Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 1.1 Kernmerkmale und Zielmarkt
- 2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation
- 2.1 Absolute Maximalwerte
- 2.2 Elektrische und optische Kennwerte
- 2.3 Thermische Betrachtungen
- 3. Erklärung des Binning-Systems
- 3.1 Leuchtstärke (IV) Binning
- 3.2 Farbton / Farbort Binning
- 4. Analyse der Leistungskurven
- 4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kurve)
- 4.2 Relative Leuchtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom
- 4.3 Relative Leuchtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur
- 4.4 Spektrale Verteilung
- 5. Mechanische und Gehäuseinformationen
- 5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung
- 5.2 Empfohlene Lötpads-Design und Polarität
- 6. Löt- und Montagerichtlinien
- 6.1 Infrarot-Reflow-Lötprozess
- 6.2 Reinigung
- 6.3 Lagerung und Handhabung
- 7. Verpackungs- und Bestellinformationen
- 7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen
- 8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen
- 8.1 Typische Anwendungsschaltungen
- 8.2 Thermomanagement im Design
- 8.3 Optische Designüberlegungen
- 9. Technischer Vergleich und Differenzierung
- 10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)
- 11. Praktische Anwendungsbeispiele
- 12. Einführung in das Funktionsprinzip
- 13. Technologietrends
1. Produktübersicht
Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTW-S225DSKS-PH, eine Seitenblick-Zweifarben-SMD-LED (Surface Mount Device). Diese Komponente integriert zwei unterschiedliche lichtemittierende Chips in einem einzigen, kompakten Gehäuse, das für automatisierte Bestückungsprozesse ausgelegt ist. Der primäre Anwendungsfokus liegt auf platzbeschränkten elektronischen Geräten, die eine zuverlässige Statusanzeige oder Hintergrundbeleuchtung benötigen.
1.1 Kernmerkmale und Zielmarkt
Die LTW-S225DSKS-PH ist mit mehreren Schlüsselmerkmalen entwickelt, die sie für die moderne Elektronikfertigung geeignet machen. Sie entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und gewährleistet die Einhaltung von Umweltvorschriften. Das Bauteil verwendet einen verzinkten Leadframe für eine verbesserte Lötbarkeit. Es enthält ultrahelle Halbleiterchips: einen auf InGaN-Technologie basierenden für weißes Licht und einen auf AlInGaP-Technologie basierenden für gelbes Licht.
Das Bauteil wird in einem standardmäßigen 8-mm-Tape-Format auf 7-Zoll (178 mm) großen Spulen geliefert, entsprechend den EIA-Standards (Electronic Industries Alliance), was die Kompatibilität mit in der Serienfertigung üblichen Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten erleichtert. Das Bauteil ist zudem für Infrarot (IR) Reflow-Lötprozesse ausgelegt, dem Standard für bleifreie (Pb-free) Leiterplattenbestückung.
Die primären Zielanwendungen erstrecken sich über Telekommunikationsgeräte (wie Mobil- und Schnurlostelefone), Büroautomatisierungsgeräte (wie Notebooks), Netzwerksysteme, verschiedene Haushaltsgeräte und Indoor-Beschilderungs- oder Displayanwendungen. Konkrete Anwendungen umfassen Tastaturbeleuchtung, Statusanzeigen für Strom, Konnektivität oder Systemzustand, Mikrodisplays sowie allgemeine Signal- oder Symbolbeleuchtung.
2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation
Die Leistung der LTW-S225DSKS-PH wird durch einen umfassenden Satz elektrischer, optischer und thermischer Parameter definiert, die unter Standardbedingungen gemessen werden (Ta=25°C, sofern nicht anders angegeben). Das Verständnis dieser Parameter ist entscheidend für einen korrekten Schaltungsentwurf und einen zuverlässigen Betrieb.
2.1 Absolute Maximalwerte
Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert und sollte für eine zuverlässige Langzeitleistung vermieden werden.
- Verlustleistung (Pd):72 mW für den weißen Chip, 62,5 mW für den gelben Chip. Dies ist die maximale Leistung, die die LED als Wärme abführen kann.
- Spitzen-Durchlassstrom (IFP):100 mA für weiß, 60 mA für gelb. Dies ist der maximal zulässige Momentanstrom unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
- DC-Durchlassstrom (IF):20 mA für weiß, 25 mA für gelb. Dies ist der maximal empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom für den Normalbetrieb.
- Betriebstemperaturbereich:-20°C bis +80°C. Der Umgebungstemperaturbereich, in dem die LED funktionieren soll.
- Lagertemperaturbereich:-30°C bis +85°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung des Bauteils im stromlosen Zustand.
- Infrarot-Lötbedingung:Hält 260°C für 10 Sekunden stand, was einem typischen Profil für bleifreies Reflow-Löten entspricht.
2.2 Elektrische und optische Kennwerte
Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen beim Standard-Prüfstrom von IF= 20mA.
- Leuchtstärke (IV):Für die weiße LED liegt die Intensität zwischen mindestens 112,0 mcd und maximal 450,0 mcd. Für die gelbe LED liegt der Bereich zwischen 45,0 mcd und 180,0 mcd. Der tatsächliche Wert für eine spezifische Einheit hängt von ihrer Binning-Klasse ab (siehe Abschnitt 4). Die Messung verwendet einen Sensor, der gefiltert ist, um die CIE-Photopische Augenempfindlichkeitskurve anzunähern.
- Abstrahlwinkel (2θ1/2):Typischerweise 130 Grad für beide Farben. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Leuchtstärke die Hälfte der auf der Mittelachse (0°) gemessenen Intensität beträgt. Ein derart großer Abstrahlwinkel ist charakteristisch für Seitenblick-LEDs.
- Dominante Wellenlänge (λd):Gilt nur für die gelbe LED, Bereich von 584,0 nm bis 596,0 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert.
- Spitzen-Emissionswellenlänge (λP):Typischerweise 591,0 nm für die gelbe LED, repräsentiert das Maximum in ihrer spektralen Leistungsverteilung.
- Farbortkoordinaten (x, y):Für die weiße LED sind die typischen Koordinaten x=0,31, y=0,31, was sie in den "kaltweißen" Bereich des CIE-1931-Farbtafel-Diagramms einordnet. Die Farbe der gelben LED wird durch ihre dominante Wellenlängen-Bin definiert.
- Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typischerweise 15 nm für die gelbe LED, gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an.
- Durchlassspannung (VF):Für die weiße LED: Min. 2,5V, Max. 3,7V. Für die gelbe LED: Min. 1,6V, Max. 2,4V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20mA. Der Unterschied in VFzwischen den beiden Farben ist signifikant und muss im Schaltungsdesign berücksichtigt werden, insbesondere wenn sie von einer gemeinsamen Stromquelle gespeist werden sollen.
- Sperrstrom (IR):Maximal 10,0 μA für beide Farben bei einer Sperrspannung (VR) von 5V.Wichtiger Hinweis:Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass die Sperrspannungsbedingung nur für Infrarot (IR)-Tests angewendet wird und das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist. Das Anlegen einer Sperrvorspannung in einer Anwendungsschaltung wird nicht empfohlen.
2.3 Thermische Betrachtungen
Die Verlustleistungsgrenzwerte (72mW/62,5mW) stehen in direktem Zusammenhang mit dem Wärmemanagement. Das Überschreiten dieser Grenzen erhöht die Sperrschichttemperatur, was zu beschleunigtem Lichtstromrückgang (Abnahme der Lichtleistung über die Zeit), einer Verschiebung der Farbortkoordinaten und letztlich zum Ausfall des Bauteils führen kann. Der Betriebstemperaturbereich von -20°C bis +80°C definiert die Umgebungsbedingungen. Entwickler müssen sicherstellen, dass die kombinierten Effekte von Umgebungstemperatur und Eigenerwärmung durch Verlustleistung die Sperrschichttemperatur der LED innerhalb sicherer Grenzen halten.
3. Erklärung des Binning-Systems
Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern in "Bins" (Klassen) sortiert. Die LTW-S225DSKS-PH verwendet ein mehrdimensionales Binning-System.
3.1 Leuchtstärke (IV) Binning
LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei 20mA kategorisiert.
Weiße LED Bins:
- Bin R:112,0 – 180,0 mcd
- Bin S:180,0 – 280,0 mcd
- Bin T:280,0 – 450,0 mcd
Gelbe LED Bins:
- Bin P:45,0 – 71,0 mcd
- Bin Q:71,0 – 112,0 mcd
- Bin R:112,0 – 180,0 mcd
3.2 Farbton / Farbort Binning
Für die weiße LED wird die Farbkonstanz durch Farbortkoordinaten (x, y) Bins verwaltet, die durch spezifische Vierecke auf der CIE-1931-Farbtafel definiert sind (z.B. S1-1, S1-2, S2-1, etc.). Die Toleranz für jeden Farbton-Bin beträgt +/- 0,01 in beiden x- und y-Koordinaten. Für die gelbe LED wird ein einfacheres Binning der dominanten Wellenlänge verwendet:
- Bin H:584,0 – 590,0 nm
- Bin J:590,0 – 596,0 nm
Dieses Binning-System ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeits- und Farbkonstanzanforderungen für ihre Anwendung erfüllen, was für Anwendungen wie Multi-LED-Hintergrundbeleuchtung oder Status-Arrays, bei denen Gleichmäßigkeit wichtig ist, entscheidend ist.
4. Analyse der Leistungskurven
Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht vollständig detailliert sind, würden typische Kurven für solche LEDs Folgendes umfassen, alle gemessen bei 25°C Umgebungstemperatur, sofern nicht anders angegeben:
4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kurve)
Dieser Graph zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF). Sie ist nichtlinear, charakteristisch für eine Diode. Die Kurve für den AlInGaP (gelb) Chip hätte typischerweise eine niedrigere Kniespannung (~1,8V) im Vergleich zum InGaN (weiß) Chip (~3,0V). Diese Kurve ist wesentlich für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung, egal ob ein einfacher Widerstand oder ein Konstantstromtreiber verwendet wird.
4.2 Relative Leuchtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom
Diese Darstellung zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom zunimmt. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, wird aber bei höheren Strömen aufgrund von Effizienzabfall und thermischen Effekten sättigen. Ein Betrieb in der Nähe oder über dem absoluten maximalen DC-Strom (20/25mA) wird nicht empfohlen, da er die Effizienz und Lebensdauer verringert.
4.3 Relative Leuchtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur
Die LED-Lichtleistung nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve quantifiziert diese Beziehung. Für AlInGaP-LEDs (gelb) ist der Rückgang typischerweise ausgeprägter als für InGaN-LEDs (weiß). Dies ist eine kritische Überlegung für Anwendungen mit hohen Umgebungstemperaturen oder schlechtem thermischen Management auf der Leiterplatte.
4.4 Spektrale Verteilung
Für die gelbe AlInGaP-LED würde dies einen relativ schmalen Peak zeigen, der um 591 nm zentriert ist. Für die weiße InGaN-LED wäre das Spektrum viel breiter und bestünde aus der Emission eines blauen InGaN-Chips kombiniert mit Licht von einer Phosphorschicht, was zu einem kontinuierlichen Spektrum über sichtbare Wellenlängen führt.
5. Mechanische und Gehäuseinformationen
5.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung
Die LTW-S225DSKS-PH ist ein Seitenblick-SMD-Gehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise: Alle Abmessungen sind in Millimetern, mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Pinbelegung ist entscheidend für die korrekte Ausrichtung:
- Pin 1 und 2 sind dem AlInGaP Gelb-Chip zugeordnet.
- Pin 3 und 4 sind dem InGaN Weiß-Chip zugeordnet.
5.2 Empfohlene Lötpads-Design und Polarität
Das Datenblatt enthält eine Zeichnung für das empfohlene Lötpad-Layout auf der Leiterplatte. Die Einhaltung dieses Designs fördert zuverlässiges Löten, korrekte Ausrichtung und gute mechanische Festigkeit. Das Pad-Muster bietet auch die notwendige Wärmeentlastung und Lötmenge. Die Polarität wird durch die Pinnummerierung angezeigt; das korrekte Anschließen von Anode und Kathode ist wesentlich. Das Anlegen einer Sperrspannung kann die LED beschädigen.
6. Löt- und Montagerichtlinien
6.1 Infrarot-Reflow-Lötprozess
Das Bauteil ist mit Infrarot (IR) Reflow-Löten kompatibel, dem Standard für bleifreie Bestückung. Die maximal bewertete Bedingung ist 260°C für 10 Sekunden. In der Praxis sollte ein Standard-bleifreies Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur zwischen 240°C und 260°C und einer über der Liquidus-Temperatur (TAL) liegenden Zeit, die für die verwendete Lötpaste geeignet ist, verwendet werden. Das im Datenblatt vorgeschlagene Profil sollte eingehalten werden, um thermischen Schock oder Schäden am LED-Gehäuse oder den internen Bonddrähten zu vermeiden.
6.2 Reinigung
Die Reinigung nach dem Löten muss sorgfältig durchgeführt werden. Es dürfen nur spezifizierte Chemikalien verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt, falls eine Reinigung notwendig ist, ein Eintauchen in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute. Die Verwendung nicht spezifizierter oder aggressiver chemischer Flüssigkeiten kann die Epoxidlinse oder die Verpackungsmaterialien der LED beschädigen, was zu reduzierter Lichtleistung oder vorzeitigem Ausfall führt.
6.3 Lagerung und Handhabung
Vorsicht vor elektrostatischer Entladung (ESD):LEDs sind empfindlich gegenüber statischer Elektrizität und Spannungsspitzen. Es wird empfohlen, beim Hantieren ein Erdungsarmband oder antistatische Handschuhe zu verwenden. Alle Geräte und Arbeitsplätze müssen ordnungsgemäß geerdet sein.
Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel verpackt. Während sie versiegelt sind, sollten sie bei 30°C oder weniger und 90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger gelagert werden, mit einer empfohlenen Lagerfähigkeit von einem Jahr. Sobald die Originalverpackung geöffnet ist, sollte die Lagerumgebung 30°C oder 60% RH nicht überschreiten. Bauteile, die aus ihrer Trockenpackung entnommen wurden, sollten innerhalb einer Woche dem IR-Reflow-Lötprozess unterzogen werden (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 3, MSL-3). Für eine längere Lagerung außerhalb des Originalbeutels sollten sie in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmittel aufbewahrt werden. Wenn sie länger als eine Woche offen gelagert wurden, ist vor dem Löten ein Ausheizen bei etwa 60°C für mindestens 20 Stunden erforderlich, um ein "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.
7. Verpackungs- und Bestellinformationen
7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen
Die LTW-S225DSKS-PH wird in industrieüblichem geprägten Trägerband, 8 mm breit, auf 7-Zoll (178 mm) großen Spulen geliefert. Jede Spule enthält 4000 Stück. Die Bandtaschen sind mit einem Deckband versiegelt, um die Komponenten während des Transports und der Handhabung zu schützen. Die Verpackung entspricht den ANSI/EIA-481-Spezifikationen. Für Mengen unter einer vollen Spule ist eine Mindestpackmenge von 500 Stück für Restposten festgelegt. Das Band ist so ausgelegt, dass maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende Komponenten (leere Taschen) zulässig sind.
8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen
8.1 Typische Anwendungsschaltungen
Jeder Farbchip innerhalb der LTW-S225DSKS-PH muss aufgrund seiner unterschiedlichen Durchlassspannungseigenschaften unabhängig angesteuert werden. Die einfachste Ansteuerungsmethode ist die Verwendung eines seriellen strombegrenzenden Widerstands für jeden Chip. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (VVersorgung- VF) / IF, wobei IFder gewünschte Treiberstrom ist (z.B. 20mA) und VFdie typische oder maximale Durchlassspannung aus dem Datenblatt ist, abhängig vom Design-Sicherheitsabstand. Für bessere Konsistenz und Stabilität, insbesondere über Temperatur- oder Versorgungsspannungsänderungen hinweg, wird eine Konstantstrom-Treiberschaltung empfohlen.
8.2 Thermomanagement im Design
Obwohl SMD-LEDs klein sind, ist ein effektives Wärmemanagement für Leistung und Langlebigkeit entscheidend. Die Leiterplatte dient als primärer Kühlkörper. Die Verwendung des empfohlenen Pad-Designs mit ausreichender Kupferfläche, die mit den thermischen Pads der LED verbunden ist, hilft bei der Wärmeableitung. Für Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen können zusätzliche Wärmedurchkontaktierungen unter dem Gehäuse oder eine größere Kupferfläche notwendig sein, um Wärme von der LED-Sperrschicht abzuleiten.
8.3 Optische Designüberlegungen
Als Seitenblick-LED erfolgt die primäre Lichtemission parallel zur Leiterplattenoberfläche. Dies ist ideal für Kantenbeleuchtung von Lichtleitern, seitlich abstrahlende Indikatoren oder seitliche Tastenbeleuchtung. Entwickler sollten den 130-Grad-Abstrahlwinkel bei der Gestaltung von Lichtleitern, Linsen oder Diffusoren berücksichtigen, um eine gleichmäßige Ausleuchtung und den gewünschten visuellen Effekt zu gewährleisten.
9. Technischer Vergleich und Differenzierung
Der wichtigste Unterscheidungsfaktor der LTW-S225DSKS-PH ist ihre Zweifarben-Seitenblick-Konfiguration in einem einzigen SMD-Gehäuse. Dies spart Leiterplattenplatz im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten Seitenblick-LEDs. Die Verwendung von AlInGaP für Gelb bietet hohe Effizienz und gute Farbreinheit, während die InGaN-basierte weiße LED eine moderne kaltweiße Lichtquelle darstellt. Die Kombination aus einem großen 130-Grad-Abstrahlwinkel und der Kompatibilität mit automatisierten Bestückungs- und Reflow-Prozessen macht sie zu einer vielseitigen Wahl für kosteneffektive, hochvolumige Fertigung.
10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)
F: Kann ich sowohl den weißen als auch den gelben Chip über den gleichen strombegrenzenden Widerstand ansteuern?
A: Nein. Aufgrund des signifikanten Unterschieds in der Durchlassspannung (VF~3,2V für weiß vs. ~2,0V für gelb bei 20mA) würde eine Parallelschaltung mit einem einzigen Widerstand zu einem schwerwiegenden Stromungleichgewicht führen, wobei ein Chip möglicherweise überlastet und der andere unterversorgt würde. Jeder Chip benötigt seine eigene unabhängige Stromregelung.
F: Was bedeutet der Leuchtstärke-Bin-Code (z.B. R, S, T)?
A: Der Bin-Code gibt den garantierten Bereich der Lichtleistung für diese spezifische LED beim Standard-Prüfstrom (20mA) an. Zum Beispiel wird eine weiße LED aus Bin T heller sein (280-450 mcd) als eine aus Bin R (112-180 mcd). Entwickler spezifizieren den erforderlichen Bin, um Konsistenz in der Helligkeit ihres Produkts zu gewährleisten.
F: Ist diese LED für Outdoor-Anwendungen geeignet?
A: Das Datenblatt gibt einen Betriebstemperaturbereich von -20°C bis +80°C an und listet typische Indoor-Anwendungen auf. Für den Außeneinsatz müssen Faktoren wie größere Temperaturschwankungen, UV-Einstrahlung, die das Epoxid schädigen kann, und Feuchtigkeitseintritt bewertet werden. Das Bauteil ist nicht speziell für raue Umgebungen ausgelegt.
F: Wie kritisch ist die einwöchige Reflow-Frist nach dem Öffnen der Feuchtigkeitssperrbeutel?
A: Sie ist sehr wichtig für die Zuverlässigkeit. Wenn MSL-3-Komponenten zu viel Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen und dann der hohen Hitze des Reflow-Lötens ausgesetzt werden, kann die schnelle Verdampfung der Feuchtigkeit zu innerer Delamination oder Rissen ("Popcorning") führen, was zu sofortigen oder latenten Ausfällen führt. Halten Sie sich an die Ausheizrichtlinien, wenn die Frist überschritten wird.
11. Praktische Anwendungsbeispiele
Beispiel 1: Statusanzeige für Mobilgeräte:Eine einzelne LTW-S225DSKS-PH kann mehrere Status anzeigen. Die weiße LED könnte "eingeschaltet" oder "vollständig geladen" anzeigen, während die gelbe LED "wird geladen" oder "niedriger Akku" anzeigen könnte. Die seitliche Emission ermöglicht es, das Licht in einen Lichtleiter einzukoppeln, der zum Rand des Gerätegehäuses verläuft, um eine elegante Anzeige zu schaffen.
Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung für Industrie-Bedienfelder:Ein Array dieser LEDs könnte entlang der Kante einer Folientastatur platziert werden. Die weißen LEDs sorgen für eine allgemeine Hintergrundbeleuchtung aller Tasten bei schlechten Lichtverhältnissen. Die gelben LEDs könnten mit spezifischen Funktionstasten (z.B. Not-Aus, Warnung) verbunden werden, um bei Aktivierung eine deutliche, aufmerksamkeitserregende Farbe zu liefern, alles unter Verwendung desselben kompakten Bauteil-Footprints.
12. Einführung in das Funktionsprinzip
Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Farbe des Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt.
- AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid):Dieses Materialsystem wird für die gelbe LED verwendet. Es hat eine Bandlücke, die der Lichtemission im roten, orangen, bernsteinfarbenen und gelben Bereich des Spektrums entspricht. Es ist bekannt für seine hohe Effizienz in diesen Farben.
- InGaN (Indium-Gallium-Nitrid):Dieses Materialsystem wird für die weiße LED verwendet. Typischerweise wird ein blau emittierender InGaN-Chip mit einer Phosphorbeschichtung kombiniert. Das blaue Licht des Chips regt den Phosphor an, der dann Licht über ein breiteres Spektrum wieder emittiert, was zur Wahrnehmung von weißem Licht führt. Die spezifische Mischung der Phosphore bestimmt den Weißpunkt (z.B. kaltweiß, warmweiß).
Die Seitenblick-Gehäusestruktur verwendet einen reflektierenden Hohlraum und eine geformte Epoxidlinse, um die primäre Lichtausgabe seitlich aus dem Bauteilkörper zu lenken.
13. Technologietrends
Die Optoelektronikindustrie schreitet in mehreren für Komponenten wie die LTW-S225DSKS-PH relevanten Schlüsselbereichen weiter voran. Es gibt einen ständigen Drang nacherhöhter Lichtausbeute(mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), was die Energieeffizienz verbessert und niedrigere Treiberströme oder hellere Ausgänge ermöglicht.Verbesserte Farbwiedergabeund eine breitere Palette verfügbarer Weißpunkte (CCT - Korrelierte Farbtemperatur) sind Trends, insbesondere für weiße LEDs.Miniaturisierunghält an und ermöglicht noch kleinere Gehäusegrößen bei vergleichbarer oder besserer Leistung. Darüber hinaus sindverbesserte Zuverlässigkeit und Langlebigkeitunter höheren Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen laufende Entwicklungsziele, die die potenziellen Anwendungsumgebungen für SMD-LEDs erweitern. Die Integration mehrerer Funktionen (wie mehrere Farben oder sogar integrierte Treiber) in einzelne Gehäuse stellt ebenfalls einen bedeutenden Trend im Komponentendesign dar.
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. |