5050 Full Color SMT LED Datenblatt - 5.0x5.0x1.6mm - Rot/Grün/Blau - 150mA - Englisch Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die technischen Spezifikationen einer hochleistungsfähigen, vollfarbigen Oberflächenmontage-LED (SMT). Das Bauteil integriert einzelne rote, grüne und blaue Halbleiterchips in einem einzigen 5050-Gehäuse und ermöglicht so die Erzeugung eines breiten Farbspektrums durch additive Farbmischung. Die primären Designziele sind hohe Lichtausbeute, großer Betrachtungswinkel und Eignung für automatisierte Bestückungsprozesse.

1.1 Kernfunktionen und Vorteile

• Hochleistungs-Chips: Nutzt fortschrittliche Halbleitermaterialien (GaInAlP für Rot, InGaN für Grün und Blau), um eine überlegene Lichtausbeute zu erzielen.
• SMT-Gehäuse: Weiße SMT-Kunststoffgehäuse, die für die Kompatibilität mit Standard-Infrarot (IR)-Reflow-Lötverfahren ausgelegt sind und eine hochvolumige, automatisierte Leiterplattenbestückung ermöglichen.
• Einzelchip-Steuerung: Verfügt über ein 6-poliges Leadframe-Gehäuse, bei dem Anode und Kathode für jede Farbe (Rot, Grün, Blau) separat zugänglich sind. Dies ermöglicht eine präzise individuelle Ansteuerung und Regelung jedes Farbkanals, was für die Farbabstimmung und serielle Verschaltung mehrerer LEDs wesentlich ist.
• Großer Betrachtungswinkel: Das Gehäusedesign ermöglicht einen typischen Betrachtungswinkel (2θ_1/2) von 120 Grad, was eine gute Sichtbarkeit aus einem breiten Spektrum von Blickwinkeln gewährleistet.
• Umweltkonformität: The product is lead-free (Pb-free), compliant with the EU REACH regulation, and meets halogen-free standards (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). The product itself conforms to RoHS directives.
• Zuverlässigkeit: Die Vorkonditionierung basiert auf den JEDEC J-STD-020D Level 3 Standards und zeigt Robustheit gegenüber feuchtigkeitsbedingten Belastungen während des Lötvorgangs.

1.2 Zielanwendungen

Die Kombination aus hoher Helligkeit, Vollfarbfähigkeit und SMT-Bauform macht diese LED für verschiedene Anwendungen geeignet, die lebendige, steuerbare Beleuchtung erfordern.

• Vergnügungs- und Spielgeräte: Für dekorative Beleuchtung, Statusanzeigen und interaktive Lichteffekte.
• Informationsanzeigetafeln: Verwendung in Beschilderungen, Nachrichtentafeln und anderen Anzeigen, bei denen mehrfarbige Anzeigen erforderlich sind.
• Taschenlampen für mobile Geräte: Geeignet als Kamerablitz oder Aufhelllicht für Mobiltelefone und Digitalkameras, wobei seine geringe Größe und Farbfähigkeit genutzt werden.
• Anwendungen von Lichtleitern: Der weite Betrachtungswinkel und die punktförmige Lichtquelle machen ihn ideal für die Einkopplung in Lichtleiter oder Lichtleitstäbe für randbeleuchtete Paneele oder Anzeigesysteme.

2. Technische Spezifikationen und Detaillierte Interpretation

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Forward Current (I_F): 150 mA für jede Farbe (Rot, Grün, Blau). Dies ist der maximal empfohlene Dauerstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP): 200 mA für jede Farbe, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10, Frequenz 1 kHz). Eine Überschreitung des Dauerstroms, selbst kurzzeitig, kann den Chip schädigen.
• Power Dissipation (P_d): Rot: 420 mW; Grün/Blau: 555 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur von 25°C als Wärme abführen kann. Ein ordnungsgemäßes thermisches Leiterplattendesign ist entscheidend, um diesen Grenzwert im Betrieb nicht zu überschreiten.
• Junction Temperature (T_j): Maximal 115°C. Die Temperatur des Halbleiterchips selbst darf diesen Wert nicht überschreiten.
• Operating & Storage Temperature: -40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +100°C (Lagerung).
• Löttemperatur: Reflow-Löten: Spitzentemperatur 260°C maximal 10 Sekunden. Handlöten: 350°C maximal 3 Sekunden. Diese Profile sind entscheidend, um Rissbildung im Gehäuse oder Schäden an internen Bonddrähten zu verhindern.

2.2 Elektrooptische Eigenschaften (Ta=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter, die unter Standardtestbedingungen (Umgebungstemperatur 25°C, I_F=150mA pro Farbe) gemessen wurden.

• Lichtstrom (I_v): Die gesamte sichtbare Lichtleistung.
  • Rot: Typisch 25 Lumen (lm), Bereich 13,9–39,8 lm.
  • Grün: Typisch 40 lm, Bereich 13,9–51,7 lm.
  • Blau: Typisch 8,5 lm, Bereich 4,9-18,1 lm.
• Lichtstärke (I_v): Die Lichtleistung in einer bestimmten Richtung (Candela). Typische Werte sind 7550 mcd (Rot), 12100 mcd (Grün) und 2550 mcd (Blau).
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2): 120 Grad typisch (Bereich 110-130 Grad). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Intensität mindestens die Hälfte des Spitzenwertes beträgt.
• Dominante Wellenlänge (λ_d): Die wahrgenommene Farbe des Lichts.
  • Rot: 622 nm typisch (617-629 nm).
  • Grün: 525 nm typisch (518-530 nm).
  • Blau: 457 nm typisch (455-470 nm).
• Durchlassspannung (V_F): Der Spannungsabfall über der LED beim Prüfstrom.
  • Rot: typisch 2,3 V (1,8–2,8 V).
  • Grün: typisch 3,4 V (2,7–3,7 V).
  • Blau: Typisch 3,2 V (2,7–3,7 V).
  Beachten Sie den erheblichen Unterschied zwischen den Spannungen für Rot und Blau/Grün, was separate strombegrenzende Schaltungsentwürfe für jeden Kanal erfordert.
• Reverse Current (I_R): Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung von 5 V. LEDs sind nicht für den Betrieb mit Sperrspannung ausgelegt.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger optischer und elektrischer Parameter sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die den spezifischen Anwendungsanforderungen an Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit entsprechen.

3.1 Luminous Flux Binning

LEDs werden anhand ihrer gemessenen Lichtleistung bei 150mA in Bins kategorisiert. Die Bins für jede Farbe haben überlappende Bereiche, um die gesamte Min-Max-Spezifikation abzudecken.

• Rot (R): Bins R1 bis R4, abdeckend 13,9 lm bis 39,8 lm.
• Grün (G): Bins G1 bis G5, abdeckend 13,9 lm bis 51,7 lm.
• Blau (B): Bins B1 bis B5, abdeckend 4,9 lm bis 18,1 lm.

Für die Lichtstromwerte innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±11 %.

3.2 Forward Voltage Binning

LEDs werden nach ihrer Durchlassspannung klassifiziert, um die Schaltungsauslegung und die Auswahl der Stromversorgung zu erleichtern.

• Rot: Einzelner Bin "1828", der 1,8 V bis 2,8 V abdeckt.
• Green & Blau: Einzelner Bin "2737", der 2,7 V bis 3,7 V abdeckt.

Eine Toleranz von ±0,1 V gilt.

3.3 Dominant Wavelength Binning

Dies ist die kritischste Binnung für farbempfindliche Anwendungen und gewährleistet einen einheitlichen Farbton.

• Rot: Bins RA (617-621 nm), RB (621-625 nm), RC (625-629 nm).
• Grün: Bins GA bis GD (518-530 nm in ~3 nm-Schritten).
• Blau: Behälter BA bis BE (455-470 nm in Schritten von ~3 nm).

Für die dominante Wellenlänge gilt eine Toleranz von ±1 nm.

4. Analyse der Leistungskurve

4.1 Spektrale Verteilung

Die typische spektrale Verteilungskurve zeigt die relative Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen für jeden Chip. Der rote Chip emittiert in einem schmalen Band um 622nm. Der grüne Chip emittiert um 525nm und der blaue Chip um 457nm. Die Reinheit dieser spektralen Peaks ist wichtig, um gesättigte Farben zu erzielen. Die Kurve sollte mit der Standard-Augenempfindlichkeitskurve (V(λ)) verglichen werden, um die wahrgenommene Helligkeit zu verstehen.

4.2 Strahlungscharakteristik

Das Diagramm der Strahlungscharakteristik veranschaulicht die räumliche Verteilung der Lichtintensität (relative Intensität gegenüber dem Winkel). Die Kurve bestätigt das breite, lambertstrahlerähnliche Abstrahlmuster mit einem typischen Betrachtungswinkel von 120 Grad, wobei die Intensität im zentralen Bereich recht gleichmäßig ist und zu den Rändern hin abfällt.

4.3 Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Die I-V-Kennlinie des blauen Chips (und implizit der anderen) zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Unterhalb der Einschaltspannung (~2,7 V für blau/grün, ~1,8 V für rot) fließt nur sehr wenig Strom. Oberhalb dieser Schwelle steigt der Strom bei einer geringen Spannungserhöhung rapide an. Diese Eigenschaft macht den Einsatz eines Konstantstrom-Treibers erforderlich, nicht einer Konstantspannungsquelle, um thermisches Durchgehen zu verhindern und eine stabile Lichtabgabe zu gewährleisten.

4.4 Dominante Wellenlänge vs. Durchlassstrom

Diese Kurven für rote, grüne und blaue Chips zeigen, wie sich die emittierte Farbe (dominante Wellenlänge) mit dem Treiberstrom verschiebt. Typischerweise steigt mit zunehmendem Strom die Sperrschichttemperatur, was zu einer leichten Verschiebung der Wellenlänge führt (üblicherweise zu längeren Wellenlängen bei InGaN-basierten grünen/blauen LEDs). Dieser Effekt ist wichtig für Anwendungen, die eine präzise Farbstabilität über verschiedene Helligkeitsstufen hinweg erfordern.

4.5 Relative Luminous Intensity vs. Forward Current

Diese Kurve stellt die Lichtleistung (relativ zu einem Referenzwert) als Funktion des Treiberstroms dar. Sie ist bei niedrigeren Strömen im Allgemeinen linear, kann jedoch bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte und des Efficiency Droop eine Sättigung oder einen Abfall aufweisen. Die Kurve zeigt den Kompromiss zwischen Helligkeit und Effizienz/Wärmeentwicklung auf.

4.6 Maximum Permissible Forward Current vs. Temperature

Diese Derating-Kurve ist entscheidend für das thermische Management. Sie zeigt den maximal sicheren Dauer-Vorwärtsstrom als Funktion der Umgebungs- (oder Gehäuse-)Temperatur. Mit steigender Temperatur nimmt der maximal zulässige Strom linear ab. Beispielsweise ist bei 85°C der zulässige Strom deutlich niedriger als der Nennwert von 150mA bei 25°C. Entwickler müssen dieses Diagramm nutzen, um sicherzustellen, dass die LED im Betriebsumfeld der Anwendung nicht überlastet wird.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen 5050 SMT-Gehäuse untergebracht. Die wichtigsten Abmessungen sind:

• Gehäuselänge: 5,0 mm
• Gehäusebreite: 5,0 mm
• Package Height (typical): 1.6 mm

Tolerances are ±0.1mm unless otherwise specified. A detailed dimensioned drawing (top, side, and bottom views) is provided in the datasheet, showing the pin layout and mechanical features.

5.2 Pinbelegung und Polaritätskennzeichnung

Das Gehäuse verfügt über sechs Pins, die in zwei Reihen zu je drei angeordnet sind. Die Pin-Nummerierung erfolgt typischerweise gegen den Uhrzeigersinn, von oben betrachtet. Das Diagramm im Datenblatt kennzeichnet eindeutig die Anoden- und Kathodenpins für die Rot-, Grün- und Blau-Chips. Die korrekte Polung ist entscheidend, um eine Sperrvorspannung der LED während der Montage zu verhindern. Die Ansicht von unten enthält oft eine Polungsmarkierung (wie eine abgeschrägte Ecke oder einen Punkt), um die Ausrichtung auf der Leiterplatte zu erleichtern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Das empfohlene Profil für Infrarot (IR) Reflow-Löten ist ein kritischer Prozessparameter.

• Spitzentemperatur: 260°C maximum.
• Time Above Liquidus (TAL): Die Zeit, die die Lötstellen oberhalb des Schmelzpunktes verbringen, sollte kontrolliert werden, wobei typischerweise die empfohlenen 10 Sekunden bei Spitzentemperatur angestrebt werden.
• Ramp Rates: Kontrollierte Aufheiz- und Abkühlraten (z. B. 1-3°C/Sekunde) werden empfohlen, um thermische Belastung für das Kunststoffgehäuse und interne Verbindungen zu minimieren.

Es ist zwingend erforderlich, die Vorsichtsmaßnahmen für die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) Level 3 nach JEDEC J-STD-020D einzuhalten. Falls die Bauteile länger als ihre spezifizierte Bodenlebensdauer der Umgebungsluft ausgesetzt waren, müssen sie vor dem Reflow-Löten getrocknet werden, um "Popcorning" (Gehäuserisse durch schnelle Dampfausdehnung) zu verhindern.

6.2 Handlöten

Falls manuelles Löten notwendig ist, muss äußerste Sorgfalt angewendet werden:

• Begrenzen Sie die Lötspitzentemperatur auf maximal 350°C.
• Begrenzen Sie die Kontaktzeit pro Pin auf maximal 3 Sekunden.
• Verwenden Sie eine Wärmesenke (z.B. Pinzette) an der Anschlussleitung zwischen Lötstelle und Gehäuse, um zu verhindern, dass übermäßige Wärme in die LED eindringt.

6.3 Lagerbedingungen

Bauteile sollten in ihrer original Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel bei Temperaturen zwischen -40°C und +100°C in einer nicht-kondensierenden Umgebung gelagert werden. Sobald der versiegelte Beutel geöffnet ist, ist die Exposition der Bauteile gegenüber der Umgebungsluftfeuchtigkeit durch ihre MSL-Klassifizierung (Level 3) begrenzt.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spulen- und Band-Spezifikationen

Die LEDs werden auf Rollen in einer geprägten Trägerbandverpackung für automatisierte Bestückungsautomaten geliefert.

• Trägerbandabmessungen: Tasche Größe (Dim A): 5,70±0,10 mm, (Dim B): 5,38±0,10 mm, Tiefe (Dim C): 1,60±0,10 mm.
• Spulenabmessungen: Standard 13-inch (330mm) reel dimensions are provided.
• Quantity per Reel: Standard packing is 1000 pieces per reel. Minimum order quantities can be 250 or 500 pieces per reel.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält Codes, die die Binning-Klassifizierung der LEDs auf dieser Rolle spezifizieren:

• CAT: Luminous Intensity Rank (basierend auf dem Lichtstrom-Bin).
• FARBE: Dominant Wavelength Rank (wavelength bin code).
• REF: Forward Voltage Rank (Spannungs-Bin-Code).
• LOT Nr.: Rückverfolgbare Losnummer.
• P/N: Vollständige Produktnummer.
• Menge: Menge auf der Rolle.

Die Konsultation dieser Codes ist bei der Bestellung unerlässlich, um den Erhalt von Bauteilen mit den für die Anwendung erforderlichen spezifischen optischen und elektrischen Eigenschaften sicherzustellen.

8. Application Design Considerations

8.1 Driver Circuit Design

Aufgrund der unterschiedlichen Durchlassspannungen der roten (∼2,3V) und grünen/blauen (∼3,4V) Chips ist eine einfache Reihenschaltung mit einem einzigen Vorwiderstand nicht optimal, wenn ein gleichmäßiger Strom gewünscht wird. Der empfohlene Ansatz ist die Verwendung separater Vorwiderstände für jede Farbkanal oder, noch besser, einer speziellen Konstantstrom-LED-Treiber-IC mit mehreren Kanälen. Dies gewährleistet eine konsistente Helligkeit und Farbe unabhängig von Versorgungsspannungsschwankungen oder V_F bin spread. Pulsweitenmodulation (PWM) ist die bevorzugte Methode zur Dimmung und Farbmischung, da sie einen konstanten Strom (und somit einen stabilen Farbpunkt) bei variierendem Tastverhältnis beibehält.

8.2 Wärmemanagement

Die Verlustleistung pro LED kann bis zu 0,555W betragen (für grün/blau bei 150mA). Wenn mehrere LEDs auf einer Platine verwendet werden, kann die gesamte Wärmeentwicklung erheblich sein. Ein ordnungsgemäßes thermisches Design ist entscheidend:

• PCB-Layout: Verwenden Sie eine Leiterplatte mit ausreichend großer Kupferfläche (Wärmeinseln), die mit der Wärmeinsel der LED (falls vorhanden) oder den Anschlüssen verbunden ist, um Wärme abzuleiten.
• Wärmedurchkontaktierungen: Implementieren Sie eine Anordnung von Wärmedurchkontaktierungen unter dem LED-Fußabdruck, um Wärme zu inneren Masseflächen oder zur Unterseite der Platine zu übertragen.
• Derating: Konsultieren Sie stets die maximale Stromstärke in Abhängigkeit von der Temperatur-Derating-Kurve. Bei Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur reduzieren Sie den Treiberstrom entsprechend, um die Sperrschichttemperatur unter 115°C zu halten.

8.3 Optisches Design

Der weite Betrachtungswinkel von 120 Grad ist vorteilhaft für die Allgemeinbeleuchtung, kann jedoch für Anwendungen, die einen fokussierten Strahl benötigen, sekundäre Optiken (Linsen, Reflektoren) erfordern. Für Lichtleiteranwendungen erleichtern die kleine Emissionsfläche und der weite Winkel eine effiziente Einkopplung. Beim Design für Farbmischung ist die räumliche Überlappung der Rot-, Grün- und Blau-Emissionsmuster zu berücksichtigen, um gleichmäßig gemischte Farben am Ziel zu erreichen.

Die Verlustleistung pro LED kann bis zu 0,555 W betragen (für grüne/blaue LEDs bei 150 mA). Bei Verwendung mehrerer LEDs auf einer Platine kann die Gesamtwärmeentwicklung erheblich sein. Ein ordnungsgemäßes thermisches Design ist entscheidend:

Im Vergleich zu früheren RGB-LED-Gehäusen oder diskreten Einzelfarben-LEDs bietet dieses Bauteil mehrere wesentliche Vorteile:

• Integration: Drei Chips in einem SMT-Gehäuse sparen Leiterplattenfläche und vereinfachen die Montage im Vergleich zur Verwendung von drei separaten LEDs.
• Individuelle Ansteuerung: Das 6-Pin-Design bietet für jede Farbe einen echten unabhängigen Anoden-/Kathodenzugang und damit eine überlegene Flexibilität im Vergleich zu RGB-LEDs mit gemeinsamer Anode oder Kathode und 4 Anschlüssen. Dies ermöglicht komplexere Ansteuerschemata wie Reihenschaltung für den Betrieb mit höherer Spannung.
• Leistung: Die Verwendung von "Super-Luminosity"-Chips deutet auf eine höhere Effizienz und Lichtleistung im Vergleich zu Standardprodukten in derselben Gehäusegröße hin.
• Konformität: Volle Konformität mit modernen Umweltvorschriften (RoHS, REACH, halogenfrei) ist eine Grundvoraussetzung, wird hier jedoch ausdrücklich bestätigt.

Derating: Konsultieren Sie stets die Derating-Kurve für maximalen Strom in Abhängigkeit von der Temperatur. Reduzieren Sie in Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur den Treiberstrom entsprechend, um die Sperrschichttemperatur unter 115°C zu halten.

10.1 Kann ich alle drei Farben mit einer einzigen 5V-Versorgung und einem Widerstand ansteuern?

Nicht optimal. Die Durchlassspannung der grünen und blauen LEDs (∼3,4V) lässt bei 5V nur ∼1,6V für einen strombegrenzenden Widerstand übrig, was eine stabile Stromregelung ermöglicht. Die rote LED (∼2,3V) hätte jedoch ∼2,7V an ihrem Widerstand. Die Verwendung eines einzigen Widerstandswerts für alle drei würde aufgrund der unterschiedlichen V_F Werte. Separate Widerstände oder eine Konstantstromquelle sind erforderlich.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Lichtstrom (lm) und Lichtstärke (mcd)?

Der Lichtstrom (Lumen) misst die gesamte von der Quelle in alle Richtungen abgegebene Menge an sichtbarem Licht. Die Lichtstärke (Candela) misst, wie hell die Quelle aus einer bestimmten Richtung erscheint. Bei einer solchen Weitwinkel-LED ist der Lichtstärkewert typischerweise der auf der Achse gemessene Spitzenwert. Der Gesamtlichtstrom vermittelt einen besseren Eindruck von der gesamten Lichtausbeute für Beleuchtungszwecke, während die Lichtstärke für Indikatoren relevant ist, die aus einem bestimmten Winkel betrachtet werden.

10.3 Wie erzeuge ich mit dieser RGB-LED weißes Licht?

Weißes Licht wird durch das Mischen geeigneter Intensitäten von rotem, grünem und blauem Licht erzeugt. Die genauen Verhältnisse hängen vom spezifischen Farbortziel (z. B. kaltweiß, warmweiß) und den spektralen Eigenschaften der einzelnen LEDs ab. Aufgrund von Schwankungen in der Chipeffizienz und beim Binning erfordert die Erzielung eines konsistenten, hochwertigen Weißpunkts in der Regel eine individuelle Kalibrierung oder eine Rückmeldung von einem Farbsensor im System. Dies ist komplexer als die Verwendung eines dedizierten weißen LED-Phosphors.

10.4 Warum beträgt die maximale Sperrschichttemperatur nur 115°C?

Die Grenze der Sperrschichttemperatur wird durch die im LED-Chip, in den Bonddrähten und im Gehäuse verwendeten Materialien bestimmt. Übermäßige Hitze beschleunigt Degradationsmechanismen, verringert die Lichtleistung (Lichtstromrückgang) und kann zu einem katastrophalen Ausfall führen. Der Betrieb bei oder nahe der maximalen T_j wird die Lebensdauer des Bauteils erheblich verkürzen. Ein gutes thermisches Design zielt darauf ab, die Sperrschichttemperatur während des Betriebs so niedrig wie möglich zu halten.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

11.1 Beispiel: Statusanzeige für ein Consumer-Gerät

In einem Smart-Home-Gerät kann eine einzelne 5050 RGB-LED mehrere Statuscodes anzeigen: Rot für Fehler, Grün für Bereitschaft, Blau für Bluetooth-Pairing, Gelb (Rot+Grün) für Standby usw. Der weite Betrachtungswinkel gewährleistet die Sichtbarkeit aus jeder Richtung. Ein einfacher Mikrocontroller mit drei PWM-fähigen GPIO-Pins und drei strombegrenzenden Widerständen (z. B. 15-20Ω für ~20mA bei einer 3,3V- oder 5V-Versorgung) kann die LED ansteuern. Der geringe Strom verlängert die Lebensdauer und minimiert die Wärmeentwicklung.

11.2 Beispiel: Hintergrundbeleuchtung für ein kleines Schild

Für die Kantenbeleuchtung eines Acrylschilds können mehrere dieser LEDs entlang der Kante platziert werden. Ihr weiter Winkel hilft, Licht in das Acryl einzukoppeln. Durch Anordnung in einer Reihenschaltung (z.B. alle roten in Reihe, alle grünen in Reihe, alle blauen in Reihe) kann ein Treiber mit höherer Spannung und niedrigerem Strom verwendet werden, was die Effizienz verbessert. Die unabhängige Steuerung ermöglicht es, die Farbe des Schilds dynamisch zu programmieren. Das Wärmemanagement umfasst die Sicherstellung, dass das Acryl oder das Trägermaterial die Wärme des kombinierten LED-Arrays abführen kann.

12. Funktionsprinzip

Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Wenn eine Vorwärtsspannung, die die Bandlückenenergie des Chips überschreitet, über den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt: GaInAlP für rotes Licht (~622 nm) und InGaN für grünes (~525 nm) und blaues (~457 nm) Licht. Drei separate Halbleiterchips, die aus diesen verschiedenen Materialien gefertigt sind, sind in einem einzigen Reflektortopf montiert und in klarem oder diffundiertem Harz eingekapselt, um das vollständige LED-Gehäuse zu bilden.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei Vollfarb-SMT-LEDs wie dieser geht in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbkonstanz (engere Binning) und höherer maximaler Treiberströme bei gleichen oder kleineren Gehäuseabmessungen. Es gibt auch eine Bewegung hin zur Integration von Steuerelektronik (wie Konstantstromtreiber oder sogar einfache Mikrocontroller) innerhalb des LED-Gehäuses selbst, was zur Schaffung von "Smart LED" führt.