Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 1.1 Kernvorteile und Compliance
- 2. Technische Parameter im Detail
- 2.1 Absolute Maximalwerte
- 2.2 Elektro-optische Kenngrößen
- 3. Erläuterung des Binning-Systems
- 3.1 Binning der Lichtstärke
- 3.2 Dominant Wavelength Binning
- 4. Performance Curve Analysis
- 5. Mechanische und Verpackungsinformationen
- 5.1 Abmessungen der Verpackung
- 5.2 Polungsidentifikation
- 6. Löt- und Montageanleitung
- 6.1 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit
- 6.2 Reflow-Lötprofil
- 6.3 Hand Soldering and Rework
- 7. Packaging and Ordering Information
- 7.1 Rollen- und Bandabmessungen
- 7.2 Etikettenerklärung
- 8. Application Suggestions
- 8.1 Typische Anwendungsszenarien
- 8.2 Kritische Design-Überlegungen
- 9. Anwendungseinschränkungen und Zuverlässigkeitshinweis
- 10. FAQ basierend auf technischen Parametern
- 11. Design-in Fallstudienbeispiel
1. Produktübersicht
Das 19-217/GHC-YR1S2/3T ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die kompakte Bauweise, hohe Zuverlässigkeit und effiziente Montage erfordern. Diese Komponente stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber herkömmlichen LEDs mit Anschlussrahmen dar, ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des Leiterplattenplatzbedarfs, erhöhte Packungsdichte und trägt letztlich zur Miniaturisierung von Endgeräten bei. Ihre leichte Bauweise macht sie besonders geeignet für Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen darstellen.
Die LED emittiert ein brillantes grünes Licht, das durch einen InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleiterchip erzeugt wird, der in ein wasserklares Harz eingekapselt ist. Diese Kombination bietet hohe Lichtstärke und ausgezeichnete Farbreinheit. Das Bauteil wird auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf Spulen mit 7 Zoll Durchmesser geliefert, was volle Kompatibilität mit den in der modernen Elektronikfertigung eingesetzten Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsanlagen gewährleistet.
1.1 Kernvorteile und Compliance
Das Produkt bietet mehrere wesentliche Vorteile, die mit den aktuellen Fertigungs- und Umweltstandards übereinstimmen:
- Miniaturisierung: Das SMD-Gehäuse ist deutlich kleiner als bedrahtete Alternativen, was direkt kleinere Leiterplattenentwürfe und eine höhere Bauteildichte ermöglicht.
- Automatisierungsfreundlich: Auf Band und Rolle verpackt, ist es vollständig mit automatisierten Montageprozessen kompatibel, reduziert Arbeitskosten und verbessert die Platzierungsgenauigkeit.
- Umweltkonformität: Das Bauteil wird als bleifreie Komponente hergestellt. Es ist so konzipiert, dass es die EU-Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe (RoHS) einhält.
- REACH & Halogen-Free: Das Produkt entspricht der EU-Chemikalienverordnung REACH. Es wird zudem als halogenfrei eingestuft, wobei der Gehalt an Brom (Br) und Chlor (Cl) jeweils unter 900 ppm liegt und die Summe beider unter 1500 ppm.
- Kompatibilität mit Lötprozessen: Es eignet sich sowohl für Infrarot- als auch für Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse und bietet damit Flexibilität bei der Einrichtung der Produktionslinie.
2. Technische Parameter im Detail
Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Spezifikationen der LED, wie sie in den Tabellen zu den absoluten Maximalwerten und den elektro-optischen Eigenschaften definiert sind.
2.1 Absolute Maximalwerte
Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder über diesen Grenzen wird nicht empfohlen.
- Continuous Forward Current (IF): 25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich an die LED-Anode angelegt werden darf.
- Spitzen-Durchlassstrom (IFP): 50 mA. Dieser höhere Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig, speziell bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Frequenz von 1 kHz. Eine Überschreitung des Dauerstromwerts, selbst kurzzeitig im Gleichstrombetrieb, riskiert einen katastrophalen Ausfall.
- Leistungsaufnahme (Pd): 95 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann, berechnet als Durchlassspannung (VF) multipliziert mit Durchlassstrom (IF). Entwickler müssen sicherstellen, dass die Betriebsbedingungen unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur innerhalb dieses Grenzwerts bleiben.
- Elektrostatische Entladung (ESD): Human Body Model (HBM) 150V. Dies ist eine relativ geringe ESD-Toleranz. Strenge ESD-Handhabungsverfahren (Verwendung geerdeter Arbeitsplätze, Handgelenkbänder usw.) sind unerlässlich während der Montage und Handhabung, um latente oder sofortige Schäden zu verhindern.
- Temperaturbereiche:
- Betriebstemperatur (Topr): -40°C bis +85°C. Das Gerät ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs garantiert.
- Lagertemperatur (Tstg): -40°C bis +90°C.
- Löttemperatur (Tsol):
- Reflow-Löten: Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden.
- Hand Soldering: Lötspitzentemperatur von maximal 350°C für höchstens 3 Sekunden pro Anschluss.
2.2 Elektro-optische Kenngrößen
Diese Parameter, gemessen unter Standardtestbedingungen von 25°C Umgebungstemperatur und einem Vorwärtsstrom von 20mA, definieren die Leistung des Bauteils.
- Lichtstärke (Iv): Sie reicht von einem Minimum von 112 mcd bis zu einem Maximum von 285 mcd. Der spezifische Wert wird durch den Bin-Code des Produkts bestimmt (siehe Abschnitt 3). Ein typischer Wert wird nicht angegeben, was auf eine erhebliche Streuung über die Produktionscharge hinweist.
- Abstrahlwinkel (2θ1/2): 120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt. Ein Winkel von 120° zeigt ein sehr breites Abstrahlverhalten an, das für Anwendungen geeignet ist, die eine breite Ausleuchtung oder Sichtbarkeit aus großen Winkeln erfordern.
- Peak-Wellenlänge (λp): 518 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung ihr Maximum erreicht.
- Dominante Wellenlänge (λd): Liegt im Bereich von 520 nm bis 535 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge als Farbe des Lichts wahrgenommen wird. Sie steht in engem Zusammenhang mit den Farbortkoordinaten und unterliegt ebenfalls einem Binning.
- Spektrale Bandbreite (Δλ): 35 nm (typisch). Dies ist die Breite des emittierten Spektrums bei der halben maximalen Intensität (Full Width at Half Maximum - FWHM). Ein Wert von 35 nm ist charakteristisch für eine relativ reine grüne Farbe von einem InGaN-Chip.
- Forward Voltage (VF): Liegt zwischen 2,7 V (min) und 3,7 V (max), mit einem typischen Wert von 3,3 V bei IF=20mA. Dieser Parameter ist entscheidend für den Schaltungsentwurf, insbesondere für die Berechnung des Vorwiderstandswerts: R = (Vsupply - VF) / IF.
- Rückwärtsstrom (IR): Maximal 50 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt, und dieser Parameter gibt das Leckstromniveau unter dieser Bedingung an.
Wichtiger Hinweis zu Toleranzen: Das Datenblatt gibt eine Toleranz der Lichtstärke von ±11 % und eine Toleranz der dominanten Wellenlänge von ±1 nm an. Dies sind inhärente Fertigungsschwankungen, die durch das im Folgenden beschriebene Binning-System verwaltet werden.
3. Erläuterung des Binning-Systems
Um natürliche Schwankungen in der Halbleiterfertigung zu handhaben, werden LEDs anhand wichtiger Leistungsparameter sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Helligkeit und Farbe erfüllen.
3.1 Binning der Lichtstärke
Die LED wird basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20mA in vier verschiedene Bins kategorisiert. Der Bin-Code ist Teil der Produktbestellnummer (z.B. S2 in GHC-YR1S2/3T).
- Behälter R1: 112 mcd (Min.) bis 140 mcd (Max.)
- Bin R2: 140 mcd bis 180 mcd
- Bin S1: 180 mcd bis 225 mcd
- Bin S2: 225 mcd bis 285 mcd
Die Auswahl eines höheren Bin-Codes (z. B. S2) gewährleistet eine hellere LED, was für Anwendungen bei hoher Umgebungslichtintensität oder dort, wo maximale Sichtbarkeit entscheidend ist, erforderlich sein kann.
3.2 Dominant Wavelength Binning
Die Farbe (Farbton) des grünen Lichts wird durch das Binning der dominierenden Wellenlänge gesteuert. Dies gewährleistet die Farbkonsistenz innerhalb einer Charge von LEDs.
- Bin X: 520 nm (Min) bis 525 nm (Max) – Eine grünere, etwas kürzere Wellenlänge.
- Bin Y: 525 nm bis 530 nm
- Bin Z: 530 nm bis 535 nm – Ein etwas gelblicheres Grün mit längerer Wellenlänge.
Die spezifische Bin (z.B. Y in GHC-YR1S2/3T) sollte angegeben werden, wenn die Farbabstimmung zwischen mehreren LEDs für die Ästhetik oder die funktionalen Anforderungen der Anwendung wichtig ist.
4. Performance Curve Analysis
Das Datenblatt enthält mehrere typische Kennlinien, die veranschaulichen, wie sich die Leistung der LED mit den Betriebsbedingungen ändert. Das Verständnis dieser Kurven ist der Schlüssel zu einem robusten Design.
- Relative Luminous Intensity vs. Forward Current: Diese Kurve zeigt, dass die Lichtleistung im typischen Betriebsbereich annähernd proportional zum Durchlassstrom ist. Das Betreiben der LED über ihren Nennstrom hinaus führt jedoch zu einer überproportionalen Wärmeentwicklung und einem Effizienzabfall, was die Lebensdauer verringert.
- Relative Luminous Intensity vs. Ambient Temperature: Die Lichtleistung einer LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve quantifiziert diesen Derating-Effekt. Für Hochzuverlässigkeitsanwendungen oder den Betrieb in heißen Umgebungen ist ein thermisches Management (ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte, ggf. Kühlkörper) erforderlich, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten.
- Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom: Dies ist die Dioden-Kennlinie. Sie ist nichtlinear und zeigt den typischen exponentiellen Zusammenhang. Die Spannung steigt nach Überschreiten der Einschaltspannung stark an. Der spezifizierte VF bei 20mA ist der Arbeitspunkt auf dieser Kurve.
- Spektrale Verteilung: Obwohl es sich nicht um einen detaillierten Graphen handelt, definieren die Peak-Wellenlänge (518nm) und die Bandbreite (35nm) eine grob gaußförmige Kurve, die auf grünem Licht zentriert ist.
- Abstrahlcharakteristik: Das Polardiagramm bestätigt den 120°-Betrachtungswinkel und zeigt eine lambertähnliche Verteilung, bei der die Intensität bei 0° (senkrecht zur LED-Oberfläche) am höchsten ist und zu den Seiten hin symmetrisch abfällt.
5. Mechanische und Verpackungsinformationen
5.1 Abmessungen der Verpackung
Die LED verfügt über ein standardmäßiges SMD-Gehäuse. Die Maßzeichnung liefert kritische Maße für das Design der PCB-Landmuster (Footprint), einschließlich Gehäuselänge, -breite, -höhe sowie Lage und Größe der Lötpads. Die Einhaltung dieser Maße ist für zuverlässiges Löten und korrekte Ausrichtung während der automatisierten Bestückung erforderlich. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm.
5.2 Polungsidentifikation
Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteil markiert, oft durch einen grünen Punkt, eine Kerbe im Gehäuse oder ein anders geformtes Pad. Der PCB-Footprint sollte eine entsprechende Polungsmarkierung (wie eine Siebdruckumrandung oder einen Punkt) enthalten, um eine falsche Platzierung zu verhindern. Das Betreiben der LED in Sperrrichtung ist, begrenzt auf 5V gemäß dem IR Spezifikationen sollten im Schaltungsdesign vermieden werden.
6. Löt- und Montageanleitung
Sorgfältige Handhabung und fachgerechtes Löten sind entscheidend, um die von den Bauteilspezifikationen versprochene Zuverlässigkeit zu erreichen.
6.1 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit
Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel verpackt, um die Aufnahme von atmosphärischer Feuchtigkeit zu verhindern.
- Nicht öffnen die Feuchtigkeitsschutztüte erst, wenn die Komponenten für den Einsatz auf der Produktionslinie bereit sind.
- Nach dem Öffnen sollten unbenutzte LEDs in einer Umgebung von 30°C oder weniger und 60% relativer Luftfeuchtigkeit oder weniger gelagert werden.
- Der Haltbarkeit auf der Werkbank Nach dem Öffnen der Verpackung beträgt sie 168 Stunden (7 Tage). Wenn sie innerhalb dieser Zeit nicht verwendet werden, müssen sie gemäß dem angegebenen Profil (typischerweise 125°C für 24 Stunden) erneut getrocknet und mit frischem Trockenmittel neu verpackt werden.
- Wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe geändert hat (z.B. von blau zu rosa), ist vor der Verwendung ein Trocknungsvorgang erforderlich.
6.2 Reflow-Lötprofil
Das empfohlene bleifreie Reflow-Profil ist entscheidend für die Bildung zuverlässiger Lötstellen, ohne die LED zu beschädigen.
- Vorwärmen: Anstieg von Umgebungstemperatur auf 150-200°C über 60-120 Sekunden. Diese allmähliche Erwärmung minimiert thermische Belastung.
- Haltephase/Preflow: Bei 150-200°C halten. Dies ermöglicht thermischen Ausgleich von PCB und Bauteilen und aktiviert das Flussmittel.
- Reflow: Schneller Temperaturanstieg (max. 6°C/s) in die Reflow-Zone. Die Spitzentemperatur muss für 60-150 Sekunden über 217°C (dem Schmelzpunkt von typischem bleifreiem Lot) liegen. Die absolute maximum peak beträgt 260°C, und die Zeit über 255°C darf 30 Sekunden nicht überschreiten. Die Zeit am tatsächlichen Peak (z.B. 260°C) darf 10 Sekunden nicht überschreiten.
- Abkühlung: Kontrolliertes Abkühlen mit einer maximalen Rate von 3°C/Sekunde, um die Belastung der Lötstellen zu minimieren.
Kritische Einschränkungen:
- Reflow sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Ein dritter Reflow-Zyklus riskiert, die internen Bonddrähte der LED oder den Epoxid-Verguss zu beschädigen.
- Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED während der Aufheiz- und Abkühlphasen des Lötvorgangs.
- Verbiegen oder verformen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht, da dies die Lötstellen oder die LED selbst beschädigen kann.
6.3 Hand Soldering and Rework
Handlöten ist zulässig, birgt jedoch ein höheres Risiko.
- Verwenden Sie einen temperaturgeregelten Lötkolben mit einer maximalen Einstellung von 350°C.
- Erwärmen Sie jeden Anschluss maximal 3 Sekunden lang.
- Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Leistung von 25W oder weniger, um übermäßige Wärmeübertragung zu vermeiden.
- Lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses eine Abkühlphase von mindestens 2 Sekunden.
- Reparatur/Nacharbeit wird ausdrücklich nicht empfohlen. Falls dies absolut unvermeidbar ist, verwenden Sie ein spezielles Doppelspitzen-Lötkolben für SMD-Bauteile, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und das Bauteil ohne Verdrehung anzuheben. Überprüfen Sie stets, ob die Eigenschaften der LED nach der Nacharbeit nicht beeinträchtigt wurden.
7. Packaging and Ordering Information
7.1 Rollen- und Bandabmessungen
Das Produkt wird für die automatisierte Bestückung geliefert:
- Trägerband: 8 mm breites Band.
- Spule: Spule mit einem Durchmesser von 7 Zoll (178 mm).
- Menge pro Spule: 3000 Stück.
Detaillierte Maßzeichnungen für die Taschen des Trägerbands und die Spule werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit den Zuführeinrichtungen der Bestückungsautomaten sicherzustellen.
7.2 Etikettenerklärung
Das Spulenetikett enthält mehrere wichtige Kennzeichnungen:
- P/N: Die Artikelnummer des Herstellers (z. B. 19-217/GHC-YR1S2/3T).
- CAT: Luminous Intensity Rank (der Bin-Code, z.B. S2).
- HUE: Chromaticity Coordinates & Dominante Wellenlänge Rank (the color bin, e.g., Y).
- REF: Durchlassspannungs-Rangfolge.
- LOT No: Rückverfolgbarkeitslosnummer.
8. Application Suggestions
8.1 Typische Anwendungsszenarien
Aufgrund seines breiten Betrachtungswinkels, der grünen Farbe und des SMD-Formats eignet sich diese LED gut für:
- Hintergrundbeleuchtung: Beleuchtung von Symbolen, Piktogrammen oder Bedienfeldern auf Armaturenbrettern, Schalttafeln, Schaltern und Tastaturen.
- Statusanzeigen: Strom-, Aktivitäts- oder Betriebsmodusanzeigen in Telekommunikationsgeräten (Telefone, Faxgeräte), Unterhaltungselektronik und Computerperipherie.
- LCD-Hintergrundbeleuchtung: Als diskrete Lichtquelle für kleine, flache LCD-Panels, bei denen Kantenbeleuchtung eingesetzt wird.
- Allgemeine Zweckbestimmung: Jede Anwendung, die eine kompakte, zuverlässige und helle grüne Anzeigeleuchte erfordert.
8.2 Kritische Design-Überlegungen
- Strombegrenzung ist zwingend erforderlich: Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauelement. Sie müssen einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand verwenden. Die Durchlassspannung weist einen Bereich (2,7 V–3,7 V) auf. Ein leichter Anstieg der Versorgungsspannung über VF kann, wenn nicht durch einen Widerstand begrenzt, einen großen, potenziell zerstörerischen Anstieg des Stroms verursachen. Berechnen Sie den Widerstandswert unter Verwendung des maximalen VF aus dem Datenblatt, um unter allen Bedingungen einen sicheren Betrieb zu gewährleisten: Rmin = (Vsupply - VF_max) / IF_desired.
- Wärmemanagement: Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 95 mW), verringern der Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Strömen die Lichtausbeute und Lebensdauer. Sorgen Sie für eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte, die mit den thermischen Pads der LED (falls vorhanden) oder den Kathoden-/Anodenleitungen verbunden ist, um als Kühlkörper zu dienen.
- ESD-Schutz: Implementieren Sie ESD-Schutz auf den Eingangsleitungen, wenn die LED mit benutzerzugänglichen Anschlüssen (wie Tasten oder Steckverbindern) verbunden ist. Halten Sie während der Montage stets ESD-sichere Handhabungsverfahren ein.
9. Anwendungseinschränkungen und Zuverlässigkeitshinweis
Das Datenblatt enthält einen wichtigen Haftungsausschluss bezüglich Hochzuverlässigkeitsanwendungen. Diese LED ist für den allgemeinen kommerziellen und industriellen Einsatz ausgelegt und spezifiziert. Sie ist möglicherweise nicht für Anwendungen geeignet, bei denen ein Ausfall zu schweren Verletzungen, Verlust von Menschenleben oder erheblichem Sachschaden führen könnte, ohne zusätzliche Qualifizierung und möglicherweise eine andere, für solche Umgebungen konzipierte Produktvariante.
Beispiele für solche eingeschränkten Anwendungen umfassen:
- Militär- und Luftfahrtsysteme (insbesondere flugkritische).
- Automobil-Sicherheits- und -Sicherungssysteme (z. B. Airbag-Anzeigen, Bremslichter).
- Medizinische lebenserhaltende oder kritische Diagnosegeräte.
Für diese Anwendungen ist es zwingend erforderlich, den Bauteilhersteller zu konsultieren, um spezifische Anforderungen, mögliche Leistungsreduzierungen und die Verfügbarkeit von Produkten zu besprechen, die für höhere Zuverlässigkeitsstandards qualifiziert sind (wie z. B. AEC-Q100 für Automobilanwendungen). Dieses Datenblatt garantiert die Leistung nur innerhalb der angegebenen Spezifikationen und nicht für die Verwendung außerhalb dieser oder unter nicht spezifizierten Bedingungen.
10. FAQ basierend auf technischen Parametern
F: Welchen Widerstandswert sollte ich bei einer 5V-Versorgung verwenden?
A: Unter Verwendung der maximalen V im ungünstigsten FallF von 3,7 V und einem gewünschten IF von 20 mA: R = (5 V - 3,7 V) / 0,020 A = 65 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert ist 68 Ohm. Die Nennleistung des Widerstands beträgt (5 V - 3,3 V)^2 / 68 Ω ≈ 0,042 W, daher ist ein Standard-1/8-W-Widerstand (0,125 W) ausreichend.
Q: Kann ich diese LED mit 30 mA für mehr Helligkeit betreiben?
A: Nein. Der Absolute Maximalwert für den kontinuierlichen Vorwärtsstrom beträgt 25mA. Ein Betrieb mit 30mA überschreitet diesen Wert, was die Lebensdauer der LED erheblich verkürzt und aufgrund von Überhitzung zu einem sofortigen Ausfall führen kann. Immer innerhalb der spezifizierten Grenzen arbeiten.
Q: Die LED ist in meinem Endprodukt schwächer als in einer Probe. Warum?
A> Common causes are: 1) Operating at a higher ambient temperature than 25°C, causing intensity drop. 2) Using a resistor value that results in a lower actual forward current. 3) Voltage drop in the supply lines. 4) Selecting an LED from a lower luminous intensity bin (e.g., R1 instead of S2).
Q: Wie stelle ich sicher, dass die grüne Farbe über mehrere Einheiten in meinem Produkt hinweg konsistent ist?
A> You must specify and order LEDs from the same Dominante Wellenlänge bin (e.g., all from Bin Y). Mixing bins (X, Y, Z) will result in visible color differences between LEDs.
11. Design-in Fallstudienbeispiel
Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Netzwerkrouter. Das Panel verfügt über 10 identische grüne "Link Active"-Anzeigen.
Designentscheidungen:
- Helligkeitskonstanz: Um sicherzustellen, dass alle 10 Indikatoren gleich hell erscheinen, gibt der Konstrukteur die höchste verfügbare Lichtstärke-Klasse (S2: 225-285 mcd) in der Bestellung an.
- Farbkonstanz: Um zu verhindern, dass ein Indikator etwas gelblicher oder blaugrüner als ein anderer erscheint, gibt der Designer auch eine einzelne dominante Wellenlängenklasse (z.B. Bin Y) vor.
- Schaltungsentwurf: Die interne Logikversorgung des Routers beträgt 3,3V. Bei einer typischen VF von 3,3V wäre der Spannungsabfall an einem Vorwiderstand nahezu null. Daher wird anstelle eines einfachen Widerstands ein Konstantstrom-LED-Treiber-IC gewählt, um eine stabile Helligkeit unabhängig von V zu gewährleisten.F Variation und zur Effizienzsteigerung. Der Treiber ist auf die Bereitstellung von 20mA eingestellt.
- PCB-Layout: Der PCB-Fußabdruck ist exakt gemäß der Gehäuseabmessungszeichnung gestaltet. Zusätzliche Kupferflächen auf inneren Lagen sind mit den Lötpads der LED verbunden, um die Wärmeableitung zu unterstützen, da das Routergehäuse warm werden kann.
- Montage: Die LEDs sind auf 8-mm-Trägerbändern bestückt. Das Fertigungsteam hält sich genau an das spezifizierte Reflow-Profil und stellt sicher, dass die Spitzentemperatur 260°C nicht überschreitet. Die feuchtigkeitsempfindlichen Bauteile werden vor der Verwendung getrocknet, da der Leiterplattenbestückungsprozess mehrere Durchläufe umfasst.
Dieser systematische Ansatz, basierend auf einem gründlichen Verständnis des Datenblatts, führt zu einem zuverlässigen, professionell wirkenden Produkt mit einheitlicher Anzeigeleistung.
LED Specification Terminology
Vollständige Erläuterung der LED-Fachbegriffe
Photoelektrische Leistung
| Begriff | Einheit/Darstellung | Einfache Erklärung | Warum wichtig |
|---|---|---|---|
| Luminous Efficacy | lm/W (Lumen pro Watt) | Lichtausbeute pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. | Bestimmt direkt die Energieeffizienzklasse und die Stromkosten. |
| Lichtstrom | lm (Lumen) | Gesamtes von der Quelle emittiertes Licht, allgemein als "Helligkeit" bezeichnet. | Bestimmt, ob das Licht hell genug ist. |
| Viewing Angle | ° (Grad), z.B. 120° | Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. | Beeinflusst den Beleuchtungsbereich und die Gleichmäßigkeit. |
| CCT (Farbtemperatur) | K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K | Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. | Bestimmt die Lichtatmosphäre und geeignete Anwendungsszenarien. |
| CRI / Ra | Dimensionslos, 0–100 | Fähigkeit, Objektfarben naturgetreu wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. | Beeinflusst die Farbtreue, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren und Museen eingesetzt. |
| SDCM | MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-step" | Farbkonsistenzmetrik, kleinere Schritte bedeuten eine konsistentere Farbe. | Gewährleistet eine einheitliche Farbe innerhalb derselben Charge von LEDs. |
| Dominante Wellenlänge | nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) | Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. | Bestimmt den Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs. |
| Spectral Distribution | Wellenlänge-Intensitäts-Kurve | Zeigt die Intensitätsverteilung über die Wellenlängen. | Beeinflusst die Farbwiedergabe und Qualität. |
Electrical Parameters
| Begriff | Symbol | Einfache Erklärung | Design Considerations |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | Minimale Spannung zum Einschalten der LED, ähnlich wie "Einschaltspannung". | Die Treiberspannung muss ≥Vf sein, bei in Reihe geschalteten LEDs addieren sich die Spannungen. |
| Durchlassstrom | If | Stromwert für den normalen LED-Betrieb. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| Max Pulse Current | Ifp | Kurzzeitig zulässiger Spitzenstrom, verwendet für Dimmen oder Blinken. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann; eine Überschreitung kann zum Durchbruch führen. | Die Schaltung muss eine Verpolung oder Spannungsspitzen verhindern. |
| Thermischer Widerstand | Rth (°C/W) | Widerstand gegen den Wärmetransport vom Chip zum Lot, je niedriger desto besser. | Hoher Wärmewiderstand erfordert eine stärkere Wärmeableitung. |
| ESD Immunity | V (HBM), z.B. 1000V | Fähigkeit, elektrostatische Entladungen zu widerstehen, ein höherer Wert bedeutet geringere Anfälligkeit. | In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs. |
Thermal Management & Reliability
| Begriff | Key Metric | Einfache Erklärung | Auswirkung |
|---|---|---|---|
| Sperrschichttemperatur | Tj (°C) | Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. | Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hohe Temperaturen verursachen Lichtabfall und Farbverschiebung. |
| Lumenrückgang | L70 / L80 (Stunden) | Zeit bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts abfällt. | Definiert direkt die "Lebensdauer" der LED. |
| Lumen Maintenance | % (z.B. 70 %) | Prozentsatz der Helligkeit, die nach einer bestimmten Zeit erhalten bleibt. | Gibt die Helligkeitserhaltung bei langfristiger Nutzung an. |
| Farbverschiebung | Δu′v′ or MacAdam ellipse | Grad der Farbveränderung während der Nutzung. | Beeinflusst die Farbkonstanz in Beleuchtungsszenen. |
| Thermal Aging | Materialverschlechterung | Verschlechterung aufgrund langfristiger hoher Temperaturen. | Kann zu Helligkeitsabfall, Farbveränderung oder Unterbrechungsausfall führen. |
Packaging & Materials
| Begriff | Häufige Typen | Einfache Erklärung | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| Gehäusetyp | EMC, PPA, Keramik | Gehäusematerial schützt den Chip und bietet eine optische/thermische Schnittstelle. | EMC: gute Hitzebeständigkeit, niedrige Kosten; Ceramic: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer. |
| Chip-Struktur | Front, Flip Chip | Anordnung der Chipelektroden. | Flip-Chip: Bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistungsanwendungen. |
| Phosphor Coating. | YAG, Silikat, Nitrid | Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in Gelb/Rot um, mischt zu Weiß. | Unterschiedliche Leuchtstoffe beeinflussen Effizienz, CCT und CRI. |
| Linse/Optik | Flach, Mikrolinse, TIR | Optische Struktur auf der Oberfläche zur Steuerung der Lichtverteilung. | Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve. |
Quality Control & Binning
| Begriff | Binning-Inhalt | Einfache Erklärung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Lichtstromklasse | Code z. B. 2G, 2H | Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat minimale/maximale Lumenwerte. | Gewährleistet gleichmäßige Helligkeit in derselben Charge. |
| Voltage Bin | Code z.B. 6W, 6X | Gruppiert nach Durchlassspannungsbereich. | Erleichtert die Fahrerzuordnung und verbessert die Systemeffizienz. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | Nach Farbkoordinaten gruppiert, um einen engen Bereich sicherzustellen. | Gewährleistet Farbkonstanz, vermeidet ungleichmäßige Farbgebung innerhalb des Leuchtkörpers. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K usw. | Nach CCT gruppiert, jede mit entsprechendem Koordinatenbereich. | Erfüllt unterschiedliche CCT-Anforderungen für verschiedene Szenen. |
Testing & Certification
| Begriff | Standard/Test | Einfache Erklärung | Signifikanz |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen-Erhaltungstest | Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung des Helligkeitsabfalls. | Zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21). |
| TM-21 | Lebensdauer-Schätzstandard | Schätzt die Lebensdauer unter realen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. | Ermöglicht eine wissenschaftliche Lebensdauervorhersage. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | Deckt optische, elektrische und thermische Prüfverfahren ab. | Branchenweit anerkannte Prüfgrundlage. |
| RoHS / REACH | Umweltzertifizierung | Gewährleistet das Fehlen schädlicher Substanzen (Blei, Quecksilber). | Internationale Marktzugangsvoraussetzung. |
| ENERGY STAR / DLC | Energieeffizienzzertifizierung | Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtung. | Wird bei staatlichen Beschaffungen und Förderprogrammen verwendet, steigert die Wettbewerbsfähigkeit. |