Alapvető feltételek a készülékéhez leginkább megfelelő LED kiválasztáshoz

Bár első ránézésre a LED dióda egyszerű alkatrész, a hosszú távú megbízhatóság érdekében mégis érdemes több paramétert is figyelembe venni.

Különösen az ipari berendezések kialakítása igényli különböző szempontok alapos mérlegelését.

1. SMD vagy THT?

Általánosságban elmondható, hogy ha az SMD változat elfogadható a LED láthatósága és a készülékben való működése szempontjából, akkor minden bizonnyal egyszerűbb és kényelmesebb ezt a típusú LED-et használni, mind az egyszerű automatizált beültetés, mind a hullámforrasztás (reflow) miatt.

Másrészt a klasszikus furatszerelt (THT) LED-ek továbbra is stabil helyet foglalnak el, mivel viszonylag egyszerű és olcsó megoldás egy jelzőelem elhelyezésére, például az előlapon, további fényvezetők nélkül. Ebben az esetben a LED-ek különböző hosszúságú távtartói jelentősen segíthetnek az összeszerelésben, és biztosíthatják a diódák meghatározott állandó helyzetét.

2. Szín vagy pontos hullámhossz

A szín megválasztása általában szubjektív döntés. A legtöbb ember a zöld színű jelzést az OK állapothoz, a pirosat pedig hibaállapothoz társítja.

Sok esetben azonban a színek állapothoz való hozzárendelése saját belátás szerint történik. A kibocsátott fény hullámhossza árulkodik a legjobban a LED valódi színéről.

A "Hullámhossz" általában 2 adatról árulkodik:

• Lambda peak – az a pontos érték, amelynél a LED maximális fényerővel rendelkezik 
• Lambda D – a hullámhossz (szín) valós értéke, ahogyan a LED világít, mivel a Lambda függvényében a fényerő nem szimmetrikus a csúcsérték mindkét oldalán.

Érdemes odafigyelni a gyártók eltérő színjelölésére (red vs. orange)

Az alapszínek - zöld, piros, sárga, narancs, stb. – mögé rejtve hullámhosszok széles skáláját találjuk. Konkrét LED megválasztása során a "lambda" paraméter szerint érdemes dönteni, és nem csupán a színkategóriába való általános besorolás alapján.

Ráadásul a gyártók nem egységes határok szerint járnak el az adott szín besorolása kapcsán, és így könnyen előfordulhat, hogy például a 600nm hullámhosszú LED-eket egyes gyártók narancssárgának, míg mások pirosnak titulálnak. Hasonlóképpen, a zöld gyakran zöld volt, enyhe sárga árnyalattal. Csak később jelentek meg a piacon a rövidebb hullámhosszú ún. "True green" típusok, amelyek színe "tisztább" zöld, vagy fényképészeti szempontból hidegebb zöld (a spektrum kék végéhez közelebb).

3. Fényerő

Ez egy nagyon fontos információ az adott LED "fényerejéről" egy bizonyos áramérték tekintetében. Általában a fényerőt mcd-ben (millicandela), vagy a fényáramot lm-ben (lumenben) adják meg. Az mcd fényereje többet árul el a LED fényéről, ha arra merőlegesen nézünk. A fényáram sokkal pontosabban fejezi ki a LED teljes fénykibocsátását.

Ha két egyforma chippel, de eltérő optikával ellátott LED diódát vetünk össze, akkor a keskenyebb sugárzási szögű LED lényegesen nagyobb fényerővel rendelkezik, mivel a sugárzás fő tengelyében a fényáram jelentősen megnő. A gyakorlatban azonban ez nem mindig jelent előnyt, mivel az ilyen LED különböző szögből nézve lényegesen sötétebbnek tűnik.

4. Sugárzási szög

Amint azt már korábban említettük, ez a paraméter jelentős hatással van a fényáram irányára.

Az optika nélküli SMD LED-ek általában nagyon széles sugárzási jellemzőkkel bírnak, néha megközelítik az elméleti maximumot, azaz a 180°-ot.

Másrészt a tetején klasszikus lencsével ellátott THT LED-ek, valamint a lencse formájú SMD LED-ek (úgynevezett Dome LED) lényegesen szűkebb jellemzőkkel rendelkeznek.

5. Maximális és minimális áram

A maximális adat könnyen megtalálható a műszaki adatlapban. A minimális áram általában nincs meghatározva, mert a kis áram nem "árt" a LED diódáknak. Például egy klasszikus 3mm-es LED-et Imax 20-30mA paraméterekkel akár 1mA vagy annál alacsonyabb árammal is lehet működtetni. Ezért kihasználjuk azt a tényt, hogy a LED-ek fényárama szinte lineárisan függ az áramerősségtől.

Az áram csökkentése „lefaragja” a készülék teljes fogyasztását, ami gyakran elengedhetetlen, mivel a modern LED-ek többnyire lényegesen nagyobb fényerővel rendelkeznek 10-20 mA-nél, mint amennyi egy adott alkalmazáshoz szükséges. Ugyanakkor ez csökkenti a LED hőterhelését és meghosszabbítja annak élettartamát. A szakma élén járó gyártók műszaki adatlapjaiban grafikon is szemlélteti az egyes LED-ek fényerejének és áramfogyasztásának összefüggését.

6. Nyitóirányú feszültség - VF

Ezt a paramétert a gyártási technológia határozza meg. Klasszikus LED esetében értéke színtől függően: VF = 1,2-1,8V.

Az újabb és hatékonyabb típusoknál általában ez az érték nagyobb. A legmagasabb VF értékek a kék és fehér LED diódáknál figyelhetők meg (kb. 2,9-3,5V).

A VF értéke valószínűleg abban az esetben is érdekelni fogja, ha korlátozott feszültség áll rendelkezésére, pl. ha a készüléket csak 3V feszültség táplálhatja.

7. Az SMD tokozás méretének jelölése

Amennyiben az SMD változat mellett dönt, gyakran találja ugyanazt a LED-et (ugyanazt a chipet) különböző méretű tokba szerelve – például 1206, 0805, 0402, stb.

Gyakorlati szempontból előnyösebb viszonylag nagy tokozást használni, mint amilyen a 1206 vagy a 0805, mivel ezek kezelése könnyebb, és a prototípusok automatikus vagy kézi beültetése is problémamentes.

Amikor az SMD kivitel méretjelölésével foglalkozunk, megkülönböztetünk metrikus, és ún. imperial méreteket. Általában az imperial jelölés sokkal elterjedtebb, pl. a 0805 tokozás = 2012 (metrikus) = 2,0x1,25mm és a 0402 (imperial) = 1002 (metrikus) = 1,0x0,5mm, stb.

A Kingbright metrikus jelöléseket alkalmaz a LED-ek jelölésekor, ezért pl. a KP 1608 széria = „0603“ (imperial) és KPG-0603= „0201“ (imperial).

8. Szuper vékony és szuper kicsi...

Napjainkban már nem ritkák a 0,2*0,1mm méretű és csupán 0,1mm magas LED-ek. A hétköznapi projektek esetében azonban ez nem biztos, hogy a legjobb megoldás, mivel ez a LED már tényleg rendkívül kicsi és szubjektíven „egypontú”.

Természetesen a helykritikus alkalmazásoknál ez nagy előny lehet.

9. Átlátszó vagy diffúz fényáteresztő tok?

THT LED-ek esetében általában választhatunk teljesen átlátszó, ún. „WaterClear” vagy kissé szórtfényű (diffused) típust, esetleg színes vagy színesen diffúz változatot, amikor maga a tok is a LED színét viseli.

Másrészt az átlátszó LED egyértelműen világosabb. Például közvetlen napfényben elhelyezett alkalmazások esetében az átlátszó tok jobb választás lehet, mivel a diffúz tok fehérnek tűnik, ha a nap vagy más erős fényforrás megvilágítja, ami jelentősen csökkenti be- és kikapcsolt LED kontrasztját.

10. Fényvezetők

A különféle fényvezetők elegánsan oldják meg a fényátvitelt az SMD LED-ből az előlapra. A fényvezetők nagy előnye, hogy különböző méretben kaphatók (vagyis amit a készülék előlapján látunk). Ugyanakkor a fényvezetők teljes mezői (“cluster”) is rendelkezésre állnak, pl. 1x12 vagy 3x10, stb, így több kis SMD LED segítségével létrehozhatunk egy egyedi indikátort, amely térbeli okok miatt a THT LED diódákkal gyakorlatilag megvalósíthatatlan lenne.

A keresés során számtalan fényvezetőt találhat - örömmel segítünk a választásban, és bármilyen típust be tudunk biztosítani közvetlenül a vezető gyártók kínálatából.

11. Különlegességek – hátoldali szerelés, derékszögű LED

Az általános SMD tokozáson kívül találunk első ránézésre szokványos SMD LED-et is, ami valójában „reverz” LED. A PCB hátoldalára szerelhető, a fény pedig az áramköri lapon lévő nyíláson át halad az elülső lapra.

Az ilyen LED előnye, hogy „testének” nagy része a PCB-be van rejtve, és így nem áll ki a NYÁK másik oldalán. Ideális megoldás extra vékony készülékekhez, ahol az alkatrészeket helytakarékosság céljából csupán a PCB egyik oldalára ültetik. Ezzel a LED típussal részletesebben az alábbi cikkben foglalkoztunk: Ismeri a nulla magasságú LED-et?

A derékszögű LED a PCB mentén világít, ezét olyan megoldásokhoz megfelelő, ahol a fényt „oldalra” kell juttatni.

12. A LED kezelése és telepítése

Bár a LED egy viszonylag egyszerű alkatrész, ez esetben is javasolt a beszerelés, a PCB-tervezés és a LED-del történő manipuláció alapvető szabályainak betartása.

Alapvető szabály például, hogy a THT LED vezetékeket ne hajlítsuk egészen a tok közelében, és semmilyen módon ne deformáljuk őket, hogy elkerüljük a tok közelében lévő mechanikai igénybevételt, amely károsíthatja a LED-et.

Egy másik javaslat szerint a LED ESD-érzékeny alkatrész, ezért ajánlott az antisztatikus munkavégzés minden elvének betartása.

Az SMD LED esetében nagyon fontos a forrasztópad alakja a LED stabil helyzetének fenntartásához a forraszanyag alkalmazása során, reflow forrasztáskor. A forrasztópadok mérete is fontos, például a nagyobb teljesítményű LED-ek hűtése szempontjából.

Valamennyi lényeges szempont egyértelműen és egy helyen megtalálható a gyártó által kibocsátott dokumentumban – Kingbright technical notes.

13. A LED élettartama

Az élettartamot, vagyis az üzemidőtől függő fényerőt általában tízezer órában adják meg. Ez az érték azt az időt jelzi, amely után egy adott LED fényereje az eredeti érték 50% -ára csökken, bizonyos meghatározott feltételek mellett.

Általában azonban a LED ezután is működik, csak a fényerő lesz lényegesen alacsonyabb.

Összegzés

Összefoglaltuk a legfontosabb szempontokat, amelyek segítenek eligazodni a piacon található LED-ek széles választékában. A gyakorlatban az adott alkalmazástól függően számos más feltétellel találkozhatunk, de ezzel következő cikkünkben foglalkozunk.

Kínálatunkban általános, villogó, nagy teljesítményű, de ultraibolya és infravörös LED-ek gazdag választékát találja. Ezen kívül megtalálhatók még LED diódák ellenállással, LED szalagok és izzók, valamint a tartozékok széles kínálata is, mint például aljzatok, fényvezetők és egyéb kiegészítő termékek különböző LED gyártóktól.

Válasszon készletünk kínálatából, vagy forduljon hozzánk kérésével!

További információkkal kapcsolatban kérem, lépjen velünk kapcsolatba az info@soselectronic.hu címen.