Technisches Datenblatt Weiße LED 5050 SMD - Abmessungen 5,0x5,0x1,9mm - Spannung 46-52V - Leistung 6,24W

1. Produktübersicht

Dieses Dokument bietet umfassende technische Spezifikationen für eine leistungsstarke, von oben betrachtbare weiße LED im 5050 Surface-Mount-Device (SMD)-Gehäuse. Die Komponente ist für anspruchsvolle Allgemeinbeleuchtungsanwendungen konzipiert, die hohe Lichtausbeute und Zuverlässigkeit erfordern. Ihr thermisch optimiertes Gehäusedesign ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung, unterstützt den Betrieb mit hohem Strom und trägt zur langfristigen Leistungsstabilität bei.

Die LED eignet sich für bleifreie Reflow-Lötprozesse und entspricht den relevanten Umweltvorschriften. Ihr kompakter Bauraum von 5,0 mm x 5,0 mm und der weite Betrachtungswinkel von 120 Grad machen sie vielseitig für verschiedene Beleuchtungskonzepte einsetzbar, bei denen Platz und Lichtverteilung entscheidende Faktoren sind.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED-Serie umfassen eine hohe Lichtstromleistung, ein robustes Wärmemanagement, das hohe Ströme ermöglicht, und eine kompakte Bauform. Diese Eigenschaften machen sie zur idealen Lösung für Architektur- und dekorative Beleuchtung, Retrofit-Anwendungen zum Ersatz traditioneller Lichtquellen, Allgemeinbeleuchtung sowie Hintergrundbeleuchtung für Innen- und Außenschilder. Das Produktdesign priorisiert sowohl die Leistung in Lumen pro Watt als auch die Langlebigkeit unter typischen Betriebsbedingungen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optische Leistung wird bei einem Standard-Prüfstrom von 100 mA und einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C gemessen. Die LED ist in sechs korrelierten Farbtemperaturen (CCT) verfügbar: 2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K und 6500K. Alle Varianten halten einen minimalen Farbwiedergabeindex (CRI oder Ra) von 80, mit einem typischen Wert von 82 und einer Messtoleranz von ±2.

Der Lichtstrom variiert je nach CCT. Für warmweiße Varianten (2700K, 3000K) beträgt der typische Lichtstrom 605 lm bzw. 635 lm, mit einem garantierten Mindestwert von 550 lm. Für neutral- und kaltweiße Varianten (4000K bis 6500K) beträgt der typische Lichtstrom 665 lm mit einem Minimum von 600 lm. Für Lichtstrommessungen gilt eine Toleranz von ±7 %. Die dominante Wellenlänge wird durch die CCT-Auswahl bestimmt und innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse für präzise Farbkonstanz kontrolliert.

2.2 Elektrische und thermische Parameter

Die absoluten Maximalwerte definieren die Betriebsgrenzen. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (IF) beträgt 120 mA, wobei unter bestimmten Bedingungen (Pulsbreite ≤100 μs, Tastverhältnis ≤1/10) ein gepulster Durchlassstrom (IFP) von 180 mA zulässig ist. Die maximale Verlustleistung (PD) beträgt 6240 mW. Das Bauteil hält eine Sperrspannung (VR) von bis zu 5 V aus. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) liegt zwischen -40°C und +105°C, und der Lagertemperaturbereich (Tstg) zwischen -40°C und +85°C. Die maximale Sperrschichttemperatur (Tj) beträgt 120°C.

Unter typischen Betriebsbedingungen (IF=100 mA, Tj=25°C) liegt die Durchlassspannung (VF) zwischen 46 V und 52 V, mit einem typischen Wert von 49 V und einer Toleranz von ±3 %. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10 μA bei VR=5 V. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt auf einer MCPCB (Rth j-sp) beträgt typischerweise 3°C/W. Das Bauteil verfügt über eine elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) von 1000 V (Human Body Model).

3. Erläuterung des Binning-Systems

3.1 Lichtstrom-Binning

Um Konsistenz zu gewährleisten, werden die LEDs in Lichtstrom-Bins sortiert. Die Bin-Struktur ist CCT-abhängig. Für 2700K und 3000K sind die Bins GM (550-600 lm), GN (600-650 lm) und GP (650-700 lm) definiert. Für CCTs von 4000K bis 6500K sind die Bins GN (600-650 lm), GP (650-700 lm) und GQ (700-750 lm) verfügbar. Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, Komponenten auszuwählen, die den spezifischen Lumenanforderungen ihrer Anwendung entsprechen.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird ebenfalls gebinnt, um die Schaltungsentwicklung zu unterstützen, insbesondere für das Treiben mehrerer LEDs in Reihe. Drei Spannungs-Bins sind bei IF=100 mA definiert: 6R (46-48 V), 6S (48-50 V) und 6T (50-52 V). Die Auswahl von LEDs aus einem engen Spannungs-Bin kann zu einer gleichmäßigeren Stromverteilung und einem vereinfachten Treiberdesign beitragen.

3.3 Farbort-Binning

Die Farbkonstanz wird streng kontrolliert. Die Farbortkoordinaten für jede CCT sind sowohl bei 25°C als auch bei 85°C Sperrschichttemperatur definiert. Die zulässige Variation für jedes Bin liegt innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse, einem Standardmaß für wahrnehmbare Farbunterschiede. Spezifische Mittelpunktskoordinaten (x, y) und Ellipsenparameter (a, b, Φ) sind für jeden CCT-Code (z.B. 27R5 für 2700K) angegeben. Dieses System stellt sicher, dass LEDs aus demselben Bin visuell farblich identisch erscheinen. Der Energy-Star-Binning-Standard wird im Bereich von 2600K bis 7000K angewendet.

4. Analyse der Leistungskurven

Obwohl spezifische grafische Kurven für IV-Kennlinien oder den Lichtstromerhalt in den extrahierten Inhalten nicht bereitgestellt werden, können wichtige Leistungsaspekte aus den Tabellendaten abgeleitet werden. Die Beziehung zwischen Durchlassstrom und -spannung wird durch die VF-Spezifikation bei 100 mA angezeigt. Die thermische Leistung wird durch den thermischen Widerstand (Rth j-sp) von 3°C/W charakterisiert, der entscheidend für die Abschätzung des Sperrschichttemperaturanstiegs unter Betriebsleistung ist. Der weite Betrachtungswinkel von 120 Grad (2θ1/2) deutet auf ein lambertisches oder ähnliches Abstrahlmuster hin, das eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung bietet.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen und Polarität

Das LED-Gehäuse hat eine Grundfläche von 5,00 mm x 5,00 mm bei einer Höhe von etwa 1,90 mm. Eine detaillierte Maßzeichnung zeigt Draufsicht, Untersicht und Seitenansicht. Das Lötpad-Layout ist in der Untersicht klar dargestellt. Anode und Kathode sind deutlich gekennzeichnet. Die Kathode ist typischerweise durch eine grüne Markierung oder eine Kerbe im Gehäuse identifiziert. Die Maßtoleranz beträgt, sofern nicht anders angegeben, ±0,1 mm.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die Komponente eignet sich für bleifreies Reflow-Löten. Ein detailliertes Lötprofil wird spezifiziert, um thermische Schäden zu vermeiden. Zu den Schlüsselparametern gehören: ein Vorwärmen von 150°C auf 200°C über 60-120 Sekunden; eine maximale Aufheizrate von 3°C/Sekunde bis zur Spitzentemperatur; eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) zwischen 60 und 150 Sekunden; eine maximale Gehäusespitzentemperatur (Tp) von 260°C; und eine Zeit innerhalb von 5°C dieser Spitze (tp) von maximal 30 Sekunden. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitzentemperatur sollte 8 Minuten nicht überschreiten. Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend für die Integrität der Lötstellen und die Zuverlässigkeit der LED.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Die LEDs werden auf einer geprägten Trägerbahn für die automatisierte Montage geliefert. Die maximale Stückzahl pro Rolle beträgt 2000. Die kumulative Toleranz über 10 Teilungen der Bahn beträgt ±0,2 mm. Die Verpackung ist mit der Artikelnummer, dem Herstellungsdatumscode und der Menge gekennzeichnet.

7.2 Artikelnummernsystem

Ein detailliertes Artikelnummernsystem (z.B. T5C**8G1C-*****) wird verwendet, um Schlüsselattribute zu kodieren. Der Code gliedert sich wie folgt: X1 gibt den Gehäusetyp an (5C für 5050). X2 spezifiziert die CCT (z.B. 27 für 2700K). X3 gibt den Farbwiedergabeindex an (8 für Ra80). X4 und X5 bezeichnen die Anzahl der seriellen und parallelen Chips im Gehäuse. X6 ist ein Bauteilcode. X7 ist ein Farbcode, der spezifische Leistungsklassen definiert (z.B. ANSI-Standards, Hochtemperaturversionen). X8, X9 und X10 sind für interne oder Reservecodes. Dieses System ermöglicht die präzise Identifikation und Bestellung der gewünschten LED-Konfiguration.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Designüberlegungen

Beim Entwurf mit dieser LED ist das Wärmemanagement aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit von größter Bedeutung. Der niedrige thermische Widerstand (3°C/W) ist nur wirksam, wenn die LED ordnungsgemäß auf einer geeigneten Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder einem anderen wärmeableitenden Substrat montiert ist. Entwickler müssen die erwartete Sperrschichttemperatur basierend auf dem Durchlassstrom, der Durchlassspannung und dem systemweiten thermischen Widerstand berechnen, um sicherzustellen, dass sie für langfristige Zuverlässigkeit unter dem Maximalwert von 120°C bleibt.

Das elektrische Design muss die hohe Durchlassspannung (typisch 49 V bei 100 mA) berücksichtigen. Konstantstromtreiber werden empfohlen, um eine stabile Lichtleistung und Farbe über Temperatur und Lebensdauer zu gewährleisten. Die Sperrspannungsschutzgrenze von 5 V sollte im Schaltungsdesign beachtet werden. Für Anwendungen, die spezifische Farbkonstanz erfordern, wird die Auswahl von LEDs aus demselben Lichtstrom- und Farbort-Bin empfohlen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Mid-Power-LEDs bietet diese 5050-Komponente einen deutlich höheren Lichtstrom pro Gehäuse, was die Anzahl der benötigten Komponenten für eine bestimmte Lichtleistung reduziert. Ihr thermisch optimiertes Design ermöglicht es ihr, höhere Treiberströme als konventionelle Gehäuse ähnlicher Größe zu bewältigen, was potenziell eine bessere Effizienz (lm/W) bei höheren Betriebspunkten bietet. Die Verfügbarkeit von engem Farbort-Binning (5-Schritt-MacAdam) und hohem CRI (Ra80 min) macht sie für Anwendungen geeignet, bei denen Farbqualität und -konstanz entscheidend sind, wie z.B. Einzelhandelsbeleuchtung oder Museumsbeleuchtung.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der typische Treiberstrom für diese LED?

A: Die elektro-optischen Eigenschaften sind bei 100 mA spezifiziert. Sie kann bis zu ihrem absoluten Maximum von 120 mA kontinuierlich betrieben werden, aber die Lichtleistung und Effizienz sollten am beabsichtigten Betriebspunkt überprüft werden, da sie mit dem Strom variieren.

F: Wie interpretiere ich das Spannungs-Binning (6R, 6S, 6T)?

A: Dies gibt den Durchlassspannungsbereich bei 100 mA an. Zum Beispiel haben LEDs aus Bin 6S eine VF zwischen 48 V und 50 V. Die Verwendung von LEDs aus demselben Bin kann das Treiberdesign vereinfachen, indem die Spannungsstreuung in Reihenschaltungen reduziert wird.

F: Ist ein Kühlkörper notwendig?

A: Ja, unbedingt. Bei einer maximalen Verlustleistung von über 6 Watt ist ein effektives Wärmemanagement über eine MCPCB und/oder einen systemweiten Kühlkörper unerlässlich, um Leistung und Lebensdauer zu erhalten. Der thermische Widerstand von 3°C/W gilt von der Sperrschicht zum Lötpunkt; der gesamte systemweite thermische Widerstand zur Umgebung muss berechnet werden.

11. Praktische Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Lineares LED-Modul für Bürobeleuchtung.Mehrere 5050-LEDs können in Reihe auf einem langen, schmalen MCPCB-Streifen angeordnet werden. Ihre hohe Lumenleistung bedeutet, dass weniger LEDs pro Meter benötigt werden, um die gewünschte Beleuchtungsstärke zu erreichen, was potenziell Kosten und Komplexität senkt. Der weite Betrachtungswinkel sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung über eine Decke oder Arbeitsfläche. Die Auswahl von 4000K- oder 5000K-LEDs mit Ra80 bietet eine neutrale, produktive Lichtumgebung.

Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtungseinheit für ein Großflächenschild.Die hohe Helligkeit und das robuste Gehäuse machen diese LEDs geeignet für Außen- oder Innenwerbetafeln mit hoher Umgebungshelligkeit. Sie können dicht hinter einer Diffusorscheibe gepackt werden. Das enge Farb-Binning stellt eine einheitliche weiße Hintergrundfarbe über die gesamte Schildfläche sicher, was für das Markenimage und die Lesbarkeit entscheidend ist.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Dies ist eine phosphorkonvertierte weiße LED. Der Kern des Bauteils ist ein Halbleiterchip, der blaues Licht emittiert, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung durch ihn fließt (Elektrolumineszenz). Dieses blaue Licht wird teilweise von einer auf dem Chip aufgebrachten Phosphorschicht absorbiert. Der Phosphor gibt diese Energie als Licht über ein breites Spektrum im gelben/orangen/roten Bereich wieder ab. Die Kombination des verbleibenden blauen Lichts vom Chip und des breitbandigen Lichts vom Phosphor vermischt sich zu weißem Licht. Das genaue Verhältnis von blauem zu phosphorkonvertiertem Licht bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT) der Ausgabe. Der Farbwiedergabeindex (CRI) wird von der spezifischen Phosphormischung beeinflusst, wobei komplexere Mischungen typischerweise durch das Schließen spektraler Lücken höhere CRI-Werte erzielen.

13. Technologietrends

Die Festkörperbeleuchtungsindustrie entwickelt sich weiterhin hin zu höherer Effizienz (Lumen pro Watt), verbesserter Farbqualität (höherer CRI und bessere Farbkonstanz) und größerer Zuverlässigkeit. Gehäuse wie diese 5050-LED repräsentieren einen Trend, Mid-Power-Plattformen zu skalieren, um höhere Treiberströme und Leistungsniveau zu bewältigen, wodurch die Grenzen zwischen Mid-Power- und High-Power-LED-Kategorien verschwimmen. Dies wird durch fortschrittliche Gehäusematerialien (z.B. Keramiksubstrate, hochwärmeleitfähige Vergussmassen) und verbesserte Phosphortechnologie für bessere thermische Stabilität und Farbstabilität erreicht. Darüber hinaus wird zunehmend Wert auf die Standardisierung von Bauraum, photometrischer Prüfung und Binning gelegt, um das Design und die Beschaffung für Beleuchtungshersteller zu vereinfachen. Das Streben nach Nachhaltigkeit treibt auch höhere Effizienz und längere Lebensdauern voran, was die Gesamtbetriebskosten und Umweltauswirkungen reduziert.