Wichtige Kriterien für die Auswahl der richtigen LED für Ihr Gerät

Obwohl LED ein recht simples Bauteil sind, empfiehlt es auf den ersten Blick dennoch, mehrere Parameter zu berücksichtigen, um eine langfristige Zuverlässigkeit bei Ihrer Anwendung zu erreichen.

Insbesondere bei der Auslegung von industrieller Ausrüstung müssen alle Aspekte sorgfältig berücksichtigt werden.

1. SMD oder THT?

Falls die SMT-Version (Oberflächenmontage) hinsichtlich der LED-Sichtbarkeit und ihrer Funktion im Gerät akzeptabel ist, ist es im Allgemeinen – aufgrund der einfachen automatisierten Montage wie auch des Reflow-Lötens –sicherlich einfacher und bequemer, diese Art von LED zu verwenden.

Auf der anderen Seite haben klassische LED mit Leitungen (THT, Durchsteckmontage) immer noch ihren stabilen Platz, da dies eine relativ einfache und kostengünstige Lösung ist, um ein Signalelement z. B. an der Frontplatte ohne zusätzliche Lichtleiter usw. zu platzieren. In diesem Fall können die Abstandshalterhalter mit unterschiedlicher Länge für die LED erheblich bei der Montage helfen und eine definierte konstante Position der LED sicherstellen.

2. Farbe oder genaue Wellenlänge

Die Farbauswahl ist typischerweise eine subjektive Angelegenheit. Die meisten Leute assoziieren wahrscheinlich eine grün angezeigte Farbe mit dem Status „OK“ und eine rot angezeigte Farbe mit einem Fehlerstatus.

Im Allgemeinen liegt es jedoch in Ihrem eigenen Ermessen, einem Zustand eine Farbe zuzuweisen. Die Wellenlänge des emittierten Lichts ist der beste Indikator für die wahre Farbe der LED.

Wir finden normalerweise 2 Daten unter dem Parameter „Wellenlänge“:

• Lambda-Spitze – d. h. der genaue Wert, bei dem die LED eine maximale Helligkeit aufweist. 
• Lambda-Dominante – der Ist-Wert der Wellenlänge (Farbe), wie die LED tatsächlich erscheint, da der Helligkeitsverlauf in Abhängigkeit vom Lambda auf beiden Seiten des oberen Werts nicht symmetrisch ist.

Achten Sie auf Farbkennzeichnungen durch verschiedene Hersteller (Rot vs. Orange)

Unter den grundlegenden Farbbezeichnungen wie Grün, Rot, Gelb, Orange usw. findet sich ein breiter Wellenlängenbereich. Wenn Sie eine bestimmte Auswahl treffen, müssen Sie sich auf den Parameter „Lambda“ konzentrieren und nicht nur auf die allgemeine Einstufung in eine Farbkategorie.

Außerdem haben Hersteller keine einheitlichen Grenzen, ab denen sie eine bestimmte Farbe angeben. Es kann also ohne Weiteres sein, dass beispielsweise LED mit einer Wellenlänge von etwa 600 nm von manchen Herstellern als Orange und von anderen als Rot angegeben werden. In ähnlicher Weise galt Grün oft als ein Grün mit einem leichten Gelbstich. Erst später erschienen die sogenannten „True Green“-Typen mit einer kürzeren Wellenlänge auf dem Markt, deren Farbe ein „reineres“ Grün oder, aus fotografischer Sicht, ein kühleres Grün ist (näher am blauen Ende des Spektrums).

3. Luminosität

Dies ist eine wichtige Information über die „Helligkeit“ einer bestimmten LED bei einer bestimmten Stromstärke. Normalerweise wird die Helligkeit in mcd (Millicandelas) oder der Lichtstrom in lm (Lumen) angegeben. Die Helligkeit im mcd gibt Auskunft darüber, wie hell die LED bei senkrechter Perspektive auf die LED erscheint. Der Lichtstrom sagt viel genauer, wie die gesamte Lichtleistung, welche die LED aussendet, ist.

Wenn wir zwei LED mit gleichem Chip, aber unterschiedlicher Optik vergleichen, hat die LED mit einem engeren Abstrahlwinkel eine deutlich höhere Helligkeit, da der Lichtstrom in der Hauptabstrahlungsachse erheblich ansteigt. In der Praxis ist dies jedoch nicht immer von Vorteil, da solche LED in verschiedenen Blickwinkeln deutlich dunkler erscheinen. 

4. Abstrahlwinkel

Wie oben erwähnt, hat dieser Parameter einen signifikanten Einfluss auf die Ausrichtung des Lichtstroms.

LED mit Oberflächenmontage (SMT) ohne Optik weisen normalerweise ein ausgedehntes Abstrahlungsmuster auf, das sich manchmal fast dem theoretischen Maximum von 180° annähert.

Auf der anderen Seite haben LED mit Durchsteckmontage (THT) und einem klassischen Objektiv an der Oberseite sowie SMT-LED mit „Dome“ deutlich schmalere Charakteristika.

5. Maximaler und minimaler Strom

Die maximalen Werte können Sie einfach dem technischen Datenblatt entnehmen. Der minimale Strom ist normalerweise nicht definiert, da der geringe Strom keinen LED „schadet“. Beispielsweise kann eine klassische 3 mm LED mit Imax 20-30 mA auch mit 1 mA oder noch weniger betrieben werden. Wir machen daher von der Tatsache gebrauch, dass der Lichtstrom der LED nahezu linear vom Strom abhängt.

Durch Reduzieren des Stroms wird der Gesamtverbrauch des Geräts eingespart. Dies ist häufig erforderlich, da moderne LED bei 10 bis 20 mA normalerweise eine deutlich höhere Helligkeit aufweisen als für eine bestimmte Anwendung erforderlich wäre. Gleichzeitig reduziert dies die thermische Belastung der LED und verlängert deren Lebensdauer. Renommierte Hersteller geben in den technischen Datenblättern in der Regel auch ein Diagramm zur Abhängigkeit der Helligkeit bestimmter LED von der Stromstärke an.

6. Stromspannung bei Vorwärtsrichtung – VF

Dieser Parameter wird durch die Produktionstechnik definiert. Klassische LED haben je nach Farbe eine VF von 1,2-1,8 V.

Neuere und effizientere Typen haben normalerweise eine höhere Spannung. Blaue und weiße LED haben normalerweise die höchste VF(ca. 2,9-3,5 V).

Der Wert von VF ist wahrscheinlich auch dann interessant für Sie, wenn die Stromspannung begrenzt ist, z. B. wenn Sie das Gerät nur mit 3 V versorgen.

7. Kennzeichnung der SMT-Paketgröße

Wenn Sie sich für die SMT-Version entscheiden, befindet sich häufig dieselbe LED (derselbe Chip) in Gehäusen mit unterschiedlicher Größe – zum Beispiel 1206, 0805, aber auch 0402 und so weiter.

Aus praktischer Sicht ist es vorteilhafter, relativ große Gehäuse wie z. B. 1206 oder 0805 zu verwenden, da deren Handhabung einfacher ist und auch die automatische oder manuelle Montage in Prototypen problemlos geht.

Was die Kennzeichnung der SMT-Paketgröße anbelangt, unterscheiden wir zwischen der metrischen und sogenannten imperialen Größe. Im Allgemeinen ist die „imperiale“ Kennzeichnung weitaus gängiger, z. B. Gehäuse 0805 = 2012 (metrisch) = 2,0 x 1,25 mm und ähnlich dazu 0402 (imperial) = 1005 (metrisch) = 1,0 x 0,5 mm usw.

Der Hersteller Kingbright verwendet bei der Kennzeichnung seiner LED metrische Größen, z. B. Serie KP 1608 = „0603“ (imperial) und KPG-0603 = „0201“ (imperial).

8. Super dünn und super klein ...

Heutzutage sind z. B. auch LED mit einer Größe von 0,2 * 0,1 mm und einer Höhe von nur 0,1 mm erhältlich. Für herkömmliche Projekte ist dies jedoch möglicherweise nicht die beste Lösung, da diese LED wirklich extrem klein sind und subjektiv so groß wie ein Punkt aussehen.

Für Anwendungen mit wenig Platz kann dies natürlich ein großer Vorteil sein.

9. Klarer oder diffuser Fall?

Bei der Auswahl einer THT-LED haben wir normalerweise ein völlig klares Gehäuse („Water Clear“) zur Auswahl, das dann leicht diffus (milchig, verschleiert) oder sogar farbig oder farbig diffus ist, wenn das Gehäuse selbst der Farbe des LED entspricht.

Eine LED mit transparentem Gehäuse erscheint hingegen weitaus heller. Beispielsweise kann für Anwendungen, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind, ein klares Gehäuse die bessere Wahl sein, da das diffuse Gehäuse bei Sonneneinstrahlung oder einer anderen starken Lichtquelle weiß erscheint, was den Kontrast zwischen den EIN- und AUS-LED erheblich mindert.

10. Lichtleiter

Verschiedene Lichtleiter bieten eine elegante Möglichkeit , um Licht von der SMT-LED auf die Vorderseite des Geräts zu richten . Der große Vorteil von Lichtleitern besteht darin, dass sie in verschiedenen Größen erhältlich sind (d. h. was wir auf der Vorderseite des Geräts sehen). Gleichzeitig stehen große Felder („Cluster“) von Lichtleitern (z. B. 1x12 oder 3x10 usw.) zur Verfügung. Mithilfe mehrerer kleiner SMT-LED können wir also eine benutzerdefinierte Anzeige erstellen, die mit THT-LED aus räumlichen Gründen praktisch nicht zu realisieren wäre.

Es gibt eine große Anzahl von Lichtleitern auf dem Markt. Wir helfen Ihnen gerne bei der Auswahl und beliefern Sie mit Lichtleitern direkt von führenden Herstellern.

11. Besonderheiten – rückseitige Montage, rechteckige LED

Zusätzlich zu Standard-SMT-Paketen gibt es auch LED, die wie standardmäßige SMT-LED erscheinen, in Wirklichkeit jedoch „rückseitige“ LED sind. Diese LED sind darauf ausgelegt, an die Rückseite der Leiterplatte angelötet zu werden. Das Licht wird durch einen Ausschnitt auf der Platine an die Vorderseite der Leiterplatte geleitet.

Einer der Vorteile der Reverse-LED besteht darin, dass ihr Gehäuse weitgehend mit einer Aussparung in die Leiterplatte eingebettet ist und somit in keiner Weise auf die andere Seite der Leiterplatte hinausragt. Dies ist bspw. eine ideale Lösung für besonders dünne Geräte, bei denen wir die Bauteile nur an einer Seite der Leiterplatte anbringen. Hierauf sind wir ausführlicher in folgendem Artikel eingegangen: Kennen Sie ein höhenloses LED?

Die rechteckige LED leuchtet entlang der Leiterplatte und ist daher ideal für Anwendungen geeignet, bei denen das Licht „seitwärts“ ausgerichtet sein soll.

12. LED-Handhabung und -Installation

Obwohl LED relativ simple, diskrete Bauteile sind, empfehlen wir auch hier, die Grundregeln für die Montage, das Leiterplatten-Design sowie die Handhabung der LED selbst zu beachten.

Eine Grundregel lautet beispielsweise, THT-LED-Leitungen in der Nähe des Gehäuses nicht zu biegen oder in irgendeiner Weise zu verformen, um mechanische Belastungen in der Nähe des Gehäuses zu vermeiden, welcher der LED schaden könnten.

Eine andere Regel ist, dass LED normalerweise Bauteile sind, die auf elektrostatische Entladungen (ESD) empfindlich reagieren. Daher gilt es alle Prinzipien für einen antistatischen Arbeitsplatz zu befolgen.

Bei SMT-LED ist die Form der Lötpads wichtig, um eine stabile Position der LED während des Reflow-Lötens aufrechtzuerhalten. Die Größe der Pads ist auch wichtig, um beispielsweise die leistungsstärkeren LED zu kühlen.

Alle wichtigen Regeln sind in den Dokumenten zusammengefasst, die direkt vom Hersteller stammen – technische Hinweise von Kingbright.

13. LED-Lebensdauer

Die Lebensdauer, also die Luminosität in Abhängigkeit von der Betriebszeit, wird normalerweise in Zehntausenden Stunden angegeben. Dieser Wert gibt die Dauer an, nach der die Helligkeit einer bestimmten LED unter bestimmten definierten Bedingungen auf 50% des ursprünglichen Werts sinkt.

Im Allgemeinen funktioniert die LED jedoch auch danach weiter, allerdings bei deutlich geringer Helligkeit.

Fazit

Wir haben die wichtigsten Kriterien zusammengefasst, damit Sie sich mit der Vielzahl von LED auf dem Markt zurechtfinden können. In der Praxis sind je nach Anwendungsfall viele andere Kriterien vorzufinden, die jedoch im nächsten Artikel erläutert werden sollen.

Unser Sortiment umfasst eine breite Palette von standardmäßigen, blinkenden, Hochleistungs-LED, aber auch Ultraviolett- und Infrarot-LED. Auch LED-Widerstände, LED-Streifen und -Glühbirnen sowie eine Vielzahl an Zubehör wie Sockel, Lichtleiter und andere ergänzende LED-Produkte von verschiedenen Herstellern sind erhältlich.

Bitte wählen Sie LED aus unserem Lager aus oder senden Sie uns Ihre Anfrage.

Falls Sie weitere Informationen zu LED benötigen, beraten wir Sie gerne über die E-Mail-Adresse verkauf@soselectronic.de