LED-Bauteildatenblatt - Revision 1 - Lebenszyklusphasenanalyse - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses technische Dokument bietet einen umfassenden Überblick über den Lebenszyklus und das Revisionsmanagement eines Standard-Licht emittierenden Dioden (LED)-Bauteils. Der Hauptfokus liegt auf der strukturierten Dokumentation der Revisionshistorie des Bauteils, um Rückverfolgbarkeit und Datenintegrität während seines gesamten Produktlebenszyklus zu gewährleisten. Obwohl spezifische elektrische oder photometrische Parameter im bereitgestellten Quellenmaterial nicht detailliert sind, etabliert das Dokument einen kritischen Rahmen zum Verständnis, wie technische Änderungen und Aktualisierungen formal erfasst und kommuniziert werden. Dies ist für Ingenieure, Beschaffungsspezialisten und Qualitätssicherungsteams von entscheidender Bedeutung, die sich auf genaue und versionskontrollierte Dokumentation für Design-in-, Fertigungs- und Wartungsprozesse verlassen. Der Kernvorteil dieses strukturierten Ansatzes ist die Risikominderung, die mit der Verwendung falscher oder veralteter Bauteilspezifikationen in elektronischen Baugruppen verbunden ist.

2. Lebenszyklus- und Revisionsmanagement

Die bereitgestellten Daten konzentrieren sich auf einen einzigen, klar definierten Lebenszykluszustand des Bauteils.

2.1 Definition der Lebenszyklusphase

DieLebenszyklusphasewird explizit alsRevision: 1angegeben. Dies zeigt an, dass die Bauteildokumentation ihre erste formale Überarbeitung oder Aktualisierung seit der Erstveröffentlichung durchlaufen hat. In der Bauteiltechnik bedeutet eine Revisionsänderung typischerweise Modifikationen, die die Form, Passform oder Funktion des Teils nicht so verändern, dass sie die Austauschbarkeit beeinträchtigen. Beispiele hierfür sind Korrekturen von Tippfehlern im Datenblatt, Klarstellungen von Testbedingungen, Aktualisierungen empfohlener Lagerrichtlinien oder geringfügige Änderungen der Verpackung. Die Identifizierung des Revisionsstands ist entscheidend, um sicherzustellen, dass alle Beteiligten in der Lieferkette auf genau denselben Satz von Spezifikationen verweisen.

2.2 Gültigkeit und Freigabeinformationen

Das Dokument gibt einenAblaufzeitraum: Für immeran. Dies bedeutet, dass die Revision selbst, sobald sie freigegeben ist, kein vorher festgelegtes Ablaufdatum für ihre Gültigkeit als Referenzdokument hat. Die in Revision 1 enthaltenen Informationen bleiben die maßgebliche Quelle, es sei denn, sie werden durch eine nachfolgende Revision (z.B. Revision 2) ersetzt. DasFreigabedatumist genau als13.08.2012 13:57:59.0erfasst. Dieser Zeitstempel liefert einen genauen Ursprungspunkt für diese Revision und ermöglicht eine präzise Nachverfolgung und Prüfpfade. Die Verwendung eines Zeitstempels bis auf die Sekunde unterstreicht die Bedeutung der Versionskontrolle in technischen Dokumenten.

3. Technische Parameter und Spezifikationen

Während der Kernauszug keine spezifischen Leistungsparameter auflistet, würde ein vollständiges LED-Datenblatt, das auf diesem Revisionsrahmen basiert, typischerweise die folgenden Abschnitte enthalten. Die folgenden Werte sind veranschaulichende Beispiele basierend auf industrieüblichen Bauteilen.

3.1 Absolute Maximalwerte

Diese Parameter definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden an der LED auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Durchlassstrom (I_F):30 mA (Dauerbetrieb).
• Sperrspannung (V_R):5 V.
• Sperrschichttemperatur (T_j):+125 °C.
• Lagertemperatur (T_stg):-40 °C bis +100 °C.

3.2 Elektro-optische Kenngrößen

Gemessen bei T_a=25°C, sofern nicht anders angegeben. Dies sind die wichtigsten Leistungskennzahlen.

• Durchlassspannung (V_F):3,2 V (typisch) bei I_F= 20 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Lichtstärke (I_v):5600 mcd (Minimum) bis 7000 mcd (typisch) bei I_F= 20 mA. Dies definiert die Lichtausbeute.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad. Dies spezifiziert den Winkel, bei dem die Intensität die Hälfte des Spitzenwerts beträgt.
• Wellenlänge / Dominante Wellenlänge (λ_d):465 nm (für eine blaue LED) oder 625 nm (für eine rote LED), abhängig vom Binning.

3.3 Thermische Kenngrößen

• Thermischer Widerstand, Sperrschicht zu Umgebung (R_θJA):300 K/W (typisch für eine kleine SMD-LED). Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des Temperaturanstiegs während des Betriebs.

4. Binning- und Klassifizierungssystem

LEDs werden typischerweise nach der Herstellung sortiert (gebinned), um Konsistenz zu gewährleisten. Ein Datenblatt definiert die zulässigen Bereiche für jedes Bin.

• Lichtstärke-Binning:LEDs werden basierend auf der gemessenen Lichtausbeute in Gruppen sortiert (z.B. Bin A: 5600-6000 mcd, Bin B: 6000-6400 mcd, Bin C: 6400-7000 mcd).
• Durchlassspannungs-Binning:Sortiert nach Spannungsabfall (z.B. Bin V1: 3,0-3,2V, Bin V2: 3,2-3,4V).
• Wellenlängen-/Farbort-Binning:Für farbige LEDs werden sie nach dominanter Wellenlänge oder innerhalb spezifischer Farbortkoordinaten auf der CIE-Karte sortiert, um Farbkonsistenz zu gewährleisten.

5. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten sind für das Design unerlässlich.

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung, entscheidend für die Auslegung von strombegrenzenden Schaltungen.
• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einem linearen Bereich vor der Sättigung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausbeute mit steigender Temperatur, ein kritischer Faktor für das Wärmemanagement.
• Spektralverteilungsdiagramm:Stellt die Strahlungsleistung gegenüber der Wellenlänge dar und zeigt die Spitzenwellenlänge und spektrale Breite.

6. Mechanische und Gehäuseinformationen

Physikalische Spezifikationen gewährleisten ein korrektes PCB-Design und eine korrekte Montage.

• Gehäuseabmessungen:Detaillierte mechanische Zeichnung mit kritischen Abmessungen (Länge, Breite, Höhe, Anschlussabstand). Für eine gängige SMD-LED wie ein 2835-Gehäuse sind typische Abmessungen 2,8mm (L) x 3,5mm (B) x 1,2mm (H).
• Pad-Layout (Footprint):Empfohlenes PCB-Land-Pattern-Design für zuverlässiges Löten.
• Polaritätskennzeichnung:Klare Markierung (z.B. eine Kerbe, ein grüner Punkt oder eine Kathodenmarkierung auf dem Gehäuse), um den Kathoden-(-) Anschluss anzuzeigen.

7. Löt- und Montagerichtlinien

Anweisungen zur Vermeidung von Schäden während der Fertigung.

• Reflow-Lötprofil:Empfohlene Zeit-Temperatur-Kurve (Vorwärmen, Halten, Reflow-Spitze, Abkühlung) gemäß JEDEC- oder IPC-Standards. Die Spitzentemperatur sollte für eine bestimmte Zeit (z.B. 10 Sekunden) typischerweise 260°C nicht überschreiten.
• Handlöten:Falls erlaubt, Grenzwerte für Lötkolbentemperatur (max. 350°C) und Kontaktzeit (max. 3 Sekunden).
• Reinigung:Kompatibilität mit gängigen Reinigungslösungsmitteln.
• Lagerbedingungen:Empfohlene Lagerung in einer trockenen, inerten Umgebung (z.B. <40°C/<90% r.F.), um die Lötbarkeit zu erhalten.

8. Verpackungs- und Bestellinformationen

• Verpackungsformat:Band- und Spulenspezifikationen (z.B. EIA-481-konform), einschließlich Spulendurchmesser, Bandbreite und Taschenabstand.
• Menge pro Spule:Standardmengen (z.B. 2000 oder 4000 Stück pro Spule).
• Modellnummernregel:Erklärung, wie die Teilenummer Attribute wie Farbe, Lichtstärke-Bin, Spannungs-Bin und Verpackungsoption kodiert (z.B. LED-2835-B-BIN2-V1-TR).

9. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

Anleitung für eine erfolgreiche Implementierung.

• Strombegrenzung:Eine LED muss von einer Stromquelle oder mit einem Vorwiderstand betrieben werden, um den Durchlassstrom zu begrenzen. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (V_Versorgung- V_F) / I_F.
• Wärmemanagement:Selbst bei geringer Leistung sollte das PCB-Layout ausreichend Kupferfläche (Wärmeableitung) zur Wärmeableitung bieten, insbesondere für Hochleistungs-LEDs, um Leistung und Lebensdauer zu erhalten.
• ESD (Elektrostatische Entladung) Empfindlichkeit:Die meisten LEDs sind ESD-empfindlich. Richtige Handhabungsverfahren (geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder) und Schaltungsschutz (z.B. TVS-Dioden) können erforderlich sein.
• Typische Anwendungen:Hintergrundbeleuchtung für Displays, Statusanzeigen, dekorative Beleuchtung, Automobilinnenraumbeleuchtung und allgemeine Beleuchtung in Niedrigleistungsszenarien.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während diese generische Datenblattstruktur üblich ist, unterscheiden sich spezifische Produkte basierend auf:

• Effizienz (Lichtausbeute):Höhere Effizienz (Lumen pro Watt) ist ein Schlüsselvorteil für leistungssensitive Anwendungen.
• Farbwiedergabeindex (CRI):Kritisch für weiße LEDs in Beleuchtungsanwendungen, bei denen eine genaue Farbwahrnehmung erforderlich ist.
• Lebensdauer und Lumen-Erhalt (L70/L90):Spezifikationen, die die Zeit vorhersagen, bis die Lichtausbeute unter angegebenen Bedingungen auf 70% oder 90% des Anfangswerts abfällt.
• Miniaturisierung:Kleinere Gehäusegrößen (z.B. 0402, 0201) ermöglichen dichtere PCB-Designs.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was bedeutet "Revision: 1" für mein Design?

A: Es bestätigt, dass Sie die erste aktualisierte Version des Datenblatts verwenden. Überprüfen Sie vor der Fertigstellung eines Designs immer, ob eine neuere Revision existiert, um etwaige Änderungen zu berücksichtigen.

F: Der Ablaufzeitraum ist "Für immer". Bedeutet dies, dass das Bauteil für immer verfügbar sein wird?

A: Nein. "Für immer" bezieht sich auf die Gültigkeit des Revisionsdokuments selbst. Die Veraltung eines Bauteils ist ein separater Lebenszyklusereignis (z.B. Auslauf, Einstellung), der hier nicht angezeigt wird.

F: Wie wähle ich den richtigen strombegrenzenden Widerstand?

A: Verwenden Sie den typischen V_F-Wert aus dem Datenblatt und Ihren gewünschten I_F-Wert (oft 20mA für Standard-LEDs) in der Ohmschen Gesetz-Berechnung mit Ihrer Versorgungsspannung. Überprüfen Sie bei Bedarf für Präzision immer den tatsächlichen V_F-Wert in der Schaltung.

F: Kann ich die LED direkt mit einer Spannungsquelle betreiben?

A: Auf keinen Fall. Die I-V-Kurve einer LED ist exponentiell. Eine kleine Erhöhung der Spannung verursacht einen großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Stroms. Verwenden Sie immer einen Strombegrenzungsmechanismus.

12. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Statusanzeige für einen Consumer-Router.

Der Designer wählt eine grüne LED mit einem typischen V_Fvon 3,2V und zielt auf I_F= 15mA für ausreichende Helligkeit und lange Lebensdauer ab. Die interne Logikversorgung des Routers beträgt 3,3V. Unter Verwendung der Formel R = (3,3V - 3,2V) / 0,015A = 6,67Ω. Der nächstgelegene Standardwert ist 6,8Ω. Die Verlustleistung im Widerstand beträgt P = I²² * R = (0,015²)*6,8 = 0,00153W, daher ist ein winziger 1/10W-Widerstand ausreichend. Der PCB-Footprint wird gemäß dem empfohlenen Land Pattern des Datenblatts entworfen, und die Montagefirma folgt dem spezifizierten Reflow-Profil. Die Revisionsnummer (1) auf dem Datenblatt wird in der Stückliste (BOM) des Produkts für zukünftige Referenz erfasst.

13. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre Bandlückenenergie übersteigt, rekombinieren Elektronen im n-dotierten Material mit Löchern im p-dotierten Material an der Sperrschicht. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei, ein Prozess namens Elektrolumineszenz. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt (z.B. Galliumarsenidphosphid für rot, Indiumgalliumnitrid für blau). Weiße LEDs sind typischerweise blaue LEDs, die mit einem Leuchtstoff beschichtet sind, der einen Teil des blauen Lichts in gelbes Licht umwandelt, was zu einem breiten Spektrum führt, das als weiß wahrgenommen wird.

14. Branchentrends und Entwicklungen

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin rasant. Wichtige Trends sind:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Forschung und Entwicklung treibt die Lichtausbeute höher und reduziert den Energieverbrauch für Beleuchtung.
• Miniaturisierung und Integration:Entwicklung von Mikro-LEDs und Chip-Scale-Package (CSP)-LEDs für ultrahochauflösende Displays und kompakte Geräte.
• Verbesserte Farbqualität:Fortschritte in der Leuchtstofftechnologie und mehrfarbige LED-Arrays (z.B. RGB, RGBA) ermöglichen breitere Farbgamuts und höhere CRI-Werte für spezialisierte Beleuchtung.
• Intelligente und vernetzte Beleuchtung:Integration von Steuerschaltungen und Kommunikationsschnittstellen (wie Zigbee oder Bluetooth) direkt mit LED-Modulen.
• Zuverlässigkeit und Lebensdauervorhersagen:Anspruchsvollere Tests und Modellierung, um genaue Lebensdauerdaten (L90, L70) unter verschiedenen Betriebsbedingungen bereitzustellen.
• Nachhaltigkeit:Fokus auf die Reduzierung der Verwendung seltener Erden in Leuchtstoffen und die Verbesserung der Recyclingfähigkeit.

Dieses Dokument, verwurzelt in seinem spezifischen Revisionslebenszyklus, dient als stabile Grundlage in dieser dynamischen technologischen Landschaft und stellt sicher, dass die grundlegenden Spezifikationen und Änderungshistorien für eine zuverlässige Anwendung sorgfältig dokumentiert sind.