T3C Serie 3030 Weißlicht-LED Datenblatt - Abmessungen 3,0x3,0x0,69mm - Spannung 3,2V - Leistung 1,12W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T3C Serie ist eine Familie von hochleistungsfähigen, weißen Leuchtdioden (LEDs) in Top-View-Bauform, verpackt in einem kompakten 3030 Oberflächenmontagegehäuse (SMD). Diese Serie wurde für allgemeine und architektonische Beleuchtungsanwendungen entwickelt und bietet eine Kombination aus hohem Lichtstrom, exzellentem Wärmemanagement und einem breiten Abstrahlwinkel. Das Gehäuse ist für Zuverlässigkeit und einfache Montage in automatisierten Fertigungslinien mit Standard-Reflow-Lötverfahren ausgelegt.

1.1 Kernvorteile

• Thermisch optimiertes Gehäuse:Das Design minimiert den thermischen Widerstand vom LED-Chip zur Lötstelle (Rth j-sp), fördert eine effiziente Wärmeableitung und unterstützt höhere Betriebsströme für eine dauerhafte Leistung.
• Hohe Lichtausbeute:Liefert einen hohen Lichtstrom und eignet sich somit für Anwendungen, die eine helle, effiziente Beleuchtung erfordern.
• Robuste Konstruktion:Kann Vorwärtsströme bis zu 400mA (DC) und 600mA (Impuls) verarbeiten und bietet damit Designflexibilität.
• Breiter Abstrahlwinkel:Bietet einen typischen Abstrahlwinkel von 120 Grad (2θ1/2) für eine gleichmäßige Lichtverteilung.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und entspricht den RoHS-konformen Spezifikationen.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist ideal für eine Vielzahl von Beleuchtungslösungen, darunter:

• Innenraum-Leuchten
• Retrofit-Lampen (Ersatz für traditionelle Lichtquellen)
• Allgemeine Beleuchtung
• Architektonische und dekorative Beleuchtung

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Alle Messungen sind bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Vorwärtsstrom (IF) von 350mA spezifiziert, was den Standard-Testbedingungen entspricht.

• Farbtemperatur (CCT):Verfügbar in 2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K und 6500K.
• Farbwiedergabeindex (CRI - Ra):Mindestens Ra80 (typisch Ra82) über alle CCT-Optionen, was eine gute Farbtreue gewährleistet.
• Lichtstrom:Typische Werte reichen von 136 lm (2700K) bis 145 lm (4000K-6500K). Für jede CCT sind auch Mindestwerte spezifiziert.
• Durchlassspannung (VF):Der typische Wert beträgt 3,2V, maximal 3,4V bei 350mA. Die Toleranz beträgt ±0,1V.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120 Grad typisch.

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Der Betrieb sollte innerhalb dieser Grenzen erfolgen.

• Vorwärtsstrom (IF):400 mA (DC)
• Impuls-Vorwärtsstrom (IFP):600 mA (Impulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1/10)
• Verlustleistung (PD):1360 mW
• Sperrspannung (VR):5 V
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +105°C
• Sperrschichttemperatur (Tj):120°C (max.)

2.3 Thermische Eigenschaften

• Thermischer Widerstand (Rth j-sp):18 °C/W typisch. Dieser Parameter ist entscheidend für das Wärmemanagement-Design, da er angibt, wie effektiv Wärme vom Halbleiterübergang zur Lötstelle auf der Leiterplatte abgeführt wird.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Hält 1000V (Human Body Model) stand und bietet einen grundlegenden Schutz gegen handhabungsbedingte statische Elektrizität.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird in Bins eingeteilt, um die Konsistenz wichtiger Parameter sicherzustellen.

3.1 Lichtstrom-Binning

LEDs werden anhand des gemessenen Ausgangs bei 350mA in Lichtstrom-Bins (kodiert 2E, 2F, 2G, 2H) sortiert. Jede CCT hat spezifische Mindest- und Maximal-Lichtstrombereiche für jeden Bin-Code. Beispielsweise hat eine 4000K-LED im Bin 2G einen Lichtstrom zwischen 139 lm und 148 lm. Die Messtoleranz für den Lichtstrom beträgt ±7%.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

LEDs werden auch nach ihrer Durchlassspannung bei 350mA in drei Kategorien eingeteilt: H3 (2,8-3,0V), J3 (3,0-3,2V) und K3 (3,2-3,4V). Dies hilft bei der Auslegung konsistenter Treiberschaltungen, insbesondere für Parallelschaltungen.

3.3 Farbort-Binning

Die Farbkoordinaten (x, y im CIE-Diagramm) werden für jeden CCT-Code (z.B. 27R5 für 2700K) innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse kontrolliert. Dies gewährleistet eine sehr enge Farbkonsistenz und minimiert sichtbare Farbunterschiede zwischen einzelnen LEDs. Das Binning folgt den Energy Star-Richtlinien für 2600K-7000K. Die Mittelpunktskoordinaten werden sowohl für 25°C als auch für 85°C Sperrschichttemperatur angegeben, um die mit der Erwärmung einhergehende Farbverschiebung zu berücksichtigen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere wichtige Diagramme, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen.

4.1 Vorwärtsstrom vs. relativer Lichtstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, aber letztendlich sättigt. Sie ist entscheidend für die Bestimmung des optimalen Betriebsstroms, um Helligkeit und Effizienz/Lebensdauer in Einklang zu bringen.

4.2 Vorwärtsstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve)

Dieses Diagramm zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Spannung und Strom, die grundlegend für den LED-Betrieb ist. Es wird für das Treiberdesign und die Leistungsberechnung verwendet.

4.3 Umgebungstemperatur vs. relativer Lichtstrom

Diese Kurve zeigt den negativen Einfluss steigender Umgebungs- (und damit Sperrschicht-) Temperatur auf die Lichtleistung. Ein effektives thermisches Design ist notwendig, um die Leistung aufrechtzuerhalten.

4.4 Umgebungstemperatur vs. relative Durchlassspannung

Zeigt, wie die Durchlassspannung mit steigender Temperatur abnimmt, was ein charakteristisches Merkmal von Halbleiterdioden ist. Dies kann in einigen fortschrittlichen Steuerungssystemen zur Temperaturerfassung genutzt werden.

4.5 Abstrahlwinkelverteilung

Veranschaulicht das lambertstrahlerähnliche Abstrahlverhalten und bestätigt den breiten 120-Grad-Abstrahlwinkel.

4.6 Farbspektrum

Zeigt die spektrale Leistungsverteilung des weißen Lichts, das aus einer Kombination eines blauen LED-Chips und einer Phosphorschicht besteht. Die Form gibt Aufschluss über CRI und Farbqualität.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen kompakten Bauraum von 3,0mm x 3,0mm mit einer typischen Höhe von 0,69mm. Die Zeichnung liefert detaillierte Abmessungen für Linse, Gehäuse und Lötpads. Die Haupttoleranzen betragen ±0,2mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Pad-Layout und Polarität

Die Draufsicht zeigt deutlich die Anoden- und Kathoden-Lötpads. Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung oder eine abgeschrägte Ecke am Gehäuse gekennzeichnet. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb unerlässlich.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Reflow-Profil wird bereitgestellt, um ein zuverlässiges Löten ohne Beschädigung der LED zu gewährleisten.

• Maximale Gehäusetemperatur (Tp):Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur (TL=217°C):60 bis 150 Sekunden.
• Zeit innerhalb von 5°C der Spitzentemperatur:Maximal 30 Sekunden.
• Aufheizrate:Maximal 3°C/Sekunde.
• Abkühlrate:Maximal 6°C/Sekunde.
• Vorwärmen:150°C bis 200°C für 60-120 Sekunden.

Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend für die Integrität der Lötstelle und die Vermeidung von thermischen Belastungen des LED-Gehäuses und der internen Chip-Verbindung.

6.2 Lagerung und Handhabung

Der Lagertemperaturbereich beträgt -40°C bis +85°C. Die Bauteile sollten bis zur Verwendung in feuchtigkeitssensibler Verpackung aufbewahrt und unter ESD-Vorsichtsmaßnahmen gehandhabt werden.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Die LEDs werden auf geprägter Trägerfolie für die automatisierte Pick-and-Place-Montage geliefert. Die maximale Stückzahl pro Rolle beträgt 5000. Die Abmessungen der Folienverpackung werden zur Erleichterung der Zuführeinrichtung bereitgestellt.

7.2 Artikelnummernsystem

Die Artikelnummer T3C**811A-***** wird wie folgt decodiert: 'T3C' kennzeichnet den 3030-Gehäusetyp. Die nachfolgenden Zeichen spezifizieren CCT (z.B. 27 für 2700K), Farbwiedergabe (8 für Ra80), Anzahl der seriellen und parallelen Chips (jeweils 1), einen Bauteilcode und einen Farbcode (z.B. R für 85°C ANSI-Binning). Dieses System ermöglicht eine präzise Auswahl der gewünschten Leistungsmerkmale.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Wärmemanagement

Angesichts der Verlustleistung (bis zu 1,12W bei 350mA, 3,2V) und des thermischen Widerstands ist eine richtig ausgelegte Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder eine andere Wärmeableitungsmethode zwingend erforderlich. Das Ziel ist es, die Sperrschichttemperatur so niedrig wie möglich zu halten, um Lichtleistung, Lebensdauer und Farbstabilität zu maximieren. Der Rth j-sp von 18°C/W ist der Ausgangspunkt für die Berechnung des erforderlichen System-Wärmewiderstands.

8.2 Elektrische Ansteuerung

Ein Konstantstromtreiber wird gegenüber einer Konstantspannungsquelle dringend empfohlen, um eine stabile Lichtleistung zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Treiber sollte so ausgelegt sein, dass er innerhalb der absoluten Maximalwerte arbeitet, wobei sowohl das Durchlassspannungs-Bin als auch der negative Temperaturkoeffizient von VF zu berücksichtigen sind.

8.3 Optisches Design

Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine breite Ausleuchtung ohne Sekundäroptik erfordern. Für fokussierte Strahlen müssen geeignete Linsen oder Reflektoren ausgewählt werden, wobei das Abstrahlverhalten und die physikalische Größe der LED zu berücksichtigen sind.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Daten)

9.1 Was ist der Unterschied zwischen den Werten 'Typ' und 'Min' für den Lichtstrom?

Der 'Typ'-Wert (Typisch) repräsentiert die durchschnittliche oder erwartete Leistung unter Standardtestbedingungen. Der 'Min'-Wert (Minimum) ist die garantierte Untergrenze für das Produkt. Konstrukteure sollten den 'Min'-Wert für konservative System-Lumen-Berechnungen verwenden, um sicherzustellen, dass das Endprodukt seine Helligkeitsziele erreicht.

9.2 Kann ich diese LED dauerhaft mit 400mA betreiben?

Obwohl der absolute Maximalwert für den kontinuierlichen Vorwärtsstrom 400mA beträgt, führt der Betrieb an dieser Grenze zu mehr Wärmeentwicklung (Leistung = IF * VF) und reduziert wahrscheinlich Lebensdauer und Effizienz. Die Standardtestbedingung und die meisten Leistungsdaten werden bei 350mA angegeben, was als optimalerer Betriebspunkt für den Ausgleich von Ausgangsleistung und Zuverlässigkeit angesehen wird. Ein Betrieb mit 400mA erfordert ein außergewöhnliches Wärmemanagement.

9.3 Welchen Vorteil bietet das 5-Schritt-MacAdam-Ellipsen-Binning für meine Anwendung?

Dieses enge Binning stellt sicher, dass LEDs mit demselben CCT-Code (z.B. 40R5) für das menschliche Auge nebeneinander angeordnet nahezu identisch in der Farbe erscheinen. Dies ist bei Mehrfach-LED-Leuchten (wie Panel-Leuchten oder Downlights) entscheidend, um unangenehme Farbvariationen zu vermeiden, die oft als Qualitätsmangel wahrgenommen werden.

10. Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines 1200 lm LED-Downlight-Retrofit-Moduls.

Designprozess:

1. LED-Auswahl:Verwendung der 4000K, Ra80, Lichtstrom-Bin 2G LED (139-148 lm typ.). Für ein konservatives Design wird der Mindestwert von 139 lm verwendet.
2. Mengenberechnung:Ziel-Lumen / Min. Lichtstrom pro LED = 1200 / 139 ≈ 8,6 LEDs. Aufgerundet auf 9 LEDs.
3. Elektrisches Design:Planung einer Serien-Parallel-Anordnung (z.B. 3 Stränge mit je 3 LEDs in Reihe), die von einem Konstantstromtreiber angesteuert werden soll. Der Treiberstrom wird auf 350mA pro Strang eingestellt. Die Durchlassspannung pro Strang (3 LEDs * ~3,2V) ≈ 9,6V. Der Treiber muss 350mA bei einer Spannungsreserve bereitstellen, die den VF-Bin-Bereich abdeckt (z.B. bis zu 3*3,4V=10,2V).
4. Thermisches Design:Gesamtleistung ≈ 9 LEDs * 3,2V * 0,35A = 10,1W. Unter Verwendung des Rth j-sp von 18°C/W und einer angestrebten maximalen Tj von 105°C in einer Umgebungstemperatur von 55°C (ΔT=50°C) beträgt der erforderliche System-Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Umgebung ΔT / Leistung = 50°C / 10,1W ≈ 4,95°C/W. Da der interne Rth j-sp der LED bereits 18°C/W beträgt, ist ein externer Kühlkörper mit einem sehr niedrigen Wärmewiderstand erforderlich, was die Notwendigkeit eines effektiven MCPCB- und Gehäusedesigns unterstreicht.
5. Optisch/Mechanisch:Der breite Abstrahlwinkel der LEDs ermöglicht eine gute Lichtverteilung innerhalb des Downlight-Reflektors oder -Diffusors.

11. Technische Grundlagen

Diese LED basiert auf Halbleitertechnologie, bei der ein durch einen Chip (typischerweise InGaN) fließender elektrischer Strom zur Rekombination von Elektronen und Löchern führt und Photonen im blauen Spektrum emittiert. Eine darüber aufgebrachte Schicht aus Phosphormaterial absorbiert einen Teil dieses blauen Lichts und emittiert es als gelbes Licht neu. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben Licht führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Das genaue Mischungsverhältnis von blau und gelb (und manchmal rotem Phosphor für höheren CRI) bestimmt die Farbtemperatur (CCT). Die Effizienz dieses Konversionsprozesses zusammen mit der elektrischen Effizienz des Chips bestimmt die Gesamtlichtausbeute (Lumen pro Watt). Das Gehäuse ist dazu ausgelegt, den Chip zu schützen, elektrische Verbindungen bereitzustellen und die erzeugte Wärme abzuführen, da überschüssige Wärme sowohl den Chip als auch den Phosphor schädigt, die Lichtleistung reduziert und die Farbe verschiebt.

12. Branchentrends

Die LED-Industrie konzentriert sich weiterhin auf die Steigerung der Lichtausbeute (lm/W) und die Verbesserung der Farbqualität (höherer CRI mit besserer spektraler Wiedergabe, insbesondere R9 für Rottöne). Ein starker Trend ist die Standardisierung von Gehäusen (wie dem 3030), um Lieferketten und Leuchtendesign zu vereinfachen. Ein weiterer bedeutender Trend ist die Integration von mehr Intelligenz, hin zu vernetzten, einstellbaren Weißlichtsystemen (CCT- und Intensitätssteuerung). Darüber hinaus werden Zuverlässigkeit und Lebensdauer unter Hochtemperaturbetrieb durch Fortschritte in der Chip-Technologie, Phosphor-Stabilität und Verpackungsmaterialien ständig verbessert. Das Streben nach Nachhaltigkeit treibt auch höhere Effizienz und längere Produktlebenszyklen voran.