Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 1.1 Kernvorteile und Zielmarkt
- 2. Analyse der technischen Parameter
- 2.1 Absolute Maximalwerte
- 2.2 Elektro-optische Kenngrößen
- 2.3 Thermische Eigenschaften
- 3. Erklärung des Binning-Systems
- 3.1 Lichtstärke-Binning
- 3.2 Farbwert-Binning
- 4. Analyse der Kennlinien
- 4.1 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom
- 4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur
- 4.3 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)
- 4.4 Spektralverteilung
- 4.5 Abstrahlcharakteristik
- 5. Mechanische und Verpackungsinformationen
- 5.1 Gehäuseabmessungen und Lötflächenlayout
- 5.2 Polaritätskennzeichnung
- 6. Löt- und Montagerichtlinien
- 6.1 Reflow-Lötprofil
- 6.2 Kritische Vorsichtsmaßnahmen
- 7. Verpackungs- und Bestellinformationen
- 7.1 Feuchtigkeitssensitivität und Lagerung
- 7.2 Gurt- und Rollenspezifikationen
- 7.3 Etikettenerklärung
- 8. Anwendungsdesign-Überlegungen
- 8.1 Typische Anwendungsschaltungen
- .
- Für Lichtleiteranwendungen ist die Aufsicht-Emission durch die Leiterplatte ideal. Die LED sollte direkt unter der Eingangsfläche des Lichtleiters positioniert werden. Der breite Betrachtungswinkel hilft, einen großen Teil des emittierten Lichts in den Leiter einzukoppeln. Der Spalt zwischen der LED-Linse und dem Lichtleiter sollte minimiert werden, und optische Kopplungsmaterialien (z.B. Silikon, klarer Kleber) können verwendet werden, um Fresnel-Reflexionsverluste am Luftspalt zu reduzieren.
- Obwohl es sich um ein Kleinsignalbauteil handelt, verbessert Wärmemanagement die Lebensdauer. Verwenden Sie die empfohlenen Lötflächenabmessungen. Das Verbinden der thermischen Fläche (falls vorhanden) oder der Anoden-/Kathoden-Lötflächen mit größeren Kupferflächen auf der Leiterplatte hilft bei der Wärmeableitung. Thermische Durchkontaktierungen unter dem Gehäuse können Wärme zu inneren oder unteren Lagen ableiten. Vermeiden Sie die Platzierung der LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten.
- . Im Vergleich zu Standard-Seitenblick- oder rechtwinkligen LEDs vereinfacht dieses Design die mechanische Integration mit Lichtleitern und macht komplexe Biegungen oder 90-Grad-Wendungen im Lichtleiter überflüssig. Der integrierte Inter-Reflektor ist ein Merkmal, das darauf abzielt, die optische Effizienz speziell für diese Kopplungsmethode zu verbessern. Der 120-Grad-Betrachtungswinkel ist für ein Aufsicht-Gehäuse außergewöhnlich breit und bietet eine bessere Sichtbarkeit außerhalb der Achse als viele Wettbewerbsprodukte. Die Konformität mit den neuesten halogenfreien und Hochtemperatur-(bleifreien) Lötstandards macht es für die moderne, umweltbewusste Elektronikfertigung geeignet.
- ist relevanter für die Farbabstimmung in visuellen Anwendungen.
- Ein sauberes, zuverlässiges Anzeigesystem mit konsistenter Helligkeit und Farbe, ermöglicht durch die spezifischen optischen Kopplungsvorteile der 65-21 LED.
1. Produktübersicht
Die 65-21 Serie stellt eine Familie von Mini-Top-View-Leuchtdioden (LEDs) dar, die für Oberflächenmontage (SMT) konzipiert ist. Diese spezifische Variante, gekennzeichnet durch das Binning-Suffix in der Artikelnummer, emittiert ein leuchtendes gelbgrünes Licht. Das zentrale Designkonzept basiert auf einer Aufsicht-Montagekonfiguration, bei der das Licht durch die Leiterplatte (PCB) austritt. Diese einzigartige Architektur, kombiniert mit einem integrierten Inter-Reflektor, ist darauf ausgelegt, die Lichtauskopplung zu optimieren, wodurch diese Bauteile besonders für Anwendungen mit Lichtleitern geeignet sind.
Das Gehäuse ist ein kompaktes, weißes SMD-Bauteil. Ein wesentliches Leistungsmerkmal ist der außergewöhnlich breite Betrachtungswinkel von 120 Grad (volle Breite bei halber Maximalintensität, 2θ1/2). Dieses breite Abstrahlprofil gewährleistet eine hohe Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln, ein entscheidender Faktor für Anzeigeanwendungen. Das Produkt entspricht den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsrichtlinien, einschließlich RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe), EU REACH-Verordnung und ist halogenfrei gefertigt (Brom <900ppm, Chlor <900ppm, Summe <1500ppm). Es wird auf Gurt und Rolle geliefert, um mit automatisierten Bestückungsprozessen kompatibel zu sein.
1.1 Kernvorteile und Zielmarkt
Die primären Vorteile der 65-21 Serie ergeben sich aus ihrem mechanischen und optischen Design. Die Aufsicht-Emission durch die Leiterplatte ist ihr definierendes Merkmal und ermöglicht eine effiziente Einkopplung in Lichtleiter ohne seitliche oder rechtwinklige Montage. Der integrierte Reflektor im Gehäuse verbessert die Lichtauskopplung und Richtwirkung. Der breite 120-Grad-Betrachtungswinkel bietet eine ausgezeichnete allseitige Sichtbarkeit. Das SMT-Gehäuse ermöglicht hochdichte Leiterplattenlayouts und ist mit Standard-Reflow-Lötprozessen kompatibel.
Die Zielanwendungen sind vielfältig und konzentrieren sich auf Bereiche, in denen kompakte Größe, zuverlässige Anzeige und effiziente Lichtführung entscheidend sind. Dazu gehören: Optische Statusanzeigen bei Konsumelektronik und Industrieanlagen; Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkristalldisplays (LCDs), Tastaturen, Schalter und Instrumententafeln; Allgemeine Beleuchtung für Werbung und Beschilderung; sowie Innenraumbeleuchtung im Automobilbereich, z.B. für Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung. Das Bauteil ist nach JEDEC J-STD-020D Level 3 vorkonditioniert, was seine Robustheit für typische kommerzielle Lötprozesse anzeigt.
2. Analyse der technischen Parameter
Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt definierten elektrischen, optischen und thermischen Grenzwerte und Kenngrößen. Das Verständnis dieser Grenzen und Eigenschaften ist für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und die langfristige LED-Leistung unerlässlich.
2.1 Absolute Maximalwerte
Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden an der LED führen kann. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.
- Sperrspannung (VR):12V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
- Dauer-Durchlassstrom (IF):25mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden darf.
- Spitzen-Durchlassstrom (IFP):60mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 10% bei 1kHz) und darf nicht für Gleichstrombetrieb verwendet werden.
- Verlustleistung (Pd):60mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann, berechnet als Durchlassspannung (VF) × Durchlassstrom (IF).
- Sperrschichttemperatur (Tj):115°C. Die maximal zulässige Temperatur des Halbleiterchips selbst.
- Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +90°C (Lagerung).
- Elektrostatische Entladung (ESD):2000V (Human Body Model). Richtige ESD-Handhabungsverfahren sind erforderlich.
- Löttemperatur:Für Reflow ist ein Spitzenwert von 260°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert. Für Handlötung sind 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss zulässig.
2.2 Elektro-optische Kenngrößen
Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von 25°C Umgebungstemperatur und einem Durchlassstrom (IF) von 20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.
- Lichtstärke (IV):Reicht von mindestens 36 Millicandela (mcd) bis maximal 90 mcd. Der typische Wert ist nicht angegeben, da die Teile gebinnt werden. Eine Toleranz von ±11% gilt.
- Betrachtungswinkel (2θ1/2):120 Grad. Dies ist der Winkelbereich, in dem die Lichtstärke mindestens die Hälfte der auf der Achse (0 Grad) gemessenen Spitzenintensität beträgt.
- Spitzenwellenlänge (λp):Ca. 575 Nanometer (nm). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
- Farbwert (dominante Wellenlänge, λd):Liegt im Bereich von 569,5 nm bis 577,5 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge der LED-Farbe und der Schlüsselparameter für das Farb-Binning. Die Toleranz beträgt ±1nm.
- Spektrale Bandbreite (Δλ):Ca. 20 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; eine kleinere Bandbreite bedeutet eine monochromatischere Farbe.
- Durchlassspannung (VF):Liegt bei 20mA im Bereich von 1,75V bis 2,35V. Toleranz ±0,1V. Dies ist entscheidend für die Auslegung des in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstands.
- Sperrstrom (IR):Maximal 10 Mikroampere (μA) bei einer Sperrvorspannung von 12V.
2.3 Thermische Eigenschaften
Obwohl nicht explizit in einer separaten Tabelle aufgeführt, wird das Wärmemanagement durch die Nennwerte für Verlustleistung (Pd) und Sperrschichttemperatur (Tj) impliziert. Die Derating-Kurve für den Durchlassstrom zeigt grafisch, wie der maximal zulässige Dauer-Durchlassstrom reduziert werden muss, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, um die Grenze von 115°C Sperrschichttemperatur nicht zu überschreiten. Eine effektive Leiterplattenlayout mit ausreichender Wärmeableitung ist für Anwendungen mit hohem Strom oder hoher Umgebungstemperatur notwendig.
3. Erklärung des Binning-Systems
Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Die 65-21 Serie verwendet separate Bins für Lichtstärke und Farbwert.
3.1 Lichtstärke-Binning
Die Lichtstärke wird bei IF= 20mA in vier verschiedene Bins (N2, P1, P2, Q1) sortiert. Jedes Bin deckt einen spezifischen Bereich ab:
- N2:36 mcd bis 45 mcd
- P1:45 mcd bis 57 mcd
- P2:57 mcd bis 72 mcd
- Q1:72 mcd bis 90 mcd
Die Artikelnummer (z.B. G6C-AN2Q1/3T) enthält Codes, die angeben, zu welchem Helligkeits- und Farb-Bin das Bauteil gehört, wodurch Entwickler Teile mit engen Leistungstoleranzen für ihre Anwendung auswählen können.
3.2 Farbwert-Binning
Der Farbwert, der die wahrgenommene gelbgrüne Farbe definiert, ist innerhalb der Gruppe A gebinnt. Er ist in vier Codes (C16 bis C19) unterteilt, die jeweils einen 2nm-Bereich abdecken:
- C16:569,5 nm bis 571,5 nm
- C17:571,5 nm bis 573,5 nm
- C18:573,5 nm bis 575,5 nm
- C19:575,5 nm bis 577,5 nm
Dieses präzise Binning stellt eine minimale Farbvariation zwischen LEDs in einer Baugruppe sicher, was für Anwendungen wie Multi-LED-Hintergrundbeleuchtung oder Anzeige-Arrays entscheidend ist.
4. Analyse der Kennlinien
Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten der LED unter variierenden Bedingungen veranschaulichen. Diese sind für fortgeschrittene Designüberlegungen wesentlich.
4.1 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom
Diese Kurve zeigt, dass die Lichtstärke nicht linear proportional zum Durchlassstrom ist. Während die Intensität mit dem Strom ansteigt, tendiert die Beziehung bei höheren Strömen aufgrund steigender Sperrschichttemperatur und Effizienzabfalls sublinear. Ein Betrieb deutlich über dem empfohlenen 20mA-Teststrom kann zu abnehmenden Helligkeitsgewinnen und beschleunigter Alterung führen.
4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur
Dieses Diagramm zeigt den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtausbeute. Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt die Lichtleistung der LED ab. Dies ist eine grundlegende Eigenschaft von Halbleiterlichtquellen. Die Kurve ermöglicht es Entwicklern, den Helligkeitsverlust in Hochtemperaturumgebungen abzuschätzen und gegebenenfalls zu kompensieren.
4.3 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)
Die I-V-Kennlinie ist exponentiell, typisch für eine Diode. Eine kleine Erhöhung der Durchlassspannung führt zu einem großen Anstieg des Durchlassstroms. Dies unterstreicht die kritische Bedeutung der Verwendung eines strombegrenzenden Bauteils (fast immer ein Widerstand) in Reihe mit der LED bei Spannungsversorgung. Das Betreiben der LED mit konstanter Spannung führt zu thermischem Durchgehen und Zerstörung.
4.4 Spektralverteilung
Das Spektralverteilungsdiagramm zeigt die relative optische Leistung über die Wellenlängen. Für diese leuchtend gelbgrüne LED liegt das Maximum bei ca. 575nm mit einer typischen Halbwertsbreite (FWHM) von 20nm. Dieses Diagramm ist für Anwendungen nützlich, die auf spezifischen spektralen Inhalt empfindlich reagieren.
4.5 Abstrahlcharakteristik
Das polare Abstrahldiagramm bestätigt visuell den breiten 120-Grad-Betrachtungswinkel. Die Charakteristik ist wahrscheinlich lambertisch oder nahezu lambertisch, was bedeutet, dass die Intensität etwa proportional zum Kosinus des Betrachtungswinkels ist. Dieses Muster ist ideal für großflächige Ausleuchtung und Lichtleiterkopplung.
5. Mechanische und Verpackungsinformationen
5.1 Gehäuseabmessungen und Lötflächenlayout
Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung des LED-Gehäuses. Wichtige Abmessungen sind Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie der Abstand und die Größe der Anschlüsse. Ein empfohlenes Lötflächenlayout (Land Pattern) für die Leiterplatte ist ebenfalls angegeben. Die Einhaltung dieses empfohlenen Layouts ist entscheidend für eine zuverlässige Lötstelle, eine korrekte Ausrichtung während des Reflow und das Management von thermischen Spannungen. Die Zeichnung gibt an, dass die Toleranzen ±0,1mm betragen, sofern nicht anders vermerkt.
5.2 Polaritätskennzeichnung
Die Polarität muss für den korrekten Betrieb beachtet werden. Die Zeichnung im Datenblatt kennzeichnet Anode und Kathode. Typischerweise kann die Kathode durch eine Markierung auf dem Gehäuse (z.B. ein Punkt, eine Kerbe oder eine grüne Markierung) oder durch eine andere Anschlussform (z.B. kürzerer Anschluss) identifiziert werden. Eine falsche Polung während des Lötens verhindert, dass die LED bei Durchlassvorspannung leuchtet.
6. Löt- und Montagerichtlinien
Sachgemäße Handhabung und Lötung sind entscheidend, um Schäden an diesen SMD-Bauteilen zu vermeiden.
6.1 Reflow-Lötprofil
Ein spezifisches bleifreies (Pb-free) Reflow-Temperaturprofil wird bereitgestellt. Es umfasst typischerweise: eine Aufheizphase (z.B. 150-200°C für 60-120s), einen kontrollierten Anstieg zur Spitzentemperatur, eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (z.B. über 217°C für 60-150s), eine Spitzentemperatur von maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden und eine kontrollierte Abkühlphase. Das Profil betont die Minimierung von thermischem Schock und der Belastung durch extreme Temperaturen.
6.2 Kritische Vorsichtsmaßnahmen
- Strombegrenzung:Ein externer Reihenwiderstand ist zwingend erforderlich. Ohne ihn kann selbst eine kleine Erhöhung der Versorgungsspannung zu einem großen, zerstörerischen Stromanstieg führen.
- Reflow-Zyklen:Die LED sollte nicht mehr als zweimal dem Reflow-Löten unterzogen werden, um übermäßige thermische Belastung des Gehäuses und der Bonddrähte zu vermeiden.
- Mechanische Belastung:Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED während des Erhitzens (Löten) oder durch Verzug der Leiterplatte nach der Montage.
- Handlötung:Falls erforderlich, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur <350°C, erhitzen Sie jeden Anschluss für ≤3 Sekunden und lassen Sie eine Abkühlpause von ≥2 Sekunden zwischen den Anschlüssen. Verwenden Sie einen Niedrigleistungskolben (≤25W).
- Reparatur:Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Wenn unvermeidbar, sollte ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Spannungen zu vermeiden, die eine Lötfläche anheben könnten.
7. Verpackungs- und Bestellinformationen
7.1 Feuchtigkeitssensitivität und Lagerung
Die Bauteile sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüte mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte verpackt. Die Tüte sollte unmittelbar vor der Verwendung in einer Umgebung von <30°C und <60% relativer Luftfeuchtigkeit geöffnet werden. Wenn die Indikatorkarte eine übermäßige Feuchtigkeitsbelastung anzeigt, müssen die Bauteile vor der Verwendung 24 Stunden bei 60°C ±5°C getrocknet (gebaked) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.
7.2 Gurt- und Rollenspezifikationen
Die LEDs werden auf Trägerband geliefert, das auf Rollen für die automatisierte Bestückung aufgewickelt ist. Wichtige Spezifikationen sind: Rollenabmessungen (Durchmesser, Breite, Nabenmaß), Taschenabmessungen des Trägerbands und Teilung (Abstand zwischen den Taschen). Die Standardmenge beträgt 3000 Stück pro Rolle. Detaillierte Zeichnungen für die Rolle, das Trägerband und den feuchtigkeitsgeschützten Verpackungsprozess sind im Datenblatt enthalten.
7.3 Etikettenerklärung
Das Rollenetikett enthält mehrere Codes:
- P/N:Die vollständige Artikelnummer.
- CAT:Der Lichtstärke-Bin-Code (z.B. Q1).
- HUE:Der Farbwert-Bin-Code (z.B. C18).
- REF:Die Durchlassspannungs-Klasse.
- LOT No:Rückverfolgbare Losnummer.
8. Anwendungsdesign-Überlegungen
8.1 Typische Anwendungsschaltungen
Die grundlegendste und wesentlichste Schaltung ist eine Spannungsquelle (VCC), ein strombegrenzender Widerstand (RS) und die LED in Reihe. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: RS= (VCC- VF) / IF, wobei VFund IFdie gewünschten Betriebspunkte sind. Verwenden Sie stets den maximalen VF-Wert aus dem Datenblatt (2,35V) für ein Worst-Case-Design, um sicherzustellen, dass der Strom die Grenzwerte nicht überschreitet. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung und einem Ziel-IFvon 20mA: RS= (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5Ω. Ein Standard-130Ω- oder 150Ω-Widerstand wäre geeignet, mit einer Nennleistung von P = IF2² × RS.
.
8.2 Lichtleiter- und Lichtführungskopplung
Für Lichtleiteranwendungen ist die Aufsicht-Emission durch die Leiterplatte ideal. Die LED sollte direkt unter der Eingangsfläche des Lichtleiters positioniert werden. Der breite Betrachtungswinkel hilft, einen großen Teil des emittierten Lichts in den Leiter einzukoppeln. Der Spalt zwischen der LED-Linse und dem Lichtleiter sollte minimiert werden, und optische Kopplungsmaterialien (z.B. Silikon, klarer Kleber) können verwendet werden, um Fresnel-Reflexionsverluste am Luftspalt zu reduzieren.
8.3 Wärmemanagement im Leiterplattenlayout
Obwohl es sich um ein Kleinsignalbauteil handelt, verbessert Wärmemanagement die Lebensdauer. Verwenden Sie die empfohlenen Lötflächenabmessungen. Das Verbinden der thermischen Fläche (falls vorhanden) oder der Anoden-/Kathoden-Lötflächen mit größeren Kupferflächen auf der Leiterplatte hilft bei der Wärmeableitung. Thermische Durchkontaktierungen unter dem Gehäuse können Wärme zu inneren oder unteren Lagen ableiten. Vermeiden Sie die Platzierung der LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten.
9. Technischer Vergleich und DifferenzierungDie 65-21 Serie unterscheidet sich hauptsächlich durch ihrenAufsicht-Lichtweg durch die Leiterplatte
. Im Vergleich zu Standard-Seitenblick- oder rechtwinkligen LEDs vereinfacht dieses Design die mechanische Integration mit Lichtleitern und macht komplexe Biegungen oder 90-Grad-Wendungen im Lichtleiter überflüssig. Der integrierte Inter-Reflektor ist ein Merkmal, das darauf abzielt, die optische Effizienz speziell für diese Kopplungsmethode zu verbessern. Der 120-Grad-Betrachtungswinkel ist für ein Aufsicht-Gehäuse außergewöhnlich breit und bietet eine bessere Sichtbarkeit außerhalb der Achse als viele Wettbewerbsprodukte. Die Konformität mit den neuesten halogenfreien und Hochtemperatur-(bleifreien) Lötstandards macht es für die moderne, umweltbewusste Elektronikfertigung geeignet.
10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)
F1: Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V- oder 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?
A: Nein. Sie müssen stets einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Die I-V-Kennlinie zeigt, dass eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung verursacht. Die Ausgangsspannung eines Mikrocontroller-Pins kann variieren, und ein direkter Anschluss der LED würde sie wahrscheinlich zerstören.
F2: Warum ist meine LED in einer Hochtemperaturumgebung schwächer als erwartet?
A: Dies ist normales Verhalten. Siehe die Kurve "Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur". Die Lichtleistung der LED nimmt mit steigender Temperatur ab. Möglicherweise müssen Sie ein helleres Bin (z.B. Q1) auswählen oder den Treiberstrom leicht erhöhen (innerhalb der absoluten Grenzen), um dies zu kompensieren, wobei sicherzustellen ist, dass die thermischen Grenzwerte nicht überschritten werden.
F3: Die Tüte wurde gestern geöffnet. Kann ich die restlichen LEDs heute ohne Trocknen verwenden?
A: Das hängt von den Fabrikbedingungen und der Feuchtigkeitssensitivitätsstufe (MSL) des Bauteils ab, die durch die Trocknungsanweisungen impliziert wird. Wenn die Umgebung kontrolliert war (<30°C/60% RH) und die Expositionszeit kurz war (wahrscheinlich kürzer als die spezifizierte MSL-Bodenlebensdauer, z.B. 168 Stunden für MSL 3), ist es wahrscheinlich sicher. Im Zweifelsfall oder wenn die Feuchtigkeitsindikatorkarte Warnstufen anzeigt, trocknen Sie die Bauteile wie angegeben.
F4: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und Farbwert?pA: Spitzenwellenlänge (λd) ist die physikalische Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Farbwert (dominante Wellenlänge, λd) ist eine berechnete Einzelwellenlänge, die vom menschlichen Auge als dieselbe Farbe wie das breite Spektrum der LED wahrgenommen würde. λ
ist relevanter für die Farbabstimmung in visuellen Anwendungen.
11. Design-in Fallstudie
1. Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel mit Lichtleiter für einen Industriecontroller.Anforderung:
2. Mehrere gelbgrüne Status-LEDs müssen von der Frontplatte aus über einzelne Lichtleiter sichtbar sein.Bauteilauswahl:
3. Die 65-21 Serie wird aufgrund ihrer Aufsicht-Emission gewählt, was das mechanische Design vereinfacht. Der Lichtleiter kann ein gerades, vertikales Element sein, das direkt über der LED auf der Leiterplatte sitzt.Binning:
4. Um eine gleichmäßige Helligkeit über die gesamte Tafel sicherzustellen, werden LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. alle P2 oder Q1) spezifiziert. Um eine einheitliche Farbe zu gewährleisten, werden LEDs aus demselben Farbwert-Bin (z.B. alle C18) spezifiziert.Schaltungsentwurf:FEine gemeinsame 5V-Schiene wird verwendet. Unter Verwendung des maximalen VFvon 2,35V und eines Ziel-I
5. von 20mA wird für jede LED ein 150Ω-Reihenwiderstand gewählt, der 60mW (0,06W) pro Widerstand verbraucht. Ein 1/8W- oder 1/10W-Widerstand ist ausreichend.Leiterplattenlayout:
6. Die LEDs werden entsprechend den Lichtleiterpositionen platziert. Das empfohlene Lötflächenlayout wird verwendet. Kleine thermische Entlastungsanschlüsse an den Lötflächen erleichtern das Löten bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer gewissen Wärmeleitung zur Masse-/Versorgungsebene.Ergebnis:
Ein sauberes, zuverlässiges Anzeigesystem mit konsistenter Helligkeit und Farbe, ermöglicht durch die spezifischen optischen Kopplungsvorteile der 65-21 LED.
12. Funktionsprinzip
Die LED basiert auf einem AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleiterchip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode (ca. 1,8-2,0V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge des emittierten Lichts bestimmt, in diesem Fall im gelbgrünen Spektrum (um 575nm). Der Chip ist in einem weißen, reflektierenden Kunststoffgehäuse mit einer klaren Epoxid-Linse eingekapselt. Der weiße Kunststoff reflektiert seitlich emittiertes Licht nach oben, und die Linse wirkt als Optik, formt die Abstrahlcharakteristik und bietet Umweltschutz.
13. Technologietrends
LED-Spezifikations-Terminologie
Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe
Photoelektrische Leistung
| Begriff | Einheit/Darstellung | Einfache Erklärung | Warum wichtig |
|---|---|---|---|
| Lichtausbeute | lm/W (Lumen pro Watt) | Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. | Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten. |
| Lichtstrom | lm (Lumen) | Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. | Bestimmt, ob das Licht hell genug ist. |
| Betrachtungswinkel | ° (Grad), z.B. 120° | Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. | Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit. |
| Farbtemperatur | K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K | Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. | Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien. |
| Farbwiedergabeindex | Einheitenlos, 0–100 | Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. | Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet. |
| Farborttoleranz | MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" | Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. | Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs. |
| Dominante Wellenlänge | nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) | Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. | Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs. |
| Spektralverteilung | Wellenlänge vs. Intensitätskurve | Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. | Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität. |
Elektrische Parameter
| Begriff | Symbol | Einfache Erklärung | Design-Überlegungen |
|---|---|---|---|
| Flussspannung | Vf | Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". | Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs. |
| Flussstrom | If | Stromwert für normalen LED-Betrieb. | Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer. |
| Max. Pulsstrom | Ifp | Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. | Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden. |
| Sperrspannung | Vr | Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. | Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten. |
| Wärmewiderstand | Rth (°C/W) | Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. | Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung. |
| ESD-Immunität | V (HBM), z.B. 1000V | Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. | In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs. |
Wärmemanagement & Zuverlässigkeit
| Begriff | Schlüsselmetrik | Einfache Erklärung | Auswirkung |
|---|---|---|---|
| Sperrschichttemperatur | Tj (°C) | Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. | Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung. |
| Lichtstromrückgang | L70 / L80 (Stunden) | Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. | Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED. |
| Lichtstromerhaltung | % (z.B. 70%) | Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. | Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten. |
| Farbverschiebung | Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse | Grad der Farbänderung während der Verwendung. | Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen. |
| Thermisches Altern | Materialabbau | Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. | Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen. |
Verpackung & Materialien
| Begriff | Gängige Typen | Einfache Erklärung | Merkmale & Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Gehäusetyp | EMC, PPA, Keramik | Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. | EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer. |
| Chip-Struktur | Front, Flip-Chip | Chip-Elektrodenanordnung. | Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung. |
| Phosphorbeschichtung | YAG, Silikat, Nitrid | Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. | Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI. |
| Linse/Optik | Flach, Mikrolinse, TIR | Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. | Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve. |
Qualitätskontrolle & Binning
| Begriff | Binning-Inhalt | Einfache Erklärung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Lichtstrom-Bin | Code z.B. 2G, 2H | Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. | Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge. |
| Spannungs-Bin | Code z.B. 6W, 6X | Nach Flussspannungsbereich gruppiert. | Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz. |
| Farb-Bin | 5-Schritt MacAdam-Ellipse | Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. | Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte. |
| CCT-Bin | 2700K, 3000K usw. | Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. | Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen. |
Prüfung & Zertifizierung
| Begriff | Standard/Test | Einfache Erklärung | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lichtstromerhaltungstest | Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. | Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet. |
| TM-21 | Lebensdauerschätzstandard | Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. | Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage. |
| IESNA | Beleuchtungstechnische Gesellschaft | Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. | Industrieanerkannte Testbasis. |
| RoHS / REACH | Umweltzertifizierung | Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. | Marktzugangsvoraussetzung international. |
| ENERGY STAR / DLC | Energieeffizienzzertifizierung | Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. | Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit. |