elektronikJOURNAL

Lichtquellen
Distribution
Päckchen packen
Die Beleuchtungsbranche mit passenden
LED-Komponenten versorgen
Bild fotolia: Stefan Rajewski
Viele LED-Hersteller arbeiten daran, die kreativen Designmöglichkeiten
der Kunden zu erweitern. Das erfolgt durch die Anpassung der Produkte
über das Angebot von mehreren Optionen bei der Aufbau- und Verbindungstechnik
(Packaging).
Autor: Paul Golata
Bild 1: Das System Luxeon Z ist eine
Hochstrom-Einzel-LED mit kompakten
Abmessungen für die Raumbeleuchtung.
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Bild: Philips Lumileds
Bild: Cree
Bild 2: Die LMH-Module stellen eine
Komplettvariante dar.
Der Distributor Mouser Electronics unterstützt seine Kunden
beim Realisieren einer LED-Beleuchtung sowohl mit
Support als auch einem breiten Sortiment an LEDs sowie
den dazu passenden Optik-, Elektronik- und Mechanikbausteinen.
Wer eine Beleuchtungslösung entwicklet, hat die Wahl
zwischen mehreren Realisierungsvarianten: Einzelbausteine, integrierte
und sonstige Arrays, Package-Varianten und LED-Module.
Hochstrom-Einzel-LEDs
Wenn man LEDs für die Raumbeleuchtung betrachtet, dann denken
viele Menschen an eine Einzel-LED mit hoher Leistung von
1 W oder mehr. Eine diskrete LED ist eine einzelne Halbleiterdiode,
die sich in einem thermomechanischem Package befindet. Im
Idealfall sind LEDs hell und kompakt.
Der Platzbedarf dieser Packages hat, wie nicht anders zu erwarten,
über die Jahre abgenommen. Einige verbreitete Gehäusearten
der jüngeren Vergangenheit kamen mit 12 mm 2 oder 6,3 mm 2
aus. Das LED-Package Philips Lumileds Luxeon Z benötigt nur
2,2 mm 2 (Bild 1); es ermöglicht daher eine hohe Design-Dichte.
LED-Hersteller arbeiten daran, die höchstmögliche Lichtausbeute
aus dem kleinstmöglichen Package herauszuholen. Der Wärmewiderstand
stellt aber oft den begrenzenden Faktor bei diskreten
Designs (Einzel-LEDs) dar.
Einzel-LEDs mit mittlerer Leistung
In den letzten Jahren haben sich LED-Hersteller wegen der vielen
linearen und verteilten Beleuchtungsanwendungen vermehrt den
Mid-Power-LEDs mit mittlerer Leistung zugewandt. Die LED-Packages
haben eine Leistungsaufnahme im Bereich von 0,2 bis 1 W
(3 V DC
mal 75...250 mA). Sie kommen in einer anderen Hausungsart
mit den kleinen Abmessungen aus, die ihre helleren LED-Geschwistern
(>1 W) aufweisen. Durch geringere Kosten und insgesamt
weniger Lichtleistung lassen sich mehr LEDs pro laufendem
Meter verwenden, was ein einheitlicheres und gleichmäßiger verteiltes
Beleuchtungsbild ermöglicht und so das gewohnt homogene
Sichtempfinden beim Betrachter entsteht.
Arrays, COB-Technik und Module
Vorteilhaft ist es, mehrere LED-Dies in einem einzigen thermomechanischen
Package zu vereinen, zum Beispiel um eine konsistente
Farbtemperatur (CCT) zu erreichen. Bei LED-Arrays kann der
Hersteller selbst die Zusammenstellung und Abstimmung von
LED-Chips innerhalb eines kleinen physischen Footprints kontrollieren.
Bei elektrischer Ansteuerung erfolgt es durch ein bestimmtes
Package; bei der optischen Steuerung durch die Optikflächen-
und/oder Linsenanordnung. Zu den bekannten Modellen
zählt die Vier-Chip-Variante im Einzelgehäuse.
Mit dem Fokus der LED-Hersteller auf die Endanwendungen
lief der Trend Richtung integrierten Arrays oder Chip-on-Board-
Arrays (COB). Dabei bondet man den LED-Chip direkt auf die
Leiterplatte oder das Substrat. So lässt sich eine einzigartige Bauform
realisieren, die es ermöglicht, das gesamte Array mit einer
phosphorbeschichteten Optikfläche zu kapseln. Es entsteht aus einem
einzelnen integrierten Bauteil eine leuchtstarke Lichtquelle
mit hoher Lichtausbeute. Die gekapselten Arrays eignen sich etwa
für Strahler, wo große Helligkeit von einer einzelnen Beleuchtungsquelle
gefordert ist.
Vielen Kunden fällt es schwer, die für ein erfolgreiches Design
nötigen, entwicklungstechnischen Schritte zu unternehmen. Daher
setzen viele Hersteller darauf, weiter vorne in der Designkette
des Kunden anzusetzen. Oft kombinieren sie LED, Optik, Elektronik
und Mechanik in einem einzigen Modul, wie bei dem LMH
von Cree (Bild 2). Der Zhaga-Standard definiert ein LED-Modul
als eine Einheit mit einer oder mehreren LEDs, die als Lichtquelle
Einsatz findet. Es können weitere Bausteine wie optische, mechanische,
elektrische und elektronische Komponenten enthalten sein,
aber die Steuerungstechnik gehört nicht dazu. (rao)
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Der Autor: Paul Golata ist bei Mouser Electronics
in Mansfield, Texas, USA, beschäftigt.
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34 elektronikJOURNAL 04/2013
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