T3C Serie 3030 Weiß-LED Datenblatt - Abmessungen 3,0x3,0x0,69mm - Spannung 5,9V - Leistung 0,71W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T3C Serie 3030 Weiß-LED ist ein leistungsstarkes Oberflächenmontage-Bauteil für Allgemeinbeleuchtungsanwendungen. Sie zeichnet sich durch ein kompaktes Gehäuse mit thermisch optimiertem Design aus, das einen zuverlässigen Betrieb bei erhöhten Treiberströmen ermöglicht. Die LED emittiert weißes Licht mit einem breiten Abstrahlwinkel und eignet sich somit ideal für Anwendungen, die eine gleichmäßige Ausleuchtung erfordern.

1.1 Kernvorteile

• Hohe Lichtstromausbeute:Liefert hohe Helligkeitswerte und optimiert so die Effizienz von Beleuchtungslösungen.
• Thermisch optimiertes Gehäuse:Das Design verbessert die Wärmeableitung vom LED-Chip, unterstützt höhere Treiberströme und trägt zu einer längeren Betriebslebensdauer bei.
• Hohe Stromtragfähigkeit:Bewertet für einen kontinuierlichen Durchlassstrom von bis zu 200mA, mit einem Impulsstrom von 300mA.
• Breiter Abstrahlwinkel:Ein typischer Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 120 Grad gewährleistet eine breite Lichtverteilung.
• RoHS-konform & bleifrei:Hergestellt gemäß RoHS-Richtlinien und geeignet für bleifreie Reflow-Lötprozesse.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED ist vielseitig einsetzbar und adressiert mehrere Beleuchtungssegmente:

• Retrofit-Lampen:Direkter Ersatz für traditionelle Lichtquellen in bestehenden Leuchten.
• Allgemeinbeleuchtung:Primäre Lichtquelle in Wohn-, Gewerbe- und Industrieleuchten.
• Schildbeleuchtung:Ausleuchtung von Innen- und Außenschildern.
• Architektur- und dekorative Beleuchtung:Akzentbeleuchtung, indirekte Beleuchtung und andere ästhetische Lichtanwendungen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die wichtigsten Leistungskennwerte werden bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 120mA gemessen, was die empfohlene Testbedingung darstellt.

• Lichtstrom:Die Ausbeute variiert mit der Farbtemperatur (CCT) und dem Farbwiedergabeindex (CRI). Beispielsweise hat eine 4000K LED mit CRI 80 (Ra80) einen typischen Lichtstrom von 117 Lumen (min. 110 lm). Versionen mit höherem CRI (Ra90) haben eine etwas geringere Ausbeute (z.B. 96 lm typisch für 4000K).
• Durchlassspannung (VF):Der typische Wert beträgt 5,9V, mit einer Spanne von 5,6V bis 6,4V bei 120mA. Dieser Parameter wird gebinnt, um eine präzisere Designkontrolle zu ermöglichen.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Der Halbwertswinkel beträgt typischerweise 120 Grad.
• Farbwiedergabeindex (CRI/Ra):Verfügbar in drei Stufen: Ra70, Ra80 und Ra90, mit einer Messtoleranz von ±2.

2.2 Elektrische Kennwerte und absolute Maximalwerte

Das Verständnis der Grenzwerte ist entscheidend für ein zuverlässiges Design.

• Absolute Maximalwerte:
  • Kontinuierlicher Durchlassstrom (IF): 200 mA
  • Spitzen-Durchlassstrom (IFP): 300 mA (Impulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1/10)
  • Verlustleistung (PD): 1280 mW
  • Sperrspannung (VR): 5 V
  • Sperrschichttemperatur (Tj): 120 °C
  • Betriebstemperatur (Topr): -40°C bis +105°C
• Elektrische Eigenschaften:
  • Sperrstrom (IR): Maximal 10 μA bei VR=5V.
  • Elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD): 1000V (Human Body Model).

2.3 Thermische Eigenschaften

Thermisches Management ist entscheidend für Leistung und Lebensdauer.

• Thermischer Widerstand (Rth j-sp):Der thermische Widerstand vom LED-Chip zum Lötpunkt auf einer MCPCB beträgt typischerweise 13 °C/W. Dieser Wert ist entscheidend für die Berechnung des zu erwartenden Sperrschichttemperaturanstiegs unter gegebenen Betriebsbedingungen.
• Die Leistungsdiagramme (Abb. 7, 8, 10) zeigen den Zusammenhang zwischen Umgebungstemperatur, Durchlassspannung, Lichtstrom und maximal zulässigem Strom und unterstreichen die Notwendigkeit einer effektiven Wärmeableitung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LEDs werden in Bins sortiert, um Farb- und Helligkeitskonsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen.

3.1 Lichtstrom-Binning

Lichtstrom-Bins werden durch einen Buchstabencode (z.B. 5F, 5G) mit minimalen und maximalen Lumenwerten definiert. Die Binning-Struktur ist spezifisch für jede Kombination aus CCT und CRI. Beispielsweise hat eine 4000K Ra80 LED Bins von 5G (110-115 lm) bis 5K (125-130 lm).

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Spannung wird in vier Codes gebinnt: Z3 (5,6-5,8V), A4 (5,8-6,0V), B4 (6,0-6,2V) und C4 (6,2-6,4V). Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit engeren Spannungstoleranzen für eine vorhersehbarere Treiberleistung auszuwählen.

3.3 Farbort-Binning (Farbe)

Die Farbortkoordinaten (x, y) werden für jedes CCT-Bin (z.B. 27R5 für 2700K, 40R5 für 4000K) innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse kontrolliert. Dies gewährleistet einen sehr geringen wahrnehmbaren Farbunterschied zwischen LEDs desselben Bins. Das Binning folgt den Energy Star-Richtlinien für 2600K-7000K.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die das Schlüsselverhalten veranschaulichen.

• Abb. 5 - Durchlassstrom vs. relative Intensität:Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, typischerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des Betriebsbereichs.
• Abb. 6 - Durchlassstrom vs. Durchlassspannung:Veranschaulicht die IV-Kennlinie, die für das Treiberdesign wesentlich ist.
• Abb. 7 - Umgebungstemperatur vs. relativer Lichtstrom:Demonstriert den thermischen Quenching-Effekt; die Lichtausbeute nimmt mit steigender Umgebungs- (und damit Sperrschicht-) Temperatur ab.
• Abb. 8 - Umgebungstemperatur vs. relative Durchlassspannung:Zeigt, dass die Durchlassspannung mit steigender Temperatur abnimmt, eine Eigenschaft von Halbleiterdioden.
• Abb. 9 - Ts vs. CIE x, y-Verschiebung:Stellt dar, wie sich die Farbortkoordinaten mit der Lötpunkttemperatur (Ts) verschieben.
• Abb. 10 - Maximaler Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur:Eine Derating-Kurve, die den maximal sicheren Betriebsstrom bei steigender Umgebungstemperatur definiert.
• Abb. 1-3 - Farbspektrum:Zeigen die spektrale Leistungsverteilung für verschiedene CRI-Stufen (Ra70, Ra80, Ra90) und heben das vollständigere Spektrum von LEDs mit höherem CRI hervor.
• Abb. 4 - Abstrahlwinkelverteilung:Ein Polardiagramm der relativen Lichtstärke über dem Winkel, das das breite 120-Grad-Strahlprofil bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat eine quadratische Grundfläche von 3,0mm x 3,0mm. Die Gesamtgehäusehöhe beträgt 0,69mm. Die Lötpads befinden sich auf der Unterseite des Gehäuses.

5.2 Lötpad-Design und Polaritätskennzeichnung

Die Draufsicht zeigt deutlich die Anoden- und Kathodenpads. Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung oder eine abgeschrägte Ecke am Gehäuse gekennzeichnet. Die empfohlenen Abmessungen für das Lötpad-Layout werden bereitgestellt, um eine korrekte Lötung und thermische Verbindung zur Leiterplatte sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Die LED ist für bleifreie Reflow-Lötprozesse geeignet. Die maximale Löttemperatur (Tsld) wird mit 230°C oder 260°C für eine Dauer von 10 Sekunden angegeben. Es ist entscheidend, das empfohlene Reflow-Profil einzuhalten, um thermische Schäden am LED-Gehäuse oder am internen Chip zu vermeiden.

6.2 Handhabungs- und Lagerungsvorkehrungen

• ESD-Schutz:Obwohl für 1000V HBM ausgelegt, sollten während der Handhabung Standard-ESD-Vorkehrungen beachtet werden.
• Lagerbedingungen:Lagern Sie die Bauteile in einer Umgebung mit Temperaturen zwischen -40°C und +85°C und niedriger Luftfeuchtigkeit. Informationen zur Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) sollten beim Hersteller bestätigt werden.
• Reinigung:Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, verwenden Sie Methoden und Lösungsmittel, die mit dem Vergussmaterial der LED kompatibel sind.

7. Bestellinformationen und Artikelnummernsystem

Die Artikelnummer folgt der Struktur: T [X1][X2][X3][X4][X5][X6] – [X7][X8][X9][X10].

• X1 (Typschlüssel):"3C" für das 3030-Gehäuse.
• X2 (CCT-Code):z.B. "27" für 2700K, "40" für 4000K.
• X3 (CRI-Code):"7" für Ra70, "8" für Ra80, "9" für Ra90.
• X4 (Serien-Chips):Anzahl der Chips in Reihe (1-Z).
• X5 (Parallel-Chips):Anzahl der Chips parallel (1-Z).
• X6 (Bauteilcode):Interne Bezeichnung (A-Z).
• X7 (Farbcode):Spezifiziert den Binning-Standard (z.B. M für ANSI, R für 85°C ANSI).

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Treiberauswahl

Aufgrund der typischen Durchlassspannung von 5,9V bei 120mA ist ein Konstantstrom-LED-Treiber zwingend erforderlich. Der Ausgangsstrom des Treibers sollte basierend auf der gewünschten Helligkeit und dem thermischen Design eingestellt werden. Der Treiber muss die absoluten Maximalwerte einhalten, insbesondere das Limit von 200mA kontinuierlichem Strom.

8.2 Thermomanagement-Design

Mit einem thermischen Widerstand von 13°C/W (Chip-zu-Lötpunkt) ist eine effektive Wärmeableitung für den Betrieb mit hohen Strömen unabdingbar. Die Leiterplatte sollte eine Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder ein anderes thermisch optimiertes Substrat verwenden. Die maximale Sperrschichttemperatur von 120°C darf nicht überschritten werden. Verwenden Sie die Derating-Kurve (Abb. 10) und den thermischen Widerstand, um die erforderliche Kühlkörperleistung zu berechnen.

8.3 Optisches Design

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel eignet sich für Anwendungen, die breites, diffuses Licht erfordern. Für fokussiertere Strahlen sind Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich. Die räumliche Farbgleichmäßigkeit sollte bewertet werden, insbesondere wenn LEDs aus verschiedenen Lichtstrom- oder Farbort-Bins gemischt werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu kleineren Gehäusen wie 2835 oder 3014 bietet das 3030-Gehäuse einen größeren Wärmeleitpfad und eine größere Padfläche, was eine höhere Verlustleistung und Treiberströme ermöglicht, was sich in einer höheren Lumenausbeute pro Bauteil niederschlägt. Ihre typische Durchlassspannung von 5,9V ist höher als bei Standard-3V-LEDs, was die Wahl der Treibertopologie (z.B. Buck vs. Boost) beeinflussen kann. Die Verfügbarkeit von Versionen mit hohem CRI (Ra90) macht sie wettbewerbsfähig für qualitative Beleuchtungsanwendungen, bei denen die Farbwiedergabe entscheidend ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Was ist der empfohlene Betriebsstrom?

Während das absolute Maximum bei 200mA liegt, ist die Standard-Test- und Binning-Bedingung 120mA. Dies ist ein typischer Betriebspunkt, der Ausbeute, Effizienz und Zuverlässigkeit in Einklang bringt. Der tatsächliche Betriebsstrom sollte auf Basis des thermischen Designs und des erforderlichen Lumenausstoßes bestimmt werden.

10.2 Wie beeinflusst der CRI die Lichtausbeute?

LEDs mit höherem CRI (Ra90) haben typischerweise einen 10-20% niedrigeren Lichtstrom im Vergleich zu Ra70-Versionen derselben Farbtemperatur, da eine bessere Farbwiedergabe oft ein breiteres oder anders ausbalanciertes Spektrum erfordert, was auf Kosten der Lichtausbeute gehen kann.

10.3 Was bedeutet die 5-Schritt-MacAdam-Ellipse?

Sie definiert den Bereich im CIE-Farbtafeld, innerhalb dessen der Farbunterschied zwischen zwei LEDs für das durchschnittliche menschliche Auge unter Standardbetrachtungsbedingungen nicht wahrnehmbar ist. Eine 5-Schritt-Ellipse ist eine enge Toleranz und gewährleistet eine hervorragende Farbkonsistenz.

10.4 Kann ich diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

Nein. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine Konstantspannungsquelle würde zu einem unkontrollierten Stromfluss führen, der wahrscheinlich den Maximalwert überschreiten und einen sofortigen Ausfall verursachen würde. Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

11.1 Retrofit LED-Röhrenleuchte

In einer T8 LED-Röhren-Retrofit-Lösung können mehrere 3030 LEDs linear auf einer schmalen MCPCB angeordnet werden. Ihre hohe Lumenausbeute ermöglicht es, mit weniger LEDs die Zielhelligkeit zu erreichen, was die Schaltung vereinfacht. Der breite Abstrahlwinkel hilft, eine gleichmäßige Lichtverteilung von der Röhre zu erzielen. Der Treiber ist so ausgelegt, dass er einen konstanten Strom (z.B. 120mA) an eine Reihenschaltung von LEDs liefert, wobei die Gesamtspannung durch die Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs bestimmt wird.

11.2 Downlight mit hohem Farbwiedergabeindex

Für ein Wohnraum-Downlight, das eine hervorragende Farbwiedergabe (Ra90) erfordert, ist die 3030 LED in 2700K oder 3000K Farbtemperatur eine geeignete Wahl. Die LEDs werden auf einer runden MCPCB mit integriertem Kühlkörper montiert. Ein Konstantstromtreiber mit Dimmfunktion (z.B. 0-10V oder TRIAC) kann verwendet werden. Das thermische Design stellt sicher, dass die Sperrschichttemperatur unter 85°C bleibt, um eine optimale Lebensdauer und Farbstabilität zu gewährleisten.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine weiße LED ist im Grunde eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre Bandlücke übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Dieses Primärlicht ist typischerweise blau oder ultraviolett. Um weißes Licht zu erzeugen, wird eine Phosphorschicht auf oder um den Halbleiterchip aufgebracht. Dieser Phosphor absorbiert einen Teil des primären blauen/UV-Lichts und emittiert es als Licht mit längeren Wellenlängen (gelb, rot) wieder. Die Mischung aus dem nicht umgewandelten blauen Licht und dem herunterkonvertierten gelben/roten Licht erscheint dem menschlichen Auge weiß. Die genaue Zusammensetzung der Phosphore bestimmt die Farbtemperatur (Warmweiß, Kaltweiß) und den CRI der LED.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Der allgemeine Trend bei Mid-Power-LEDs wie der 3030 geht hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt) und verbesserter Zuverlässigkeit bei höheren Betriebstemperaturen. Es gibt kontinuierliche Entwicklungen in der Phosphortechnologie, um höhere CRI-Werte mit geringeren Einbußen bei der Effizienz zu erreichen und die Farbkonsistenz und -stabilität über Zeit und Temperatur zu verbessern. Auch die Gehäusetechnologie entwickelt sich weiter, um den thermischen Widerstand weiter zu reduzieren und eine höhere Leistungsdichte zu ermöglichen. Darüber hinaus liegt der Fokus auf der Steigerung der Lichtextraktionseffizienz aus dem Gehäuse, um die Ausbeute zu maximieren. Die Branche arbeitet auch an der Standardisierung von Metriken wie Lebensdauer (L70, L90) und Farborterhaltung unter verschiedenen Belastungsbedingungen, um zuverlässigere Daten für das Design von Beleuchtungssystemen bereitzustellen.