LED Dioden SMD
(5 977)SMD-LEDs (d. h. für die Oberflächenmontage vorgesehen) sind eines der beliebtesten optoelektronischen Bauelemente. Sie werden als Beleuchtungs- und Signalelemente eingesetzt, um größere Matrizen zu erstellen, die in LED-„Glühlampen“ und „Leuchtstofflampen“, LED-Streifen und einer ganzen Reihe anderer Geräte verwendet werden. Ihr großer Vorteil ist ihre geringe Größe, dank der sie in mobilen Geräten verwendet werden können (ein gutes Beispiel für eine solche Verwendung sind Flash und Taschenlampen in Mobiltelefonen). Darüber hinaus sind SMD-Dioden auch Elemente von LCD-Displays, wo sie zur Beleuchtung der Matrix verwendet werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass SMD-LEDs ähnliche oder sogar identische Parameter wie THT-Elemente haben, was ebenfalls zu ihrer Beliebtheit beiträgt. Dennoch ist hier zu beachten, dass kleine optoelektronische Bauelemente überhitzen können – dies gilt insbesondere für Beleuchtungsanwendungen. Daher sollten die Konstrukteure und Installateure immer eine ordnungsgemäße LED-Kühlung berücksichtigen (Luftstrom oder Haftung an der Oberfläche des wärmeableitenden Elements, z.B. eines Kupferradiators oder eines Aluminium-Montagestreifens).
Im Bereich von Hobbyprojekten oder der Entwicklung von Prototypen ist der Einsatz von SMD-LEDs etwas schwierig – glücklicherweise steht dem Einsatz von THT-Elementen in der entworfenen Schaltung nichts im Wege, um sie dann beim Design der finalen Version des Geräts durch kleinere Äquivalente zu ersetzen.
Was sind typische Anwendungen von farbigen SMD-LEDs?
In der Kategorie der SMD-LEDs gibt es drei Produktgruppen: weiße Elemente, farbige Elemente und Lichtwellenleiter. Farbige SMD-LEDs sind typische Signalkomponenten. Typischerweise werden oberflächenmontierte LED-Komponenten aus zwei Gründen gewählt: um den von der Optoelektronik belegten Platz auf der Leiterplatte zu minimieren und um die Notwendigkeit zu vermeiden, die Platine anzubohren. Wurde die gesamte Schaltung in SMD-Technik ausgeführt, wäre die Verwendung eines THT-Elements schlichtweg suboptimal. Dennoch hat die kompakte Lichtquelle auch ihre Nachteile. Vor allem wird sie parallel zur Oberfläche der Leiterplatte platziert und hat eine relativ kleine Frontfläche. Deshalb werden spezielle Lichtleitfasern für LEDs verwendet: Elemente aus transparentem Kunststoff, die das Licht an einen konstruktiv besseren Punkt leiten. Sie sind für die Montage auf der Leiterplattenoberfläche geeignet und ihr Ausgang ist senkrecht zum Eingang platziert, wodurch LEDs auf der Hauptplatine des Geräts eingebettet werden können, während das von ihnen emittierte Licht für den Bediener/Benutzer perfekt sichtbar ist (z. B. auf der Frontplatte).
An dieser Stelle sollte es erwähnt werden, dass die Gruppe der farbigen Dioden auch mehrfarbige Elemente umfasst, darunter auch im RGB-Standard. Letztere geben eine Mischung aus Licht in Rot, Grün und Blau ab, die (je nach Anteil) die Illusion einer beliebigen Farbe erzeugt. Üblicherweise werden zur Ansteuerung solcher Elemente PWM-Signale verwendet – und um eine einheitliche Farbe zu erhalten: Diffusionselemente. Eine besondere Variante mehrfarbiger Bauteile sind RGBW-Artikel, die ebenfalls eine Struktur enthalten, die weißes Licht abgibt.
Vorteile von SMD-LEDs, die weißes Licht emittieren
Im Gegensatz zu farbigen Elementen werden weiße SMD-LEDs am häufigsten als Lichtquelle verwendet. Natürlich können sie auch eine Signalfunktion übernehmen – in dieser Rolle werden sie zunehmend von Herstellern von RTV- und Haushaltsgeräten eingesetzt. Das Angebot von TME umfasst jedoch auch Komponenten mit relativ hoher Leistung (bis zu 1 W), die für die Erstellung von Beleuchtungen, zusätzlicher Beleuchtung und Effektinstallationen geeignet sind. Aufgrund der hervorragenden Stromeffizienz werden solche Elemente häufig in batteriebetriebenen Geräten verwendet: Weiße SMD-LEDs mit geringerer Leistung werden beispielsweise zur Hintergrundbeleuchtung von Tastaturen in Laptops verwendet, während Elemente mit höherer Helligkeit in Taschenlampen oder Elektrowerkzeugen verbaut werden. Es sollte auch betont werden, dass LEDs für die Beleuchtung von Innenräumen, d.h. Hochleistungs-LEDs, in einem separaten Teil des TME-Katalogs gruppiert wurden.
Ein wichtiger Parameter von LEDs, die weißes Licht emittieren, ist die Farbtemperatur. Bereits ein geringfügiger Unterschied in der Länge der ausgesendeten elektromagnetischen Welle überträgt sich auf die menschliche Wahrnehmung von Licht als „warm“ oder „kalt“. Dieser Wert wird in K angegeben. Eine Beleuchtung mit einer Temperatur von 5000…8000 K kommt dem natürlichen Licht nahe. Unter 5000 K nimmt das Licht eine gelbe Farbe an (1000 K ist die Farbe der Flamme) und über 8000 K - bläulich.
Wie bereits erwähnt, ist es im Fall von Hochleistungslichtquellen wichtig, die richtige Ableitung der in der Struktur des Elements emittierten Wärme zu beachten. Eine einzelne SMD-LED kann selbst bei sehr kleinen Abmessungen Licht mit einer Helligkeit von mehr als 135 lm erzeugen. Das ist also mehr als eine klassische 10-W-Glühbirne. Es wird zwar viel weniger Energie verbraucht (z. B. 1 W), aber aufgrund der geringen Größe des Bauteils kann es Temperaturen von mehreren Dutzend °C erreichen, die für den menschlichen Körper gefährlich sind und sogar zur Entformung von Kunststoffen führen.
Wichtige Parameter und Kennzeichnungen von SMD-LEDs
Die Auswahl der SMD-LED ist die gleiche wie bei in anderen Gehäuseformen eingeschlossenen Elementen. Der einzige wesentliche Unterschied wird natürlich das Format sein, auf das üblicherweise mit Bezeichnungen Bezug genommen wird, die für oberflächenmontierte Komponenten typisch sind. Gemäß dieser Konvention wird Größe durch ein vierstelliges Symbol beschrieben: Die ersten beiden und die letzten beiden Ziffern bezeichnen die Länge bzw. Breite des Elements. Die Einheit ist Hundertstel Zoll. Es gibt auch eine alternative, metrische Methode zur Kennzeichnung von SMD-Bauteilen, nach der die Symbole gleich aufgebaut sind, aber die verwendete Einheit 0,1 mm ist. Es soll beachtet werden, dass nicht alle (auch wenn es die meisten sind) optoelektronischen Komponenten in diesen Standardgrößen hergestellt werden.
Andere Parameter der LEDs sind unabhängig vom Format gleich: Die Betriebsspannung und der Strom der LED beschreiben ihre elektrischen Eigenschaften und ermöglichen auch die Auswahl eines Strombegrenzungswiderstands. Die Leistung gibt die Energie an, die der Gegenstand verbraucht. Der Abstrahlwinkel beschreibt die Besonderheit der verwendeten Linse: Je nach Anwendung kann der Designer entscheiden, eine LED mit einem schmalen Abstrahlwinkel (in der Größenordnung von 10 bis 20 Grad) oder einem sehr breiten (nahezu 180°) zu verwenden, wodurch das Licht sogar in einer Linie sichtbar ist, die fast parallel zur Oberfläche der Leiterplatte verläuft. LED-Farbe wird auf zwei Arten definiert: allgemein (durch Namen, „rot“, „grün“ usw.) und auch durch Angabe der Länge der ausgesendeten elektromagnetischen Welle. Bei weißen LEDs wird auch die Helligkeit in Lumen (lm) und manchmal Millilumen (insbesondere bei Signalelementen) ein wichtiger Parameter sein.
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