Heat management - LED Linear

VarioLED Flex VENUS RGB
Bundesgartenschau, Koblenz
Foto Picture: Jennifer Braun

22/07/2013
LED Linear – Outstanding quality measures
Wärmemanagement
Temperaturabhängiges Verhalten:
Heat management
Temperature-sensitive behavior
of luminous flux
Der Lichtstrom und das damit von den LED Modulen erzeugte
Licht hängt von der Temperatur, die im LED Modul erzeugt wird,
ab. Im kalten Zustand wird durch die niedrigere Temperatur
mehr Licht erzeugt als im wärmeren Betriebszustand. Die Lichtmenge
stabilisiert sich jedoch nach einer gewissen Zeit.Wann
dieser Betriebszustand erreicht wird, hängt vom jeweiligen
Aufbau des Modules und des thermischen Managements ab. Ziel
des thermischen Managements ist es, die erzeugte Wärme möglichst
schnell in die Umgebung abzugeben. Dadurch wird ein
konstantes Lichtstromverhalten garantiert. Ein Beispiel für das
beschriebene Verhalten ist im folgenden Diagramm zu sehen:
100
95
90
85
Lichtstrom
80
in lm
75
70
65
60
0 100
Anfänglicher Lichtstrom
Tatsächlicher Lichtstrom
im Betriebszustand
200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Zeit in s
Kurz nach dem Einschalten reduziert sich durch die Erwärmung
der Lichtstrom und nach einiger Zeit stellt sich ein konstanter
Wert ein, der sich bei gleichen Umgebungsbedingungen nicht
verändert. In diesem sogenannten Betriebszustand werden die
lichttechnischen Daten der LED Module ermittelt. Da nicht alle
Hersteller ihre Daten im Betriebszustand, sondern direkt nach
dem Einschalten bestimmen, sind deren Werte größer als in der
tatsächlichen Applikation. Diese Herstellerangaben entsprechen
dann nicht dem eigentlichen Betriebszustand in der jeweiligen
Anwendung. Nach der Norm EN 62717 (LED Modules for General
Lighting-Performance Requirements) müssen nach einer 15
minütigen (900 s) Betriebszeit die entsprechenden Messungen
zur Bestimmung der Leistungsdaten durchgeführt werden.
The luminous flux and the so generated light from the LED modules
depend on the temperature generated in the LED module.
Due to the lower temperature the LED emits more light when
it is cold than it does in the warmer operating state. The time
it takes until this operating state is reached, depends on the
particular structure of the module and on the thermal management.
The aim of the thermal management is to transfer the
heat to the environment as fast as possible. Thus a constant
luminous flux behavior is guaranteed. The described behavior
is shown in the following diagram:

100
95
90
85
Luminous
80
flux in lm
75
70
65
60
0 100
Initial luminous flux
Actual luminous flux
in operation
200 300 400 500 600 700 800 900 1000
time in s
Due to the heat right after the power is turned on the luminous
flux is reduced. After a while the flux stabilizes at a fix value and
in constant environmental conditions does not change anymore.
During this so called operating state the photometric data of
the LED module is determined. Since not all manufacturers
determine the photometric date during the operating state but
right after turning on the power, their measured value does not
reflect the value during the actual application.
These manufacturers’ instructions do then not represent the
actual operating state in each application. According to the
Norm EN 62717 (LED Modules for General Lighting-Performance
Requirements) the data to define the performance parameters
has to be determined after an operating time of 15 minutes
(900 s).
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LED Linear – Wärmemanagement
22/07/2013
Herausragende Qualitätsmerkmale
Tj Away Leiterplattentechnologie
Die Entwicklung unserer linearen Leiterplattentechnologie beruht
grundsätzlich auf der Philosophie, die Fläche der
Leiterplatte sowie ihre geringe Aufbauhöhe optimal für das
Wärmemanagement zu nutzen. Unser Design zeichnet sich
aus durch große Kupferflächen unterhalb der LED, die für eine
schnelle Abführung der Wärme, vor allen Dingen in die Breite,
unterhalb der LED sorgen. Diese schnelle und breite Abführung
der Wärme an der Stelle, wo Licht und Hitze entstehen, ist maßgeblich
für unsere einzigartige Leiterplattentechnologie. So
haben wir bei unserem Höchstleistungsprodukt Vario LED Flex
ZEUS bei einer Leistung von 42 W/meter eine Leistungsdichte
von gerade einmal 0,42 W/cm2 und dies bei einem einzigartigen
thermischen Tj Away Leiterplattendesign auf einem sehr dünnen,
flexiblen und wärmeleitfähigen Leiterplattenmaterial mit
thermischen Vias.
Outstanding quality measures
Tj Away flexible circuit board technology
The design philosophy of our linear flexible circuit boards is
to use their area and minimum depth for an optimized heat
management to the maximum extend. Therefore our design is
based on large heat conductive copper areas below our LEDs.
These areas guarantee that the heat is spread out fast and wide
at the location where the light and heat is generated at the
same time. This is key for our unique flexible PCB technology.
For example, our signature and high power product VarioLED
Flex ZEUS provides a power of 12.8 Watt/Ft at a power density of
only 0.42 Watt/cm2. All of this based on our unique thermal
circuit board design on very thin and heat conductive flex board
material with thermal vias – Tj Away.
171 mm (24 x)
+ 24 V
GND
10 mm
14,25 mm 28,5 mm 28,5 mm 28,5 mm 28,5 mm 28,5 mm
14,25 mm
3 mm
VarioLED Flex ZEUS (Vorder- und Rückseite)
(Front and rear side)
1,2 W
1 cm
7,3 W/17,1 cm 2 = 0,42 W/cm 2 17,1 cm
LED Linear Tj Away Leiterplattentechnologie garantiert
schnelle Wärmeabführung in die Breite, dass heißt hohe
Lichtströme bei geringen thermischen Leistungsdichten.
LED Linear Tj Away flexible PCB technology
guarantees quick heat spreading maintaining high
luminous flux based on low thermal power densities.
4,13 cm
Chip Junction, Tj
Flex PCB
LED Chip
Heat Slug
Copper with Thermal Via‘s
408
4,13 cm
Einzigartige LED Linear flexible Leiterplatten technologie
zur Wärmeabfuhr von der LED-Sperrschicht – „Schmerzentlastung“
für LEDs.
Unique LED Linear Flex board technology to
draw heat away from the junction of the chip –
pain relief for LEDs.

22/07/2013
LED Linear – Outstanding quality measures
Leistungsdichte/
Power Density (W/cm 2 )
Thermischer Widerstand/
Thermal Resistance Rth j-c
ECO LD4 0,06 73
ATON 0,10 220
ATON Plus 0,13 220
DONAR 0,11 45
SOL 0,18 50
APOLLO 0,21 45
HERCULES 0,36 30
ZEUS 0,42 30
Thermischer Übergangswiderstand
VarioLED Flex
zwischen Chip Junction
und Tc-Punkt
Thermal resistance of
VarioLED Flex between
Chip-Junction and Tc-point
Leistungsdichte/
Power Density (W/cm 2 )
Thermischer Widerstand/
Thermal Resistance Rth j-c
HYDRA LD5 0,05 73
HYDRA LD10 0,10 68
HYDRA LD18 0,19 68
HYDRA HD6 0,06 73
HYDRA HD10 0,10 73
HYDRA HD20 0,20 68
Ausgelegt für 50.000 Stunden Lebensdauer
Der Lichtstrom sowie die Lebensdauer von LED Produkten sind
direkt und exponentiell proportional zur Wärmeentwicklung des
LED-Chips, also an der Stelle, wo das Licht entsteht. Diese Stelle
wird allgemein als T-Junction (Tj) bezeichnet. Bei der Entwicklung
von LED Linear Produkten achten wir besonders darauf,
dass bei einer Umgebungstemperatur von Ta = 45 °C die Temperatur
an der Junction Tj = 95 °C nicht übersteigt. Damit können
wir Lebensdauern von mindestens 50.000 Stunden garantieren.
Zusätzlich betreiben wir den Großteil unserer LED Produkte
deutlich unterhalb der maximalen Strombelastbarkeit. Auch die
Reduzierung dieser Stromdichte trägt zur deutlichen Verlängerung
der Lebensdauer bei.
Designed for 50,000 hours lifetime
The light output and lifetime of LEDs are directly and exponentially
related to the heat at LED chip level, i. e. the location
where the light is physically created. This location is known as
T-Junction (Tj). During the design of LED Linear products we
take care that the junction temperature will not rise over
Tj = 95 °C at ambient temperature levels of Ta = 45 °C. Therefore
we can guarantee a lifetime of more than 50,000 hours.
Additionally we drive our LED products well below the maximum
rated LED current. The reduction of the current density significantly
improves the LED lifetime.
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LED Linear – Wärmemanagement
22/07/2013
Lichtstromverlauf nach LM-80-08
Der Standard LM-80-08 „Measuring Lumen Maintenance of
LED Light Sources“ enthält Methoden zur Messung von LED-
Lichtstromverläufen für LEDs und LED Module.
Dabei werden die Produkte mindestens 6.000 Stunden lang
alle 1.000 Stunden bei zwei unterschiedlichen Temperaturen
(55°C und 85°C) getestet. Bezogen auf die jeweilige Anwendungssituation
werden zusätzlich bei einer dritten, höheren
Temperatur und einem korrespondierenden Betriebsstrom
weitere Messwerte zum Lichtstromverlauf bestimmt. Neben
diesen Tests werden außerdem die Farbortverschiebung und
die zeitliche Änderung der Vorwärtsspannung angegeben.
Lumen maintenance according to LM-80-08
The standard LM-80-08 „Measuring Lumen Maintenance of
LED Light Sources“ provides methods of the measurement
of lumen maintenance of LED packages and LED modules.
The products shall be tested for at least 6,000 hours with
data collection at a minimum of every 1,000 hours. Test must
include two case temperatures, recommending nominal 55°C
and 85°C. Depending on the application with corresponding
current an additional case temperature is selected.
Chromaticity or voltage shift is also reported over the
measurement time.
Lumen Maintenance (%)
120
110
100
90
80
70
60
50
Avg. and Max. – Min.
0 h 2.000 h 4.000 h 6.000 h 8.000 h 10.000 h 12.000 h
410
Lebensdauerbestimmung nach TM-21-11
Der TM-21-11 Standard „Projecting Long Term Lumen Maintenance
of LED Light Sources“ legt ein Verfahren fest, wie aus
den Tendenzen der Lichtstromverläufe bei unterschiedlichen
Temperaturen deren zukünftiger weiterer zeitlicher Verlauf
interpoliert wird. Mit den Angaben aus den LM-80-08 Berichten
bestimmt LED Linear mit Hilfe dieses Standards die erwarteten
Lebensdauern seiner Produkte. Aus den berechneten
Lebensdauerkurven wird der prozentuale Lichtstrom – bezogen
auf eine bestimmte Zeit und in der in-situ Temperatur –
ermittelt. Beispielsweise ergibt sich eine Lebensdauer L80 in
Betriebsstunden, nach der sich der Gesamtlichtstrom um 20%
verringert hat. Andersherum kann zu einer festgelegten Zeit
der resultierende Lichtstrom abfall angegeben werden.
Alle Lebensdauerangaben werden bei LED Linear nach dem
Standard TM-21-11 berechnet und werden auf allen Datenblättern
dokumentiert. Fragen Sie uns gerne nach unseren Testberichten.
Life time prediction according to TM-21-11
The TM-21-11 standard „Projecting Long Term Lumen Maintenance
of LED Light Sources“ provides a calculation tool to
interpret the data collected from LM-80-08 testing. LED Linear
provides users with lumen maintenance life projection or
to predict estimated lumen output values at a given time
duration by interpolating lumen maintenance behaviors for
the in-situ temperature which are different from testing temperature.
For example the lumen maintenance life projection L80 in
hours is estimated when 80% from primarily lumen output is
given. Or the predicted lumen maintenance can be calculated
within a given life time.
LED Linear calculates all lifetime data according to the standard
TM-21-11 and are documented on all data sheets. Do not
hesitate to ask for detailed test reports.

22/07/2013
LED Linear – Outstanding quality measures
Gleichmäßige LED Helligkeit von
der ersten bis zur letzten LED
Die Verwendung intelligenter Schaltungselektronik (Konstantstromregler)
auf unseren Leiterplatten sorgt für eine durchgehend
gleichmäßige Ansteuerung und somit Helligkeit von der
ersten bis zur letzten LED. Diese wirkt sich zudem positiv auf die
Lebensdauer aus.
Die von uns im sogenannten „Double-Layer“-Verfahren aufgebrachten
Kupfer-Leiterbahnen mit hohem Querschnitt sorgen
zudem für einen geringen Spannungsabfall über die gesamte
Leiterbahnlänge. Auch dies trägt zum stabilen Betrieb unserer
LED Lichtlinien bei.
Constant light output from
the first to the last LED
The utilization of intelligent drive electronics (constant current
driver) guarantees a constant control and therefore light output
from the first to the last LED. Besides that the driver has a further
positive effect on the LED lifetime.
Our flex boards are manufactured in the so called “Double-
Layer”-process, which enables us to produce copper circuits
with a large cross section. This additional copper volume guarantees
additionally a low voltage drop over the entire flex strip.
As well this adds to a stable operation.
Konstantstromregler
Constant Current Source
ESD-Diode
ESD-Protection Diode
Schutz gegen elektrostatische Entladung
Durch die Verwendung zusätzlicher elektronischer Schutzbausteine
sind unsere LED Module gegen elektrostatische Entladung
von bis zu +/- 2.000 V geschützt. Dies führt zu einem erhöhten
Schutz bei Installation und Betrieb.
Einzigartiges Binning mit +/- 75 K
von der ersten bis zur letzten LED
Unsere neuen LED Linear Lichtlinien (Ausnahme: VarioLED
Flex SIDE VIEW & SOL) fallen in die neue ANSI-Norm C78.377 –
2008. Wir bieten von der ersten bis zur letzten LED ein sehr
konstantes Farb-Binning, je nach Leiterplatte von nur +/- 75 K.
Protected against ESD
(Electro Static Discharge)
Using additional electronic devices against electro static discharge
of up to +/- 2,000 V our products have a higher protection
against voltage spikes during installation and operation.
Unique binning structure of +/- 75 K
from the first to the last LED:
Our LED Linear light lines (exemption: VarioLED Flex SIDE
VIEW & SOL) fall within the new ANSI-Norm C78.377 – 2008. Thus
we offer a very constant color binning from the first to the last
LED, depending on the board type, of only +/-75 K.
ECO LD4
HYDRA
ATON
ATON Plus
DONAR
SOL
APOLLO
HERCULES
ZEUS
Color Variance
+/- 75 K
+/- 75 K
+/- 100 K
+/- 100 K
+/- 75 K
+/- 75 K
+/- 75 K
+/- 75 K
+/- 75 K
Farbtoleranz VarioLED Flex
Binning Tolerance VarioLED Flex
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LED Linear – Wärmemanagement
22/07/2013
VarioLED Flex ZEUS W835
90°
ANSI Binning C78.377-2008
60°
0º
30°
C0/C180
cd/1.000 lumen
C90/C270
Lichttechnische Daten für lichttechnische
LED Produkte (LM 79)
Für die Erstellung unserer lichttechnischen Daten orientieren
wir uns an der Norm IES LM-79-08 „Electrical and Photometric
Measurements of Solid-State Lighting Products“. Für all unsere
Produkte stellen wir umfangreiche Messdaten sowie photometrische
Datensätze im Eulumdat sowie ies-Format zur Verfügung.
Die Datensätze stehen auf Anfrage und/oder auf unserer
Homepage (www.led-linear.de) bereit. Vielfältige Auszeichnungen
wie der amerikanische NGL-Wettbewerb belegen, dass
unsere eigenen Messungen den hohen internationalen Standards
für LED-Qualitätsprodukte standhalten.
Technical light data for professional
LED lighting products (LM79)
The Norm IES LM-79-08 “Electrical and Photometric Measurements
of Solid-State Lighting Products” is our guideline for
the creation of our technical light data. We provide for all our
LED products in depth photometric data and measurement
reports in the file formats .ldt or .ies. The files are available on
requests or on our homepage (www.led-linear.com). Many
awards, like the NGL contest, warrants that our own measurements
comply with the current LED quality standards.
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R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15

22/07/2013
LED Linear - Outstanding quality measures
Hohe Farbwiedergabe,
hoher R9-Wert
Ra alleine reicht nicht. Ausgewählte LED Linear Produkte
bieten einen R9 Wert von bis zu 90. Tiefe Rottöne gehören
gehören zu den aussagekräftigsten Farben. Die genaue Farbwiedergabe
für diese Rottöne werden mit dem R9 Farbspektrum
gemessen.
Viele LED haben einen hohen Ra Wert. Dieser alleine reicht
nicht, der kritische R9 Wert für wichtige Applikationen kann
fehlen. Ausgewählte LED Linear Produkte verwenden daher
spezielle hochwertige LED, um eine höhere Farbwiedergabe
im kritischen R9 Bereich zu gewährleisten und damit kräftige
Farben in allen Lebensbereichen wiederzugeben.
High CRI, high R9
CRI alone is not enough. Selected LED Linear products offer
R9 values of up to 90. Reds are very powerful colors. The
accurate color renderings of these deep reds are measured
in the R9 color spectrum.
Many LED have a high overall CRI value, the critical R9 performance
may be missing. Many LED Linear products use
a special high quality LED with a high color rendering in the
critical R9 area allowing for a more accurate and powerful
color of life.
Verwenden Sie diese Seite zum Test der
Farbwiedergabe unserer LED-Lichtlinien.
Use this page to test the color
rendering of our LED light lines.
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LED Linear – linear lighting solutions
22/07/2013
Lineare Beleuchtung für den Außeneinsatz
mit hoher Schutzart für raue Umgebungen
Outdoor Linear Lighting with high ingress
protection and for rough environments
Das gesamte VarioLED Flex Tape Portfolio ist in vielfältigen
Ausführungen für den anspruchsvollen Einsatz auch bei rauen
Umgebungsbedingungen konzipiert. Auf Basis unserer patentierten
Prozesstechnik zum Schutz unserer LED Flex Produkte in
Polyurethan bieten wir Ihnen lineare LED Beleuchtungsprodukte
mit einer Schutzart von bis zu IP68.
Mit unserer Aufbautechnik schützen wir die Produkte
gegen Eindringen von Wasser.
Das dabei von uns verwendete Material ist sehr beständig gegen
UV-Strahlung, Salzwasser, Lösungsmittel, Säuren und Benzin.
Hohe Temperatur- und Temperaturwechselbeständigkeit sowie
Abriebfestigkeit und Flammschutz garantieren eine hohe Produktqualität
und Dauerbeständigkeit.
The entire VarioLED Flex Tape Portfolio is as well designed
for the application in rough environmental conditions.
We offer up to IP68 protect LED Lighting products. Based
on our patented process technology we seal our products
in a continuous cover of highly resistant polyurethane.
With our design we protect the products against the
immersion of water.
The used material itself is resistant against UV-A, UV-B,
fuel, acid, solvents and saltwater. Thermal shock, heat, high
temperature, abrasion and flammability resistance guarantee
a high product quality and durability, too.
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Hang in there!