung | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lichtstromerhaltungstest | Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. | Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet. |
| TM-21 | Lebensdauerschätzstandard | Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. | Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage. |
| IESNA | Beleuchtungstechnische Gesellschaft | Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. | Industrieanerkannte Testbasis. |
| RoHS / REACH | Umweltzertifizierung | Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. | Marktzugangsvoraussetzung international. |
| ENERGY STAR / DLC | Energieeffizienzzertifizierung | Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. | Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit. |