Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 1.1 Kernmerkmale und Vorteile
- 1.2 Zielanwendungen und Märkte
- 2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter
- 2.1 Absolute Maximalwerte
- 2.2 Elektrische und optische Kenngrößen
- 3. Erklärung des Binning-Systems
- 3.1 Lichtstärke (Helligkeits) Binning
- 3.2 Farbton (Hauptwellenlängen) Binning für Grün
- 4. Analyse der Kennlinien
- 4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V)
- 4.2 Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom
- 4.3 Temperaturabhängigkeit
- 5. Mechanische und Gehäuseinformationen
- 5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität
- 5.2 Empfohlenes Leiterplatten-Pad-Design
- 6. Löt-, Bestückungs- und Handhabungsanleitung
- 6.1 IR-Reflow-Lötparameter
- 6.2 Manuelles Löten (falls erforderlich)
- 6.3 Reinigung
- 6.4 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität
- 6.5 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)
- 7. Verpackungs- und Bestellinformationen
- 7.1 Trägerband- und Spulenspezifikationen
- 8. Anwendungsdesign-Überlegungen
- 8.1 Treiberschaltungsdesign
- 8.2 Thermomanagement
- 8.3 Optische Integration
- 9. Technischer Vergleich und Differenzierung
- 10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)
- 11. Praktische Anwendungsbeispiele
- 12. Einführung in das Technologieprinzip
- 13. Branchentrends und Kontext
1. Produktübersicht
Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die LTST-S326KGJRKT, eine oberflächenmontierbare (SMD) LED-Lampe. Diese Komponente ist eine seitlich abstrahlende, zweifarbige LED mit separaten AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Chips für grüne und rote Lichtemission in einem einzigen, kompakten Gehäuse. Sie ist für die automatisierte Leiterplattenbestückung (PCB) konzipiert und ideal für platzbeschränkte Anwendungen in einem breiten Spektrum von Konsum- und Industrie-Elektronik.
1.1 Kernmerkmale und Vorteile
Die LTST-S326KGJRKT bietet mehrere wesentliche Vorteile für das moderne Elektronikdesign:
- Zweifarbige Lichtquelle:Integriert unabhängige ultrahelle AlInGaP-Chips für grünes und rotes Licht, gesteuert über separate Pins (C1 für Rot, C2 für Grün).
- Seitenansichtsgehäuse:Die primäre Lichtabstrahlung erfolgt von der Seite der Komponente, was sie geeignet macht für Kantenbeleuchtung, Statusanzeige in engen Räumen und Hintergrundbeleuchtung, wo eine Aufsichtmontage nicht möglich ist.
- Fertigungskompatibilität:Das Gehäuse entspricht EIA-Standards und wird auf 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Spulen geliefert, was volle Kompatibilität mit Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten gewährleistet.
- Robuster Bestückungsprozess:Konzipiert für Standard-Infrarot (IR) Reflow-Lötprozesse, was eine zuverlässige Oberflächenmontage ermöglicht.
- Umweltkonformität:Das Bauteil ist RoHS-konform (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
- Elektrische Kompatibilität:Das Bauteil ist IC-kompatibel und kann in vielen Fällen direkt von Mikrocontroller- oder Logikausgängen angesteuert werden.
1.2 Zielanwendungen und Märkte
Diese LED ist für vielseitige Einsätze in elektronischen Geräten entwickelt, wo zuverlässige, kompakte Anzeigen benötigt werden. Hauptanwendungsbereiche sind:
- Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen in schnurlosen Telefonen, Mobiltelefonen und Netzwerksystem-Hardware.
- Computer- und Büroautomatisierung:Hintergrundbeleuchtung für Tastaturen und Keypads in Notebooks und anderen tragbaren Geräten; Statusleuchten an Peripheriegeräten.
- Konsum- und Haushaltsgeräte:Strom-, Modus- oder Funktionsanzeigen in einer Vielzahl von Haushaltsgeräten.
- Industrieanlagen:Pultanzeigen, Maschinenstatusleuchten und Rückmeldungen von Steuerungssystemen.
- Spezialisierte Displays:Geeignet für Mikrodisplays und als Lichtquelle für die Beleuchtung kleiner Signale und Symbole.
2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter
Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte, objektive Interpretation der wesentlichen elektrischen, optischen und Zuverlässigkeitsparameter, die im Datenblatt definiert sind.
2.1 Absolute Maximalwerte
Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird für den Normalbetrieb nicht empfohlen. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.
- Verlustleistung (Pd):75 mW pro Chip. Dies ist die maximale Leistung, die jeder LED-Chip als Wärme abführen kann. Eine Überschreitung kann zu übermäßiger Sperrschichttemperatur und beschleunigtem Abbau oder Ausfall führen.
- Spitzen-Durchlassstrom (IFP):80 mA, nur zulässig unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dies ermöglicht kurze Perioden mit hoher Intensität für Blinkfunktionen ohne Überhitzung.
- Dauer-Durchlassstrom (IF):30 mA DC. Dies ist der empfohlene maximale Strom für Dauerbetrieb, der Helligkeit und Langzeit-Zuverlässigkeit in Einklang bringt.
- Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann zum Durchbruch und zur Beschädigung des Halbleiterübergangs führen.
- Betriebs- und Lagertemperatur:Das Bauteil kann von -30°C bis +85°C betrieben und von -40°C bis +85°C gelagert werden. Diese Bereiche gewährleisten die Funktionalität in den meisten kommerziellen und industriellen Umgebungen.
- Thermische Lötgrenze:Das Gehäuse hält während des IR-Reflow-Lötens eine Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden aus, was dem Standard für bleifreie Bestückungsprozesse entspricht.
2.2 Elektrische und optische Kenngrößen
Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C, IF=20mA, sofern nicht anders angegeben). Sie definieren das erwartete Verhalten des Bauteils in einer Schaltung.
- Lichtstärke (IV):Ein Schlüsselmaß für die wahrgenommene Helligkeit. Für den grünen Chip beträgt der typische Wert 35,0 mcd (Millicandela), mit einem Bereich von 18,0 mcd (Min) bis 112,0 mcd (Max). Für den roten Chip ist der typische Wert höher bei 45,0 mcd, mit dem gleichen Min/Max-Bereich. Der weite Bereich macht das später beschriebene Binning-System erforderlich.
- Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts (auf der Achse) abfällt. Der weite 130°-Winkel ist charakteristisch für eine Seitenansichts-LED mit diffundierender Linse und bietet ein breites Abstrahlmuster, das für Flächenbeleuchtung oder Weitwinkelsichtbarkeit geeignet ist.
- Durchlassspannung (VF):Typisch 2,0 V für beide Farben bei 20mA, maximal 2,4 V. Dies ist im Vergleich zu einigen blauen oder weißen LEDs relativ niedrig und vereinfacht die Treiberschaltungsauslegung. Die konsistente VFzwischen den Farben ermöglicht ähnliche Vorwiderstandswerte bei separater Ansteuerung.
- Spitzenwellenlänge (λP) & Hauptwellenlänge (λd):
- Grün:Spitze bei 574 nm (Typ.), Hauptwellenlänge bei 571 nm (Typ.). Dies platziert sie im rein grünen Bereich des Spektrums.
- Rot:Spitze bei 639 nm (Typ.), Hauptwellenlänge bei 631 nm (Typ.). Dies ist ein Standard-Rot, unterscheidbar von Tiefrot oder Orange-Rot.
- Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Ungefähr 15 nm für Grün und 20 nm für Rot. Dies zeigt die spektrale Reinheit; ein kleinerer Wert bedeutet eine monochromatischere (reinfarbigere) Ausgabe.
- Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung von 5V, was auf einen hochwertigen Übergang mit geringem Leckstrom hinweist.
3. Erklärung des Binning-Systems
Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern sortiert (gebinned). Die LTST-S326KGJRKT verwendet ein zweidimensionales Binning-System.
3.1 Lichtstärke (Helligkeits) Binning
Sowohl der grüne als auch der rote Chip werden bei 20mA identisch für die Lichtstärke gebinned. Der Bin-Code definiert einen minimalen und maximalen Helligkeitsbereich. Die Toleranz innerhalb jedes Bins beträgt +/-15%.
- Bin-Code M:18,0 – 28,0 mcd
- Bin-Code N:28,0 – 45,0 mcd (Deckt die typischen Werte ab)
- Bin-Code P:45,0 – 71,0 mcd
- Bin-Code Q:71,0 – 112,0 mcd
Entwickler müssen den geeigneten Bin basierend auf der für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeit auswählen. Die Verwendung eines höheren Bins (z.B. P oder Q) stellt eine höhere Mindesthelligkeit sicher, kann aber mit Kostenaufschlägen verbunden sein.
3.2 Farbton (Hauptwellenlängen) Binning für Grün
Nur der grüne Chip hat ein spezifiziertes Farbton- (Wellenlängen-) Binning zur Kontrolle der Farbkonsistenz. Die Toleranz für jeden Bin beträgt +/- 1 nm.
- Bin-Code C:567,5 – 570,5 nm
- Bin-Code D:570,5 – 573,5 nm (Enthält den typischen Wert 571 nm)
- Bin-Code E:573,5 – 576,5 nm
Die Hauptwellenlänge des roten Chips ist als typischer Wert (631 nm) angegeben, ohne formelle Binning-Tabelle in diesem Datenblatt, was auf eine engere Prozesskontrolle oder geringere Empfindlichkeit gegenüber Farbverschiebungen in der Anwendung hindeutet.
4. Analyse der Kennlinien
Während spezifische grafische Kennlinien im Datenblatt referenziert werden (z.B. Abb.1, Abb.5), sind ihre allgemeinen Implikationen für das Design entscheidend.
4.1 Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V)
Die Durchlassspannung (VF) hat einen positiven Temperaturkoeffizienten und steigt auch leicht mit dem Strom an. Die typische VFvon 2,0V bei 20mA ist ein entscheidender Parameter für den Entwurf der Strombegrenzungsschaltung. Ein einfacher Vorwiderstand ist oft ausreichend: R = (Vversorgung- VF) / IF. Entwickler sollten die maximale VF(2,4V) für die ungünstigste Stromberechnung verwenden, um eine Übersteuerung der LED zu vermeiden.
4.2 Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom
Die Lichtausbeute (IV) ist im normalen Betriebsbereich annähernd proportional zum Durchlassstrom (IF). Das Betreiben der LED mit weniger als 20mA verringert die Helligkeit proportional. Ein Betrieb über 20mA bis zum maximalen Dauerstrom von 30mA erhöht die Helligkeit, aber auch die Verlustleistung und die Sperrschichttemperatur, was die Lebensdauer beeinflussen und eine leichte Wellenlängenverschiebung verursachen kann.
4.3 Temperaturabhängigkeit
Wie alle LEDs ist die Leistung der AlInGaP-Chips temperaturabhängig. Mit steigender Sperrschichttemperatur:
- Lichtstärke nimmt ab:Die Lichtausbeute sinkt. Das Datenblatt zeigt wahrscheinlich eine Derating-Kurve.
- Durchlassspannung nimmt ab:Leicht, aufgrund von Änderungen in der Halbleiterbandlücke.
- Wellenlänge verschiebt sich:Typischerweise nimmt die Hauptwellenlänge mit der Temperatur zu (verschiebt sich zu längeren Wellenlängen). Dies ist bei AlInGaP-LEDs ausgeprägter als bei einigen anderen Typen. Ein ordnungsgemäßes thermisches Management auf der Leiterplatte ist für die Farbstabilität in kritischen Anwendungen unerlässlich.
5. Mechanische und Gehäuseinformationen
5.1 Gehäuseabmessungen und Polarität
Das Bauteil verwendet einen Standard-SMD-Fußabdruck. Die Pinbelegung ist klar definiert: Kathode 1 (C1) ist für den roten Chip, und Kathode 2 (C2) ist für den grünen Chip. Die Anoden sind wahrscheinlich gemeinsam oder intern verbunden gemäß der Gehäusezeichnung, die für das genaue Layout konsultiert werden muss. Alle kritischen Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm angegeben, was eine zuverlässige Platzierung und Lötung gewährleistet.
5.2 Empfohlenes Leiterplatten-Pad-Design
Das Datenblatt enthält ein vorgeschlagenes Land Pattern (Lötpad-Layout) für die Leiterplatte. Die Einhaltung dieses Designs ist entscheidend für eine zuverlässige Lötstelle, korrekte Ausrichtung und das Wärmemanagement während des Reflow-Lötens. Das Pad-Design berücksichtigt die Bildung von Lötfahnen und verhindert das Aufstehen eines Endes (Tombstoning) während des Reflow.
6. Löt-, Bestückungs- und Handhabungsanleitung
6.1 IR-Reflow-Lötparameter
Für bleifreie Bestückung wird folgendes Reflow-Profil empfohlen:
- Vorwärmen:150–200°C
- Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
- Spitzentemperatur:Maximal 260°C an den Bauteilanschlüssen.
- Zeit oberhalb Liquidus:Das Bauteil sollte der Spitzentemperatur maximal 10 Sekunden ausgesetzt sein. Der Reflow-Vorgang sollte maximal zweimal durchgeführt werden.
6.2 Manuelles Löten (falls erforderlich)
Falls manuelle Nacharbeit notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Temperatur von maximal 300°C. Die Kontaktzeit mit dem Lötpad sollte auf maximal 3 Sekunden für einen einzigen Vorgang begrenzt werden. Übermäßige Hitze oder Zeit kann das Kunststoffgehäuse oder die internen Bonddrähte beschädigen.
6.3 Reinigung
Falls eine Nachlötreinigung erforderlich ist, verwenden Sie nur spezifizierte Lösungsmittel. Das Eintauchen der LED in Ethylalkohol oder Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für weniger als eine Minute ist akzeptabel. Nicht spezifizierte oder aggressive Chemikalien können das Linsenmaterial oder das Gehäuse-Epoxid beschädigen.
6.4 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität
Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel verpackt. In diesem versiegelten Zustand sollten sie bei ≤30°C und ≤90% r.F. gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Sobald der Originalbeutel geöffnet ist, sind die Bauteile mit der Feuchtigkeitssensitivitätsstufe 3 (MSL3) bewertet. Das bedeutet, sie müssen innerhalb einer Woche nach der Exposition unter Fabrikumgebungsbedingungen (≤30°C/60% r.F.) dem IR-Reflow-Löten unterzogen werden. Für längere Lagerung nach dem Öffnen müssen sie in einem versiegelten Behälter mit Trockenmittel oder in einer Stickstoffumgebung gelagert werden. Bauteile, die länger als eine Woche exponiert waren, erfordern vor dem Löten ein Trocknen bei 60°C für mindestens 20 Stunden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserisse durch Dampfdruck während des Reflow) zu verhindern.
6.5 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)
AlInGaP-LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Während der Handhabung und Bestückung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen getroffen werden. Dazu gehören geerdete Handgelenkbänder, antistatische Matten und die Sicherstellung, dass alle Geräte ordnungsgemäß geerdet sind. ESD kann sofortigen Ausfall oder versteckte Schäden verursachen, die die Lebensdauer des Bauteils verkürzen.
7. Verpackungs- und Bestellinformationen
7.1 Trägerband- und Spulenspezifikationen
Die Bauteile werden für die automatisierte Bestückung in geprägten Trägerbändern geliefert, die auf Spulen mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser aufgewickelt sind.
- Bandbreite:8 mm.
- Stückzahl pro Spule:3000 Stück.
- Mindestbestellmenge (MOQ):500 Stück für Restmengen.
- Taschenabdeckung:Leere Taschen sind mit Deckband verschlossen.
- Fehlende Bauteile:Gemäß Verpackungsstandard sind maximal zwei aufeinanderfolgende fehlende LEDs zulässig.
8. Anwendungsdesign-Überlegungen
8.1 Treiberschaltungsdesign
Da die beiden Farben unabhängige Kathoden haben, können sie separat angesteuert werden. Eine einfache Konstantstromquelle oder ein Vorwiderstand ist für jeden Kanal ausreichend. Angesichts der ähnlichen VFkann oft derselbe Widerstandswert für beide Farben verwendet werden, wenn sie von derselben Spannungsversorgung gespeist werden, obwohl separate Berechnungen für Präzision empfohlen werden. Für Multiplexing oder PWM-Dimmung muss sichergestellt werden, dass der Treiberstrom und die Schaltgeschwindigkeiten innerhalb der Bauteilgrenzwerte liegen.
8.2 Thermomanagement
Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 75 mW pro Chip), ist ein effektives thermisches Management auf der Leiterplatte dennoch wichtig, um eine stabile optische Ausgabe und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder beim Betrieb mit maximalem Dauerstrom. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatten-Pads ausreichende thermische Entlastung oder Verbindung zu einer Kupferebene zur Wärmeableitung haben.
8.3 Optische Integration
Die seitliche Abstrahlcharakteristik dieser LED erfordert ein sorgfältiges mechanisches Design. Lichtleiter, Reflektoren oder Diffusoren können erforderlich sein, um das Licht in den gewünschten Betrachtungsbereich zu lenken oder eine gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung zu erzeugen. Der weite 130-Grad-Abstrahlwinkel hilft bei der Beleuchtung größerer Flächen ohne Hotspots.
9. Technischer Vergleich und Differenzierung
Die LTST-S326KGJRKT differenziert sich auf dem Markt durch ihre spezifische Kombination von Merkmalen:
- Vergleich mit einfarbigen Seitenansichts-LEDs:Sie bietet Dualfunktionalität im gleichen Footprint, spart Leiterplattenplatz und Bestückungszeit im Vergleich zur Montage von zwei separaten einfarbigen LEDs.
- Vergleich mit Aufsicht-Zweifarben-LEDs:Die seitliche Abstrahlcharakteristik ist ihr primäres Unterscheidungsmerkmal und ermöglicht einzigartige mechanische Designs, bei denen das Licht parallel zur Leiterplattenoberfläche abgestrahlt werden muss.
- Vergleich mit anderen Zweifarben-Technologien:Die Verwendung von AlInGaP-Technologie für beide Farben bietet hohe Effizienz und gute Farbsättigung für Rot und Grün im Vergleich zu älteren Technologien wie GaP.
- Vergleich mit RGB-LEDs:Dies ist ein Zweiprimärfarben-Bauteil (Rot/Grün). Es kann kein Blau oder Weiß erzeugen. Es wird für Anwendungen gewählt, die speziell nur rote und grüne Anzeigen erfordern (z.B. Strom/Status, Gehen/Warnsignale).
10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)
F1: Kann ich die rote und grüne LED gleichzeitig ansteuern, um Gelb/Orange zu erzeugen?
A: Ja, durch gleichzeitiges Einschalten beider Chips wird der kombinierte Lichtausgang als gelbe oder gelb-orange Farbe wahrgenommen, abhängig von der relativen Intensität jedes Chips. Der genaue Farbton kann durch Einstellen des Stromverhältnisses zwischen den beiden Kanälen abgestimmt werden.
F2: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und Hauptwellenlänge?
A: Spitzenwellenlänge (λP) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung am höchsten ist. Hauptwellenlänge (λd) wird aus den CIE-Farbkoordinaten abgeleitet und repräsentiert die Einzelwellenlänge eines monochromatischen Lichts, das die gleiche Farbe zu haben scheint. λdist für die Farbspezifikation in Anwendungen relevanter.
F3: Warum gibt es ein Binning-System, und wie spezifiziere ich, welchen Bin ich benötige?
A: Das Binning-System berücksichtigt natürliche Schwankungen in der Halbleiterfertigung. Es ermöglicht Kunden, LEDs auszuwählen, die spezifische Helligkeits- und Farbkonsistenzanforderungen für ihr Produkt erfüllen. Sie müssen beim Bestellen den gewünschten Intensitäts-Bin-Code (z.B. "N") und für Grün den Farbton-Bin-Code (z.B. "D") angeben, um sicherzustellen, dass Sie Bauteile innerhalb dieser Leistungsfenster erhalten.
F4: Ist ein Kühlkörper für diese LED erforderlich?
A: Unter normalen Betriebsbedingungen (IF≤ 30mA, Ta ≤ 85°C) ist typischerweise kein dedizierter Kühlkörper erforderlich. Dennoch wird ein gutes thermisches Leiterplattendesign empfohlen – wie die Verwendung ausreichender Kupferpads und Leiterbahnen – um die Sperrschichttemperatur so niedrig wie möglich zu halten, was die Lichtausbeute und Lebensdauer maximiert.
11. Praktische Anwendungsbeispiele
Beispiel 1: Statusanzeige für tragbare Geräte:In einem tragbaren Medizingerät kann die LED am Rand der Hauptleiterplatte montiert werden. Grün kann "Bereit/Ein" anzeigen, rot kann "Fehler/Niedriger Akku" anzeigen, und beide gleichzeitig eingeschaltet können "Standby/Laden" anzeigen. Die seitliche Abstrahlung ermöglicht es, dass das Licht durch einen dünnen Schlitz im Gerätegehäuse sichtbar ist.
Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung für Industrie-Bedienpulte:Eine Anordnung dieser LEDs kann entlang der Seite einer transluzenten Membrantastatur platziert werden. Das Seitenlicht koppelt in das Panel-Material ein und bietet eine gleichmäßige, blendarme Hintergrundbeleuchtung für Beschriftungen oder Symbole. Die beiden Farben können zwischen Betriebsmodi unterscheiden (z.B. grün für automatisch, rot für manuell).
12. Einführung in das Technologieprinzip
Die LTST-S326KGJRKT nutzt Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitermaterial für ihre lichtemittierenden Chips. AlInGaP ist ein direkter Bandlücken-III-V-Verbindungshalbleiter. Durch präzise Kontrolle der Verhältnisse von Aluminium, Indium und Gallium kann die Bandlückenenergie des Materials eingestellt werden. Bei Vorwärtsspannung rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Chips und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Wellenlänge (Farbe) dieser Photonen wird durch die Bandlückenenergie bestimmt: eine größere Bandlücke erzeugt kürzere Wellenlängen (grün), und eine etwas kleinere Bandlücke erzeugt längere Wellenlängen (rot). Das Bauteil enthält zwei solcher Chips, hergestellt mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen, eingebettet in ein reflektierendes Kunststoffgehäuse mit einer diffundierenden Linse, die das Licht in ein breites seitliches Abstrahlmuster formt.
13. Branchentrends und Kontext
Die Entwicklung von seitlich abstrahlenden SMD-LEDs wie dieser wird vorangetrieben durch die fortschreitende Miniaturisierung elektronischer Geräte und die Nachfrage nach anspruchsvolleren Benutzeroberflächen in kleineren Bauformen. Trends, die dieses Produktsegment beeinflussen, sind:
- Erhöhte Integration:Übergang von mehreren diskreten Anzeigen zu Multi-Chip-, Mehrfarben-Gehäusen, um Platz zu sparen und die Bestückung zu vereinfachen.
- Höhere Effizienz:Kontinuierliche Verbesserung der AlInGaP- und InGaN- (für Blau/Grün) Epitaxietechniken führt zu höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischem Watt).
- Nachfrage nach Farbkonsistenz:Engere Binning-Spezifikationen und fortschrittliches Wafer-Level-Testing werden immer häufiger, um den Anforderungen von Applikationen gerecht zu werden, bei denen Farbabgleich kritisch ist, wie in Multi-LED-Arrays oder Beschilderung.
- Robustheit für raue Umgebungen:Verbesserungen bei Gehäusematerialien und Versiegelungstechniken erhöhen die Zuverlässigkeit gegenüber Feuchtigkeit, thermischem Zyklieren und chemischer Belastung und erweitern den Einsatz in Automobil- und Outdoor-Anwendungen.
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. |