Sprache auswählen

Technische Datenblatt - Weiße LED im Keramikgehäuse 3535 - Maße 3,45x3,45x2,20mm - Spannung 2,6-3,4V - Farbe Weiß - Leistung bis 6,8W

Detaillierte technische Spezifikation einer hochleistungsstarken weißen LED im Keramikgehäuse, inkl. elektrischer, optischer und mechanischer Parameter sowie Applikationshinweise.
smdled.org | PDF Size: 1.9 MB
Bewertung: 4.5/5
Ihre Bewertung
Sie haben dieses Dokument bereits bewertet
PDF-Dokumentendeckel - Technische Datenblatt - Weiße LED im Keramikgehäuse 3535 - Maße 3,45x3,45x2,20mm - Spannung 2,6-3,4V - Farbe Weiß - Leistung bis 6,8W

Inhaltsverzeichnis

1. Produktübersicht

Dieses technische Dokument beschreibt die Spezifikationen einer leistungsstarken weißen Leuchtdiode (LED) für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen. Die LED nutzt ein Keramikgehäuse für überlegene Wärmeableitung und langfristige Zuverlässigkeit, was sie für eine breite Palette industrieller und kommerzieller Anwendungen geeignet macht.

1.1 Allgemeine Beschreibung

Das weiße Licht wird durch die Kombination eines blauen Halbleiterchips mit Leuchtstoffmaterialien erzeugt. Das emittierte Lichtspektrum kann über verschiedene Weißlichttemperaturen eingestellt werden. Das Gehäuse ist kompakt mit den Abmessungen 3,45mm Länge, 3,45mm Breite und einer Höhe von 2,20mm, was die Integration in platzbeschränkte Designs erleichtert.

1.2 Hauptmerkmale

1.3 Zielanwendungen

Die Kombination aus hohem Lichtstrom, Zuverlässigkeit und kompakter Bauweise macht diese LED für zahlreiche Beleuchtungssegmente geeignet:

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Alle Parameter sind bei einer Lötstellentemperatur (Ts) von 25°C spezifiziert, was eine standardisierte Vergleichsbasis bietet.

2.2 Elektrische Parameter und absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Betriebsgrenzen, die nicht überschritten werden dürfen, um die Bauteilzuverlässigkeit zu gewährleisten und dauerhafte Schäden zu vermeiden.

2.3 Thermische Eigenschaften

Eine effektive Wärmeableitung ist für die LED-Leistung und Lebensdauer von entscheidender Bedeutung.

.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in Beleuchtungssystemen zu gewährleisten, werden LEDs nach der Herstellung nach wichtigen Parametern sortiert (gebinned).

3.1 Farbtemperatur (CCT) Binning

Die Produktfamilie deckt das gesamte Spektrum des Weißlichts ab. Jede Modellvariante entspricht einer spezifischen Nenn-CCT: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 4500K, 5000K, 5700K, 6000K und 6500K. Dies ermöglicht eine präzise Auswahl für Anwendungen, bei denen Farbkonstanz entscheidend ist, z.B. in Mehrfach-LED-Leuchten oder über verschiedene Produktionschargen hinweg.

3.2 Lichtstrom Binning

Der Lichtstrom wird bei Standard-Testströmen klassifiziert. Ein Modell könnte beispielsweise garantieren, bei 350mA zwischen 170 und 200 Lumen zu erzeugen. Dieses Binning stellt vorhersagbare Lichtausgangsstufen sicher und ermöglicht es Designern, die Anzahl der benötigten LEDs zur Erzielung eines Ziel-Lichtstroms für ihr Produkt genau zu berechnen.F3.3 Flussspannungs-(VF-)Bereich

Obwohl in diesem Dokument nicht explizit in diskrete Klassen unterteilt, ist der spezifizierte VF-Bereich von 2,6V bis 3,4V bei 350mA selbst eine Form der elektrischen Sortierung. Für Designs, die LEDs in Reihe schalten, ist die kumulative Variation des Spannungsabfalls wichtig zu berücksichtigen. Bei Parallelschaltung muss aufgrund potenzieller VF mismatches.

-Streuungen auf die Stromaufteilung geachtet werden.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Verständnis des LED-Verhaltens unter variierenden Bedingungen ist entscheidend für ein robustes Systemdesign.

4.1 Strom-Spannungs-(I-V)-KennlinieFDie I-V-Kurve ist nichtlinear, typisch für eine Diode. Die Flussspannung steigt mit dem Strom. Betrieb am oberen Ende des Strombereichs (z.B. 700mA gegenüber 350mA) führt zu einem höheren V

, was die elektrische Eingangsleistung und die thermische Belastung erhöht. Treiberschaltungen müssen für diesen Spannungsbereich ausgelegt sein.

4.2 Lichtstrom vs. Vorwärtsstrom

Die Lichtausbeute steigt im Allgemeinen mit dem Treiberstrom, aber die Beziehung ist nicht perfekt linear. Die Lichtausbeute (Lumen pro Watt) erreicht oft bei einem moderaten Strom ihr Maximum und sinkt bei höheren Strömen aufgrund des Efficiency Droop, einem Phänomen, bei dem der interne Quantenwirkungsgrad abfällt. Daher ergibt der Betrieb mit 700mA möglicherweise nicht den doppelten Lichtstrom von 350mA, wie in den Parametertabellen angegeben.

4.3 Thermische Effekte auf die LeistungjDie LED-Leistung ist stark temperaturabhängig. Mit steigender Sperrschichttemperatur (T

: Die Spitzenwellenlänge des blauen Chips und die Konversionsleistung der Leuchtstoffe können sich mit der Temperatur ändern, was möglicherweise eine leichte Verschiebung der CCT und der Farbart verursacht.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Zeichnungen

Die LED hat einen quadratischen Grundriss von 3,45mm x 3,45mm mit einer Nennhöhe von 2,20mm. Detaillierte Zeichnungen zeigen typischerweise Drauf-, Seiten- und Bodenansichten mit kritischen Abmessungen wie Pad-Größe (z.B. 1,30mm x 0,85mm), Pad-Abständen und Gesamttoleranzen (üblicherweise ±0,2mm). Diese Abmessungen sind entscheidend für das Design des Leiterplatten-Landmusters (Footprint), um eine ordnungsgemäße Lötung und Ausrichtung zu gewährleisten.

5.2 Pad-Design und Polungsidentifikation

Die Unterseite des Gehäuses weist zwei metallisierte Lötpads auf. Ein Pad ist elektrisch mit der Anode (Pluspol) verbunden, das andere mit der Kathode (Minuspol). Die Polarität ist typischerweise oben oder unten am Bauteil markiert, z.B. mit einer Kathoden-Markierung (wie eine Kerbe, ein Punkt oder eine abgeschrägte Ecke). Während der Leiterplattenbestückung muss die korrekte Polarität beachtet werden, damit die LED funktioniert.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Anleitung zur SMT-Relflö-Lötung

Diese LED ist für bleifreie (Pb-freie) Reflow-Lötprozesse konzipiert. Ein Standard-Relflö-Profil mit einer Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C wird empfohlen. Das Keramikgehäuse-Material hält diesen Temperaturen stand. Wichtige Profilstufen umfassen Vorwärmen (Anheizen zur Aktivierung des Flussmittels), Temperaturangleich (zum Ausgleich der Platinentemperatur), Reflow (wo das Lot schmilzt, Spitzentemperatur für 20-40 Sekunden) und kontrolliertes Abkühlen. Es ist wichtig, die Profil-Empfehlungen zu befolgen, um thermischen Schock oder Lötstellenfehler zu vermeiden.

6.2 Handhabungs- und Lagerbedingungen

Aufgrund ihrer MSL 1-Einstufung ist für die Lagerung keine Trockenverpackung erforderlich. Dennoch sollten während der Handhabung Standard-ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) getroffen werden, da der Halbleiterchip empfindlich gegenüber statischer Elektrizität ist. Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze und Handgelenkbänder. Vermeiden Sie mechanische Belastung des Gehäuses, insbesondere im Linsen-/Dom-Bereich (falls vorhanden). Lagern Sie die Bauteile in einer sauberen, trockenen Umgebung.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

: Jede Rolle enthält ein Etikett mit Informationen wie Artikelnummer, Menge, Losnummer und Datumscode für die Rückverfolgbarkeit.

7.2 Modellnummerierungssystem

Die Artikelnummer (z.B. RF-AL-C3535L2K1**-M1) codiert wichtige Eigenschaften. Während die vollständige Entschlüsselung einen separaten Leitfaden erfordern kann, beinhalten typische Konventionen: \"C3535\" bezeichnet die 3,45x3,45mm Gehäusegröße, \"L2\" kann eine Leistungs- oder Lichtstromstufe anzeigen, und der Abschnitt \"K1**\" gibt die genaue Farbtemperaturklasse an (z.B. 27 für 2700K, 30 für 3000K). Das Suffix \"M1\" bezeichnet oft eine spezifische Revision oder Materialgruppe.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

: Wo maximale Lichtausbeute aus einer kleinen Quelle benötigt wird, wie in kompakten Spots oder Hochlumen-Modulen, indem ihre 2000mA-Dauerstromfähigkeit mit ordnungsgemäßer Kühlung genutzt wird.

8.2 Design-Überlegungen

: Halten Sie die Leiterbahnen zum Treiber kurz und breit, um Spannungsabfall und Induktivität zu minimieren. Integrieren Sie Schutzdioden gegen Verpolung oder entsprechende Schaltungsblöcke, falls eine Gefahr falscher Installation besteht.

9. Technischer Vergleich

: Das verbesserte thermische Design ermöglicht den Betrieb mit Dauerströmen von 2000mA und mehr, sodass sie als Hochleistungs-LED-Quelle fungieren kann, während viele Kunststoffgehäuse auf Ströme unter 1000mA beschränkt sind.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)
F: Was ist die erwartete Lebensdauer dieser LED?

A: Die LED-Lebensdauer ist typischerweise als der Zeitpunkt definiert, an dem der Lichtstrom auf 70% des Anfangswerts abfällt (L70). Obwohl in diesem Datenblatt nicht explizit angegeben, überschreiten LEDs mit Keramikgehäuse und ordnungsgemäßem thermischen Management unter empfohlenen Betriebsbedingungen oft 50.000 Stunden bis zum L70-Wert.
F: Kann ich diese LED mit einer Spannungsquelle betreiben?

A: Dies wird dringend abgeraten. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine kleine Änderung der Flussspannung (aufgrund von Temperatur oder Bin-Variation) kann eine große Stromänderung verursachen und möglicherweise zu thermischem Durchgehen führen. Verwenden Sie immer einen Konstantstromtreiber.
F: Wie beeinflusst der 120-Grad-Abstrahlwinkel mein Optikdesign?

A: Er liefert einen sehr breiten \"Roh\"-Strahl. Wenn ein engerer Strahl erforderlich ist (z.B. für einen Spot), benötigen Sie eine Kollimationslinse oder einen Reflektor. Der große Winkel ist vorteilhaft für Anwendungen, die eine gleichmäßige, diffuse Beleuchtung ohne Hotspots erfordern.
F: Gibt es eine Entlastungskurve für den Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen?jA: Während hier keine spezifische Kurve bereitgestellt wird, ermöglichen die absoluten Maximalwerte und die Wärmewiderstandsdaten eine Berechnung. Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (oft 150°C) sollte nicht überschritten werden. Mit der Formel Ts= TD+ (P* RθJ-S

) können Sie die maximal zulässige Verlustleistung für eine gegebene Lötstellentemperatur berechnen, die von der Umgebungstemperatur und der Kühlung beeinflusst wird.

11. Praktische Anwendungsfälle
Fallstudie: Hocheffiziente kommerzielle Einbauleuchte

Ein Hersteller entwirft eine Einbauleuchte für Büro-Decken. Er verwendet 6 dieser Keramik-LEDs auf einer runden Metallkern-Leiterplatte (MCPCB). Jede LED wird durch einen einzelnen, effizienten Konstantstromtreiber mit 500mA betrieben. Das Keramikgehäuse überträgt die Wärme effizient auf die MCPCB, die selbst am Aluminiumgehäuse der Leuchte befestigt ist, das als Kühlkörper dient. Dies hält die Sperrschichttemperaturen niedrig, gewährleistet eine stabile Lichtausbeute (>100 Lumen pro Watt Systemwirkungsgrad) und erhält die Farbkonstanz über eine 50.000-Stunden-Lebensdauer, wobei strenge kommerzielle Garantieanforderungen erfüllt werden.
Fallstudie: Langlebige Outdoor-Wandfluter

Für die Beleuchtung von Gebäudefassaden integriert eine lineare Leuchte mehrere LEDs, die entlang eines extrudierten Aluminiumprofils angeordnet sind. Die Beständigkeit des Keramikgehäuses gegen Feuchtigkeit und UV-Strahlung ist entscheidend für die Haltbarkeit im Außenbereich. Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel ist ideal, um einen gleichmäßigen, kontinuierlichen Lichtstrom auf der Wandoberfläche zu erzeugen. Die hohe maximale Strombelastbarkeit ermöglicht es dem Designer, die Anzahl der LEDs pro Meter bei gleichbleibender hoher Helligkeit zu reduzieren, was die Bauteilanzahl und die Kosten senkt.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine weiße LED ist eine Festkörper-Lichtquelle, die elektrische Energie durch Elektrolumineszenz direkt in sichtbares Licht umwandelt. Das Kernelement ist ein Halbleiterchip, typischerweise aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), der bei Anlegen eines Vorwärtsstroms an seinen p-n-Übergang blaues Licht emittiert. Um weißes Licht zu erzeugen, wird der blaue Chip mit einer Schicht aus gelben (oder einer Mischung aus roten und grünen) Leuchtstoffmaterialien beschichtet. Ein Teil des blauen Lichts wird von den Leuchtstoffen absorbiert, die dann Licht bei längeren, gelben Wellenlängen wieder aussenden. Das menschliche Auge nimmt die Mischung aus dem verbleibenden direkten blauen Licht und dem konvertierten gelben Licht als weiß wahr. Das spezifische Verhältnis von blauer zu gelber Emission bestimmt die Farbtemperatur (CCT) des weißen Lichts. Das Keramiksubstrat dient sowohl als elektrische Verbindungsplattform für den Chip als auch als primärer Pfad für die Wärmeableitung.

13. Branchentrends

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum wichtig
Lichtausbeute lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten.
Lichtstrom lm (Lumen) Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit.
Farbtemperatur K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien.
Farbwiedergabeindex Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet.
Farborttoleranz MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs.
Dominante Wellenlänge nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektralverteilung Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität.

Elektrische Parameter

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design-Überlegungen
Flussspannung Vf Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs.
Flussstrom If Stromwert für normalen LED-Betrieb. Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer.
Max. Pulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden.
Sperrspannung Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten.
Wärmewiderstand Rth (°C/W) Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Wärmemanagement & Zuverlässigkeit

Begriff Schlüsselmetrik Einfache Erklärung Auswirkung
Sperrschichttemperatur Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang L70 / L80 (Stunden) Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED.
Lichtstromerhaltung % (z.B. 70%) Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten.
Farbverschiebung Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Grad der Farbänderung während der Verwendung. Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen.
Thermisches Altern Materialabbau Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen.

Verpackung & Materialien

Begriff Gängige Typen Einfache Erklärung Merkmale & Anwendungen
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip-Chip Chip-Elektrodenanordnung. Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung.
Phosphorbeschichtung YAG, Silikat, Nitrid Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Qualitätskontrolle & Binning

Begriff Binning-Inhalt Einfache Erklärung Zweck
Lichtstrom-Bin Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge.
Spannungs-Bin Code z.B. 6W, 6X Nach Flussspannungsbereich gruppiert. Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz.
Farb-Bin 5-Schritt MacAdam-Ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte.
CCT-Bin 2700K, 3000K usw. Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen.

Prüfung & Zertifizierung

Begriff Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lichtstromerhaltungstest Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet.
TM-21 Lebensdauerschätzstandard Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Beleuchtungstechnische Gesellschaft Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. Industrieanerkannte Testbasis.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Marktzugangsvoraussetzung international.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit.