Der LED-Chip ist das Herzstück einer LED-Lampe. Dies gilt auch für LED-Lampen, die in Autoscheinwerfern verwendet werden. Allerdings sind nicht alle LED-Chips gleich aufgebaut und weisen auch nicht die gleiche Leistung auf . Dies ist ein wichtiger Faktor, den Hersteller von LED-Scheinwerferlampen berücksichtigen sollten.
In diesem Artikel untersuchen wir die Eigenschaften von fünf gängigen LED-Chips für Scheinwerferlampen. Wir erläutern die Besonderheiten jedes Chips sowie seine Vor- und Nachteile . Außerdem erklären wir die Funktionsweise von LED-Chips und warum man sie nicht immer anhand ihrer Größe beurteilen kann.
Was sind LED-Chips?
LED ist ein Akronym und steht für Leuchtdiode . Diese spezielle Bezeichnung unterscheidet sie von herkömmlichen Dioden, die kein sichtbares Licht erzeugen.
Die Grundlagen von LEDs
LED-Chips sind Dioden, die aus speziellen Halbleitermaterialien hergestellt werden und Licht aussenden, wenn eine Spannung an sie angelegt wird.
Es gibt heutzutage viele verschiedene Diodentypen , die in zahlreichen Anwendungen wie Kommunikation, Computertechnik und Stromwandlung eingesetzt werden. LEDs unterscheiden sich jedoch von anderen Dioden dadurch, dass sie Licht emittieren.
Alle Dioden setzen Energie frei, wenn Elektronen eines höheren Energiebandes mit einem Loch verschmelzen und in ein niedrigeres Energieband übergehen. Ein Großteil dieser Energie wird selbst bei LEDs als Wärme freigesetzt. Allerdings wird auch ein signifikanter Anteil dieser Energie in Form von sichtbarem Licht emittiert.
Dieses einzigartige Verhalten hat zur Verwendung von LED-Chips für Beleuchtungszwecke geführt. Sie finden sich in der Innenbeleuchtung, Straßenbeleuchtung, LED-Streifen und Fahrzeuginnenbeleuchtung. In jüngster Zeit haben LED-Leuchten auch Einzug in Scheinwerferlampen gehalten.
Warum sollten Sie LEDs verwenden?
Die Menschen entscheiden sich nicht nur für LEDs, weil sie die neueste und modernste Technologie darstellen. Die LED-Technologie bietet erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Beleuchtungstechnologien.
Der größte Vorteil von LEDs ist ihre Energieeffizienz. LEDs sind über 75 % effizienter als Glühlampen. Das bedeutet hellere Scheinwerfer und einen geringeren Kraftstoffverbrauch, wenn LED-Lampen in Autoscheinwerfern verwendet werden.
LED-Leuchten erzeugen zudem weniger Wärme. Dies schützt andere Teile der Scheinwerfereinheit.
Ihre Kompatibilität mit adaptiver Scheinwerfertechnologie ist ideal für Funktionen wie die Strahlformung, das automatische Umschalten zwischen Fern- und Abblendlicht sowie die verbesserte Ausleuchtung in Kurven.
Bei sachgemäßer Anwendung machen die höhere Helligkeit, die verbesserte Lichtstrahlsteuerung und die längere Lebensdauer LEDs zu einer kostengünstigen Lösung , die das Fahren sicherer macht.
Verschiedene Arten von Chips, die in der Automobilbeleuchtung verwendet werden
LED-Lampen für Autos unterscheiden sich erheblich voneinander. Möglicherweise sind Ihnen Unterschiede in Form, Größe, Kühlsystem und Position der LED-Chips aufgefallen.
Allerdings werden in der Automobilbeleuchtungsindustrie und darüber hinaus auch unterschiedliche LED-Chiptypen verwendet, und das macht einen großen Unterschied.
COB (Chip an Bord)
Chip-on-Board -LEDs sind LED-Chips, die direkt auf das Substrat oder die Leiterplatte geklebt werden, anstatt wie oberflächenmontierte Dioden über Drähte verbunden oder verlötet zu werden. Dieses Verfahren ermöglicht die Integration von mehr LED-Chips in ein Array.
Eine COB-LED emittiert auf derselben Fläche mehr Licht als eine vergleichbar große oberflächenmontierte Diode. Das Licht von COB-LEDs ist zudem gleichmäßiger, da es von viel mehr einzelnen Lichtpunkten innerhalb derselben Fläche stammt.
Diese Chips besitzen eine Siliziumschicht mit gelbem Leuchtstoff. Dadurch können sie blaues Licht in weißes Licht umwandeln. Alle Chips eines COB-Arrays werden über nur zwei Kontakte angesteuert. Das Substrat kann aus Aluminium, Saphir oder Glas bestehen.
Vorteile von COB-LEDs
- Sie sind kompakter als SMDs und kann dicht gepackt werden, was zu einer höheren Lichtausbeute pro Flächeneinheit führt.
- Sie weisen weniger Fehlerquellen auf, da keine Verdrahtung oder Lötstellen vorhanden sind und sie brauchen nur zwei Kontakte um das gesamte Array mit Strom zu versorgen.
- Sie erzeugen weniger Wärme, da keine Drähte und Lötstellen vorhanden sind, und die Wärmeübertragung vom Chip ist auch effizienter.
- Sie verfügen über bessere Betrachtungswinkel, da sie nicht in der herkömmlichen LED-Verpackung verbaut sind.
Nachteile von COB-LEDs
- Sie sind teurer als herkömmliche LEDs
- Für manche Anwendungen sind sie nicht klein genug
- Die Farbe ist nicht immer konsistent, insbesondere in minderwertigen COB-LEDs
- Sie sind schwierig herzustellen.
CSP (CHIP-SCALE-PAKET)
Bei Chip Scale Package LEDs handelt es sich um LED-Chips, deren Gesamtgehäusegröße maximal das 1.2-fache der Chipgröße beträgt.
Die Komponenten von CSP-LEDs benötigen keine Lötverbindungen. Dies reduziert Fehlerquellen und verbessert gleichzeitig die Wärmeleistung der LED.
Die Konfiguration von CSP-LEDs unterscheidet sich von der von oberflächenmontierten LED-Chips, die mittels Drähten mit der Leiterplatte verbunden werden mussten. Diese Drähte können durch Hitze oder Überspannung beschädigt werden .
Die direkte Montage von CSP-Chips auf dem Substrat reduziert den Wärmewiderstand. CSP-Chips sind klein, erzeugen aber mehr Licht und weniger Wärme als SMD-LED-Chips.
Vorteile von CSP-LEDs
- Sie haben weniger Fehlerquellen als oberflächenmontierte LEDs
- Sie übertragen die Wärme effizienter an den Kühlkörper als SMD- und COB-Chips.
- Sie sind kleiner als COB-Chips und können für Anwendungen verwendet werden, die benötigen kompaktere LED-Designs.
- Sie erzeugen ein gleichmäßigeres Lichtstrahl im Vergleich zu COB-LEDs
- Sie haben größere Designflexibilität als COB-LEDs, da sie noch weniger Komponenten haben
Nachteile von CSP-LEDs
- Sie sind schwieriger herzustellen als COB-LEDs
- Sie sind teurer als COB-LEDs
Philips ZES-Chip
Der Philips ZES-Chip heißt jetzt Luxeon Z ES . Es handelt sich um einen leistungsstarken Chip mit Abmessungen von 1.6 mm x 2 mm. Dank seiner kompakten Größe bietet er hervorragende Designflexibilität für verschiedene Beleuchtungsanwendungen.
Dieser Chip ist seit 2013 auf dem Markt und überzeugt weiterhin. Er bietet eine bessere Farbkonsistenz und ein optimiertes Lichtstrahlmuster als neuere Chips. Dies ist den exzellenten Fertigungsstandards des Herstellers zu verdanken.
Vorteile von CSP-LEDs
- Hervorragende Fertigungsqualität
- Gute Lichtqualität
- Gute Strahlkontrolle
Nachteile
- Diese kosten trotz des Zeitalters der Technologie mehr
- Sie sind nicht so hell wie einige neu entwickelte Chipdesigns.
LED-Chips vom Typ CREE (Perlen)
CREE-LED-Chips sind LED-Chips mit einer markanten, transparenten Kugel , die die Chips umschließt. Diese Chipart wird üblicherweise mit dem Hersteller CREE in Verbindung gebracht. Die LED-Chips sind sehr energieeffizient, erzeugen wenig Blendung und bieten eine gute Fokussierung.
Originale CREE-LED-Chips sind Premiumprodukte mit hervorragender Langlebigkeit und gleichbleibender Leistung. Sie verfügen über speziell für die LED-Beleuchtung von Kraftfahrzeugen entwickelte Chips .
Vorteile von CREE-LED-Chips
- Die Lichtleistung ist klar und fokussiert mit wenig Blendung was zu bei guter Sicht für Fernlicht
Nachteile von CREE-LED-Chips
- Diese Art von LED-Chip kann teuer sein
- Sie können nicht zu viel Strom verbrauchen und dadurch wird ihre Helligkeit eingeschränkt
- Kann schwierig sein, mit Scheinwerfern zu harmonieren für Abblendlicht
Flip Chip
Wie der Name schon sagt, werden Flip-Chip -LEDs im Vergleich zu oberflächenmontierten Chips umgekehrt montiert. Durch diese besondere Montageart können die LEDs drahtlos befestigt werden, was zu einer noch effizienteren Wärmeableitung führt.
Diese Chips sind zudem kleiner und daher die bevorzugte Option, wenn es auf Kompaktheit ankommt. Das Konzept, Dioden kopfüber zu montieren, ist seit den 60er-Jahren bekannt und wurde damals für Transistoren verwendet. Die Technologie lässt sich mit CSP und COB kombinieren.
Vorteile von Flip Chip
- Angebote bessere Wärmeableitungn als aufrecht montierte LED-Chips
- Benötigt keine Kabel für Verbindungen, wodurch Fehlerquellen reduziert werden
- Die Größe der Chips ist kleiner in sowohl Höhe als auch Fläche
Nachteile von Flip Chip
- Die einzigartige Montageart dieser Chips erhöht die Fertigungs Komplexität und Kosten.
Die Größe von LED-Chips
LED-Chips gibt es in Größen, die üblicherweise mit Zahlen wie 5050, 3528 oder 2835 angegeben werden. In diesen Beispielen geben die ersten beiden Zahlen die Länge der einen Seite der LED an, die zweiten beiden Zahlen die Länge der anderen Seite.
Beispielsweise ist ein 5050-LED-Chip 5.0 mm x 5.0 mm groß und ein 2835-LED-Chip ist 2.8 mm x 3.5 mm groß.
Bei der Größe von LED-Chips gilt: größer bedeutet nicht immer heller. Jeder Chip kann eine oder mehrere Dioden enthalten. Dies beeinflusst die gesamte Lichtausbeute in Lumen.
Zudem sind die Dioden auf den Chips unterschiedlich angeordnet und werden mit verschiedenen Technologien hergestellt. Daher kann ein kleinerer LED-Chip trotz geringeren Stromverbrauchs heller leuchten als ein größerer.
Kleine Chips können auch dichter gepackt werden. Dadurch wird die Lichtleistung pro Flächeneinheit erhöht.
Die von Herstellern angegebenen Größen von LED-Chips geben keinen zuverlässigen Aufschluss über deren Lichtleistung, da sich die Messungen auf den Chip und nicht auf die Diode beziehen. Zudem kann in einer Scheinwerferlampe eine kleinere Diode besser geeignet sein.
Andere LED-Glühbirnenkomponenten
LED-Chips sind zwar die Schlüsselkomponente von LED-Lampen, ihre Leistung hängt jedoch maßgeblich von der Qualität der Montage/Fertigung und der Qualität anderer Lampenkomponenten ab. Diese Komponenten werden im Folgenden erläutert.
Basisbaugruppe
Dies ist der Teil der Glühbirne, der sie mit der Fahrzeugverkabelung verbindet. Sie sollte einen Stecker haben, der mit der Fahrzeugverkabelung kompatibel ist.
Kühlkörper
Der Kühlkörper ist ein entscheidender Bestandteil von LED-Lampen, da Hitze die Lebensdauer und Helligkeit der LEDs beeinträchtigt. Kühlkörper können mit oder ohne Lüfter ausgestattet sein . Lüfter führen mehr Wärme ab, wodurch die Lampen mehr Leistung aufnehmen und heller leuchten können.
Kühlkörper müssen ausreichend dimensioniert sein, um bei optimaler Betriebshelligkeit der Lampe eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten . Falsch dimensionierte Kühlkörper führen zu unzureichender Wärmeableitung, wodurch die Chips überhitzen und weniger Licht abgeben.
LED-Treiber
Der LED-Treiber regelt die Stromzufuhr zur LED. LEDs benötigen Gleichstrom, während die Lichtmaschine des Autos Wechselstrom erzeugt. Der Treiber übernimmt sowohl die Stromwandlung als auch die Strombegrenzung zum Schutz der LED.
LED-Treiber können entweder in die Glühbirne integriert oder über ein Kabel mit ihr verbunden sein. Wenn der Treiber in die Glühbirne integriert ist, kann er durch die Wärme des LED-Chips beeinträchtigt werden .
CANbus-Modul
Das CANbus-Modul verhindert, dass das CANbus-System Ihres Fahrzeugs falsche Fehlermeldungen anzeigt, wenn Sie eine LED-Lampe in ein Fahrzeug einbauen, das serienmäßig mit Halogenlampen ausgestattet ist.
LED-Lampen mit CAN-Bus-Modulen sind nur für Fahrzeuge mit CAN-Bus-Systemen erforderlich. Viele Lampen verfügen über integrierte CAN-Bus-Warnunterdrücker, je nach Fahrzeugtyp kann jedoch der Kauf eines separaten Moduls notwendig sein .
Leiterplatte (PCB)
Dies ist das Substrat, auf dem der LED-Chip montiert ist. Es kann aus Materialien wie Aluminium, Saphir, Siliziumkarbid und Silizium bestehen. Das Substratmaterial variiert je nach Anwendung.
Optik
Dies ist eine Abdeckung, die ähnlich dem Glaskolben herkömmlicher Glühbirnen auf die Lampe aufgesetzt wird. Sie kann als Diffusor oder Linse fungieren und zur Lichtverteilung der LED beitragen. Die in LED-Scheinwerfern verwendeten Lampen besitzen üblicherweise keine solche Abdeckung. Diese Funktion übernimmt stattdessen das Scheinwerfergehäuse.
Fazit
LED-Lampen haben ein schlichtes Design, doch diese Einfachheit verbirgt die komplexe Technologie dahinter. Das komplexeste Bauteil der Lampe ist der LED-Chip. Für diese Anwendung können verschiedene Chiptypen mit unterschiedlichen Ergebnissen verwendet werden.
Manche Chips sind günstiger, andere hingegen teurer, bieten aber eine bessere Leistung. Letztendlich sind zwar die Eigenschaften des Chips wichtig, aber ebenso entscheidend ist, was der Glühbirnenhersteller mit ihm macht.
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