T3C Serie Weiße LED 3030 Datenblatt - Abmessungen 3,0x3,0x0,52mm - Spannung 48-50V - Leistung 1,5W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T3C-Serie stellt eine Hochleistungs-Lösung für weiße LEDs dar, die für allgemeine und architektonische Beleuchtungsanwendungen konzipiert ist. Diese Aufsicht-LED basiert auf einer thermisch optimierten Gehäuseplattform, die einen zuverlässigen Betrieb unter anspruchsvollen Bedingungen ermöglicht. Der kompakte 3030-Fußabdruck (3,0 mm x 3,0 mm) macht sie für platzbeschränkte Designs geeignet, während sie gleichzeitig eine beträchtliche Lichtleistung liefert.

Zu den Hauptvorteilen dieser Serie zählen ihre hohe Stromtragfähigkeit, die eine robuste Leistung unterstützt, und ein großer Abstrahlwinkel von 120 Grad, der eine gleichmäßige Lichtverteilung gewährleistet. Das Produkt ist für bleifreie Reflow-Lötprozesse geeignet, entspricht den RoHS-Umweltstandards, vereinfacht die Fertigung und erfüllt globale regulatorische Anforderungen.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die grundlegende Leistung wird bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 25 mA gemessen. Der Lichtstrom variiert mit der Farbtemperatur (CCT). Für eine 2700K (Warmweiß) LED mit einem Farbwiedergabeindex (CRI oder Ra) von 80 beträgt der typische Lichtstrom 139 Lumen, mit einem Minimum von 122 Lumen. Bei einer Erhöhung der CCT auf 6500K (Kaltweiß) erreicht der typische Lichtstrom 146 Lumen, mit einem Minimum von 139 Lumen. Für den Lichtstrom gilt eine Messtoleranz von ±7 % und für den CRI von ±2.

Die Durchlassspannung (VF) wird unter denselben 25-mA-Bedingungen zwischen 48 V (Min.) und 50 V (Typ.) angegeben, mit einer Toleranz von ±3 %. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5 V. Die Bauteile bieten Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) bis zu 1000 V (Human Body Model).

2.2 Absolute Maximalwerte und Wärmemanagement

Sichere Betriebsgrenzen sind entscheidend für die Zuverlässigkeit. Der absolute maximale Durchlassstrom (IF) beträgt 30 mA DC, wobei unter bestimmten Bedingungen (Pulsbreite ≤100 µs, Tastverhältnis ≤1/10) ein gepulster Durchlassstrom (IFP) von 45 mA zulässig ist. Die maximale Verlustleistung (PD) beträgt 1500 mW.

Thermische Parameter definieren den Betriebsbereich. Die Sperrschichttemperatur (Tj) darf 120°C nicht überschreiten. Das Bauteil kann in Umgebungstemperaturen (Topr) von -40°C bis +105°C betrieben und bei Temperaturen (Tstg) von -40°C bis +85°C gelagert werden. Ein wichtiger thermischer Kennwert ist der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (Rth j-sp), der typischerweise 8°C/W beträgt. Dieser niedrige Wert resultiert aus dem thermisch optimierten Gehäusedesign und erleichtert den effizienten Wärmetransport vom LED-Chip zur Leiterplatte.

3. Erläuterung des Binning-Systems

3.1 Lichtstrom- und Durchlassspannungs-Binning

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion zu gewährleisten, werden LEDs in Bins sortiert. Das Lichtstrom-Binning bietet mehrere Ausgangsbereiche für jede CCT. Beispielsweise kann eine 4000K-LED mit Ra80 als 2G (139-148 lm), 2H (148-156 lm) oder 2J (156-164 lm) gebinnt werden. Dies ermöglicht es Designern, den passenden Helligkeitsgrad für ihre Anwendung auszuwählen.

Ebenso wird die Durchlassspannung gebinnt, um elektrische Kompatibilität im Schaltungsdesign sicherzustellen. Die Bins umfassen 6Q (44-46 V), 6R (46-48 V) und 6S (48-50 V). Die Auswahl von LEDs aus demselben Spannungs-Bin hilft, eine gleichmäßige Stromverteilung in Multi-LED-Arrays aufrechtzuerhalten.

3.2 Farbort-Binning

Die Farbkonstanz wird durch strenges Farbort-Binning auf dem CIE-1931-Diagramm gesteuert. Die Bins sind durch eine 5-Schritt-MacAdam-Ellipse definiert, die auf spezifischen (x, y)-Koordinaten für jede CCT bei sowohl 25°C als auch 85°C Sperrschichttemperatur zentriert ist. Dies berücksichtigt die Farbverschiebung mit der Temperatur. Beispielsweise hat das 4000K-Bin (40R5) bei 25°C einen Mittelpunkt bei x=0,3875, y=0,3868, mit Ellipsenradien (a, b) von 0,01565 bzw. 0,00670. Dieses System, das mit Standards wie Energy Star für 2600K-7000K übereinstimmt, garantiert, dass alle LEDs innerhalb eines Bins für das menschliche Auge visuell identisch erscheinen.

4. Analyse der Leistungskurven

Die bereitgestellten Diagramme bieten entscheidende Einblicke in die reale Leistung. Die Kurve "Durchlassstrom vs. relativer Lichtstrom" zeigt, dass die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, aber letztendlich sättigt. Die Kurve "Durchlassstrom vs. Durchlassspannung" zeigt die charakteristische exponentielle Beziehung der Diode, die für das Treiberdesign von entscheidender Bedeutung ist.

Das Diagramm "Umgebungstemperatur vs. relativer Lichtstrom" ist für das thermische Design entscheidend. Es zeigt, dass die Lichtleistung mit steigender Umgebungs- (und folglich Sperrschicht-) Temperatur abnimmt. Eine ordnungsgemäße Wärmeableitung ist unerlässlich, um die Nennhelligkeit aufrechtzuerhalten. Umgekehrt zeigt das Diagramm "Umgebungstemperatur vs. relative Durchlassspannung" einen negativen Temperaturkoeffizienten, bei dem die Durchlassspannung mit steigender Temperatur leicht abnimmt. Die Darstellung der Abstrahlcharakteristik bestätigt das lambertstrahlerähnliche Emissionsmuster mit einem Halbwertswinkel von 120 Grad, was eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung bietet. Die Farbspektrumdiagramme für Warmweiß, Neutralweiß und Kaltweiß veranschaulichen die unterschiedlichen spektralen Leistungsverteilungen, die sowohl die Farbqualität als auch die Anwendungseignung beeinflussen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED verfügt über ein kompaktes SMD-Gehäuse (Surface Mount Device) mit Abmessungen von 3,00 mm in Länge und Breite und einer Höhe von 0,52 mm. Das Lötpad-Layout ist klar definiert, mit separaten Anoden- und Kathodenpads, um die korrekte elektrische Verbindung und den optimalen Wärmepfad zur Leiterplatte sicherzustellen. Die Polarität ist in der Gehäuseuntersicht markiert. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm. Dieser standardisierte 3030-Fußabdruck ermöglicht eine einfache Integration in bestehende optische Systeme und Fertigungslinien.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Bauteil ist für bleifreie Reflow-Lötprozesse qualifiziert. Ein detailliertes Reflow-Profil wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellen ohne Beschädigung der LED zu gewährleisten. Zu den wichtigsten Parametern gehören: Eine maximale Gehäusetemperatur (Tp) von nicht mehr als 260°C, wobei die Zeit innerhalb von 5°C dieses Maximums (tp) auf maximal 30 Sekunden begrenzt ist. Die Liquidustemperatur (TL) beträgt 217°C, und die Zeit oberhalb dieser Temperatur (tL) sollte zwischen 60 und 150 Sekunden liegen. Die Aufheizrate von TL zu Tp sollte 3°C/Sekunde nicht überschreiten, und die Abkühlrate von Tp zu TL sollte 6°C/Sekunde nicht überschreiten. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitzentemperatur muss 8 Minuten oder weniger betragen. Die Einhaltung dieses Profils ist für die Langzeitzuverlässigkeit unerlässlich.

7. Modellnummernsystem

Die Artikelnummer folgt einem strukturierten Format: T3C**851A-R****. Dieser Code fasst wichtige Produktattribute zusammen. Die "3C" kennzeichnet den 3030-Gehäusetyp. Die folgenden zwei Ziffern stellen die CCT dar (z.B. 27 für 2700K, 40 für 4000K). Die nächste Ziffer gibt den Farbwiedergabeindex an (7 für Ra70, 8 für Ra80, 9 für Ra90). Nachfolgende Zeichen definieren die Anzahl der seriellen und parallelen Chips, den Bauteilcode und den Farbcode (z.B. 'R' für 85°C ANSI-Binning). Dieses System ermöglicht eine präzise Identifizierung und Bestellung der gewünschten LED-Konfiguration.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich aufgrund ihrer hohen Leistung und Zuverlässigkeit für eine Vielzahl von Beleuchtungsanwendungen. Hauptanwendungen sind Innenbeleuchtung für Wohn- und Gewerberäume, Retrofit bestehender Leuchten auf LED-Technologie, allgemeine Flächenbeleuchtung sowie architektonische oder dekorative Beleuchtung, bei der sowohl Leistung als auch Bauform wichtig sind.

8.2 Designüberlegungen

Beim Design mit dieser LED müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Erstens ist das Wärmemanagement von größter Bedeutung. Die Verwendung einer geeigneten Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder einer anderen effektiven Wärmeableitung ist notwendig, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten und so eine lange Lebensdauer und den Lichtstrom zu gewährleisten. Zweitens wird ein Konstantstrom-LED-Treiber benötigt, um der LED einen stabilen Strom von 25 mA (oder einem anderen ausgelegten Strom) bereitzustellen, da die Durchlassspannung eine Toleranz und einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. Drittens sollten für Multi-LED-Arrays LEDs aus denselben Lichtstrom- und Spannungs-Bins verwendet werden, um eine gleichmäßige Helligkeit und Stromaufteilung zu erreichen. Schließlich muss sichergestellt werden, dass das Leiterplatten-Pad-Layout dem empfohlenen Lötmuster entspricht, um eine optimale Lötstellenintegrität und thermische Leistung zu gewährleisten.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Mid-Power-LEDs bietet die T3C 3030-Serie deutliche Vorteile. Ihre höhere Durchlassspannung (48-50 V) deutet darauf hin, dass sie möglicherweise mehrere in Reihe geschaltete Chips im Gehäuse verwendet, was das Treiberdesign für bestimmte Konfigurationen im Vergleich zu parallel geschalteten Niederspannungs-Chips vereinfachen kann. Das thermisch optimierte Gehäuse mit einem niedrigen Rth j-sp von 8°C/W bietet eine bessere Wärmeableitung als viele konventionelle Gehäuse, was höhere Treiberströme oder eine verbesserte Lebensdauer bei Standardströmen ermöglicht. Die Kombination aus hoher Lichtstromleistung (bis zu 164 lm für 5000K-6500K im J-Bin) innerhalb des kompakten 3030-Fußabdrucks bietet eine günstige Lumendichte für platzsparende Leuchten.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Treiberstrom sollte ich verwenden?

A: Die Standardtestbedingung ist 25 mA, und der absolute Maximalwert beträgt 30 mA DC. Das Design sollte auf 25 mA basieren, um die garantierten Spezifikationen zu erreichen. Das Überschreiten von 30 mA riskiert einen dauerhaften Schaden.

F: Wie beeinflusst die Temperatur die Leistung?

A: Wie in den Leistungskurven gezeigt, nimmt der Lichtstrom mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Durchlassspannung nimmt ebenfalls leicht ab. Eine ordnungsgemäße Wärmeableitung ist entscheidend, um die Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

F: Was bedeutet die 5-Schritt-MacAdam-Ellipse?

A: Sie definiert die zulässige Farbvariation. LEDs innerhalb derselben 5-Schritt-Ellipse erscheinen der überwiegenden Mehrheit der Betrachter unter typischen Betrachtungsbedingungen farblich identisch, was Farbgleichmäßigkeit in einer Leuchte gewährleistet.

F: Kann ich Wellenlöten verwenden?

A: Das Datenblatt spezifiziert nur Reflow-Löteigenschaften. Wellenlöten wird für solche SMD-LEDs aufgrund der übermäßigen thermischen Belastung und des Kontaminationsrisikos typischerweise nicht empfohlen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie das Design einer linearen LED-Leuchte für die Bürobeleuchtung. Das Ziel ist hohe Effizienz, gute Farbqualität (Ra80, 4000K) und gleichmäßige Ausleuchtung. Die Verwendung der T3C 3030 LED im 2H-Lichtstrom-Bin (148-156 lm) gewährleistet eine helle Leistung. Eine thermische Simulation sollte durchgeführt werden, um einen Aluminiumkühlkörper zu entwerfen, der die Sperrschichttemperatur bei einem Betrieb mit 25 mA in der vorgesehenen Umgebungstemperatur unter 85°C hält. LEDs sollten aus demselben Spannungs-Bin (z.B. 6S) und demselben Farbort-Bin (40R5) bezogen werden, um sichtbare Farbunterschiede zu vermeiden und eine gleichmäßige Stromverteilung bei Reihenschaltung sicherzustellen. Ein Konstantstromtreiber, der 25 mA pro Reihenschaltung liefert, wäre auszuwählen. Der große Abstrahlwinkel von 120 Grad kann in einigen diffusen Leuchtendesigns den Bedarf an Sekundäroptik eliminieren, was die Montage vereinfacht und die Kosten senkt.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine weiße LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher innerhalb des aktiven Bereichs des Chips und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die T3C-Serie verwendet wahrscheinlich einen blau emittierenden Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Chip. Um weißes Licht zu erzeugen, wird ein Teil des blauen Lichts durch eine Phosphorschicht, die den Chip überzieht, in längere Wellenlängen (gelb, rot) umgewandelt. Die Mischung aus Blaulicht vom Chip und konvertiertem Licht vom Phosphor führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Die spezifische Zusammensetzung der Phosphore bestimmt die Farbtemperatur (CCT) und den Farbwiedergabeindex (CRI). Das thermisch optimierte Gehäuse ist entscheidend, da hohe Sperrschichttemperaturen den Phosphor und den Halbleiterchip selbst schädigen können, was die Lichtleistung verringert und die Farbe im Laufe der Zeit verschiebt.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin in Richtung höherer Effizienz (Lumen pro Watt), verbesserter Farbqualität (höherer CRI und bessere R9-Werte für die Rotwiedergabe) und größerer Zuverlässigkeit. Ein starker Fokus liegt auf der Senkung der Kosten pro Lumen. Thermisch optimierte Gehäuse, wie das in dieser Serie verwendete, werden zum Standard, um die erhöhten Leistungsdichten neuerer, effizienterer Chips zu bewältigen. Darüber hinaus gibt es einen Trend zu präziserem und engerem Binning (z.B. 3-Schritt- oder sogar 2-Schritt-MacAdam-Ellipsen), um den Anforderungen von High-End-Anwendungen gerecht zu werden, bei denen perfekte Farbabstimmung entscheidend ist. Das Streben nach Nachhaltigkeit treibt höhere Effizienz und längere Lebensdauer voran, was die Gesamtbetriebskosten und die Umweltauswirkungen von Beleuchtungssystemen reduziert. Die T3C-Serie mit ihrem robusten thermischen Design und ihren Leistungsspezifikationen steht im Einklang mit diesen übergreifenden Branchentrends.