T5C Serie 5050 Weißlicht-LED Datenblatt - Abmessungen 5,0x5,0x1,9mm - Spannung 6,2V - Leistung 3,97W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T5C-Serie repräsentiert eine hochleistungsfähige, aufsichtige Weißlicht-LED im industrieüblichen 5050 (5,0mm x 5,0mm) SMD-Gehäuse. Dieses Produkt ist für Anwendungen konzipiert, die hohe Lichtausbeute, Zuverlässigkeit und thermische Effizienz erfordern. Sein kompaktes Format und der große Abstrahlwinkel machen es zu einer vielseitigen Lösung für ein breites Spektrum an Beleuchtungsanforderungen.

1.1 Kernvorteile

• Thermisch optimiertes Gehäusedesign:Das Gehäuse ist für eine effiziente Wärmeableitung optimiert, was entscheidend ist, um Leistung und Lebensdauer bei hohen Betriebsströmen aufrechtzuerhalten.
• Hohe Lichtstromausbeute:Kann hohe Helligkeitsniveaus liefern und eignet sich somit für Allgemein- und Architekturbeleuchtung.
• Hohe Stromtragfähigkeit:Bewertet für einen Durchlassstrom (IF) von bis zu 960mA, geeignet für Hochleistungsanwendungen.
• Großer Abstrahlwinkel:Ein typischer Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 120 Grad gewährleistet eine gleichmäßige Lichtverteilung.
• Bleifrei und RoHS-konform:Hergestellt mit umweltfreundlichen Materialien und Prozessen, geeignet für bleifreies Reflow-Löten.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED ist für eine Vielzahl von Beleuchtungsanwendungen konzipiert, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Architektur- und dekorative Leuchten.
• Retrofit-Lampen und -Module zum Ersatz traditioneller Lichtquellen.
• Allgemeine Innen- und Außenbeleuchtung.
• Hintergrundbeleuchtung für Innen- und Außenschilder sowie Displays.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt angegebenen wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Parameter.

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die primären Leistungskennzahlen werden bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 640mA gemessen, was als typischer Arbeitspunkt angesehen wird.

• Durchlassspannung (VF):Typischerweise 6,2V, mit einem Bereich von 5,8V bis 6,6V. Dieser Parameter ist entscheidend für das Treiberdesign, da er die Anforderungen an die Stromversorgung bestimmt und die Gesamtsystemeffizienz beeinflusst. Die spezifizierte Toleranz beträgt ±0,2V.
• Lichtstrom:Die Lichtausbeute variiert stark mit der Farbtemperatur (CCT) und dem Farbwiedergabeindex (CRI). Beispielsweise erzeugt eine 4000K-LED mit Ra70 einen typischen Lichtstrom von 655 Lumen, während eine 2700K-LED mit Ra90 490 Lumen erzeugt. Entwickler müssen das passende Bin wählen, um anwendungsspezifische Helligkeits- und Farbqualitätsziele zu erreichen. Die Lichtstrom-Messtoleranz beträgt ±7%.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Ein großer Winkel von 120 Grad ist spezifiziert, ideal für Anwendungen, die breite, gleichmäßige Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V, was auf gute Diodeneigenschaften zum Schutz vor geringen Sperrspannungsbedingungen hinweist.

2.2 Absolute Maximalwerte und Wärmemanagement

Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

• Durchlassstrom:Der absolute maximale Dauerstrom beträgt 960mA. Ein gepulster Durchlassstrom (IFP) von 1440mA ist unter strengen Bedingungen zulässig (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1/10).
• Verlustleistung (PD):Maximal 6336 mW. Dies ist ein kritischer Parameter für das thermische Design. Die tatsächliche Verlustleistung ist VF * IF. Am typischen Arbeitspunkt von 640mA/6,2V beträgt die Verlustleistung etwa 3968 mW, was Spielraum für höhere Ströme oder erhöhte Umgebungstemperaturen lässt, vorausgesetzt, der thermische Widerstand wird beherrscht.
• Thermischer Widerstand (Rth j-sp):Der thermische Widerstand von der LED-Sperrschicht zum Lötpunkt auf einer MCPCB wird mit 2,5 °C/W angegeben. Dieser niedrige Wert ist ein Indiz für das thermisch optimierte Gehäuse. Zur Berechnung des Sperrschichttemperaturanstiegs über dem Lötpunkt: ΔTj = PD * Rth j-sp. Eine effektive Wärmesenke ist essenziell, um die Sperrschichttemperatur unter dem Maximalwert von 120°C zu halten.
• Betriebs- und Lagertemperatur:Das Bauteil kann in einer Umgebung von -40°C bis +105°C betrieben und von -40°C bis +85°C gelagert werden.
• Löttemperatur:Kompatibel mit Standard-Reflow-Profilen, mit einer Spitzentemperatur von 230°C oder 260°C für maximal 10 Sekunden.

2.3 Elektrostatische Entladung (ESD)

Das Bauteil hat eine ESD-Festigkeit von 1000V gemäß Human Body Model (HBM). Während der Montage und Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, um latente Schäden zu verhindern.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird in kontrollierten Bins angeboten, um Konsistenz in Farbe, Helligkeit und elektrischen Eigenschaften sicherzustellen.

3.1 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird mit alphanumerischen Codes (z.B. GL, GM, GN) gebinnt. Die Bin-Bereiche sind separat für verschiedene Kombinationen von CCT und CRI definiert. Zum Beispiel: - Eine 3000K, Ra80-LED im Bin "GM" hat einen Lichtstrom zwischen 550 und 600 Lumen. - Eine 6500K, Ra70-LED im Bin "GQ" hat einen Lichtstrom zwischen 700 und 750 Lumen. Dieses System ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit eng kontrollierten Helligkeitsniveaus für gleichmäßige Beleuchtung in einem Array auszuwählen.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird in 0,2V-Schritten mit den Codes B4, C4, D4 und E4 gebinnt, entsprechend Bereichen von 5,8-6,0V bis 6,4-6,6V. Das Abgleichen von LEDs nach Spannungs-Bin kann helfen, den Strom in parallel geschalteten Strängen auszugleichen und die Effizienz von Konstantspannungstreibern zu verbessern.

3.3 Farbort-Binning (Farbe)

Die Farbortkoordinaten (x, y im CIE-Diagramm) werden für jede CCT innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse kontrolliert. Dies gewährleistet minimale wahrnehmbare Farbvariationen zwischen LEDs desselben nominellen Weißpunkts (z.B. 4000K). Das Datenblatt enthält die Ellipsenmittelpunktskoordinaten und -abmessungen für CCTs von 2700K bis 6500K. Energy-Star-Binning-Standards werden für alle Weißlicht-LEDs von 2600K bis 7000K angewendet.

4. Analyse der Leistungskurven

Die bereitgestellten Diagramme geben Einblicke in das Verhalten der LED unter variierenden Bedingungen.

4.1 Spektrale Leistungsverteilung

Spektren werden für Ra70-, Ra80- und Ra90-Versionen gezeigt. Höhere CRI-LEDs zeigen typischerweise ein ausgefüllteres Spektrum über den sichtbaren Bereich, insbesondere in den roten und cyanen Regionen, was zu einer genaueren Farbwiedergabe führt, jedoch oft auf Kosten einer leicht geringeren Gesamteffizienz (Lumen pro Watt).

4.2 Strom vs. Intensität/Spannung

Die Kurve der relativen Intensität gegenüber dem Durchlassstrom zeigt im typischen Arbeitsbereich einen nahezu linearen Zusammenhang, bei sehr hohen Strömen kann jedoch Sättigung auftreten. Die Kurve der Durchlassspannung gegenüber dem Durchlassstrom zeigt das charakteristische exponentielle Verhalten der Diode, wobei die Spannung logarithmisch mit dem Strom ansteigt.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Wichtige Diagramme veranschaulichen die Auswirkung der Umgebungstemperatur (Ta): -Relativer Lichtstrom vs. Ta:Die Lichtausbeute nimmt im Allgemeinen mit steigender Temperatur aufgrund reduzierter interner Quanteneffizienz und anderer Faktoren ab. Diese Entlastungskurve ist wesentlich für das Design von Systemen, die in warmen Umgebungen betrieben werden. -Relative Durchlassspannung vs. Ta:Die Durchlassspannung nimmt typischerweise mit steigender Temperatur ab (negativer Temperaturkoeffizient), was im Konstantstromtreiberdesign berücksichtigt werden muss, um thermisches Durchgehen in Parallelschaltungen zu vermeiden. -Maximaler Durchlassstrom vs. Ta:Dieses Diagramm definiert den sicheren Arbeitsbereich und zeigt, wie der maximal zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur entlastet werden muss, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzwerte zu halten. -CIE-Verschiebung vs. Ta:Zeigt, wie sich der Weißpunkt (Farbortkoordinaten) leicht mit der Temperatur verschieben kann, was für farbkritische Anwendungen wichtig ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen nominalen Bauraum von 5,0mm x 5,0mm. Die Gesamtgehäusehöhe beträgt etwa 1,9mm. Detaillierte Abmessungen für den Körper, die Linse und die Lötpads sind in der Zeichnung angegeben. Kritische Toleranzen betragen typischerweise ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Das Pad-Layout ist für stabiles Löten und effektiven Wärmetransfer zur Leiterplatte ausgelegt.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötpad-Layout

Die Sicht von unten kennzeichnet deutlich Anode und Kathode. Das Lötpad-Layout umfasst thermische Pads und elektrische Pads. Die korrekte Ausrichtung während des Leiterplattendesigns und der Montage ist entscheidend für die elektrische Funktion, die thermische Leistung und die mechanische Stabilität. Das empfohlene Lotpastenschablonendesign sollte der Pad-Geometrie folgen, um eine korrekte Lötstellenbildung sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Das Bauteil ist für bleifreie Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Zwei gängige Spitzentemperaturprofile werden unterstützt: -Profil 1:Spitzentemperatur von 230°C. -Profil 2:Spitzentemperatur von 260°C. In beiden Fällen müssen die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (typischerweise ~217°C für SAC-Legierungen) und die Zeit bei Spitzentemperatur kontrolliert werden. Die maximale Zeit bei der spezifizierten Spitzentemperatur beträgt 10 Sekunden, um Schäden an der Silikonlinse und internen Materialien zu verhindern. Eine Standard-Aufheiz- und Abkühlrate sollte eingehalten werden, um thermischen Schock zu minimieren.

6.2 Handhabungs- und Lagerungsvorkehrungen

• Lagern Sie das Bauteil in einer trockenen, antistatischen Umgebung innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs (-40°C bis +85°C).
• Verwenden Sie das Bauteil innerhalb von 12 Monaten nach dem Herstellungsdatum unter empfohlenen Lagerbedingungen, um Feuchtigkeitsempfindlichkeitsprobleme zu vermeiden. Bei Exposition gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit kann vor dem Reflow-Löten ein Trocknungsprozess (Baking) erforderlich sein.
• Handhaben Sie das Bauteil mit ESD-sicheren Geräten und Verfahren.
• Vermeiden Sie mechanische Belastung der Linse.

7. Artikelnummern- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer folgt einem strukturierten System:T5C**824C-*****. Jedes Zeichen oder jede Gruppe repräsentiert ein spezifisches Attribut: -X1 (Typ):"5C" bezeichnet das 5050-Gehäuse. -X2 (CCT):Zweistelliger Code für die Farbtemperatur (z.B. 27 für 2700K, 65 für 6500K) oder Farbe (RE, GR, BL, etc.). -X3 (CRI):Einzelne Ziffer für den Farbwiedergabeindex (7 für Ra70, 8 für Ra80, 9 für Ra90). -X4 (Serien-Chips):Anzahl der in Reihe geschalteten Chips innerhalb des Gehäuses. -X5 (Parallel-Chips):Anzahl der parallel geschalteten Chips innerhalb des Gehäuses. -X6 (Bauteilcode):Interne Bezeichnung. -X7 (Farbcode):Spezifiziert die Leistungsklasse oder Anwendung (z.B. M für ANSI, B für Hintergrundbeleuchtung). -X8-X10:Interne und Reserve-Codes. Für die Bestellung müssen auch die spezifischen Bin-Codes für Lichtstrom, Spannung und Farbort angegeben werden, um die exakt benötigte Leistung zu erhalten.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Treiberauswahl und Schaltungsdesign

• Konstantstromtreiber:Essenziell für stabile Lichtausbeute und lange Lebensdauer. Die Stromstärke des Treibers sollte dem beabsichtigten Arbeitspunkt entsprechen (z.B. 640mA).
• Wärmemanagement:Der primäre Faktor, der die Lebensdauer beeinflusst. Verwenden Sie eine Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder eine andere effektive Wärmesenkenmethode. Berechnen Sie den erforderlichen thermischen Widerstand des Kühlkörpers basierend auf der maximalen Umgebungstemperatur, der LED-Verlustleistung und dem Sperrschicht-zu-Lötpunkt-Widerstand (2,5°C/W).
• Optik:Der breite 120-Grad-Strahl kann für Anwendungen, die fokussiertes Licht oder spezifische Strahlprofile benötigen, sekundäre Optiken (Linsen, Reflektoren) erfordern.

8.2 Zuverlässigkeit und Lebensdauer

Obwohl eine spezifische L70/L90-Lebensdauer (Stunden bis 70%/90% Lichtstromerhalt) nicht angegeben ist, ist die Lebensdauer primär eine Funktion der Sperrschichttemperatur. Der Betrieb der LED deutlich unter ihrer maximalen Tj von 120°C, idealerweise bei oder unter 85°C, wird ihre Betriebslebensdauer erheblich verlängern. Ein ordnungsgemäßes thermisches Design ist der kritischste Faktor für die Zuverlässigkeit.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Wie hoch ist der typische Leistungsverbrauch?

Unter den Standardtestbedingungen von 640mA und einer typischen VF von 6,2V beträgt die elektrische Eingangsleistung etwa 3,97 Watt (P = I * V).

9.2 Wie wähle ich die richtige Farbtemperatur (CCT) und Farbwiedergabe (CRI)?

Wählen Sie die CCT basierend auf der gewünschten "Wärme" des Lichts: 2700K-3000K für Warmweiß, 4000K für Neutralweiß, 5000K-6500K für Kaltweiß. Ein höherer CRI (Ra80, Ra90) ist für Anwendungen notwendig, bei denen eine genaue Farbwahrnehmung wichtig ist (z.B. Einzelhandel, Museen, Arbeitsplatzbeleuchtung), kann jedoch mit einer leichten Reduzierung der Lumenwirksamkeit im Vergleich zu Ra70-Versionen einhergehen.

9.3 Kann ich diese LED mit ihrem absoluten Maximalstrom von 960mA betreiben?

Obwohl möglich, erfordert der Betrieb am absoluten Maximalwert ein außergewöhnliches Wärmemanagement, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten. Dies wird auch den Lichtstromrückgang beschleunigen und die Lebensdauer verringern. Der Betrieb bei oder unterhalb des typischen Stroms von 640mA wird für eine Balance aus Leistung, Effizienz und Langlebigkeit empfohlen.

9.4 Warum ist die Durchlassspannung (~6,2V) im Vergleich zu kleineren LEDs so hoch?

Das 5050-Gehäuse enthält oft mehrere LED-Chips, die intern in Reihe geschaltet sind. Eine typische Konfiguration sind zwei Chips, jeder mit einer Durchlassspannung von ~3,1V, die in Reihe geschaltet sind, was zu der beobachteten Gesamtspannung von ~6,2V führt. Dieses Design ermöglicht eine höhere Leistungsfähigkeit in einem kompakten Gehäuse.

10. Funktionsprinzip und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Eine weiße LED verwendet typischerweise einen blau emittierenden Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleiterchip. Ein Teil des blauen Lichts wird durch eine Phosphorschicht, die den Chip bedeckt, in längere Wellenlängen (gelb, rot) umgewandelt. Die Mischung aus blauem Licht und phosphorkonvertiertem Licht führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Die spezifische Mischung der Phosphore bestimmt die CCT und den CRI des emittierten Lichts.

10.2 Branchentrends

Die Beleuchtungsindustrie strebt weiterhin nach höherer Effizienz (Lumen pro Watt), verbesserter Farbqualität (höherer CRI mit besserer spektraler Kontinuität, insbesondere R9 für Rottöne) und größerer Zuverlässigkeit. Thermisch optimierte Gehäuse, wie das in dieser Serie verwendete, sind Standard für Mittel- und Hochleistungs-LEDs, um die bei höheren Betriebsströmen erzeugte Wärme zu beherrschen. Es gibt auch einen Trend zu präziserem und engerem Binning, um Farb- und Helligkeitskonsistenz in großen Installationen sicherzustellen, wie es sich in der detaillierten Binning-Struktur für dieses Produkt widerspiegelt.