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Osram

Neue CAS-LED-Generation macht COB-LED Konkurrenz

19. Mai 2016, 10:58 Uhr | Nicole Wörner

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Wie robust sind die neuen LED?

Eine der Hauptbedenken bei den neuen Gehäuseklassen ist, ob sie für die vorgesehenen Anwendungen robust genug sind. Die volumenemittierenden Chips und die leuchtstoffgefüllten Silikonmaterialien, die für die Lichtkonversion verantwortlich sind, sind jedoch dieselben, die auch in anderen LED-Typen verwendet werden. Der Leadframe ist sowohl unterstützende mechanische Struktur als auch thermischer und elektrischer Kontakt für das Board. Er dient als Spiegel zur Verbesserung der Lichtauskopplung und muss daher exzellente Reflexionseigenschaften, üblicherweise durch eine Silberbeschichtung, besitzen. Das Auftreten korrosiver Gase (besonders Schwefelgase) führt zu einem beschleunigten Alterungsprozess, weshalb sich in korrosiven Umgebungen eine Abschirmung empfiehlt. Die Lebensdauer der frühen Polyphtalamid-Gehäuse (PPA) war durch das Altern der Kunststoffmaterialien bei hohen Temperaturen und intensiven Lichtleistungen stark beschränkt. Gute Produktdesigns können die Belastung des Gehäusematerials durch blaues Licht jedoch einschränken. Mit standardisierten LM-80-Tests (siehe Bild 2) sowie beim Praxiseinsatz, zum Beispiel in einem Tunnelprojekt in Shanghai mit über 50.000 bisherigen Betriebsstunden, konnte Osram belegen, dass heutige Materialien für den Langzeiteinsatz bestens geeignet sind, wenn die neuesten epoxid-basierten Werkstoffe verwendet werden.

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Thermik, Optik und Farbkonsistenz

Durch den höheren Lichtstrom bewegt sich die thermische Last, die auf das CAS-Gehäuse wirkt, im Bereich mehrerer Watt. Die meisten CAS-LED sind Leadframe-basiert, die LED-Chips sind also direkt auf den kupferbasierten Leiterrahmen montiert. Der thermische Widerstand einer LED mit 10 W liegt bei 1,3 K/W. Die Montage auf eine Metallkernplatine sorgt für eine zusätzliche Wärmebarriere, was den thermischen Gesamtwiderstand im Vergleich zu einem COB erhöht. Mit dem richtigen PCB-Design bedarf es jedoch auch keiner zusätzlichen elektrischen Isolierung des Leuchtengehäuses. Luft-und Kriechstrecken auf dem Schaltungsträger können für eine Durchschlagfestigkeit von mehreren Tausend Volt sorgen, wie es für die Zertifizierung gemäß IEC 61347 oder UL 1310 nötig ist.

Wie bei den COB wiesen Chip-Array-SMD-Gehäuse der ersten Generation eine runde, lichtemittierende Oberfläche auf. Die Lichtausbeute konnte jedoch durch eine rechteckige Form signifikant erhöht werden, weil die Gehäuse ebenfalls rechteckig sind. Der Durchmesser ist im Vergleich zu COB auch bei den neuen Generationen sehr klein (6 bis 10 mm), aber das neue Format muss im optischen Design beachtet werden. Für eine optimale Farbkonsistenz ist ein sorgfältiges Farb-Binning für alle Lampen einer Installation nötig, weil die CAS häufig als einzige Lichtquelle in einem Endprodukt fungiert und somit keine Farbmischung mehrerer LEDs stattfindet.

Die unten wiedergegebene Tabelle zeigt, dass CAS-LED kaum Nachteile haben, die es zu beachten gilt. Im Vergleich zu COB-LED überwiegen die deutlichen Kostenvorteile und die größere Flexibilität für die Lösungshersteller. Vor allem ist es jedoch die vereinfachte Montage, im Gegensatz zur Handmontage bei COB, durch die sich CAS in hochvolumigen Anwendungen durchsetzen wird.