Klassifikation von LEDs Einfachere Anwendung von LEDs durch Fine Binning

Bild 1. Oben eine typische Distribution in der Fertigung und die entsprechenden ANSI Bins; unten wird das EASYWHITE-Konzept gezeigt.
Bild 1. Oben eine typische Distribution in der Fertigung und die entsprechenden ANSI Bins; unten wird das EASYWHITE-Konzept gezeigt.

Das Wort Binning ist bei der Wahl eines Unwortes im Zusammenhang mit LEDs ein Favorit. Bin heißt „Behälter“, beim Binning werden Bauteile nach einem Test in die entsprechenden Körbchen einsortiert. Mit dem ANSI-Standard C78.377-2008, den CREE als erster LED-Hersteller bereits 2007 adaptierte und seit 2009 auch in den „Fine Binnings“ anbietet, gibt es nun eine vernünftige Referenz.

Da auch die modernste LED-Herstellung immer noch gewissen Schwankungen durch den komplexen Epitaxieprozess unterworfen ist, ist es kaum möglich, eine gleiche Verteilung kontinuierlich anzubieten. Gerade bei LEDs ist die Streuung durch leicht unterschiedliche Farborte und Helligkeiten gut wahrnehmbar. Bei Prozessoren sind zum Beispiel etwaige Geschwindigkeitsunterschiede nicht so markant merkbar.

Eine ganz enge Sortierung ist stets eine logistische Herausforderung. Gerade wenn ein Anwender von LEDs bestehende Systeme ergänzen möchte, dann ist es für ihn meist nur schwer nachvollziehbar, welches Bin genau verbaut wurde, um eine identische Leuchte nachzuliefern. Hier ist ein entsprechendes Rückverfolgungssystem notwendig. Daher besteht der Wunsch nach einer ultimativen Lösung, das Binning-Thema zu umgehen, bestimmt schon genauso lange wie das Thema Binning selbst.

Durch jahrelange Erfahrungen in der Chip-Entwicklung, der Chip-Fertigung und der Phosphor-Beaufschlagung hat Cree schon früh begonnen, eine entsprechende Technologie in LED-Arrays zu etablieren, die sich auch in der Massenfertigung hochqualitativ umsetzen lässt. Das erfolgreiche Resultat dieser Bemühungen heißt EASYWHITE und findet bereits seit längerem in den Multi-Chip-LED-Arrays (MC-E, MP-L) Verwendung. Bei Einzel-Chip-LEDs lässt sich das System verständlicherweise nicht anwenden. Hier ist nach wie vor das Binning notwendig.

Hintergrund der EASYWHITE-Technologie ist, dass die einzelnen Chips genau vermessen werden und durch Algorithmen verschiedenster Kombinationsmöglichkeiten unterschiedlicher einzelner Chip-Farborte genutzt werden, um entsprechend genaue und reproduzierbare Ziel-Farborte zu erreichen.

Bild 1 zeigt oben eine typische Distribution in der Fertigung und die entsprechende ANSI-Bin, unten wird das EASYWHITE-Konzept gezeigt. Das Bewertungsmaß der Farb-ort-Genauigkeit wird mit „Step Mac-Adam“- oder auch „MacAdam“-Ellipsen oder auch als SDCM (Standard Deviation of Color Matching) bezeichnet. Diese Größen wurden nach dem Physiker benannt, der schon früh im letzten Jahrhundert die Wahrnehmbarkeit von Farbort-Unterschieden durch das menschliche Auge untersuchte und die Ellipsen definierte, auf denen seine Probanden keine Unterschiede wahrgenommen hatten. Diese Bewertung wird heute immer noch als Referenz genutzt.

Mit EASYWHITE wird eine niedrige Toleranzbreite von vier und sogar zwei Step MacAdam erreicht. Im Vergleich zu konventionellen Leuchtmitteln spricht man bei Kompaktleuchtstoffröhren von bis zu sieben, bei normalen Leuchtstoffröhren von vier und bei den Glühlampen von ca. zwei Step MacAdam. Was die enge Toleranzbreite der Farborte betrifft, so können sich die EASYWHITE-LEDs mit den üblichen Glühlampen und anderen Leuchtmitteln messen. Somit lässt sich der LED-Typ fast genauso einfach auswählen wie eine normale Lampe.