T20 Serie 2016 Weißlicht-LED Datenblatt - Abmessungen 2,0x1,6x0,75mm - Spannung 5,9-6,4V - Leistung 0,64W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die T20 Serie 2016 ist eine hochleistungsfähige Weißlicht-LED für allgemeine Beleuchtungsanwendungen. Diese Top-View-LED verfügt über ein thermisch optimiertes Gehäusedesign, das einen hohen Lichtstromausgang und zuverlässigen Betrieb unter anspruchsvollen Bedingungen ermöglicht. Ihre kompakte Bauform und der große Betrachtungswinkel machen sie für eine Vielzahl von Leuchten geeignet.

1.1 Kernvorteile

• Thermisch optimiertes Gehäuse:Verbessertes Wärmemanagement für bessere Leistung und Langlebigkeit.
• Hoher Lichtstromausgang:Liefert helle, effiziente Beleuchtung.
• Hohe Stromtragfähigkeit:Unterstützt Betrieb mit bis zu 100mA Durchlassstrom.
• Kompakte Gehäusegröße:Der 2016-Fußabdruck (2,0mm x 1,6mm) ermöglicht hochdichte PCB-Layouts.
• Großer Betrachtungswinkel:Ein typischer Halbwertswinkel von 120 Grad sorgt für breite, gleichmäßige Lichtverteilung.
• Bleifrei und RoHS-konform:Geeignet für umweltbewusste Fertigungsprozesse.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Diese LED ist für vielfältige Beleuchtungslösungen entwickelt, bei denen Zuverlässigkeit und Effizienz oberste Priorität haben.

• Innenraumbeleuchtung:Einbauleuchten, Panel-Leuchten und andere Innenleuchten.
• Retrofits und Ersatz:Modernisierung bestehender Beleuchtungssysteme mit moderner LED-Technologie.
• Allgemeine Beleuchtung:Eine vielseitige Lichtquelle für gewerbliche und private Nutzung.
• Architektur- und dekorative Beleuchtung:Akzentbeleuchtung, indirekte Beleuchtung und andere designorientierte Anwendungen.

2. Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Hauptparameter.

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die Leistung wird unter Standardtestbedingungen bei 80mA Durchlassstrom (IF) und einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C gemessen. Der Lichtstrom variiert mit der Farbtemperatur (CCT) und dem Farbwiedergabeindex (CRI).

• Lichtstrom (typisch/minimal):Liegt je nach CCT/CRI-Kombination zwischen ca. 51 lm und 66 lm. Beispielsweise hat eine 4000K-LED mit Ra80 einen typischen Lichtstrom von 66 lm und einen Mindestwert von 63 lm.
• Toleranzen:Lichtstrommessungen haben eine Toleranz von ±7%, und CRI (Ra)-Messungen eine Toleranz von ±2.

2.2 Absolute Maximalwerte

Dies sind die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen gehalten werden.

• Durchlassstrom (IF):100 mA (Dauerbetrieb).
• Puls-Durchlassstrom (IFP):150 mA (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1/10).
• Verlustleistung (PD):640 mW.
• Sperrspannung (VR):5 V.
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +105°C.
• Sperrschichttemperatur (Tj):120°C (Maximum).

2.3 Elektrische und thermische Eigenschaften

Dies sind typische Betriebsparameter bei Tj=25°C.

• Durchlassspannung (VF):5,9V bis 6,4V bei IF=80mA, mit einer Messtoleranz von ±0,2V.
• Betrachtungswinkel (2θ1/2):120 Grad (typisch). Dies ist der Winkel außerhalb der Achse, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts abfällt.
• Thermischer Widerstand (Rth j-sp):25 °C/W (typisch). Dieser Parameter gibt den thermischen Widerstand von der LED-Sperrschicht zum Lötpunkt auf einer MCPCB an, entscheidend für die Kühlkörperauslegung.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Hält 1000V stand (Human Body Model).

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LEDs werden basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins sortiert, um Konsistenz in Produktionschargen sicherzustellen.

3.1 Lichtstrom-Binning

LEDs werden in spezifische Lichtstromklassen (z.B. E8, F1) mit definierten Minimal- und Maximalwerten der Lichtausbeute kategorisiert. Die Binning-Struktur ist für verschiedene CCT- und CRI-Kombinationen separat definiert. Beispielsweise hat eine 4000K Ra80-LED im Bin F1 einen Lichtstrom zwischen 66 lm und 70 lm.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

LEDs werden auch nach dem Durchlassspannungsabfall bei 80mA gebinnt. Codes wie Z3, A4, B4 und C4 repräsentieren Spannungsbereiche (z.B. Z3: 5,6V - 5,8V). Dies ist wichtig für die Auslegung von Konstantstrom-Treibern, um gleichmäßige Helligkeit über mehrere LEDs in einer Reihe sicherzustellen.

3.3 Farbort-Binning (Farbe)

Die Farbkonsistenz wird innerhalb einer 5-Schritt-MacAdam-Ellipse im CIE-Farbtafeld kontrolliert. Jede CCT (z.B. 2700K, 4000K) hat einen definierten Mittelpunkt (x, y) und Ellipsenparameter (a, b, Φ). Dies gewährleistet minimale sichtbare Farbunterschiede zwischen LEDs mit demselben nominellen Weißpunkt.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben Einblick in das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen.

4.1 Spektrale Leistungsverteilung

Das Datenblatt enthält Spektren für sowohl Ra80- als auch Ra90-Varianten. Diese Kurven zeigen die relative Intensität über die Wellenlängen und definieren die Farbqualität und Wiedergabeeigenschaften des Lichts.

4.2 Strom vs. Spannung (I-V) und Strom vs. relative Intensität

Die I-V-Kurve (Abb. 5) zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Durchlassstrom und -spannung. Die Kurve für Durchlassstrom vs. relative Intensität (Abb. 4) zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Wichtige Diagramme veranschaulichen den Einfluss der Umgebungstemperatur (Ta):

• Relativer Lichtstrom vs. Ta (Abb. 6):Die Lichtausbeute nimmt mit steigender Temperatur ab. Ein ordnungsgemäßes thermisches Design ist entscheidend, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten.
• Relative Durchlassspannung vs. Ta (Abb. 7):Die Durchlassspannung nimmt typischerweise mit steigender Temperatur ab.
• Farbortverschiebung vs. Ta (Abb. 8):Zeigt, wie sich die Weißpunkt-Farbkoordinaten mit der Temperatur verschieben können.

4.4 Entlastungskurve für Durchlassstrom

Abbildung 9 zeigt den zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungs-/Lötpunkttemperatur. Um Zuverlässigkeit zu gewährleisten und Überhitzung zu vermeiden, muss der maximal zulässige Strom bei höheren Umgebungstemperaturen reduziert werden.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat eine kompakte 2016-Gehäusegröße. Wichtige Abmessungen sind:

• Länge: 2,00 mm
• Breite: 1,60 mm
• Höhe: 0,75 mm (typisch)
• Die Abmessungen des Lötpads (Land Pattern) für das PCB-Layout sind angegeben.

Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1mm.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Kathode und Anode sind im Draufsichtdiagramm deutlich gekennzeichnet. Die korrekte Polungsverbindung ist für den Betrieb des Bauteils unerlässlich.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit standardmäßigen bleifreien Reflow-Lötprozessen kompatibel. Die empfohlenen Profilparameter umfassen:

• Maximale Gehäusekörpertemperatur (Tp):260°C maximal.
• Zeit oberhalb Liquidus (TL=217°C):60 bis 150 Sekunden.
• Aufheizrate:Maximal 3°C pro Sekunde von TL bis Tp.
• Vorwärmen:Anstieg von 150°C auf 200°C über 60-120 Sekunden.

Die Einhaltung dieses Profils ist entscheidend, um thermische Schäden am LED-Gehäuse und am internen Chip zu verhindern.

6.2 Handhabungs- und Lagerungsaspekte

• Bei der Handhabung sollten ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
• Die empfohlene Lagertemperatur liegt zwischen -40°C und +85°C.
• Vermeiden Sie Feuchtigkeitseinwirkung; verwenden Sie bei Bedarf trockene Verpackung oder führen Sie ein Trocknen gemäß Standard-MSL-Verfahren (Moisture Sensitivity Level) durch.

7. Artikelnummern- und Bestellinformationen

7.1 Modellnummernsystem

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

• X1 (Typschlüssel):'20' für das 2016-Gehäuse.
• X2 (CCT-Schlüssel):z.B. '27' für 2700K, '40' für 4000K.
• X3 (Farbwiedergabe):'7' für Ra70, '8' für Ra80, '9' für Ra90.
• X4 (Serienchips):Anzahl der Chips in Reihe (1-Z).
• X5 (Parallelchips):Anzahl der Chips parallel (1-Z).
• X6 (Bauteilschlüssel):Interne Bezeichnung (A-Z).
• X7 (Farbschlüssel):Definiert den Leistungsstandard (z.B. 'M' für ANSI, 'F' für ERP).

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Treiberschaltungsdesign

Aufgrund der Durchlassspannungseigenschaften und des Binnings wird ein Konstantstromtreiber gegenüber einer Konstantspannungsquelle dringend empfohlen. Dies gewährleistet eine stabile Lichtausbeute und schützt die LED vor Stromspitzen. Der Treiber sollte so ausgewählt werden, dass er innerhalb der absoluten Maximalwerte arbeitet, wobei die Entlastungskurve für Hochtemperaturumgebungen zu berücksichtigen ist.

8.2 Thermomanagement

Effektive Wärmeableitung ist entscheidend für Leistung und Lebensdauer. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (Rth j-sp) beträgt 25°C/W. Gestalten Sie die PCB und den Kühlkörper so, dass die Lötpunkttemperatur so niedrig wie möglich gehalten wird, insbesondere bei Betrieb mit hohen Strömen oder in warmer Umgebung. Verwenden Sie wärmeleitfähige Materialien und sorgen Sie für einen guten mechanischen Kontakt zwischen LED-Gehäuse und Kühlkörper.

8.3 Optisches Design

Der 120-Grad-Betrachtungswinkel eignet sich für Anwendungen, die breite, diffuse Beleuchtung erfordern. Für stärker gebündelte Lichtstrahlen sind Sekundäroptiken (Linsen oder Reflektoren) erforderlich. Das Top-View-Design erleichtert die direkte Lichtemission senkrecht zur Montageebene.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während im Quelldokument keine spezifischen Wettbewerbsvergleiche angegeben sind, umfassen die Hauptunterscheidungsmerkmale der T20 Serie 2016 LED basierend auf ihren Spezifikationen:

• Ausgewogene Leistung:Bietet eine wettbewerbsfähige Kombination aus hohem Lichtstrom, guten CRI-Optionen (bis zu Ra90) und einem breiten CCT-Bereich in einem sehr kompakten Gehäuse.
• Thermisches Design:Das ausdrücklich genannte 'thermisch optimierte Gehäusedesign' deutet auf einen Fokus auf Zuverlässigkeit unter Betriebsbedingungen hin, was einen Vorteil in Anwendungen mit anspruchsvollem Wärmemanagement bieten kann.
• Umfassendes Binning:Detailliertes Binning für Lichtstrom, Spannung und Farbe (5-Schritt-MacAdam) ermöglicht präzises Farbabgleich und elektrische Konsistenz in hochwertigen Beleuchtungsprodukten.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Wie hoch ist der tatsächliche Leistungsverbrauch dieser LED?

Unter den typischen Testbedingungen von 80mA und einer Durchlassspannung von 5,9V-6,4V liegt die elektrische Leistung zwischen 472mW und 512mW. Dies liegt unter der absoluten Maximalverlustleistung von 640mW und bietet einen Sicherheitsspielraum.

10.2 Kann ich diese LED mit ihrem Maximalstrom von 100mA betreiben?

Ja, aber nur, wenn die thermischen Bedingungen dies zulassen. Sie müssen die Entlastungskurve für den Durchlassstrom (Abb. 9) konsultieren. Bei erhöhten Umgebungstemperaturen wird der maximal zulässige Strom reduziert. Das Überschreiten des entlasteten Stroms oder der maximalen Sperrschichttemperatur (120°C) verkürzt die Lebensdauer der LED.

10.3 Wie wähle ich den richtigen Bin für meine Anwendung?

Für ein einheitliches Erscheinungsbild in Mehrfach-LED-Leuchten geben Sie enge Bins für Lichtstrom (z.B. nur F1) und Farbort (5-Schritt-Ellipse) an. Für kostenbewusste Anwendungen, bei denen leichte Schwankungen akzeptabel sind, könnte ein breiteres Bin oder das Mischen von Bins zulässig sein. Das Spannungs-Binning ist entscheidend für Designs, die LEDs in Reihe schalten, um eine gleichmäßige Stromaufteilung sicherzustellen.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwicklung einer Retrofit-LED-Röhrenleuchte.

1. Anforderungen:Ersatz einer Leuchtstoff-T8-Röhre. Benötigt hohe Effizienz, gute Farbwiedergabe (Ra80+), 4000K Licht und zuverlässigen Betrieb in einer geschlossenen Leuchte.
2. LED-Auswahl:Die T20 2016 LED in 4000K/Ra80 wird aufgrund ihres hohen Lichtstroms und ihrer kompakten Größe gewählt, was die Platzierung vieler LEDs auf einem schmalen PCB-Streifen ermöglicht.
3. Thermisches Design:Die Aluminium-PCB dient als Kühlkörper. Der thermische Widerstand (25°C/W) wird verwendet, um die erwartete Sperrschichttemperatur basierend auf der LED-Leistung und der Fähigkeit der PCB, Wärme an die Umgebung der Röhre abzugeben, zu berechnen. Die Entlastungskurve wird überprüft, um sicherzustellen, dass der gewählte Treiberstrom (z.B. 80mA) bei der vorhergesagten maximalen Innentemperatur der Röhre sicher ist.
4. Elektrisches Design:Die LEDs sind in einer Reihen-Parallel-Konfiguration angeordnet. Spannungs-Bins (z.B. A4: 5,8-6,0V) werden spezifiziert, um Spannungsfehlanpassungen zu minimieren. Ein Konstantstromtreiber, der mit der Gesamtspannung und dem Gesamtstrom der Reihe kompatibel ist, wird ausgewählt.
5. Ergebnis:Eine hochwertige, zuverlässige LED-Röhre mit gleichmäßiger Helligkeit und Farbe, ermöglicht durch die Einhaltung der detaillierten Spezifikationen und Anwendungsrichtlinien in diesem Datenblatt.

12. Einführung in das technische Prinzip

Weißlicht-LEDs basieren typischerweise auf einem blauen LED-Chip, der mit einer Phosphorschicht beschichtet ist. Wenn das blaue Licht vom Halbleiterchip den Phosphor anregt, wandelt dieser einen Teil dieses Lichts in längere Wellenlängen (gelb, rot) um. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem vom Phosphor emittierten Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Die Farbtemperatur (CCT) wird durch die Phosphorzusammensetzung gesteuert, wodurch sie 'warm' (2700K, mehr gelb/rot) oder 'kalt' (6500K, mehr blau) erscheint. Der Farbwiedergabeindex (CRI) misst, wie genau das Licht die wahren Farben von Objekten im Vergleich zu einer natürlichen Referenzquelle wiedergibt; ein höherer Ra-Wert (z.B. 90) zeigt eine bessere Farbtreue an.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin hin zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbqualität und größerer Zuverlässigkeit. Trends, die für Komponenten wie die T20 Serie relevant sind, umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in Chip- und Phosphortechnologie ermöglichen höhere Lichtströme aus denselben oder kleineren Gehäusen.
• Farbqualität:Die Nachfrage nach hochwertigem CRI (Ra90, Ra95+) und Vollspektrum-Beleuchtung wächst in gewerblichen und privaten Anwendungen.
• Miniaturisierung:Das Streben nach kleineren, leistungsstärkeren LEDs ermöglicht schlankere Leuchtendesigns und höhere Pixeldichte in Direktsichtanwendungen.
• Intelligente und einstellbare Beleuchtung:LEDs werden zunehmend in Systeme integriert, die eine dynamische Steuerung von Intensität und Farbtemperatur ermöglichen.
• Nachhaltigkeit:Der Fokus auf lange Lebensdauer, RoHS-Konformität und Recyclingfähigkeit bleibt ein starker Treiber im Komponentendesign und der Fertigung.

Die Spezifikationen der T20 Serie 2016 LED entsprechen diesen Trends, indem sie gute Effizienz, hochwertige CRI-Optionen und einen kompakten Formfaktor bieten, der für moderne Beleuchtungsdesigns geeignet ist.