Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation
- 2.1 Absolute Maximalwerte
- 2.2 Optoelektronische Eigenschaften
- 3. Erläuterung des Binning-Systems
- 3.1 Einteilung der Lichtstärke
- 3.2 Einteilung der Durchlassspannung
- 3.3 Farbort-Binning
- 4. Analyse der Leistungskurven
- 5. Mechanische und Gehäuseinformationen
- 5.1 Gehäuseabmessungen
- 5.2 Polaritätskennzeichnung
- 6. Leitfaden für Löt- und Montagearbeiten
- 6.1 Reflow-Lötprofil
- 6.2 Handlötung
- 6.3 Anforderungen an Lagerung und Feuchtigkeitsschutz
- 7. Verpackungs- und Bestellinformationen
- 7.1 Bandrollen-Spezifikation
- 7.2 Etikettenerklärung
- 8. Anwendungsempfehlungen
- 8.1 Typische Anwendungsszenarien
- 8.2 Designüberlegungen und Hinweise
- 9. Technical Comparison and Differentiation
- 10. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)
- 10.1 Warum muss ein Vorwiderstand in Reihe geschaltet werden?
- Was bedeuten die 10.2-Bin-Codes (P2, Q1, 15, 16 usw.) für mein Design?
- Kann ich diese LED kontinuierlich mit einem Strom von 10mA betreiben?
- 10.4 Der Betrachtungswinkel beträgt 140 Grad. Ist die Lichtleistung innerhalb dieses Winkelbereichs gleichmäßig?
- 11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele
- 12. Kurze Einführung in das Funktionsprinzip
- 13. Technologietrends und -entwicklung
1. Produktübersicht
Die 27-21 SMD LED ist eine kompakte oberflächenmontierbare Leuchtdiode, die speziell für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die Miniaturisierung und hohe Zuverlässigkeit erfordern. Im Vergleich zu herkömmlichen LED-Bauteilen mit Drahtanschlüssen stellt dieses Bauteil einen bedeutenden technologischen Fortschritt dar, da es den Platzbedarf auf der Leiterplatte erheblich reduziert, die Packungsdichte erhöht und letztlich zur Entwicklung kleinerer und effizienterer Endverbrauchergeräte beiträgt. Ihre leichte Bauweise macht sie besonders geeignet für Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht entscheidende Einschränkungsfaktoren sind.
Diese LED emittiert reines weißes Licht, was durch das InGaN-Chipmaterial erreicht wird, das in gelbem diffundierendem Harz eingekapselt ist. Diese Kombination bietet eine gleichmäßige und diffuse Lichtabgabe, die für verschiedene Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen geeignet ist. Das Produkt entspricht vollständig den aktuellen Umwelt- und Sicherheitsstandards, einschließlich RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe), der EU-REACH-Verordnung, und wird als halogenfreies Bauteil hergestellt, wobei der Brom- und Chlorgehalt unter den festgelegten Grenzwerten gehalten wird.
2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation
2.1 Absolute Maximalwerte
Diese Werte definieren die Grenzen, die zu einer dauerhaften Beschädigung des Bauteils führen können. Ein Betrieb unter oder außerhalb dieser Bedingungen ist nicht gewährleistet und sollte im Schaltungsdesign vermieden werden.
- Sperrspannung (VR):5V. Das Überschreiten dieser Spannung im Sperrbetrieb kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
- Durchlassstrom (IF):10mA (Dauerbetrieb). Dies ist der maximal empfohlene Gleichstrom für einen langfristig zuverlässigen Betrieb.
- Spitzenstrom in Durchlassrichtung (IFP):100mA. Dieser Strom ist nur unter Impulsbedingungen (Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz) zulässig und darf nicht für den Dauerbetrieb verwendet werden.
- Verlustleistung (Pd):40 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse ohne Überschreiten seiner thermischen Grenzwerte abführen kann, berechnet als Durchlassspannung (VF) * Durchlassstrom (IF).
- Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM):150V. Dies zeigt eine mittlere Empfindlichkeit des Bauteils gegenüber ESD; geeignete Handhabungsverfahren sind erforderlich (z. B. geerdete Arbeitsstation, ESD-sichere Verpackung).
- Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den industriellen Temperaturbereich geeignet.
- Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +90°C.
- Löttemperatur (Tsol):Kompatibel mit Standard-Reflow-Lötprofil (Spitzentemperatur 260°C, 10 Sekunden) und Handlötung (max. 350°C pro Anschluss, max. 3 Sekunden).
2.2 Optoelektronische Eigenschaften
Diese Parameter wurden unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur von 25°C und einem Vorwärtsstrom von 5 mA gemessen und dienen als allgemeiner Referenzpunkt für Vergleich und Binning.
- Lichtstärke (Iv):57.0 - 112 mcd (Millicandela). Der breite Bereich spiegelt den Binning-Prozess wider, bei dem LEDs in spezifische Ausgangsgruppen (P2, Q1, Q2) eingeteilt werden. Ein typischer Wert wird nicht explizit angegeben und liegt innerhalb dieses Binning-Bereichs.
- Abstrahlwinkel (2θ1/2):140 Grad (typischer Wert). Dieser große Betrachtungswinkel ist charakteristisch für das gelbe diffuse Harz, das Licht streut und die LED für Anwendungen geeignet macht, die eine breite Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.
- Durchlassspannung (VF):2.70V - 3.15V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED bei einem Treiberstrom von 5mA. Die LEDs werden auch nach ihrem Durchlassspannungsbereich (Codes 15, 16, 17) sortiert. Eine Toleranz von ±0.1V ist angegeben.
- Rückwärtsstrom (IR):bei VR=5V, maximal 50 µA. Dieser Parameter dient ausschließlich Testzwecken; das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.
Wichtiger Hinweis:Das Datenblatt warnt ausdrücklich, dass die Rückwärtsspannungsbedingung nur zu Testzwecken dient und die LED nicht im umgekehrten Zustand betrieben werden darf. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Polarität im Schaltkreis korrekt ist.
3. Erläuterung des Binning-Systems
Um die Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf kritischen Leistungsparametern getestet und in verschiedene "Bins" eingeteilt. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit streng kontrollierten Eigenschaften für ihre spezifischen Anwendungsanforderungen auszuwählen.
3.1 Einteilung der Lichtstärke
LEDs werden basierend auf ihrer Lichtleistung bei 5mA in drei Stufen eingeteilt:
- Stufe P2:57.0 - 72.0 mcd
- Gang Q1:72.0 - 90.0 mcd
- Gang Q2:90.0 - 112 mcd
Es wird auch eine allgemeine Toleranz von ±11 % für die Lichtstärke festgelegt.
3.2 Einteilung der Durchlassspannung
Zur Unterstützung des Stromregelungsdesigns werden LEDs ebenfalls nach ihrer Vorwärtsspannung gebinnt:
- Bin 15:2.70V - 2.85V
- Stufe 16:2.85V - 3.00V
- Gang 17:3.00V - 3.15V
Die Toleranz der Vorwärtsspannung beträgt ±0.1V.
3.3 Farbort-Binning
Um Farbkonstanz zu gewährleisten, wird das weiße Lichtausgangssignal anhand seiner Koordinaten im CIE 1931-Farbtafeld in Bins eingeteilt. Das Datenblatt definiert sechs Bins (1 bis 6), wobei jedes Bin einen viereckigen Bereich im x,y-Farbkoordinatendiagramm mit einer Toleranz von ±0,01 festlegt. Diese präzise Binning-Methode stellt sicher, dass alle LEDs innerhalb eines ausgewählten Bins einen nahezu identischen weißen Farbort aufweisen, was für Anwendungen, bei denen Farbgleichmäßigkeit entscheidend ist – wie z.B. bei Hintergrundbeleuchtungsarrays –, von wesentlicher Bedeutung ist.
4. Analyse der Leistungskurven
Obwohl die PDF auf "typische optoelektronische Kennlinien" verweist, werden konkrete Diagramme (z.B. IVin Abhängigkeit von IF, IVin Abhängigkeit von der Temperatur, Spektralverteilung) im bereitgestellten Text nicht detailliert erläutert. Typischerweise zeigen solche Kurven:
- Lichtstärke vs. Durchlassstrom (IV-IF):Eine nichtlineare Beziehung, bei der die Lichtleistung mit zunehmendem Strom ansteigt, jedoch bei höheren Strömen über dem spezifizierten Maximum sättigen oder abfallen kann.
- Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (IV-Ta):Die Lichtleistung nimmt in der Regel mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve quantifiziert diesen Derating-Effekt und ist für das thermische Management in der Anwendung entscheidend.
- Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur (VF-Tj): VFweist typischerweise einen negativen Temperaturkoeffizienten auf und nimmt mit steigender Temperatur ab.
- Spektrale Leistungsverteilung:Ein Diagramm, das die relative Lichtintensität über das gesamte sichtbare Wellenlängenspektrum zeigt und die Farbqualität von "Weiß" definiert (z.B. kaltweiß, warmweiß).
Wenn eine LED außerhalb der standardmäßigen 5mA/25°C-Testbedingungen betrieben wird, sollten Entwickler auf diese Kurven zurückgreifen, um die Leistung genau vorherzusagen.
5. Mechanische und Gehäuseinformationen
5.1 Gehäuseabmessungen
Die 27-21 SMD LED verfügt über kompakte Gehäuseabmessungen. Das Abmessungsdiagramm zeigt die Gehäuseabmessungen, Toleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Zu den im Diagramm sichtbaren Hauptmerkmalen gehören die Bauteilkontur, die Positionen der Elektrodenpads und die Polarisierungsmarkierung (möglicherweise ein Kathodenindikator). Die genauen Abmessungen (Länge, Breite, Höhe) sind entscheidend für das Design des PCB-Pad-Musters und die Gewährleistung einer korrekten Platzierung durch automatisierte Bestückungsgeräte.
5.2 Polaritätskennzeichnung
Das Gehäuse enthält eine Markierung zur Identifizierung des Kathodenanschlusses (Minuspol). Beim Einbau muss auf die korrekte Polarität geachtet werden, um eine Beschädigung des Bauteils durch Sperrspannung zu verhindern.
6. Leitfaden für Löt- und Montagearbeiten
6.1 Reflow-Lötprofil
Diese LED ist mit Infrarot- und Dampfphasenreflow-Verfahren kompatibel. Es wird ein empfohlenes bleifreies Reflow-Lötprofil bereitgestellt:
- Vorwärmen:150-200°C, 60-120 Sekunden halten.
- Zeit oberhalb der Liquiduslinie (217°C):60-150 Sekunden.
- Spitzentemperatur:Maximal 260°C, nicht länger als 10 Sekunden halten.
- Aufheizrate:Maximal 6 °C/s.
- Zeit über 255 °C:Maximal 30 Sekunden.
- Abkühlrate:Maximal 3 °C/s.
Kritische Regel:Ein LED-Bauteil sollte nicht mehr als zweimal reflowgelötet werden.
6.2 Handlötung
Wenn Handlöten erforderlich ist:
- Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Lötspitzentemperatur unter 350°C.
- Die Kontaktzeit für jeden Anschluss ist auf maximal 3 Sekunden zu begrenzen.
- Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Leistung von 25W oder weniger.
- Zwischen dem Löten jedes Anschlusses sollten mindestens 2 Sekunden Abstand liegen, um thermische Spannungen zu kontrollieren.
Die Spezifikation warnt, dass Beschädigungen typischerweise während des Handlötvorgangs auftreten, daher ist besondere Vorsicht geboten.
6.3 Anforderungen an Lagerung und Feuchtigkeitsschutz
Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigem Material verpackt (die Trägerbänder befinden sich in aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutzbeuteln mit Trockenmittel).
- Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH).
- Nach dem Öffnen:Unter den Bedingungen von ≤30°C und ≤60% RH beträgt die "Werkstatthaltbarkeit" 1 Jahr. Nicht verwendete Komponenten sollten wieder in feuchtigkeitsdichter Verpackung versiegelt werden.
- Trocknen:Falls der Trockenmittel-Indikator gesättigt ist oder die Lagerzeit überschritten wurde, sollten die LEDs vor der Verwendung 24 Stunden lang bei 60 ±5°C gebacken werden, um die aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und das "Popcorn"-Phänomen während des Reflow-Lötprozesses zu verhindern.
7. Verpackungs- und Bestellinformationen
7.1 Bandrollen-Spezifikation
Die LEDs werden in industrieüblicher Verpackung geliefert, um die automatisierte Montage zu erleichtern:
- Trägerband:8 mm breite Trägerbahn, auf einer 7 Zoll durchmessenden Spule aufgewickelt.
- Menge:3000 Stück pro Rolle.
- Detaillierte Maßzeichnungen für Trägerbahn und Spule sind beigefügt, Standardtoleranz beträgt ±0,1 mm.
7.2 Etikettenerklärung
Das Spulenetikett enthält mehrere Schlüsselcodes für Rückverfolgbarkeit und Spezifikation:
- P/N:Artikelnummer (z.B. 27-21/T3D-AP2Q2HY/3C).
- Menge:Verpackungsmenge.
- CAT:Leuchtstärkeklasse (z.B. P2, Q1, Q2).
- HUE:Farbkoordinaten und Hauptwellenlängenklasse (z.B. Stufe 1-6).
- REF:Durchlassspannungsstufe (z.B. 15, 16, 17).
- Chargennummer:Produktionslosnummer zur Rückverfolgung.
8. Anwendungsempfehlungen
8.1 Typische Anwendungsszenarien
Das Datenblatt listet mehrere Hauptanwendungen auf, die die geringe Größe, das diffuse Licht und die Zuverlässigkeit der LED nutzen:
- Hintergrundbeleuchtung:Für Armaturenbretter, Schalter und Tastaturen.
- Telekommunikationsgeräte:Als Statusanzeige und Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
- LCD-Display:Bietet eine flache, gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung für kleine LCD-Panels, Schalterlegenden und Symbole.
- Allgemeine Statusanzeige:Jede Anwendung, die kompakte, helle, weiße Anzeigelampen erfordert.
8.2 Designüberlegungen und Hinweise
Das Datenblatt enthält wichtige Warnhinweise für einen zuverlässigen Betrieb:
- Strombegrenzung ist erforderlich:Es muss stets ein externer Vorwiderstand in Reihe mit der LED verwendet werden. Die Durchlassspannung hat einen leichten negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass VFleicht abnimmt, wenn die LED sich erwärmt. Ohne Widerstand kann dies zu einem signifikanten Stromanstieg (thermisches Durchgehen) führen und die LED zerstören. Der Widerstand stabilisiert den Strom.
- Mechanische Belastung vermeiden:Während des Lötens oder der Endmontage darf keine mechanische Belastung auf den LED-Körper ausgeübt werden. Biegen der Leiterplatte nach dem Löten vermeiden.
- Nachbesserung:Eine Nachbesserung oder ein Rework der Leiterplatte nach dem Löten der LEDs wird dringend nicht empfohlen. Falls unbedingt erforderlich, sollte ein spezieller Zwillingslötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und die thermische Belastung zu minimieren. Ein punktuelles Wiedererhitzen kann zu Beschädigungen führen.
- ESD-Schutz:Aufgrund der 150-V-HBM-Klasse des Bauteils sind während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Schutzmaßnahmen zu ergreifen.
9. Technical Comparison and Differentiation
Obwohl das Datenblatt keinen direkten Vergleich mit anderen spezifischen LED-Typen liefert, bietet das 27-21-Gehäuse in bestimmten Anwendungsszenarien deutliche Vorteile:
- Im Vergleich zu bedrahteten LEDs:Der Hauptvorteil ist die erhebliche Reduzierung des Platzbedarfs auf der Leiterplatte und des Gewichts, was modernen miniaturisierten Elektronikprodukten entspricht. Es entfällt auch die Notwendigkeit des Biegens und Einfügens von Anschlussdrähten, was die automatisierte Montage vereinfacht.
- Im Vergleich zu größeren SMD-LEDs (z.B. 3528, 5050):Das 27-21 bietet eine kleinere Grundfläche für ultra-kompakte Designs, auch wenn im Vergleich zu größeren Gehäusen Abstriche bei der Gesamtlichtleistung oder Wärmeableitungsfähigkeit möglich sind.
- Im Vergleich zu LEDs mit klarer Linse:Gelbes diffuses Harz bietet einen breiteren Betrachtungswinkel (140°) und ein weicheres, gleichmäßigeres Erscheinungsbild, was es für Anwendungen, bei denen die LED direkt betrachtet wird, überlegen macht, während eine klare Linse einen stärker fokussierten Lichtstrahl erzeugt.
Seine Konformität mit RoHS, REACH und halogenfreien Standards ist eine grundlegende Anforderung für moderne Bauteile, bleibt jedoch im Vergleich zu älteren, nicht konformen Lagerbeständen ein entscheidender Differenzierungsfaktor.
10. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)
10.1 Warum muss ein Vorwiderstand in Reihe geschaltet werden?
Eine LED ist ein stromgesteuertes und kein spannungsgesteuertes Bauteil. Ihre V-I-Kennlinie ist sehr steil. Geringfügige Änderungen der Durchlassspannung (verursacht z.B. durch Temperaturschwankungen oder Fertigungstoleranzen) führen zu großen Stromänderungen. Der in Reihe geschaltete Widerstand fungiert als einfacher linearer Stromregler, stabilisiert den Arbeitspunkt und verhindert thermisches Durchgehen sowie die Beschädigung der LED.
Was bedeuten die 10.2-Bin-Codes (P2, Q1, 15, 16 usw.) für mein Design?
Das Binning stellt die Produktkonsistenz sicher. Wenn Ihr Design eine gleichmäßige Helligkeit zwischen mehreren LEDs erfordert (z. B. in einer Backlight-Anordnung), sollten Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (CAT) spezifizieren. Wenn Ihre Versorgungsspannung knapp bemessen ist, hilft es, ein engeres Durchlassspannungs-Bin (REF) zu spezifizieren. Für anspruchsvolle Farbanwendungen ist die Spezifikation eines Farbort-Bins (HUE) entscheidend. Die Verwendung von nicht gebinnten oder gemischten Binning-LEDs kann zu sichtbaren Helligkeits- oder Farbunterschieden im Endprodukt führen.
Kann ich diese LED kontinuierlich mit einem Strom von 10mA betreiben?
Ja, 10mA ist der Nennwert für den maximalen Dauer-Vorwärtsstrom. Der Betrieb an der absoluten Maximalgrenze kann jedoch die Langzeitzuverlässigkeit verringern und die Sperrschichttemperatur erhöhen. Für optimale Lebensdauer und Stabilität wird empfohlen, die LED mit einem Prüfstrom von 5mA oder weniger zu betreiben, insbesondere bei begrenztem Wärmemanagement.
10.4 Der Betrachtungswinkel beträgt 140 Grad. Ist die Lichtleistung innerhalb dieses Winkelbereichs gleichmäßig?
"Betrachtungswinkel" (2θ1/2) ist definiert als der Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte der Intensität bei 0° (direkt auf der Achse) abfällt. Das gelbe diffuse Harz erzeugt ein emissionsähnliches Lambert-Strahler-Muster, bei dem die Intensität auf der Achse am höchsten ist und zu den Rändern hin abnimmt. Im Vergleich zu transparenten Linsen-LEDs bietet es eine sehr gute Gleichmäßigkeit für die Betrachtung unter großen Winkeln, aber eine perfekte Gleichmäßigkeit über den gesamten 140°-Bereich kann nicht erreicht werden.
11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele
Szenario: Entwurf einer hinterleuchteten Folientastatur.
- Auswahl:Die LED 27-21 wurde aufgrund ihrer geringen Größe (geeignet für die Montage hinter Schaltsymbolen), ihres diffusen Lichts (gleichmäßige Ausleuchtung) und ihrer Oberflächenmontage-Kompatibilität (geeignet für die automatisierte Bestückung auf der Schalter-Leiterplatte) ausgewählt.
- Schaltungsentwurf:Ein konstanter Strom von 5 mA wird gewählt, um Helligkeit und Lebensdauer auszugleichen. Eine 3,3-V-Stromversorgung wird verwendet, und es wird angenommen, dass VFvon Stufe 16 (typischer Wert 2,93 V) kommt. Der Serienwiderstand wird berechnet: R = (VStromversorgung- VF) / IF= (3.3V - 2.93V) / 0.005A = 74 Ohm. Ein Standard-75-Ohm-Widerstand wird gewählt.
- PCB-Layout:Die Pad-Geometrie wird strikt gemäß den Abmessungen im Gehäusezeichnung entworfen. Halten Sie ausreichend Abstand zwischen LED und Folienlage.
- Beschaffung:Geben Sie beim Bestellen der LEDs die Helligkeitsklasse Q1 sowie die Farbortklasse 2 oder 3 an, um einen einheitlichen weißen Farbpunkt aller Schalter auf dem Panel sicherzustellen.
- Montage:Die Bauteile werden vor der Verwendung in versiegelten Beuteln aufbewahrt. Die Leiterplatte wird mit dem spezifizierten Temperaturprofil einem einmaligen Reflow-Lötprozess unterzogen. Vermeiden Sie während der Handhabung die Belastung der LEDs.
12. Kurze Einführung in das Funktionsprinzip
Die 27-21 LED ist eine Festkörperlichtquelle, die auf einem Halbleiter-p-n-Übergang basiert. Die aktive Zone verwendet den Verbindungshalbleiter InGaN (Indiumgalliumnitrid). Wenn eine Vorwärtsspannung (VF) angelegt wird, die die Durchlassspannungsschwelle der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in die aktive Zone injiziert und rekombinieren dort. In direkten Halbleitern wie InGaN wird die Energie bei dieser Rekombination hauptsächlich in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Bandlückenenergie der InGaN-Legierung bestimmt die Wellenlänge des emittierten Lichts. Um weißes Licht aus einem blau/ultraviolett emittierenden InGaN-Chip zu erzeugen, wird ein gelber Leuchtstoff verwendet (enthalten im gelben diffundierenden Harzgehäuse). Ein Teil des vom Chip emittierten blauen Lichts wird vom Leuchtstoff absorbiert und als gelbes Licht reemittiert. Das verbleibende blaue Licht vermischt sich mit dem konvertierten gelben Licht und wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Das diffundierende Harz enthält Streupartikel, die die Richtung der emittierten Photonen randomisieren, was zu einem breiten, gleichmäßigen Betrachtungswinkel führt.
13. Technologietrends und -entwicklung
SMD-LEDs wie die 27-21 repräsentieren eine ausgereifte und weit verbreitete Technologie. Die aktuellen Branchentrends konzentrieren sich auf mehrere Schlüsselbereiche, die auf dieser Grundlage aufbauen:
- Steigerung der Effizienz (Lumen pro Watt):Kontinuierliche Verbesserungen in der Epitaxie, im Chipdesign und in der Phosphortechnik treiben die Lumenausbeute stetig voran, was zu einer helleren Lichtausgabe bei gleichem Strom oder zu geringerem Stromverbrauch und weniger Wärmeentwicklung bei gleicher Lichtleistung führt.
- Verbesserung der Farbqualität und -konstanz:Fortschritte in der Phosphorformulierung und präzisere Binning-Technologien (z. B. strengere Farbkontrolle mit 3-5-Schritt-MacAdam-Ellipsen) führen zu LEDs mit höheren Farbwiedergabeindex (CRI) und einer konsistenteren Farbpunktstreuung zwischen den Chargen.
- Miniaturisierung:Das Streben nach kleineren Geräten treibt die weitere Verkleinerung der Gehäuseabmessungen (z. B. 2016, 1515) voran, während die optische Leistung beibehalten oder sogar verbessert wird.
- Verbesserung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer:Die Forschung zu besseren Verpackungsmaterialien und Wärmemanagementtechniken zielt darauf ab, die Betriebslebensdauer und Stabilität von LEDs zu erhöhen, insbesondere unter Hochtemperatur- oder Feuchtigkeitsbedingungen.
- Integrierte Lösungen:Der Trend geht hin zu LEDs, bei denen Treiber, Controller und sogar Mehrfarbchips (RGB) in einem einzigen Gehäuse integriert sind, was die Schaltungsentwicklung für Endanwender vereinfacht.
Die 27-21 LED fungiert mit ihrem standardisierten Gehäuse und klar definierten Eigenschaften als zuverlässiges Arbeitstier in diesem sich ständig weiterentwickelnden technologischen Umfeld.
Detaillierte Erläuterung der LED-Spezifikationsbegriffe
Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe
I. Kernkennzahlen der optoelektronischen Leistung
| Begriffe | Einheit/Darstellung | Einfache Erklärung | Warum ist es wichtig |
|---|---|---|---|
| Lichtausbeute (Luminous Efficacy) | lm/W (Lumen pro Watt) | Der Lichtstrom pro Watt elektrischer Leistung; je höher, desto energieeffizienter. | Bestimmt direkt die Energieeffizienzklasse der Leuchte und die Stromkosten. |
| Lichtstrom (Luminous Flux) | lm (Lumen) | Die gesamte von einer Lichtquelle abgegebene Lichtmenge, umgangssprachlich als "Helligkeit" bezeichnet. | Bestimmt, ob eine Leuchte hell genug ist. |
| Abstrahlwinkel (Viewing Angle) | ° (Grad), z.B. 120° | Der Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Breite des Lichtstrahls. | Beeinflusst den Beleuchtungsbereich und die Gleichmäßigkeit. |
| Farbtemperatur (CCT) | K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K | Die Farbtemperatur des Lichts: Niedrige Werte tendieren zu Gelb/Warm, hohe Werte zu Weiß/Kalt. | Bestimmt die Beleuchtungsatmosphäre und die geeigneten Anwendungsszenarien. |
| Farbwiedergabeindex (CRI / Ra) | Einheitenlos, 0–100 | Die Fähigkeit einer Lichtquelle, die tatsächlichen Farben von Objekten wiederzugeben. Ra≥80 ist empfehlenswert. | Beeinträchtigt die Farbtreue und wird für anspruchsvolle Umgebungen wie Einkaufszentren und Kunstgalerien verwendet. |
| Farbtoleranz (SDCM) | Anzahl der MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-step" | Ein quantitatives Maß für die Farbkonstanz, wobei ein kleinerer Schrittwert eine höhere Farbkonstanz bedeutet. | Gewährleistung, dass innerhalb derselben Charge von Leuchten keine Farbunterschiede bestehen. |
| Dominante Wellenlänge (Dominant Wavelength) | nm (Nanometer), z.B. 620nm (Rot) | Wellenlängenwerte, die den Farben von farbigen LEDs entsprechen. | Bestimmt den Farbton von monochromatischen LEDs wie Rot, Gelb, Grün usw. |
| Spektrale Verteilung (Spectral Distribution) | Wellenlänge vs. Intensitätskurve | Zeigt die Intensitätsverteilung des von der LED emittierten Lichts über die verschiedenen Wellenlängen. | Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität. |
II. Elektrische Parameter
| Begriffe | Symbol | Einfache Erklärung | Design Considerations |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage (Forward Voltage) | Vf | Die minimale Spannung, die zum Leuchten einer LED benötigt wird, ähnlich einer "Startschwelle". | Die Versorgungsspannung des Treibers muss ≥ Vf sein; bei Reihenschaltung mehrerer LEDs addieren sich die Spannungen. |
| Vorwärtsstrom (Forward Current) | If | Der Stromwert, bei dem die LED normal leuchtet. | Oft wird eine Konstantstromquelle verwendet, da der Strom die Helligkeit und Lebensdauer bestimmt. |
| Maximaler Impulsstrom (Pulse Current) | Ifp | Der kurzzeitig zulässige Spitzenstrom für Dimmung oder Blitzlicht. | Impulsbreite und Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, sonst droht Überhitzung und Beschädigung. |
| Reverse Voltage | Vr | Die maximale Sperrspannung, die eine LED aushalten kann; eine Überschreitung kann zum Durchschlag führen. | Im Schaltkreis müssen Verpolung oder Spannungsstöße verhindert werden. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | Der Widerstand, der den Wärmefluss vom Chip zum Lötpunkt behindert. Je niedriger der Wert, desto besser die Wärmeableitung. | Hoher thermischer Widerstand erfordert ein stärkeres Wärmeableitungsdesign, andernfalls steigt die Sperrschichttemperatur. |
| Elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD Immunity) | V (HBM), z.B. 1000V | Die Fähigkeit, elektrostatischen Schlägen zu widerstehen. Je höher der Wert, desto weniger anfällig ist das Bauteil für Beschädigungen durch elektrostatische Entladung. | Bei der Produktion müssen geeignete Maßnahmen zum Schutz vor elektrostatischer Entladung getroffen werden, insbesondere bei hochempfindlichen LEDs. |
III. Wärmemanagement und Zuverlässigkeit
| Begriffe | Schlüsselkennzahlen | Einfache Erklärung | Auswirkungen |
|---|---|---|---|
| Sperrschichttemperatur (Junction Temperature) | Tj (°C) | Die tatsächliche Betriebstemperatur innerhalb des LED-Chips. | Eine Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hohe Temperaturen führen zu Lichtstromrückgang und Farbverschiebung. |
| Lichtstromrückgang (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (Stunden) | Die Zeit, die benötigt wird, bis die Helligkeit auf 70 % oder 80 % des Anfangswerts abfällt. | Direkte Definition der "Lebensdauer" von LEDs. |
| Lichtstromerhaltung (Lumen Maintenance) | % (z.B. 70%) | Prozentsatz der verbleibenden Helligkeit nach einer gewissen Nutzungsdauer. | Charakterisiert die Fähigkeit, die Helligkeit nach langfristigem Gebrauch aufrechtzuerhalten. |
| Farbverschiebung (Color Shift) | Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse | Das Ausmaß der Farbveränderung während des Gebrauchs. | Beeinflusst die Farbkonsistenz der Beleuchtungsszene. |
| Thermal Aging | Verschlechterung der Materialeigenschaften | Degradation des Verkapselungsmaterials aufgrund langfristiger Hitzeeinwirkung. | Kann zu Helligkeitsabfall, Farbveränderung oder Open-Circuit-Ausfall führen. |
IV. Gehäuse und Materialien
| Begriffe | Häufige Typen | Einfache Erklärung | Merkmale und Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Gehäusetyp | EMC, PPA, Keramik | Gehäusematerial, das den Chip schützt und optische sowie thermische Schnittstellen bereitstellt. | EMC bietet gute Hitzebeständigkeit und niedrige Kosten; Keramik hat eine hervorragende Wärmeableitung und eine lange Lebensdauer. |
| Chip-Struktur | Frontmontage, Flip-Chip (Flip Chip) | Anordnung der Chip-Elektroden. | Flip-Chip bietet eine bessere Wärmeableitung und höhere Lichtausbeute, geeignet für Hochleistungsanwendungen. |
| Phosphorbeschichtung | YAG, Silikat, Nitrid | Auf dem blauen LED-Chip aufgebracht, wird ein Teil in gelbes/rotes Licht umgewandelt und zu weißem Licht gemischt. | Unterschiedliche Leuchtstoffe beeinflussen Lichtausbeute, Farbtemperatur und Farbwiedergabe. |
| Linse/optisches Design | Planar, Mikrolinse, Totalreflexion | Die optische Struktur der Verkapselungsoberfläche steuert die Lichtverteilung. | Bestimmt den Abstrahlwinkel und die Lichtstärkeverteilungskurve. |
V. Qualitätskontrolle und Binning
| Begriffe | Klassifizierungsinhalt | Einfache Erklärung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Lichtstromklassifizierung | Codes wie 2G, 2H | Gruppierung nach Helligkeit, jede Gruppe hat einen minimalen/maximalen Lumenwert. | Sicherstellung einer einheitlichen Helligkeit innerhalb derselben Produktcharge. |
| Spannungsgruppierung | Codes wie 6W, 6X | Gruppierung nach Vorwärtsspannungsbereich. | Erleichtert die Anpassung der Treiberstromversorgung und erhöht die Systemeffizienz. |
| Farbklassifizierung | 5-step MacAdam ellipse | Gruppieren nach Farbkoordinaten, um sicherzustellen, dass die Farben innerhalb eines minimalen Bereichs liegen. | Gewährleisten der Farbkonsistenz, um Farbunterschiede innerhalb desselben Leuchtkörpers zu vermeiden. |
| Farbtemperatur-Abstufung | 2700K, 3000K usw. | Gruppierung nach Farbtemperatur, jede Gruppe hat einen entsprechenden Koordinatenbereich. | Erfüllt die Farbtemperaturanforderungen verschiedener Szenarien. |
Sechs. Tests und Zertifizierungen
| Begriffe | Standard/Test | Einfache Erklärung | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen Maintenance Test | Langzeitbetrieb unter konstanten Temperaturbedingungen, Aufzeichnung der Helligkeitsabschwächungsdaten. | Zur Berechnung der LED-Lebensdauer (in Kombination mit TM-21). |
| TM-21 | Lebensdauer-Extrapolationsstandard | Lebensdauerprognose unter realen Einsatzbedingungen basierend auf LM-80-Daten. | Bereitstellung wissenschaftlicher Lebensdauervorhersagen. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | Umfasst optische, elektrische und thermische Testmethoden. | Branchenweit anerkannte Testgrundlage. |
| RoHS / REACH | Umweltzertifizierung | Sicherstellung, dass das Produkt keine schädlichen Stoffe (wie Blei, Quecksilber) enthält. | Zugangsvoraussetzungen für den Eintritt in den internationalen Markt. |
| ENERGY STAR / DLC | Energieeffizienzzertifizierung | Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. | Häufig bei staatlichen Beschaffungen und Förderprogrammen eingesetzt, um die Marktkonkurrenzfähigkeit zu steigern. |