LED-Bauteil Datenblatt - Lebenszyklusphase: Revision 1 - Veröffentlichungsdatum: 18.06.2012 - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses technische Datenblatt bezieht sich auf eine spezifische Revision einer LED-Komponente. Die primären Informationen zeigen an, dass sich die Komponente in ihrer ersten Revision (Revision 1) befindet und offiziell am 18. Juni 2012 veröffentlicht wurde. Die Lebenszyklusphase 'Revision' deutet darauf hin, dass dieses Dokument eine vorherige Version ersetzt und Aktualisierungen, Korrekturen oder Verbesserungen basierend auf laufender Entwicklung, Tests oder Feedback enthält. Die Angabe 'Expired Period: Forever' (Ablaufzeit: Für immer) impliziert, dass diese Revision unter Standardbedingungen keine vorbestimmte Gültigkeitsdauer hat, was bedeutet, dass die Spezifikationen für diese Produktversion als stabil und endgültig betrachtet werden. Dieses Dokument dient als maßgebliche Quelle für alle technischen Parameter, Leistungsdaten und Handhabungsanweisungen für diese spezifische Revision.

1.1 Kernvorteile

Der Kernvorteil dieser Komponente liegt in ihrem dokumentierten und stabilen Revisionsstatus. Ein 'Revision 1'-Produkt zeigt an, dass die anfänglichen Designphasen abgeschlossen sind und die Komponente einen Zyklus von Überprüfung und Verfeinerung durchlaufen hat. Dies bietet Ingenieuren und Designern einen zuverlässigen Satz von Spezifikationen mit einem geringeren Risiko für nicht spezifizierte Änderungen im Vergleich zu Vorab- oder Vorversionsversionen. Das feste Veröffentlichungsdatum ermöglicht eine präzise Versionskontrolle in der Stückliste (BOM) und der Lieferkettenverwaltung.

1.2 Zielmarkt

Diese Komponente richtet sich an die allgemeine Elektronikfertigungsindustrie, insbesondere an Segmente, die stabile, dokumentierte Komponenten für mittlere bis lange Produktlebenszyklen benötigen. Anwendungen könnten Konsumelektronik, industrielle Steuerungen, Automobilinnenraumbeleuchtung und allgemeine Beleuchtung umfassen, bei denen eine konsistente Leistung basierend auf einem festen Datenblatt für die Reproduzierbarkeit des Designs und die Qualitätssicherung entscheidend ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Obwohl der bereitgestellte Ausschnitt begrenzt ist, würde ein umfassendes Datenblatt für eine LED-Komponente typischerweise die folgenden Abschnitte mit detaillierten Parametern enthalten. Die unten aufgeführten Werte sind illustrative Beispiele basierend auf gängigen Industriestandards für eine Komponente dieser Ära.

2.1 Lichttechnische und Farbmerkmale

Die lichttechnischen Merkmale definieren die Lichtausbeute und -qualität. Zu den Schlüsselparametern gehört der Lichtstrom, der je nach LED-Chip-Technologie und Leistungsnennwert zwischen 20 und 120 Lumen liegen kann. Die dominante Wellenlänge oder die korrelierte Farbtemperatur (CCT) gibt die Farbe des emittierten Lichts an; für weiße LEDs sind gängige CCT-Werte 2700K (Warmweiß), 4000K (Neutralweiß) und 6500K (Kaltweiß). Der Farbwiedergabeindex (CRI) ist ein Maß dafür, wie natürlich Farben unter dem Licht erscheinen, wobei Werte über 80 für die Allgemeinbeleuchtung typisch sind. Der Abstrahlwinkel, oft zwischen 120 und 140 Grad, beschreibt die Streuung des Lichtkegels.

2.2 Elektrische Parameter

Elektrische Parameter sind entscheidend für den Schaltungsentwurf. Die Durchlassspannung (Vf) ist der Spannungsabfall über der LED beim Betrieb mit ihrem Nennstrom. Für eine typische Power-LED könnte dieser im Bereich von 2,8 V bis 3,6 V liegen. Der Durchlassstrom (If) ist der empfohlene Betriebsstrom, z. B. 150 mA, 350 mA oder 700 mA. Die maximalen Grenzwerte für die Sperrspannung (z. B. 5 V) und den Spitzendurchlassstrom müssen strikt eingehalten werden, um Schäden zu vermeiden. Das Datenblatt würde auch den dynamischen Widerstand angeben.

2.3 Thermische Eigenschaften

Die LED-Leistung und -Lebensdauer hängen stark vom Wärmemanagement ab. Der thermische Widerstand von Sperrschicht zu Umgebung (RθJA) gibt an, wie leicht Wärme vom LED-Chip an die Umgebung abgeführt werden kann; ein niedrigerer Wert (z. B. 10-20 °C/W) ist besser. Die maximale Sperrschichttemperatur (Tj max), oft 125 °C oder 150 °C, ist die absolute Grenze. Der Betrieb der LED unterhalb dieser Temperatur, idealerweise unter 85 °C an der Sperrschicht, ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Lichtausbeute und das Erreichen der Nennlebensdauer (oft definiert als die Zeit, bis der Lichtstrom auf 70 % des Anfangswerts abfällt, L70).

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LED-Fertigung führt zu Schwankungen. Beim Binning werden LEDs mit ähnlichen Eigenschaften gruppiert, um Konsistenz zu gewährleisten.

3.1 Wellenlängen-/Farbtemperatur-Binning

LEDs werden basierend auf ihrer dominanten Wellenlänge (für farbige LEDs) oder korrelierten Farbtemperatur (für weiße LEDs) in Bins sortiert. Ein typisches Binning-Schema für weiße LEDs könnte Schritte von 50 K oder 100 K innerhalb eines nominalen CCT-Bereichs (z. B. 5000 K-5300 K) haben. Dies gewährleistet Farbgleichmäßigkeit innerhalb einer Leuchte.

3.2 Lichtstrom-Binning

LEDs werden auch nach ihrer Lichtausbeute bei einem bestimmten Teststrom gebinnt. Ein Lichtstrom-Bin-Code (z. B. P2, Q3) entspricht einem vordefinierten Lumenbereich. Dies ermöglicht es Designern, LEDs auszuwählen, die die Mindesthelligkeitsanforderungen für ihre Anwendung erfüllen.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Durchlassspannungs-Bins (Vf) gruppieren LEDs mit ähnlichen Spannungsabfällen. Dies ist wichtig für den Entwurf effizienter Treiberschaltungen und die Gewährleistung einer gleichmäßigen Stromverteilung, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten bieten einen tieferen Einblick als tabellarische Spezifikationen allein.

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

Die I-V-Kurve zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung. Sie ist nichtlinear und weist eine 'Knie'-Spannung auf, unterhalb derer nur sehr wenig Strom fließt. Die Kurve hilft bei der Auswahl der geeigneten Ansteuerungsmethode (konstanter Strom vs. konstante Spannung) und beim Verständnis der Auswirkungen kleiner Spannungsänderungen auf den Strom.

4.2 Temperaturkennlinien

Graphen zeigen typischerweise, wie die Durchlassspannung mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt (ein negativer Koeffizient) und wie der Lichtstrom mit steigender Temperatur abfällt. Diese Kurven sind entscheidend für das thermische Design; eine unzureichende Kühlung führt zu reduzierter Lichtausbeute und beschleunigter Alterung.

4.3 Spektrale Leistungsverteilung

Dieser Graph stellt die relative Intensität des emittierten Lichts bei jeder Wellenlänge dar. Für weiße LEDs (typischerweise blauer Chip + Leuchtstoff) zeigt er den blauen Peak vom Chip und die breitere gelbe/rote Emission des Leuchtstoffs. Die Form der Kurve bestimmt CCT und CRI.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das physikalische Gehäuse gewährleistet eine zuverlässige elektrische Verbindung und Wärmeableitung.

5.1 Maßzeichnung

Eine detaillierte Zeichnung mit allen kritischen Abmessungen: Gesamtlänge, -breite und -höhe (z. B. 5,0 mm x 5,0 mm x 1,6 mm), Linsenform und -größe sowie Lage der Befestigungsmerkmale. Für jede Abmessung werden Toleranzen angegeben.

5.2 Pad-Layout und Lötpad-Design

Der empfohlene Footprint für die Leiterplatte wird bereitgestellt, einschließlich Pad-Größe, -Form und -Abstand. Dies ist wesentlich, um das korrekte Land Pattern in der PCB-Design-Software zu erstellen und so ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Methode zur Identifizierung der Anode (+)- und Kathode (-)-Anschlüsse ist klar angegeben, üblicherweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse (ein Punkt, eine Kerbe oder eine abgeschnittene Ecke), einen längeren Anschlussdraht (für Durchsteckmontage) oder eine Beschriftung im Footprint-Diagramm.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist erforderlich, um die Zuverlässigkeit zu erhalten.

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes Temperatur-Zeit-Profil wird bereitgestellt, das Vorwärm-, Halte-, Reflow- (Spitzentemperatur) und Abkühlphasen spezifiziert. Maximale Temperaturgrenzwerte (z. B. 260 °C für 10 Sekunden) werden angegeben, um Schäden am LED-Gehäuse oder der Linse zu verhindern.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen und Handhabung

Die Anweisungen enthalten Warnungen vor mechanischer Belastung der Linse, die Verwendung von ESD-Schutz während der Handhabung, die Vermeidung von Kontamination der Linsenoberfläche und das Nichtreinigen mit bestimmten Lösungsmitteln. Empfehlungen für Lagerbedingungen (Temperatur und Luftfeuchtigkeit) werden ebenfalls angegeben.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Informationen für Beschaffung und Logistik.

7.1 Verpackungsspezifikationen

Beschreibt das Verpackungsformat: Band- und Rollenspezifikationen (Trägerbandbreite, Taschenabstand, Rollendurchmesser), Menge pro Rolle (z. B. 1000 oder 4000 Stück) oder Details zur Tablettverpackung.

7.2 Modellnummernregel

Erklärt die Struktur der Artikelnummer. Eine typische Modellnummer kodiert Schlüsselattribute wie Farbe (z. B. W für weiß), Lichtstrom-Bin, Farbtemperatur-Bin, Spannungs-Bin und Gehäusetyp. Dies ermöglicht eine präzise Bestellung der gewünschten Leistungskombination.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Schaltpläne für grundlegende Treiberschaltungen sind oft enthalten, wie eine einfache Reihenwiderstandsschaltung für Low-Current-LEDs oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung mit einem speziellen IC oder Transistor für Power-LEDs. Entwurfsgleichungen können bereitgestellt werden.

8.2 Designüberlegungen

Wichtige Überlegungen umfassen: die Verwendung eines Konstantstromtriebers für stabile Helligkeit und Langlebigkeit; die Implementierung einer ausreichenden PCB-Kupferfläche oder einer Metallkernplatine zur Wärmeableitung; die Sicherstellung, dass das optische Design (Linsen, Reflektoren) mit dem Abstrahlwinkel der LED kompatibel ist; und der Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) und Spannungstransienten.

9. Technischer Vergleich

Obwohl ein direkter Vergleich ohne einen spezifischen Konkurrenten nicht möglich ist, würden die Vorteile dieser Revision (Rev 1) typischerweise finalisierte und verifizierte Spezifikationen, potenziell verbesserte Leistungskennzahlen (z. B. höhere Effizienz oder bessere Farbkonstanz) gegenüber einem Prototyp und die Gewissheit einer stabilen Versorgung mit identischen Teilen für die Dauer eines Produktfertigungszyklus umfassen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was bedeutet 'Lebenszyklusphase: Revision'?

A: Es zeigt an, dass dies eine überarbeitete und finalisierte Version des Produktdatenblatts ist, die die offiziellen Spezifikationen für Fertigung und Design enthält.

F: Kann ich den maximalen Durchlassstrom kontinuierlich nutzen?

A: Der maximale Strom ist ein absoluter Grenzwert. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb wird empfohlen, die LED bei oder unterhalb des in der Tabelle der elektrischen Parameter angegebenen typischen Durchlassstroms mit ordnungsgemäßem Wärmemanagement zu betreiben.

F: Wie kritisch ist das Wärmemanagement?

A: Äußerst kritisch. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur wird die Lichtausbeute und Lebensdauer drastisch reduzieren. Befolgen Sie stets die Richtlinien zum thermischen Widerstand und entwerfen Sie einen geeigneten Kühlkörper.

11. Praktischer Anwendungsfall

Szenario: Entwurf einer LED-Panel-Leuchte.Ein Ingenieur verwendet dieses Datenblatt, um LEDs auszuwählen, die für 4000 K CCT und ein spezifisches Lichtstrom-Bin gebinnt sind, um die Ziel-Lumen pro Leuchte zu erreichen. Die I-V-Kurve und die thermischen Widerstandsdaten werden verwendet, um einen Konstantstromtreiber und einen Aluminiumkühlkörper zu entwerfen. Die Maßzeichnung stellt sicher, dass das PCB-Layout den korrekten Pad-Abstand hat, und das Reflow-Profil wird in den Lötofen der Produktionslinie programmiert. Der 'Revision 1'-Status gibt die Gewissheit, dass sich die Komponentenspezifikationen während der mehrjährigen Produktion der Lichtplatte nicht unerwartet ändern werden.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen mit Löchern und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Weiße LEDs werden typischerweise durch Verwendung eines blauen LED-Chips erzeugt, der mit einem gelben Leuchtstoff beschichtet ist; ein Teil des blauen Lichts wird in gelbes Licht umgewandelt, und die Mischung aus blauem und gelbem Licht wird als weiß wahrgenommen. Unterschiedliche Leuchtstoffmischungen erzeugen unterschiedliche korrelierte Farbtemperaturen (CCT).

13. Technologietrends

Seit dem Veröffentlichungsdatum dieser Revision im Jahr 2012 hat sich die LED-Technologie weiterentwickelt. Zu den Trends gehörten signifikante Steigerungen der Lichtausbeute (Lumen pro Watt), die helleres und energieeffizienteres Licht ermöglichen. Die Farbqualität hat sich verbessert, wobei High-CRI-LEDs (90+) häufiger und erschwinglicher geworden sind. Die Miniaturisierung hat Fortschritte gemacht, wobei kleinere Gehäuse eine höhere Lichtausbeute liefern. Intelligente und vernetzte Beleuchtung mit integrierter Steuerelektronik hat sich als ein wichtiges Anwendungsgebiet etabliert. Darüber hinaus liegt ein wachsendes Augenmerk auf Qualität, Zuverlässigkeit und standardisierten Testmethoden, um die Langzeitleistung zu gewährleisten, da LEDs in anspruchsvolleren Anwendungen eingesetzt werden.