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Moisture sensitivity level (MSL) von LED-Emittern - inkl. Erklärung und Tabelle

Köf3

LED-Spezialist
17 Mai 2015
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Olight Taschenlampen
Trustfire
Hallo allerseits!

Als ich meine Luminus SST-10 LEDs von Mouser geliefert bekommen habe, ist mir eine Eigenheit dieser Emitter aufgefallen, die in Wirklichkeit so ziemlich alle Elektronikbauteile in SMD-Form betrifft:

Der MSL (Moisture sensitivity level)

Zu deutsch bedeutet dies soviel wie Feuchtigkeitsempfindlichkeitsschwellwert. Fast alle elektrischen Bauteile der SMD-Bauform - wozu auch die High-Power-LEDs in unseren Taschenlampen gehören - werden in diese MSL eingeteilt, um Beschädigungen während des Verarbeitungsprozess zu vermeiden. Diese können durch Feuchtigkeitseinschlüsse in den Bauelementen entstehen, weil die Feuchtigkeit aus der Raumluft in die meist nicht hermetisch abgedichteten Bauelemente eindringen kann.
Der MSL wird mittlerweile in so gut wie jedem Datenblatt angegeben, nach der Norm JEDEC J-STD-033.

Ist die Frist zur Weiterverarbeitung überschritten, müssen die Bauteile in einem speziellen Ofen bei ganz bestimmten Temperaturen und Kennlinien getrocknet werden. Dieser Vorgang wird auch als "backen" oder im englischen "baking" bezeichnet. Stoppen lässt sich diese Frist außerdem auch durch das erneute luftdichte Versiegeln des Behältnisses, in welchem die Emitter gelagert werden. Beide Vorgehensweisen erfordern Geräte, die bei vielen Hobbybastlern eher nicht vorhanden sind und erschweren die fachgerechte Lagerung nicht benötigter Emitter.
In jedem Fall sollten Entnahme- und erneute Versiegelungsdatum auf dem Behälter bzw. dem Beutel notiert werden, um die Einhaltung der Frist zu gewährleisten.

In fast allen versiegelten Behältern von Elektronik-Bauteilen-Versendern wird eine spezielle Feuchtigkeitsindikator-Karte eingelegt, welche etwaige Feuchtigkeit im Behältnis erkennt und je nach Färbung zum "backen" vor der Weiterverarbeitung auffordert.

Tipp: Strg+F oder (Mac OS) cmd+F zur Suche des Emitters nutzen.

LED-TypMSLFrist zur Verarbeitung
Cree MK-R 1 unbegrenzt
Cree MT-G, MT-G2 1 unbegrenzt
Cree XP-G, XP-G2, XP-G3 1 unbegrenzt
Cree XP-E (auch color) 1 unbegrenzt
Cree XP-E2, XP-E HE 1 unbegrenzt
Cree XM-L, XM-L2 1 unbegrenzt
Cree XP-L HD, XP-L2, XP-L HI 1 unbegrenzt
Cree XQ-E (auch HI) 1 unbegrenzt
Cree XT-E (alle Typen, auch HV) 1 unbegrenzt
Cree XHP35 (auch HI) 1 unbegrenzt
Cree XHP50, XHP50.2, XHP70 1 unbegrenzt
Nichia NVSW, L 219BT-V1 (alle CRI) 3 168 Std.
Nichia NVSW, L 219C (alle CRI) 3 168 Std.
Nichia 144A 3 168 Std.
Lumileds Luxeon Q, TX, Rebel, Rebel PLUS 1 unbegrenzt
Luminus SST-90 (Glaslinse) 2a 4 Wochen
Luminus SST-10 3 168 Std.
Luminus SBT-70 1 unbegrenzt
Osram Oslon Black Flat 2 1 Jahr
Osram Oslon Square (alle Typen, alle CRI) 2 1 Jahr
Osram Oslon SSL150 (alle Typen, alle CRI2 1 Jahr
Osram Oslon SSL80 (alle Typen, alle CRI) 2 1 Jahr
Seoul Z5-M1 (alle CRI) 2 1 Jahr


In den meisten Fällen hat die Überschreitung der Frist keine zumindest offensichtlichen Folgen. Ich habe erst kürzlich Nichia-219C-LEDs (MSL 3) gereflowed, welche mind. 2 Monate - also fast 10x so lange wie im MSL angegeben - ohne jegliche Versiegelung und bei Raumbedingungen im Regal lagen, ohne jegliche Probleme.

Vor allem für industrielle Fertigung wird diese Einteilung aber sehr wichtig sein, um teure Schäden an Baugruppen und Bauteilen zu vermeiden.

Lieben Gruß, Dominik
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:

chouster

Flashaholic**
22 Dezember 2010
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Lieber Dominik,

vielen Dank für den Aufwand, den du betreibst. Ist wirklich alles andere als selbstverständlich. Diese Thematik war mir zwar nicht neu, trotzdem schön, dass das mal jemand erwähnt und auch so aufwändig darstellt.

In dem Sinne, backe, backe Kuchen. :D

mfG chouster
 

The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
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Acebeam
Sehr interessant, danke! Scheint aber hauptsächlich Hersteller-abhängig zu sein. Jeder kocht sein eigenes Süppchen.
Nächstes Thema: wie doll verzieht sich der Träger einer LED beim Verlöten (da macht Osram doch ein Riesen Tamtam draus...). ;)
 

Köf3

LED-Spezialist
17 Mai 2015
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Evtl. geben verschiedene Hersteller vorsorglich einen "empfindlicheren" MSL an, um sich rechtlich abzusichern o.ä. (?)
Meist wird für den MSL der Standard J-STD-020 herangezogen. Mouser gibt die MSL auf ihren Versandverpackungen jedenfalls nach diesem Standard an, auch die gängigen LED-Hersteller. Wobei Mouser einfach nur die Angaben der Bauteile-Hersteller auf den Packungen angibt.

@chouster: vielleicht bauen deswegen manche Tala-Hersteller kein Moonlight ein? Zu geringer erlaubter Betriebsstrom?! :D :rofl:

Lieben Gruß, Dominik
 

chouster

Flashaholic**
22 Dezember 2010
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@chouster: vielleicht bauen deswegen manche Tala-Hersteller kein Moonlight ein? Zu geringer erlaubter Betriebsstrom?! :D :rofl:
Das gibt es wirklich! Ich müsste jetzt mehrere Datenblätter durchforsten, aber irgendwo hab ich gelesen, man solle die LED nicht unterhalb eines gewissen Stroms betreiben.
 

Köf3

LED-Spezialist
17 Mai 2015
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8|

Das - das möchte ich sehen. :D Wirklich. Bitte.
Welche Auswirkungen soll dann eigentlich ein Betrieb unterhalb dieses ominösen Minimalstroms haben? Also ich kann es mir nicht erklären...

Lieben Gruß, Dominik
 

The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
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Essen
Oh doch, da hat Chouster schon recht. Das ist auch "ein Thema". :)
Krasses Beispiel: Luminus SST-90: min. 1A :devil:. (Edit: sehe gerade, dass die das angepasst haben, "special considerations" bei Betrieb unter 1A, jetzt bis runter auf 0,2A).

Bei Osram hat man eine interessante Sicht auf dieses Thema:

Diskussion im BLF zu diesem Video hier.
 
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light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
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im Süden
Welche Auswirkungen soll dann eigentlich ein Betrieb unterhalb dieses ominösen Minimalstroms haben?
Dass die LED nicht leuchtet. Ist ein echtes Problem, wenn man ein OP-Leuchte mit 240 LED-Chips hat, die auf 5% runterdimmt und dann ein paar davon nicht mehr leuchten.
Es gibt renommierte Hersteller, die garantieren unter 50mA für gar nix (bei Chips mit 700mA Maximalstrom).
 
  • Danke
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chouster

Flashaholic**
22 Dezember 2010
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Brauch ich jetzt wohl nichts mehr dazu sagen. Wirklich top der Link von The_Driver, danke! Außerdem hast du dein Bestes getan, den nicht Deutsch sprechenden BLFern die Sache zu vermitteln... :thumbup: Du schreibst im BLF, es ist in Taschenlampen egal, da LEDs bei diesen niedrigen Strömen in Taschenlampen nicht heiß werden. Allerdings kann es ja durchaus auch vorkommen, dass man eine Lampe bei hohen Strömen laufen lässt und dann sofort in den niedrigsten Mode schaltet... Das sollte der LED nicht besonders gut tun oder?

Dieser Sachverhalt ist einer der Gründe wieso ich bei triple- oder quad- Setups (parallel) bei manchen Emittern in Verbindung mit Zwei- oder Dreikanaltreibern den Kanal für den kleinsten Strom nicht mit meinem AMC7135 sondern mit mind. zwei versehe.

Mir ist das wohl vor allem in Osram Datenblättern aufgefallen. Da findet sich oft im Graph "Max. zulässiger Durchlassstrom" der Hinweis "Do not use below __ mA". Zum Beispiel die Oslon Black Flat, Seite 11 im Datenblatt. Es fällt auf, dass bei der neueren Version im Vergleich zur alten Version sowohl höhere als auch niedrigere Ströme zugelassen sind, 1500 mA vs 1200 mA, 50 mA vs 100 mA.
 

The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
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Brauch ich jetzt wohl nichts mehr dazu sagen. Wirklich top der Link von The_Driver, danke! Außerdem hast du dein Bestes getan, den nicht Deutsch sprechenden BLFern die Sache zu vermitteln... :thumbup: Du schreibst im BLF, es ist in Taschenlampen egal, da LEDs bei diesen niedrigen Strömen in Taschenlampen nicht heiß werden. Allerdings kann es ja durchaus auch vorkommen, dass man eine Lampe bei hohen Strömen laufen lässt und dann sofort in den niedrigsten Mode schaltet... Das sollte der LED nicht besonders gut tun oder?
Überlege mal, wie lange die LED dann bei niedrigem Strom tatsächlich heiß ist bevor sie sich die Lampe wieder genügend abgekühlt hat? 5min? 10min? Ich denke gerade an Lampen, wie die von Zebralight. Wenn man jetzt davon ausgeht, dass es 9000h dauert bis die LED unter diesen Bedinungen 50% ihrer Helligkeit verliert, dann belegt das ja nur meine Aussage. Wer benutzt 9000h lang, ausgeteilt in kurze Abschnitte eine Lampe, die vorher heiß war (also richtig hell) in einer ganz dunklen Stufe?
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
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im Süden
Allerdings kann es ja durchaus auch vorkommen, dass man eine Lampe bei hohen Strömen laufen lässt und dann sofort in den niedrigsten Mode schaltet... Das sollte der LED nicht besonders gut tun oder?
Das ist der LED völlig egal und schadet ihr in keinster Weise.

Auch schadet der Betrieb bei geringem Strom nicht - es kann halt nur sein, dass sie dann nicht leuchtet, oder wesentlich schwächer, als zu erwarten wäre. Deswegen sagen die Hersteller "Do not use below XX mA".

Das oben von The_Driver verlinkte Video haben wir schon einmal hier im TLF diskutiert. Es kann leicht falsch interpretiert werden. LEDs altern bei sehr geringem Strom betrieben NICHT schneller als bei hohem (selbst wenn man sie gleicher Temperatur betreibt).
Heißt: eine 1000h lang bei 125°C mit 10mA betriebene LED ist danach nicht mehr gealtert als eine mit 1A betriebene.

PS: Eigentlich hat das nichts mit dem MSL zu tun...
 

Lexel

Flashaholic**
12 Dezember 2016
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Halle (Saale)
LEDs altern durch Diffusion von Störzonen in die Aktive Zone

Das paradoxe ist, dass ein höherer Strom diese Diffusion stark reduziert wird

Eine LED altert im Moonlight Modus 5 bis 10 mal schneller als bei Nennstrom

Mit genügend Kühlung altert eine Überfahrene Diode sogar noch weniger
 

Lexel

Flashaholic**
12 Dezember 2016
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Halle (Saale)
Wenn das ein Professor von Osram im Video erklärt wird es wohl stimmen.
In viele LED Datenblättern steht auch ein Mindeststrom drin, z.B. SST-90 1A Mindeststrom.

Klar in den typischen Datenblättern wird die Lebensdauer bei Test und Nennstrom angegeben z.B. 700 und 3000mA
Wenn sie aber die Leuchtkraftverlustkurven für 5 oder 30mA angeben würden könnte man sehen wie die Lebensdauer einknickt

Die langzeit Test der Hersteller werden alle bei Strömen vom hundertfachen unserer Moonlight modes gemacht und es wird einfach verschwiegen, dass die LED bei sehr geringen Strömen extrem schnell altert.
Ob ich nun >50000h bei 0,7-3A erreiche oder 5000h bei Moonlight ist trotzdem für uns hier unerheblich

Anders sieht es bei Leuchtmitteln aus, die ständig sehr niedrig gediommt werden.

Schau dir mal das Video von 13:14 bis zu 16:45 an

Zitate:
"wenn ich die Härter treibe altert sie weniger"
"eine LED wird quasi hauptsächlich vom Kleinstrom Bereich her dunkler"
"wenn sie sie härter treiben wird sie nicht kaputt wenn sie sie gut kühlen"
"bei diesen 10mA Betrieb wenn ich sie bei der ähh eine drastische Erhöhung der Alterung an der Stelle"

 
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