Samsung LM301B LED Chip

Der Samsung LM301B ist der wohl beliebteste LED Chip der letzten Jahre. Seine herausragende Effizienz macht den Unterschied. Doch der Nachfolger steht schon in den Startlöchern.
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LM301B stellt die LED Welt auf den Kopf

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 Vorgänger LM561C, der in kostengünstigen Anwendungen nach wie vor eingesetzt wird. 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!

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.

Flip Chip LED Design

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

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.

FLUXengine LED Detail
LED Chips auf einer FLUXengine Platine

LM301 Horticulture Version - LM301H!

Seit Ende 2018 ist eine neue Variante der LM301-Reihe angekündigt, der LM301H. “H” wie “Horticulture”, also Gartenbau – das klingt schon sehr vielversprechend. Laut Samsung-Meldungen ist die Effizienz im Vergleich zum LM301B noch um 0,18 µmol/J gestiegen. Sie wird mit 3,10 µmol/J (bei Referenzwerten) angegeben.

Wir konnten im Vergleich der ersten Generation FLUXengine mit der FLUXengine v2 eine knapp 5% höhere Effizienz feststellen, die wir jedoch auf das verbesserte Binning zurückführen.

Wir ordern bei Samsung nur vorselektierte Chips mit dem höchsten Lichtstrom, das heißt die SL Bin bei 3500K. Schau dir im Video an wie die einzelnen SMD Bauteile auf die Platine montiert werden!

Update Mai 2021: LM301B Evo kommt

Samsung hat eine neue Generation der LM301 LEDs angekündigt. Bei den neuen Typen LM301B Evo und LM301H Evo sind wird durch Verbesserungen an der Phosphor-Konvertierung und der Reflexion im Chipgehäuse eine Effizienzsteigerung von gut 5 % erzielt (bis zu 235 lm/W).

Die LM301H Evo Typen werden mit einer leicht erhöhten Effizienz von 3,17 µmol/J (5000K), respektive 3,2µmol/J (“Mint White” Spektrum) angegeben. Das entspricht einer Verbesserung um 2 -3 %.


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1 Kommentar zu „Samsung LM301B LED Chip“

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