듀얼 컬러 AlInGaP SMD LED 데이터시트 - 패키지 치수 - 그린 2.0V / 오렌지 2.0V - 75mW 전력 - 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고휘도 듀얼 컬러 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 기술 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 단일 패키지 내에 두 개의 별개의 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 칩을 통합하여 녹색과 주황색 빛을 방출할 수 있습니다. 자동화 조립 공정 및 현대적 솔더링 기술과의 호환성을 위해 설계되어 대량 전자 제조에 적합합니다.

본 제품의 핵심 장점은 환경 규정(RoHS) 준수, 우수한 밝기를 위한 고급 AlInGaP 기술 활용, 산업용 배치 및 솔더링 장비와의 광범위한 호환성을 보장하는 표준화된 패키지 형식을 포함합니다. 주요 타겟 시장은 신뢰할 수 있는 듀얼 컬러 표시가 필요한 소비자 가전, 산업용 지시등, 자동차 실내 조명 및 다양한 신호 응용 분야입니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 전력 소산 (P_d):주변 온도(T_a) 25°C에서 칩당 75 mW. 이 값을 초과하면 열 과부하 위험이 있습니다.
• 순방향 전류:최대 연속 DC 순방향 전류(I_F)는 30 mA입니다. 과열을 방지하기 위해 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 80 mA의 더 높은 피크 순방향 전류가 허용됩니다.
• 전류 감액:주변 온도가 25°C 이상으로 상승함에 따라 허용 가능한 최대 DC 순방향 전류는 0.4 mA/°C의 비율로 선형적으로 감소합니다. 이는 고온 환경에서의 중요한 설계 고려사항입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 이보다 높은 역바이어스 전압을 가하면 접합 파괴를 일으킬 수 있습니다.
• 온도 범위:장치는 -55°C ~ +85°C의 넓은 온도 범위 내에서 동작 및 저장될 수 있습니다.
• 솔더링 내성:이 LED는 260°C에서 5초 동안 웨이브 또는 적외선 솔더링, 또는 215°C에서 3분 동안 증기상 솔더링을 견딜 수 있어 표준 SMT 리플로우 공정에 대한 견고성을 확인합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이 파라미터들은 표준 테스트 조건(T_a=25°C, I_F=20 mA)에서 측정되며 장치의 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_V):밝기의 핵심 측정치입니다. 녹색 칩은 일반적으로 35.0 mcd(최소 18.0 mcd)의 광도를 가지며, 주황색 칩은 일반적으로 90.0 mcd(최소 28.0 mcd)로 상당히 더 밝습니다. 광도는 인간 눈의 명시 응답(CIE 곡선)에 맞추어 필터링된 센서를 사용하여 측정됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2):두 색상 모두 약 130도입니다. 이 넓은 시야각은 확산 방사 패턴을 나타내며, 광범위한 각도에서 가시성이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
• 파장:녹색 칩의 일반적인 주 파장(λ_d)은 571 nm이며, 피크 방출 파장(λ_p)은 574 nm입니다. 주황색 칩은 일반적으로 λ_d 605 nm 및 λ_p 611 nm에서 방출합니다. 스펙트럼 반치폭(Δλ)은 녹색의 경우 약 15 nm, 주황색의 경우 약 17 nm로 색순도를 정의합니다.
• 순방향 전압 (V_F):20 mA에서 두 색상 모두 일반적으로 2.0 V이며, 최대 2.4 V입니다. 이 낮은 전압은 일반적인 논리 레벨 전원 공급 장치와 호환됩니다.
• 역방향 전류 (I_R):5 V 역바이어스에서 최대 10 μA로, 우수한 접합 품질을 나타냅니다.
• 정전 용량 (C):0V 바이어스 및 1 MHz에서 일반적으로 40 pF입니다. 이는 고주파 스위칭 응용 분야와 관련이 있습니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LED는 생산 런의 일관성을 보장하기 위해 광도와 주 파장에 따라 빈으로 분류됩니다. 설계자는 제품에서 균일한 외관을 달성하기 위해 빈을 지정할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

For the녹색 칩의 경우, 빈은 M(18.0-28.0 mcd)에서 Q(71.0-112.0 mcd)까지 범위입니다.주황색 칩의 경우, 빈은 N(28.0-45.0 mcd)에서 R(112.0-180.0 mcd)까지 범위입니다. 각 빈 내에는 ±15%의 허용 오차가 적용됩니다.

3.2 주 파장 빈닝 (녹색 전용)

녹색 LED는 주 파장에 따라 추가로 빈닝됩니다: 빈 C(567.5-570.5 nm), 빈 D(570.5-573.5 nm), 빈 E(573.5-576.5 nm)이며, 빈당 ±1 nm 허용 오차가 있습니다. 이를 통해 중요한 응용 분야에서 정밀한 색상 매칭이 가능합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트(그림1, 그림6)에서 특정 그래프가 참조되지만, 이러한 장치의 일반적인 곡선은 다음과 같은 관계를 보여줍니다:

• I-V 곡선:순방향 전압과 전류 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 곡선은 일반적인 V_F 2.0V 주변에서 뚜렷한 무릎(knee)을 가질 것입니다.
• 광도 대 순방향 전류:정상 작동 범위(정격 DC 전류까지)에서 광도는 일반적으로 전류에 따라 선형적으로 증가합니다.
• 광도 대 주변 온도:내부 양자 효율 감소로 인해 온도가 증가함에 따라 광도는 일반적으로 감소합니다. 0.4 mA/°C의 감액 계수는 이 효과를 전기적으로 보상하는 데 사용됩니다.
• 스펙트럼 분포:상대 복사 전력 대 파장의 그래프로, 지정된 반치폭을 가진 λ_p(녹색 574nm, 주황색 611nm)에서 단일 피크를 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수 및 극성

장치는 EIA 표준 SMD 패키지 외곽선을 따릅니다. 핀 할당은 명확히 정의됩니다: 핀 1과 3은 녹색 칩용이며, 핀 2와 4는 주황색 칙용입니다. 렌즈는 투명합니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수 허용 오차는 ±0.10 mm입니다.

5.2 권장 솔더 패드 설계

신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성, 적절한 정렬 및 리플로우 공정 중 및 이후 충분한 기계적 강도를 보장하기 위한 랜드 패턴 권장 사항이 제공됩니다. 이 패턴을 준수하는 것은 제조 수율에 매우 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

적외선(IR) 리플로우를 사용하는 표준(SnPb) 및 무연(SnAgCu) 솔더 공정 모두에 대한 상세한 제안 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터에는 예열 구역, 액상선 이상 시간, 피크 온도(최대 240°C 권장), 냉각 속도가 포함됩니다. 이 프로파일들은 열 충격을 방지하고 LED 패키지를 손상시키지 않으면서 신뢰할 수 있는 솔더 연결을 보장하는 데 필수적입니다.

6.2 저장 및 취급

• 저장:LED는 30°C 및 70% 상대 습도를 초과하지 않는 조건에 보관해야 합니다. 습기 차단 포장에서 꺼낸 부품은 일주일 이내에 리플로우하거나 더 오래 보관된 경우 사용 전 베이킹해야 합니다.
• 세척:필요한 경우, 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올과 같은 지정된 용제로 1분 미만 동안만 세척해야 합니다. 지정되지 않은 화학 물질은 에폭시 렌즈를 손상시킬 수 있습니다.
• ESD 주의사항:장치는 정전기 방전에 민감합니다. 취급 절차에는 접지된 손목 스트랩, 방진 매트 사용 및 모든 장비의 적절한 접지 확인이 포함됩니다.

7. 패키징 및 주문 정보

LED는 7인치 직경 릴에 산업 표준 8mm 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 테이프 및 릴 사양은 ANSI/EIA 481-1-A-1994을 준수합니다. 주요 패키징 참고사항: 빈 포켓은 밀봉되며, 잔여물 최소 주문 수량은 500개이고, 릴당 최대 2개의 연속 누락 부품이 허용됩니다.

8. 응용 권장사항

8.1 일반적인 응용 시나리오

이 듀얼 컬러 LED는 상태 표시등, 버튼 또는 아이콘의 백라이트, 자동차 계기판 조명, 소비자 가전 디스플레이 및 두 가지 별개의 상태(예: 전원 켜짐/대기, 활성/알람)를 색상으로 표시해야 하는 산업용 제어판 신호에 이상적입니다.

8.2 회로 설계 고려사항

구동 방법:LED는 전류 구동 장치입니다. 병렬로 여러 LED를 구동할 때 균일한 밝기를 보장하려면각 LED와 직렬로 별도의 전류 제한 저항을 사용하는 것이강력히 권장됩니다(회로 모델 A). 개별 저항 없이 LED를 병렬로 구동하는 것(회로 모델 B)은 권장되지 않습니다. 개별 LED 간의 순방향 전압(V_F) 특성의 작은 변동이 심각한 전류 불균형과 고르지 않은 밝기를 초래할 수 있기 때문입니다.

직렬 저항 값(R_s)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R_s= (V_공급- V_F) / I_F, 여기서 I_F는 원하는 작동 전류(예: 20 mA)입니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 LED의 주요 차별화 요소는단일 컴팩트 SMD 패키지 내의 듀얼 컬러 기능및AlInGaP 기술사용입니다. 표준 GaP와 같은 오래된 기술에 비해 AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 입력 전류에 대해 더 큰 밝기를 제공합니다. 두 개의 칩 통합은 두 개의 별도 단색 LED를 사용하는 것에 비해 보드 공간을 절약하고 조립을 단순화합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 녹색과 주황색 칩을 각각 최대 DC 전류(30mA)로 동시에 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 절대 최대 전력 소산은 칩당 75 mW입니다. 30 mA 및 일반적인 V_F 2.0V에서 칩당 전력은 60 mW로 한계 내에 있습니다. 그러나 두 칩을 최대 전력으로 동시에 구동하면 매우 작은 패키지 내에서 총 120 mW의 열이 발생하며, 이는 장치 및 PCB의 전체 열 방산 능력을 초과할 가능성이 높습니다. 열 감액 곡선을 참조하고 두 색상을 동시에 구동할 때 더 낮은 구동 전류 또는 펄스 동작을 고려하십시오.

Q: 병렬 연결된 각 LED마다 별도의 전류 제한 저항이 필요한 이유는 무엇인가요?

A: LED의 순방향 전압(V_F)은 동일한 빈 내에서도 자연스러운 변동을 가집니다. 개별 저항 없이 병렬 연결하면 V_F가 약간 낮은 LED가 불균형적으로 더 많은 전류를 끌어와 더 밝아지고 뜨거워져 고장을 일으키고 나머지 LED로 더 많은 전류를 이동시키는 캐스케이딩 효과를 초래할 수 있습니다. 직렬 저항은 전류가 주로 저항 값과 공급 전압에 의해 설정되도록 하여 시스템을 훨씬 더 안정적이고 신뢰할 수 있게 만듭니다.

Q: "투명" 렌즈가 색상 외관에 어떤 의미인가요?

A: 투명(비확산) 렌즈는 내부적으로 빛을 산란시키지 않습니다. 이는 직접 정축으로 볼 때 더 집중된 "핫스팟" 외관을 초래하며, 칩 구조가 종종 보입니다. 이는 축 방향 광도를 최대화하지만, 빛을 산란시켜 더 넓고 균일한 시야각과 덜 보이는 칩 구조를 제공하는 확산(우유빛) 렌즈에 비해 시청을 위한 "스위트 스팟"이 더 좁습니다.

11. 실용적 설계 사례 연구

시나리오:휴대용 장치용 듀얼 상태 표시등 설계. 녹색은 "완전 충전", 주황색은 "충전 중"을 나타냅니다. 장치는 3.3V 레일로 구동됩니다.

설계 단계:

1. 전류 선택:구동 전류를 선택합니다. 좋은 가시성과 수명을 위해 15 mA를 선택하며, 이는 최대 30 mA보다 훨씬 낮습니다.

2. 저항 계산:

- 녹색: R_{s_녹색}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω. 표준 86.6 Ω (1%) 또는 91 Ω (5%) 저항을 사용합니다.

- 주황색: R_{s_주황색}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω. 동일한 값을 사용합니다.

3. 회로:녹색 애노드(핀 1 또는 3)를 "충전 완료" 논리 신호로 제어되는 트랜지스터/MOSFET을 통해 3.3V 레일에 연결하고, 87Ω 저항을 직렬로 연결합니다. 주황색 애노드(핀 2 또는 4)도 유사하게 "충전 중" 신호로 제어하여 연결합니다. 모든 캐소드를 접지에 연결합니다.

4. 레이아웃:권장 솔더 패드 레이아웃을 따릅니다. 특히 상태 전환 중에 두 LED가 잠시 켜질 수 있는 경우, LED 패드 주변에 히트 싱크 역할을 할 수 있는 충분한 구리 면적을 PCB에 확보합니다.

12. 기술 원리 소개

AlInGaP는 적색, 주황색, 노란색 및 녹색 스펙트럼을 방출하는 고휘도 LED의 활성 영역에 사용되는 III-V족 반도체 화합물입니다. 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 인의 비율을 조정함으로써 재료의 밴드갭을 정밀하게 설계할 수 있으며, 이는 방출되는 빛의 파장(색상)을 직접 결정합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP에서의 이 방사 재결합 효율은 매우 높아 오래된 기술에 비해 우수한 발광 효율을 제공합니다. 듀얼 컬러 패키지는 리드 프레임에 장착되고 투명 에폭시 렌즈로 캡슐화된 두 개의 이러한 독립적으로 어드레스 가능한 반도체 칩을 포함합니다.

13. 산업 동향 및 발전

광전자 산업은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 개선된 색 재현성 및 더 큰 소형화를 위해 계속해서 노력하고 있습니다. AlInGaP가 장파장 가시 스펙트럼을 지배하는 동안, InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 기술은 청색, 녹색 및 백색 LED에 널리 사용됩니다. 이 제품과 관련된 동향에는 무연 솔더링 공정(제공된 프로파일로 해결)의 증가하는 채택, 유지 또는 증가된 광 출력을 가진 더 작은 패키지 풋프린트에 대한 수요, 그리고 LED 패키지에 더 복잡한 기능(어드레서블 RGB LED용 내장 IC와 같은)의 통합이 포함됩니다. 자동차 및 산업 응용 분야에 대한 신뢰성과 표준화된 테스트에 대한 강조는 이 듀얼 컬러 LED와 같은 구성 요소에 대해 더 엄격한 빈닝 및 자격 절차를 추진합니다.