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Samsung LM301B LED Chip

Mit der Veröffentlichung des LM301B LED Chips hat Samsung Mitte 2017 die Welt der Beleuchtung ziemlich durcheinandergewirbelt. Eine Effizienz von über 220 Lumen pro Watt macht das Package nach wie vor zum Spitzenreiter unter den kommerziell verfügbaren LEDs. Natürlich sind effiziente LEDs für Grow Lampen besonders interessant. Deshalb schauen wir uns den Chip mal genauer an. Hier findet ihr das Datenblatt.

Intern beerbt der LM301B den zuvor begehrten LM561C. Bei beiden handelt es sich um Mid-Power LEDs, ein Gebiet auf dem Samsung in den letzten Jahren einigen Vorsprung gewinnen konnte. Das Geheimnis dieses Erfolgs ist die sogenannte Flip Chip Technik in Kombination mit fortschrittlicher Phosphorbeschichtung. Das erklären wir mal in Kürze!

Flip Chip Technik macht den LM301B effizient, robust und kühl

FLIP Chip Technik bei LM301B
Schematischer Vergleich klassischer LED mit Flip Chip LED

Leuchtdioden bestehen in ihrem Kern aus einem „Chip“ der, je nach Material, bei einer gewissen Spannung anfängt einfarbiges Licht abzustrahlen. Diese Chips werden normalerweise in einem Gehäuse verbaut und mit Golddrähten an die Kontaktstellen des Gehäuses angebunden (gebonded). Dies hat jedoch den Nachteil, dass die dünnen Golddrähte sehr empfindlich sind und bei geringem Druck auf das Gehäuse reißen können. Zudem entstehen an diversen Stellen Effizienzverluste durch Reflexionen im Case.

Bei der Flip Chip Technik wird diese Problematik einfach umgangen, indem der Chip umgedreht wird und die P- und N-Leiter des Materials direkt auf die Metallkontakte im Gehäuse gebunden werden. Das Resultat ist eine widerstandsfähigere, und effizientere LED. Zudem verbessert sich die Wärmeableitung durch die Metallkontaktierungen deutlich. Das hört sich einfach an, aber für diese Technik sind fortschrittliche Fertigungsverfahren nötig, die beim LM301B eigens optimiert wurden, um den neuen Rekord bei der Lichtausbeute aufzustellen.

Leuchtstoffbeschichtung macht den LM301B zur Vollspektrum LED

Ursprünglich waren Licht emittierende Dioden, also LEDs nur in den Farben Rot und Grün möglich. An andere Farben oder sogar ein volles Spektrum war nicht zu denken. Erst durch die Entwicklung des Galliumnitrid-Halbleiter Anfang der 90er Jahre war es möglich blaue LEDs herzustellen. Diese Wellenlänge enthält Photonen, die viel Energie transportieren. Wenn man diese energiegeladenen Lichtteilchen auf bestimmte Leuchtstoffe treffen lässt, wird dieser angeregt, Lichtteilichen niedrigerer Energie (= höherer Wellenlänge, also grün, gelb, rot…) aussenden. Das nennt man Lumineszenz. Eine Schicht aus Leuchtstoffen über dem LED Chip ermöglicht es also, aus blauem Licht ein volles Lichtspektrum zu erzeugen, das für unser Auge weiß erscheint.

Bei der Lumineszenz kommt es besonders auf die Qualität der Materialien an, wie effizient das blaue Licht umgewandelt wird. Außerdem entscheidet sich dabei, in welchem Spektrum Licht ausgegeben wird. Die gleiche blaue LED kann mit verschiedenen Beschichtungen also verschiedene Farbwiedergabewerte und Farbtemperaturen erzielen. Bei der LM301B hat Samsung hier ein breites Angebot von 70, 80 und 90 CRI, sowie verschiedenen Werten zwischen 2700K und 6500K Farbtemperatur. Für die FLUXengine kommt jedoch eigentlich nur eine Farbtemperatur von 3500K in Frage. Dies ist das ideale Spektrum für den ganzen Pflanzenzyklus. Der Farbwiedergabeindex von 80 bietet dabei den besten Kompromiss aus Effizienz und spektraler Qualität.

LM301B für Grow LEDs

FLUXengine Grow LED mit Samsung LM301B
LED Chips auf einem FLUXengine Modul

Wir alle wissen ja, dass Lumenwerte – so beeindruckend 223 lm/W auch klingen – für Pflanzenbeleuchtung kein richtiger Maßstab sind. Aber Samsung hat im Mai 2018 auch PPF-Werte einiger Produktlinien veröffentlicht. So kann man jetzt mit Gewissheit sagen, dass der LM301B auch hier alle weißen LEDs aussticht – und zwar mit sage und schreibe 2,92 µmol/J bei einem Strom von 65 mA. Wenn man die LEDs geringer bestromt, kann man ohne Weiteres über 3,0 µmol/J kommen.

Die Zukunft – LM301H?

Seit Ende 2018 ist eine neue Variante der LM301-Reihe angekündigt, der LM301H. „H“ wie „Horticulture“, also Gartenbau – das klingt schon sehr vielversprechend. Und noch erfreulicher ist, dass Samsung dabei offenbar die Phosphorbeschichtung für Pflanzenbeleuchtung angepasst hat, um bei der Effizienz noch weitere 0,12 µmol/J herauszuholen – der Neue soll sogar 3,03 µmol/J an PAR-Photonen produzieren. Leider ist Stand August 2019 noch keine breite Verfügbarkeit des LM301H gegeben, sodass wir ihn aktuell nicht auf der FLUXengine verbauen. Für eine künftige zweite Version der FLUXengine steht der LM301H dann hoffentlich bereit und liefert mindestens genauso gute Ergebnisse, wie wir es vom „alten Hasen“ LM301B gewöhnt sind.


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