LED-Bauteildatenblatt - Revision 3 - Lebenszyklusinformationen - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses technische Datenblatt bietet umfassende Informationen für eine LED-Komponente mit Fokus auf deren Lebenszyklusmanagement und Revisionshistorie. Das Dokument ist für Entwickler, Einkaufsspezialisten und Qualitätssicherungsteams unerlässlich, um sicherzustellen, dass die korrekte Version der Komponente in Design und Produktion verwendet wird. Der Kernvorteil dieser detaillierten Lebenszyklusverfolgung liegt in der Rückverfolgbarkeit und Konsistenz bei Langzeitprojekten, wodurch sichergestellt wird, dass Spezifikationen unverändert bleiben oder Änderungen bei Revisionen ordnungsgemäß dokumentiert werden. Zielmärkte sind u.a. Unterhaltungselektronik, Automobilbeleuchtung, Industrieanzeigen und Allgemeinbeleuchtung, wo Komponentenzuverlässigkeit und Dokumentation kritisch sind.

2. Lebenszyklus- und Revisionsinformationen

Der bereitgestellte PDF-Inhalt weist wiederholt auf einen konsistenten Lebenszyklusstatus der Komponente hin.

2.1 Lebenszyklusphase

DieLebenszyklusphaseist dokumentiert alsRevision: 3. Dies bedeutet, dass sich die Komponente in einem aktiven Revisionszustand befindet, konkret der dritten Hauptrevision ihrer Produktdokumentation oder Spezifikationen. Eine Revision zeigt Aktualisierungen von Parametern, Leistungsdaten, empfohlenen Anwendungen oder Verpackungsinformationen gegenüber früheren Versionen an. Es ist für Anwender entscheidend, auf diese spezifische Revision zu verweisen, um sicherzustellen, dass ihre Designs mit den neuesten getesteten und validierten Daten übereinstimmen.

2.2 Gültigkeit und Freigabe

DerAblaufzeitraumist angegeben alsFür immer. Dieser Begriff zeigt typischerweise an, dass diese spezielle Revision des Datenblatts kein geplantes Verfallsdatum hat und für Referenzzwecke auf unbestimmte Zeit gültig bleiben soll, es sei denn, sie wird durch eine neuere Revision ersetzt. DasFreigabedatumist genau aufgezeichnet als2014-12-05 13:13:10.0. Dieser Zeitstempel liefert einen genauen Referenzpunkt für den Zeitpunkt, zu dem diese dritte Revision offiziell herausgegeben und zum aktiven Dokument für die Komponente wurde.

3. Tiefgehende objektive Interpretation technischer Parameter

Während der bereitgestellte Ausschnitt sich auf Lebenszyklusdaten konzentriert, würde ein vollständiges LED-Datenblatt die folgenden kritischen technischen Parameter enthalten. Die unten aufgeführten Werte sind beispielhafte Angaben basierend auf gängigen Industriestandards für eine Mid-Power-LED; Entwickler müssen für absolute Werte das vollständige, offizielle Datenblatt konsultieren.

3.1 Lichttechnische und Farbkennwerte

Diese Parameter definieren die Lichtausgabe und -qualität der LED.

• Dominante Wellenlänge / Korrelierte Farbtemperatur (CCT):Spezifiziert die wahrgenommene Lichtfarbe. Für weiße LEDs wird diese in Kelvin (K) angegeben, z.B. 2700K (Warmweiß), 4000K (Neutralweiß), 6500K (Kaltweiß). Für farbige LEDs wird sie in Nanometern (nm) angegeben, z.B. 630nm (Rot), 525nm (Grün), 450nm (Blau).
• Lichtstrom:Die gesamte wahrgenommene Lichtleistung, gemessen in Lumen (lm). Dieser wird typischerweise bei einem Standard-Prüfstrom (z.B. 65mA, 150mA) und einer Sperrschichttemperatur (z.B. 25°C) angegeben.
• Lichtausbeute:Der Wirkungsgrad der LED, berechnet als Lumen pro Watt (lm/W). Eine höhere Ausbeute zeigt eine bessere Energieumwandlung von elektrischer Leistung in sichtbares Licht an.
• Farbwiedergabeindex (CRI):Für weiße LEDs misst der CRI (Ra) die Fähigkeit, die Farben von Objekten im Vergleich zu einer natürlichen Lichtquelle naturgetreu wiederzugeben. Ein CRI über 80 ist für Allgemeinbeleuchtung gut, während über 90 für Anwendungen mit hoher Farbtreue ausgezeichnet ist.

3.2 Elektrische Parameter

Diese definieren die Betriebsbedingungen und elektrischen Grenzwerte der LED.

• Durchlassspannung (Vf):Der Spannungsabfall über der LED beim Betrieb mit einem spezifizierten Durchlassstrom. Sie variiert mit Strom und Temperatur. Typische Werte liegen für weiße und blaue LEDs zwischen 2,8V und 3,4V und für rote und bernsteinfarbene LEDs zwischen 1,8V und 2,2V.
• Durchlassstrom (If):Der empfohlene kontinuierliche Gleichstrom-Betriebsstrom, z.B. 65mA, 150mA, 300mA. Das Überschreiten des maximalen Nennstroms kann dauerhafte Schäden verursachen.
• Sperrspannung (Vr):Die maximale Spannung, die in Sperrrichtung angelegt werden kann, ohne die LED zu beschädigen. Dieser Wert ist üblicherweise niedrig (z.B. 5V).
• Verlustleistung:Die maximale elektrische Leistung, die das Gehäuse verarbeiten kann, berechnet als Vf * If, und begrenzt durch thermische Randbedingungen.

3.3 Thermische Kenngrößen

Die LED-Leistung und Lebensdauer hängen stark vom thermischen Management ab.

• Wärmewiderstand (Rth_j-soder Rth_j-c):Der Widerstand gegen den Wärmefluss vom LED-Chip (j) zum Lötpunkt (s) oder Gehäuse (c), gemessen in °C/W. Ein niedrigerer Wert zeigt eine bessere Wärmeableitfähigkeit an.
• Maximale Sperrschichttemperatur (Tj_max):Die höchstzulässige Temperatur am Halbleiterübergang. Dauerbetrieb über diesem Grenzwert reduziert die Lebensdauer drastisch und kann zu sofortigem Ausfall führen. Typische Tj_max-Werte liegen zwischen 120°C und 150°C.
• Temperaturkoeffizient der Durchlassspannung:Die Rate, mit der sich Vf mit der Sperrschichttemperatur ändert, typischerweise etwa -2mV/°C bis -4mV/°C.

4. Erläuterung des Binning-Systems

Herstellungsbedingte Schwankungen führen zu leichten Unterschieden zwischen einzelnen LEDs. Beim Binning werden LEDs mit ähnlichen Eigenschaften gruppiert, um Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen.

4.1 Wellenlängen- / Farbtemperatur-Binning

LEDs werden basierend auf ihrer dominanten Wellenlänge (Farbe) oder CCT in Bins sortiert. Für weiße LEDs können Bins Schritte von 100K oder 200K innerhalb eines nominalen CCT-Bereichs darstellen (z.B. 6500K ± 300K). Die Verwendung von LEDs aus einem einzigen oder benachbarten Bins ist für Anwendungen mit einheitlichem Farberscheinungsbild entscheidend.

4.2 Lichtstrom-Binning

LEDs werden gemäß ihrer Lichtausgabe unter Standardtestbedingungen gebinnt. Bins werden als minimale Lichtstromwerte oder Prozentbereiche definiert (z.B. Bin A: 100-105 lm, Bin B: 105-110 lm). Dies ermöglicht es Entwicklern, die für ihre Kosten- und Leistungsziele geeignete Helligkeitsklasse auszuwählen.

4.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Sortierung nach Durchlassspannung (Vf) bei einem bestimmten Strom hilft bei der Auslegung effizienter Treiberschaltungen, insbesondere beim Reihenschalten mehrerer LEDs. Das Angleichen von Vf-Bins kann die Stromaufteilung in parallel geschalteten Strängen verbessern.

5. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben einen tieferen Einblick in das LED-Verhalten unter variierenden Bedingungen.

5.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kurve)

Diese Kurve zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom (If) und Durchlassspannung (Vf). Sie ist nichtlinear, mit einem steilen Stromanstieg, sobald die Spannung die Schwellenspannung der Diode überschreitet. Die Kurve verschiebt sich mit der Temperatur. Dieses Diagramm ist für das Treiberdesign essenziell, um eine stabile Stromregelung sicherzustellen.

5.2 Temperaturkennlinien

Wichtige Diagramme umfassen Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur und Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur. Der Lichtstrom nimmt typischerweise mit steigender Temperatur ab. Das Verständnis dieser Entlastung ist für das thermische Design entscheidend, um die Ziel-Lichtausgabe in der Betriebsumgebung der Anwendung aufrechtzuerhalten.

5.3 Spektrale Leistungsverteilung (SPD)

Das SPD-Diagramm zeigt die relative Intensität des emittierten Lichts bei jeder Wellenlänge. Für weiße LEDs offenbart es die Mischung aus blauer Pump-LED und Phosphor-Emissionen. Dieses Diagramm wird für präzise Farbanalysen und die Berechnung von Metriken wie CRI und CCT verwendet.

6. Mechanische und Verpackungsinformationen

Physikalische Spezifikationen gewährleisten ein korrektes Leiterplattendesign und eine korrekte Montage.

6.1 Maßzeichnung

Eine detaillierte Zeichnung, die die genauen Abmessungen des LED-Gehäuses zeigt, einschließlich Länge, Breite, Höhe und eventueller Linsenkontur. Kritische Toleranzen sind angegeben. Gängige Gehäusegrößen sind 2835 (2,8mm x 3,5mm), 3535, 5050 usw.

6.2 Lötflächen-Layout

Das empfohlene Lötflächenmuster auf der Leiterplatte, einschließlich Flächengröße, -form und -abstand. Die Einhaltung dieses Layouts gewährleistet eine gute Lötstellen-Zuverlässigkeit, eine ordnungsgemäße Wärmeableitung und verhindert das "Tombstoning" während des Reflow-Lötens.

6.3 Polungskennzeichnung

Klare Kennzeichnung der Anode (+) und Kathode (-) Anschlüsse am LED-Gehäuse, typischerweise durch eine Kerbe, abgeschrägte Ecke oder Markierung auf der Kathodenseite. Das Datenblatt veranschaulicht diese Kennzeichnung.

7. Löt- und Montagerichtlinien

7.1 Reflow-Lötprofil

Ein empfohlenes Zeit-Temperatur-Profil für das Reflow-Löten, einschließlich Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlzonen. Maximale Spitzentemperatur (üblicherweise 260°C für wenige Sekunden) und Zeit über Liquidus (TAL) sind spezifiziert, um thermische Schäden am LED-Gehäuse und internen Materialien zu verhindern.

7.2 Vorsichtsmaßnahmen

• Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED-Linse.
• Verwenden Sie für LEDs geeignete no-clean oder mild aktivierte Flussmittel.
• Reinigen Sie nicht mit Ultraschallmethoden, da diese die Phosphorschicht beschädigen können.
• Verhindern Sie elektrostatische Entladung (ESD) während der Handhabung.

7.3 Lagerbedingungen

LEDs sollten in einer trockenen, dunklen Umgebung bei empfohlener Temperatur und Luftfeuchtigkeit gelagert werden (z.B. <40°C, <60% r.F.). Sie werden oft in feuchtigkeitsempfindlicher Verpackung (MSD) mit einer Feuchteindikatorkarte versendet. Bei Exposition kann vor dem Reflow-Löten ein Trocknungsprozess (Baking) erforderlich sein, um "Popcorning" zu verhindern.

8. Verpackungs- und Bestellinformationen

8.1 Verpackungsspezifikationen

Details zu Bandtyp (z.B. 12mm, 16mm), Bandmaßen, Anzahl der Taschen und Ausrichtung. Die Band- und Spulenspezifikationen folgen Standards wie EIA-481.

8.2 Etikettenerklärung

Informationen auf dem Spulenetikett, einschließlich Artikelnummer, Menge, Losnummer, Datumscode und Bin-Codes für Lichtstrom, Farbe und Vf.

8.3 Modellnummernsystematik

Erklärung der Artikelnummernstruktur, die typischerweise Schlüsselattribute wie Gehäusegröße, Farbe/CCT, Lichtstrom-Bin, Spannungs-Bin und manchmal Sonderfunktionen (z.B. hoher CRI) kodiert.

9. Anwendungsempfehlungen

9.1 Typische Anwendungsszenarien

• Allgemeinbeleuchtung:LED-Lampen, -Röhren, -Panels, Einbauleuchten.
• Hintergrundbeleuchtung:TV-, Monitor-, Laptop- und Werbetafel-Hintergrundbeleuchtungseinheiten.
• Automobil:Innenraumbeleuchtung, Tagfahrlicht (DRL), Signalleuchten.
• Anzeigen & Beschilderung:Statusanzeigen, Notausgangsschilder, Leuchtbuchstaben.

9.2 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Leiterplatte mit ausreichenden Wärmedurchkontaktierungen und Kupferfläche auslegen. Den Wärmepfad zum Kühlkörper berücksichtigen.
• Treiberauswahl:Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber, der den Vf- und If-Anforderungen der LED entspricht. Bei Bedarf Dimmverfahren (PWM, analog) berücksichtigen.
• Optisches Design:Passende Sekundäroptik (Linsen, Reflektoren) auswählen, um den gewünschten Abstrahlwinkel und die Lichtverteilung zu erreichen.
• Farbkonsistenz:Für Anwendungen mit hoher Gleichmäßigkeit enge Binning-Anforderungen spezifizieren oder Farbmischtechniken verwenden.

10. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu früheren Generationen (z.B. Revision 2) kann Revision 3 dieses Datenblatts aktualisierte Leistungsdaten enthalten, die Verbesserungen im Fertigungsprozess widerspiegeln, wie z.B. einen höheren typischen Lichtstrom oder eine höhere Lichtausbeute bei gleichem Strom. Es kann auch erweiterte oder klarer definierte Maximalwerte, überarbeitete Testbedingungen oder detailliertere Anwendungshinweise enthalten. Die primäre Unterscheidung zu generischen oder Konkurrenzbauteilen liegt in der spezifischen Kombination von Leistungsparametern (Wirkungsgrad, CRI, Zuverlässigkeit), Gehäuserobustheit und der Tiefe und Genauigkeit der bereitgestellten technischen Daten, die ein präziseres und zuverlässigeres Design ermöglichen.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

11.1 Was bedeutet "Lebenszyklusphase: Revision 3"?

Es zeigt an, dass dies die dritte offiziell veröffentlichte Version des Datenblatts der Komponente ist. Alle technischen Änderungen gegenüber früheren Revisionen sind hier dokumentiert. Verwenden Sie für neue Designs stets die neueste Revision.

11.2 Wie ist "Ablaufzeitraum: Für immer" zu interpretieren?

Diese Datenblattrevision gilt als dauerhaft gültig für Referenzzwecke, es sei denn, sie wird explizit durch eine neuere Revision (z.B. Revision 4) ersetzt. Es bedeutet nicht, dass die Komponente selbst für immer in Produktion ist.

11.3 Kann ich LEDs aus verschiedenen Lichtstrom- oder Farb-Bins in meinem Produkt mischen?

Für Endprodukte wird dies nicht empfohlen, da es zu sichtbaren Helligkeits- und Farbunterschieden führt. Für Prototypen sollten die verwendeten Bins dokumentiert werden. Für die Serienproduktion sollte ein einzelnes Bin oder Mischregeln vom Lieferanten spezifiziert werden.

11.4 Was passiert, wenn ich die LED über der maximalen Sperrschichttemperatur betreibe?

Betrieb über Tj_maxbeschleunigt den Lichtstromrückgang (Lichtausgabeverlust) und kann zu katastrophalem Ausfall durch Mechanismen wie Phosphorabbau oder Bonddrahtbruch führen. Eine ordnungsgemäße Kühlung ist unabdingbar.

12. Praktischer Anwendungsfall

Fallstudie: Entwicklung einer linearen LED-Leuchte

Ein Entwickler entwirft eine 4-Fuß (ca. 1,2m) LED-Röhrenleuchte für die Bürobeleuchtung. Unter Verwendung dieses Datenblatts (Revision 3) wählt er eine neutralweiße (4000K) LED mit hohem CRI (Ra>90) aus einem spezifischen Lichtstrom-Bin aus, um die Ziel-Lumen pro Leuchte zu erreichen. Die I-V-Kurve und die Wärmewiderstandsdaten werden verwendet, um eine Reihen-Parallel-Anordnung zu entwerfen und einen geeigneten Konstantstromtreiber auszuwählen. Die Maßzeichnung stellt sicher, dass das Leiterplattenlayout korrekte Lötflächengrößen aufweist. Das Reflow-Profil wird in die SMT-Maschine programmiert. Durch die Einhaltung der Lager- und Handhabungsvorsichtsmaßnahmen wird eine hohe Erstausbeute während der Fertigung erreicht. Die Leistung der Leuchte ist konsistent und erfüllt die spezifizierte Lebensdauer (L70), da das thermische Managementdesign die Sperrschichttemperatur unter allen Betriebsbedingungen deutlich unter dem Maximalwert hält.

13. Prinzipielle Einführung

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen, genannt Elektrolumineszenz, tritt auf, wenn sich Elektronen mit Elektronenlöchern innerhalb des Bauteils rekombinieren und Energie in Form von Photonen freisetzen. Die Lichtfarbe wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Weiße LEDs werden typischerweise durch Kombination eines blauen oder ultravioletten LED-Chips mit einer Phosphorbeschichtung erzeugt, die einen Teil des emittierten Lichts in längere Wellenlängen (gelb, rot) umwandelt, was zu einem breiten Spektrum führt, das als weißes Licht wahrgenommen wird. Der Wirkungsgrad, die Farbe und die Lebensdauer einer LED werden durch die Halbleitermaterialien, die Chiparchitektur, die Phosphorzusammensetzung und das Gehäusedesign beeinflusst.

14. Entwicklungstrends

Die LED-Industrie entwickelt sich weiterhin mit mehreren klaren Trends. Der Wirkungsgrad (lm/W) steigt stetig und reduziert den Energieverbrauch bei gleicher Lichtausgabe. Es gibt einen starken Fokus auf die Verbesserung der Farbqualität, einschließlich höherer CRI-Werte und besserer Konsistenz der Farbwiedergabe über verschiedene Spektren hinweg (z.B. R9 für Rottöne). Die Miniaturisierung von Gehäusen bei gleichbleibender oder steigender Lichtausgabe schreitet voran. Intelligente und vernetzte Beleuchtung, die Treiber mit Steuerelektronik für einstellbares Weiß (CCT-Anpassung) und Vollfarbfähigkeiten integriert, wird immer verbreiteter. Darüber hinaus werden Zuverlässigkeit und Lebensdauer unter Hochtemperatur-Betriebsbedingungen durch verbesserte Materialien und Verpackungstechnologien ständig erhöht. Die Industrie strebt auch eine Standardisierung der Leistungsberichterstattung und Testbedingungen an, um genauere Vergleiche zwischen Produkten verschiedener Hersteller zu ermöglichen.