Merkmale und Erscheinungsbild von SMD-LEDs
Die Miniaturisierung von elektronischen Geräten hat zur Entwicklung von bleifreien Funkelementen geführt. Dieser Trend geht auch an den LEDs nicht vorbei - SMD-Bauelemente haben in vielen Bereichen die konventionellen Leiterbahnen erheblich verdrängt, während sie im Bereich der Beleuchtung den Markt praktisch überrollt haben.
Was ist eine SMD-LED?
Die SMD-LED gehört zur Kategorie der oberflächenmontierten Bauelemente (Surface Mounted Device) - ein oberflächenmontiertes Bauelement. Während herkömmliche "True Hole"-Elemente für die Montage ein Loch bohren und auf die Platine löten müssen Lot Während echte Lochfunktionen das Bohren eines Lochs und das Löten auf der Leiterplatte selbst erfordern, werden SMD-Produkte direkt auf die Leiterbahnen auf der Oberseite der Leiterplatte gelötet.
Im Prinzip ist ein SMD-Element dasselbe wie sein SMD-Prototyp. Der p-n-Übergang eines Halbleiters mit ausgeprägtem Glüheffekt wird bei Anlegen einer Gleichspannung an ein Keramiksubstrat angeschlossen. Sie ist oben mit einer Linse aus einer transparenten Masse bedeckt. Falls erforderlich, kann eine Phosphorschicht darüber aufgetragen werden. Der Hauptunterschied besteht darin, dass es keine flexiblen Leitungen gibt. Die Kontaktpads sind zum direkten Anlöten an die Leiterplattenpolygone vorgesehen.
Vor- und Nachteile von SMD-LEDs
Insgesamt überwiegen die Vorteile durch - Die Endprodukte haben kleinere Abmessungen, weniger Gewicht und niedrigere Kosten.
Es gibt einen Mythos über die Unreparierbarkeit von elektronischen Geräten, die mit SMD-Bauteilen hergestellt werden. Aber das ist nur ein Mythos. Die Funktionsfähigkeit solcher Geräte kann vollständig wiederhergestellt werden, was ein wenig zusätzliche Ausrüstung sowie fortgeschrittene Erfahrung und Qualifikation des Meisters erfordert.
SMD-Typen und -Typen
Herkömmlicherweise werden fast alle LEDs in zwei globale Kategorien eingeteilt:
- die für die Beleuchtung bestimmt sind;
- die zur Anzeige des Status elektronischer Geräte bestimmt sind.
In der ersten Kategorie haben SMD-Bauelemente die bleifreien Bauelemente fast vollständig verdrängt; in der zweiten Kategorie bleibt ihnen nur eine schmale Nische. Daher kann dieselbe Klassifizierung auch auf oberflächenmontierte Sendeelemente angewendet werden.
Die Trennungslinie verläuft entlang der technischen Spezifikationen:
- Bei Beleuchtungselementen ist der Lichtstrom wichtig, und es wird eine Farbe benötigt, die der natürlichen Farbe nahe kommt;
- Bei den Anzeigeelementen geht es nicht so sehr um Farbe und Helligkeit, sondern vielmehr um den Kontrast zum umgebenden Hintergrund.
Daher können Sie LEDs mit p-n-Übergang für die Anzeige und nur mit Phosphorbeschichtung für die Beleuchtung verwenden. Allerdings ist auch dies recht willkürlich - niemand verbietet die Verwendung von Geräten mit Phosphor und weißem Leuchten zur Anzeige.
All dies bezieht sich auf LEDs im optischen, sichtbaren Bereich. Als eigene Art von SMD-LEDs sind Geräte mit einem Strahlungsspektrum zu nennen, das jenseits der Wahrnehmung des menschlichen Auges liegt. Dazu gehören ultraviolette und infrarote Strahler. Erstere werden verwendet, um kompakte UV-Strahlungsquellen zu schaffen. Sie werden für Währungsdetektoren, die Suche nach biologischen Spuren usw. verwendet. Letztere werden in Signalübertragungssystemen verwendet - Fernbedienungen für Haushaltsgeräte, Einbruchmeldeanlagen usw. Diese LEDs sind auch im SMD-Format erhältlich.
Erwähnenswert sind auch die LED-Matrizen für Beleuchtungssysteme, die mit der modernsten COB-Technologie hergestellt werden, die heute verfügbar ist. Entgegen der landläufigen Meinung steht dieses Produktionsprinzip nicht im Widerspruch zum SMD-Format. И COB-LEDs LEDs werden u. a. als oberflächenmontierte Bauteile hergestellt.
SMD-Abmessungen von SMD-LEDs
Der Typ der LED wird durch die Abmessungen des Gehäuses angegeben. So bedeutet die gängige Größe LED 5050, dass das lichtemittierende Element in einem Gehäuse mit einer Länge und Breite von 5,0 mm eingeschlossen ist.
Wichtig! Die Kennzeichnung gibt nur die Größe des Gehäuses an. Die elektrischen und optischen Eigenschaften von LEDs, auch wenn sie gleich groß sind, können je nach Art und Anzahl der eingebauten Quarze unterschiedlich sein, so dass die technischen Daten der LEDs zur eindeutigen Bestimmung der Parameter herangezogen werden müssen.
Entsprechung der Abmessungen der gängigen SMD-LEDs in der Tabelle:
| Größe | Einbaulänge, mm | Montagebreite, mm | Anzahl der strahlenden p-n-Übergänge | Lichtstrom, lm | Nennstrom, mA |
| 3528 | 3.5 | 2.8 | 1/3 | 0.6..50 | 20 |
| 5050 | 5.0 | 5.0 | 3/ 4 | 2..14 | 60/80 |
| 5630 | 5.6 | 3.0 | 1 | 57 | 150 |
| 7020 | 7.0 | 2.0 | 1 | 45..60 | 150 |
| 3020 | 3.0 | 2.0 | 1 | 8..10 | 20 |
| 2835 | 2.8 | 3.5 | 1 | 20/50/100 | 60/150/300 |
Die Abmessungen der LEDs für Anzeigezwecke sind gemäß der internationalen Norm EIA-96 in Zoll angegeben. Die gebräuchlichsten sind 0603 und 1206.
| Größenbezeichnung | Größe in Zoll | Metrische Größen, mm | Metrische Konformität |
| 0603 | 0.063''x 0.031'' | 1.6 x 0.8 | 1608 |
| 1206 | 0.126''x 0.063'' | 3.2 x 1.6 | 3216 |
Auch hier gilt: LEDs unterschiedlicher Farben, Betriebsströme usw. können in Gehäusen gleicher Größe produziert werden. Daher ist es nicht möglich, die Parameter anhand der UVP-Kennzeichnung vollständig zu bestimmen.
SMD-Kennzeichnung
Das SMD-Format wurde im Zuge der Miniaturisierung elektronischer Bauteile entwickelt, so dass kein Platz für das Aufstempeln von Typ- und Spezifikationsinformationen vorhanden ist. Selbst wenn dies beabsichtigt ist, sind die Markierungen zu klein, um leicht gelesen werden zu können. Aus diesem Grund beschränkt sich die Kennzeichnung auf die Identifizierung der Geräteanschlüsse. Dies ist wichtig, denn obwohl LEDs zur Klasse der Dioden gehören, sind sie aufgrund ihrer geringen Toleranz gegenüber Sperrspannungen für die Sperrung von Rückströmen wenig geeignet. Wenn eine herkömmliche Diode ohne Beachtung der Polarität eingebaut wird, ist dieser Herstellungsfehler leicht zu erkennen und zu beheben. Bei einem Lichtemitter hingegen ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass er nach dem Anlegen der Stromversorgung ausfällt. Selbst wenn ein Problem erkannt wird, bevor eine Spannung angelegt wird, lässt sich eine Miniatur-LED nur schwer mit einem Lötkolben demontieren - das transparente Kunststoffgehäuse, das den p-n-Übergang abdeckt, ist leicht zu schmelzen.
Daher sollte bei der Installation von Anzeige-LEDs darauf geachtet werden, dass es ein mnemonisches Muster gibt, das anzeigt Anoden- oder Kathodenlage.
Beleuchtungselemente haben in der Regel eine Abschrägung, Bündigkeit oder Kerbe am Gehäuse - in den meisten Fällen ist dies die Kathode. Es gibt jedoch keine Garantie dafür, dass der Hersteller diese Regel strikt einhält. Im Zweifelsfall ist es daher besser siehe LED (mindestens eine aus dem Stapel) mit einem Multimeter messen.
Es wurde bereits erwähnt, dass sich das SMD-Element bis auf das bleifreie Gehäuse nicht von einer herkömmlichen LED unterscheidet. Daher wird auch der Schaltplan derselbe sein. Die Versorgungsspannung der LED sollte über einen Treiber oder einen Begrenzungswiderstand geführt werden und die Polarität sollte beachtet werden.
LEDs können in Reihenschaltungen verdrahtet werden, die dann parallel geschaltet werden, um Matrizen zu bilden. Mit dieser Kombination wird die erforderliche Leistung bei einer bestimmten Versorgungsspannung erreicht.
Bei der Reparatur von Beleuchtungskörpern mit Austausch eines oder mehrerer Leuchtmittel während des Betriebs sollte die Platine vor Biegung und mechanischer Belastung geschützt werden. Alle SMD-Bauelemente neigen unter solchen Bedingungen zur Bildung von Mikrorissen im Gehäuse, die die Integrität der Lötung zerstören und für das Auge unsichtbar sind. Dies kann dazu führen, dass mehrere LEDs statt einer defekt sind und Zeit bei der Fehlersuche verloren geht. Es ist besser, die Platine gar nicht zu entfernen, aber sie ist auf einem Kühlkörper montiert, der eine große Masse und Wärmekapazität hat, so dass ein Lötkolben oder ein leistungsstarker Fön erforderlich ist, um das Lot zu erhitzen. Wenn Sie sicher sind, dass eine bestimmte LED ausgefallen ist, können Sie versuchen, sie herauszubeißen, anstatt sie auszulöten. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass die gedruckten Drähte nicht mechanisch beschädigt werden. Wenn Sie ein defektes Element wieder einbauen, sollten Sie daran denken, dass LEDs empfindlich auf Überhitzung reagieren, und versuchen, längeres Löten zu vermeiden.
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Bei der Entwicklung von selbstgebauten Beleuchtungsvorrichtungen sollten Sie sich des Problems der Wärmeabgabe der LEDs bewusst sein. Die Platine muss immer auf einem zusätzlichen Kühlkörper mit ausreichender Fläche montiert werden, der entsprechend gestaltet sein muss (keine Elemente auf der Rückseite, Schraubenlöcher zur Befestigung usw.).
Trotz einiger Nachteile hat sich das SMD-Format für elektronische Bauteile in der Funkelektronik durchgesetzt. Der Beitrag der miniaturisierten stiftlosen Elemente zur Verbilligung elektronischer Geräte im letzten Jahrzehnt ist erheblich. Auch die LEDs sind an diesem Prozess beteiligt.