듀얼 컬러 SMD LED 데이터시트 - AlInGaP 칩 - 녹색 & 적색 - 30mA - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고휘도 듀얼 컬러 표면 실장 장치(SMD) LED의 기술 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 단일 패키지 내에 녹색광과 적색광을 방출하는 두 개의 독립적인 반도체 칩을 통합하였습니다. 첨단 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 칩 기술을 활용한 이 LED는 컴팩트한 단일 부품 공간에서 두 가지 뚜렷한 색상 표시가 필요한 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 주요 장점으로는 높은 발광 강도, 자동화 조립 공정과의 호환성, 환경 규정 준수가 포함됩니다.

LED는 업계 표준 8mm 테이프에 패키징되어 7인치 릴에 공급되므로, 대량 자동화 피크 앤 플레이스 제조 라인에 적합합니다. 적외선 및 기상 재플로우를 포함한 다양한 솔더링 공정과 호환되며, 관련 환경 지침을 충족하는 그린 제품으로 분류됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

장치의 동작 한계는 주변 온도(Ta) 25°C 조건에서 정의됩니다. 녹색 및 적색 칩 모두 동일한 최대 정격을 공유하여 대칭적인 성능과 설계 안전 여유를 보장합니다.

• 소비 전력:칩당 75 mW. 이 파라미터는 LED가 연속 동작 시 안전하게 열로 방산할 수 있는 최대 전력을 정의합니다.
• 피크 순방향 전류:80 mA, 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 허용됩니다. 이 정격은 멀티플렉싱 또는 짧은 고강도 신호 응용에 중요합니다.
• DC 순방향 전류:30 mA. 이는 신뢰할 수 있는 장기 동작을 위한 권장 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 전류 감액:25°C부터 0.4 mA/°C의 선형 감액. 25°C를 초과하는 매 1°C마다 최대 허용 연속 전류는 0.4 mA 감소시켜 열 과부하를 방지해야 합니다.
• 역방향 전압:5 V. 역방향으로 이 전압을 초과하면 LED 칩에 즉각적이고 비가역적인 손상을 초래할 수 있습니다.
• 온도 범위:동작 및 저장 온도 범위는 -55°C ~ +85°C로, 산업 및 확장된 환경 응용에 적합함을 나타냅니다.
• 솔더링 내성:이 장치는 260°C에서 5초 동안 웨이브 또는 적외선 솔더링, 215°C에서 3분 동안 기상 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기 및 광학 특성

Ta=25°C 및 표준 시험 전류(IF) 2 mA에서 측정된 이 파라미터들은 LED의 핵심 성능을 정의합니다.

• 발광 강도(Iv):최소 1.8 mcd, 두 색상 모두 전형적 2.5 mcd. 이는 CIE 명시(인간 눈) 응답 곡선에 필터링된 센서로 측정된 광 출력의 인지된 밝기입니다.
• 시야각(2θ1/2):전형적으로 130도. 이 넓은 시야각은 다양한 각도에서 보여야 하는 상태 표시기에 적합한 확산형, 비집속 방출 패턴을 나타냅니다.
• 피크 파장(λP):녹색: 570 nm (전형적). 적색: 636 nm (전형적). 이는 스펙트럼 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장(λd):녹색: 569 nm (전형적). 적색: 633 nm (전형적). 이는 CIE 색도도에서 도출된 LED의 인지된 색상을 가장 잘 나타내는 단일 파장입니다.
• 스펙트럼 대역폭(Δλ):녹색: 15 nm (전형적). 적색: 20 nm (전형적). 이는 스펙트럼 순도를 정의하며, 좁은 대역폭은 더 포화되고 순수한 색상을 나타냅니다.
• 순방향 전압(VF):녹색: 1.8V (전형적), 2.2V (최대). 적색: 1.7V (전형적), 2.2V (최대). 지정된 전류가 흐를 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 회로 설계 및 전원 공급 장치 선택에 중요합니다.
• 역방향 전류(IR):VR=5V에서 최대 10 μA. 오프 상태에서 접합의 누설을 측정한 값입니다.
• 정전 용량(C):VF=0V, f=1MHz에서 전형적으로 40 pF. 고주파 스위칭 응용과 관련이 있습니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LED는 생산 배치 내 일관성을 보장하기 위해 성능 빈으로 분류됩니다. 설계자는 정밀한 응용 요구 사항을 충족시키기 위해 빈을 지정할 수 있습니다.

3.1 발광 강도 빈닝

녹색 및 적색 칩 모두 동일한 강도 빈 코드를 사용합니다. 각 빈 내 허용 오차는 +/-15%입니다.

• 빈 코드 G:2mA에서 1.80 mcd (최소) ~ 2.80 mcd (최대).
• 빈 코드 H:2mA에서 2.80 mcd (최소) ~ 4.50 mcd (최대).
• 빈 코드 J:2mA에서 4.50 mcd (최소) ~ 7.10 mcd (최대).

3.2 주 파장 빈닝 (녹색 전용)

녹색 칩만 색상 일관성을 제어하기 위해 지정된 파장 빈이 있습니다. 각 빈의 허용 오차는 +/- 1nm입니다.

• 빈 코드 C:567.5 nm ~ 570.5 nm.
• 빈 코드 D:570.5 nm ~ 573.5 nm.
• 빈 코드 E:573.5 nm ~ 576.5 nm.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 곡선(예: 그림1, 그림6)이 참조되지만, 그 전형적인 특성은 기술과 지정된 파라미터를 기반으로 설명될 수 있습니다.

순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선):AlInGaP LED는 특징적인 지수적 I-V 관계를 나타냅니다. 약 1.8V의 전형적인 VF 값은 다른 일부 반도체 재료에 비해 상대적으로 낮은 동작 전압을 나타냅니다. 곡선은 문턱 전압에서 급격한 턴온을 보여주며, 이후 전압이 전류와 거의 선형적으로 증가하는 영역이 이어집니다.

발광 강도 대 순방향 전류(L-I 곡선):광 출력은 권장 동작 범위(최대 30mA DC) 내에서 일반적으로 전류와 선형적입니다. 그러나 더 높은 전류에서는 반도체 내 열 효과 및 기타 비선형성으로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다.

온도 의존성:LED의 발광 강도는 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 지정된 전류 감액 계수(0.4 mA/°C)는 신뢰성을 유지하기 위해 구현된 이 열적 거동의 직접적인 결과입니다. 순방향 전압 또한 음의 온도 계수를 가지며, 이는 온도가 상승함에 따라 약간 감소함을 의미합니다.

스펙트럼 분포:전형적 피크 570 nm 및 좁은 15 nm 대역폭을 가진 녹색 칩은 포화된 녹색광을 생성합니다. 636 nm 피크 및 20 nm 대역폭을 가진 적색 칩은 표준 적색을 생성합니다. 이 파장들은 인간 눈의 고감도 영역 내에 잘 위치합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 장치 치수 및 핀 할당

LED는 EIA 표준 SMD 패키지 풋프린트를 준수합니다. 렌즈는 워터 클리어입니다. 듀얼 칩의 내부 핀 할당은 다음과 같습니다:

• 녹색 칩:핀 1과 3에 연결됨.
• 적색 칩:핀 2와 4에 연결됨.

이 구성은 두 LED가 완전히 독립적으로 구동될 수 있도록 합니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수 허용 오차는 ±0.10 mm입니다.

5.2 권장 솔더 패드 레이아웃

재플로우 공정 중 적절한 솔더 조인트 형성, 기계적 안정성 및 열 방출을 보장하기 위해 권장 랜드 패턴(솔더 패드 치수)이 제공됩니다. 이 레이아웃을 준수하는 것은 신뢰할 수 있는 표면 실장 연결을 달성하고 툼스토닝 또는 정렬 불량을 방지하는 데 중요합니다.

5.3 테이프 및 릴 패키징

장치는 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 주요 패키징 사양은 다음과 같습니다:

• 릴 크기:직경 7인치.
• 릴당 수량:3000개.
• 최소 주문 수량(MOQ):잔여 수량의 경우 500개.
• 커버 테이프:빈 부품 포켓은 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다.
• 누락 부품:패키징 표준에 따라 최대 두 개의 연속 누락 LED가 허용됩니다.
• 표준:패키징은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 사양을 준수합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 권장 재플로우 프로파일

표준(주석-납) 솔더 공정용과 무연(Pb-free) 솔더 공정용 두 가지 적외선(IR) 재플로우 솔더링 프로파일이 제공됩니다. 무연 프로파일은 Sn-Ag-Cu(SAC) 합금 솔더 페이스트 사용을 위해 특별히 설계되었습니다. 두 프로파일 모두 예열 온도 및 시간, 피크 온도, 액상선 이상 시간과 같은 중요한 파라미터를 정의하여 LED 패키지에 과도한 열 응력을 가하지 않으면서 적절한 솔더 조인트 형성을 보장합니다.

6.2 일반 솔더링 조건

• 재플로우 솔더링:예열: 120-150°C, 최대 120초. 피크 온도: 최대 240°C. 액상선 이상 시간: 최대 10초.
• 웨이브 솔더링:예열: 최대 100°C, 최대 60초. 솔더 웨이브: 최대 260°C, 최대 10초.
• 핸드 솔더링(인두):온도: 최대 300°C. 솔더링 시간: 조인트당 최대 3초 (한 번만).

6.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우 지정된 화학 약제만 사용해야 합니다. 지정되지 않은 화학 물질은 LED 패키지 재료를 손상시킬 수 있습니다. LED를 상온의 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것이 권장됩니다.

6.4 저장 및 취급

• 저장 환경:30°C 및 상대 습도 70%를 초과해서는 안 됩니다.
• 습기 민감도:원래의 습기 차단 패키징에서 꺼낸 LED는 일주일 이내에 재플로우 솔더링해야 합니다. 원래 백 외부에서 더 오래 보관할 경우, 건조제가 들어 있는 밀폐 용기 또는 질소 데시케이터에 보관해야 합니다.
• 베이킹:백 외부에서 일주일 이상 보관된 부품은 조립 전 약 60°C에서 최소 24시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 재플로우 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

7. 응용 권장 사항

7.1 전형적인 응용 시나리오

이 듀얼 컬러 LED는 단일 지점에서 다중 상태 표시가 필요한 응용 분야에 이상적입니다. 예를 들어:

• 상태 표시기:전원(녹색=켬, 적색=꺼짐/오류), 네트워크 활동, 배터리 충전 상태(적색=충전 중, 녹색=완전).
• 소비자 가전:가전제품, 오디오/비디오 장비 및 컴퓨터 주변 장치의 표시기.
• 산업 제어 패널:기계 상태 표시(녹색=가동 중, 적색=정지/고장).
• 자동차 실내 조명:듀얼 기능 계기판 또는 콘솔 표시기.

7.2 회로 설계 고려 사항

구동 방법:LED는 전류 구동 장치입니다. 특히 여러 LED가 병렬로 사용될 때 균일한 밝기를 보장하기 위해, 각 LED에 직렬 전류 제한 저항을 사용하는 것이강력히 권장됩니다(회로 모델 A). 전압원에서 여러 LED를 직접 병렬 구동하는 것(회로 모델 B)은 권장되지 않습니다. 개별 LED 간 순방향 전압(VF) 특성의 약간의 차이가 전류 분배 및 결과적으로 밝기에 상당한 차이를 초래하기 때문입니다.

직렬 저항(R_s)의 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R_s= (V_공급- V_F) / I_F, 여기서 V_F는 원하는 전류 I_F.

에서 LED의 순방향 전압입니다.

7.3 정전기 방전(ESD) 보호

• LED는 정전기 방전에 민감하여 반도체 접합을 열화시키거나 파괴할 수 있습니다. 취급 및 조립 시 예방 조치를 취해야 합니다:
• 작업자는 접지된 손목 스트랩 또는 방진 장갑을 착용해야 합니다.
• 모든 작업대, 도구 및 장비는 적절히 접지되어야 합니다.
• 작업 표면에 도전성 또는 정전기 방전 매트를 사용하십시오.

LED를 ESD 보호 패키징에 보관 및 운반하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화이 제품의 주요 차별화 특징은단일 SMD 패키지 내 듀얼 컬러 기능및.

AlInGaP 칩 기술 사용

• 입니다. 단색 LED와 비교하여, 이 장치는 PCB 공간을 절약하고 부품 수를 줄이며 두 가지 색상이 필요한 응용 분야의 조립을 단순화합니다. 다른 듀얼 컬러 기술(예: 형광체가 있는 단일 칩)과 비교하여, 두 개의 개별 AlInGaP 칩 사용은 다음과 같은 장점을 제공합니다:색상 포화도:
• AlInGaP는 형광체 변환이 필요 없이 고도로 포화된 순수한 녹색 및 적색을 제공하여 더 높은 색상 순도를 제공합니다.효율:
• AlInGaP는 높은 외부 양자 효율로 알려져 있으며, 특히 적색 및 호박색 영역에서 장치의 고휘도에 기여합니다.독립 제어:

두 칩은 전기적으로 분리되어 색상, 밝기 및 점멸 패턴을 완전히 독립적으로 제어할 수 있습니다.

9. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q1: 녹색과 적색 LED를 각각 최대 DC 전류(30mA)로 동시에 구동할 수 있습니까?

A1: 예, 하지만 총 소비 전력을 고려해야 합니다. 30mA에서 전형적 VF 1.8V(녹색) 및 1.7V(적색)일 때, 총 전력은 약 (0.03A * 1.8V) + (0.03A * 1.7V) = 0.105W 또는 105 mW가 됩니다. 이는 개별 칩 정격 75 mW를 초과합니다. 따라서 전류 풀로 동시 동작은 접합 온도가 안전 한계 내에 유지되도록 주변 온도 및 PCB 레이아웃을 기반으로 열 관리 또는 감액이 필요할 수 있습니다.

Q2: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇입니까?

A2: 피크 파장(λP)은 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 물리적 파장입니다. 주 파장(λd)은 인지된 색상을 단일 파장으로 나타내는 CIE 색상 차트를 기반으로 계산된 값입니다. AlInGaP LED와 같은 단색 광원의 경우 종종 매우 가깝지만, 응용 분야에서 색상 사양을 위한 더 관련성 높은 파라미터는 λd입니다.

Q3: 주문 시 빈닝 코드를 어떻게 해석해야 합니까?

A3: 원하는 강도 빈(예: 최고 밝기를 위한 "J") 및 녹색 칩의 경우 주 파장 빈(예: 특정 녹색 색조를 위한 "D")을 지정할 수 있습니다. 이렇게 하면 일관된 성능의 LED를 받을 수 있습니다. 지정하지 않으면 생산된 혼합물을 받을 수 있습니다.

Q4: 방열판이 필요합니까?

A4: 최대 DC 전류 근처 또는 그 이상에서 연속 동작, 특히 높은 주변 온도 또는 두 색상이 모두 켜진 경우, 신중한 열 설계가 중요합니다. 단일 표시기의 경우 전용 방열판이 필요하지 않을 수 있지만, LED 패드에서 PCB 구리로의 좋은 열 경로(열 비아 또는 큰 구리 영역 사용)를 보장하여 열을 방산하고 성능 및 수명을 유지하는 것이 권장됩니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 휴대용 장치용 듀얼 상태 전원 표시기 설계요구 사항:

"충전 중"(적색) 및 "완전 충전/켬"(녹색)을 표시합니다. 장치는 5V USB 전원으로 구동됩니다. 표시기는 명확하게 보여야 하지만 전력 절약을 위해 지나치게 밝지 않아야 합니다.

1. 설계 단계:전류 선택:_F적절한 밝기를 제공하는 순방향 전류(I
2. )를 선택합니다. 2 mA에서 전형적 발광 강도 2.5 mcd를 기준으로, 5 mA는 명확한 표시기에 좋은 시작점이 될 수 있습니다.
   
   저항 계산:5 mA에서적색 LED_F(V
   
   R_{전형 = 1.7V)의 경우:}R
   
   적색= (5V - 1.7V) / 0.005A = 660 Ω. 표준 680 Ω 저항을 사용합니다.5 mA에서_F녹색 LED
   
   R_(V전형 = 1.8V)의 경우:
3. R녹색_F= (5V - 1.8V) / 0.005A = 640 Ω. 표준 620 Ω 또는 680 Ω 저항을 사용합니다._F전력 확인:
4. LED당 전력: P = V* I
5. ≈ 1.7V * 0.005A = 8.5 mW (적색) 및 1.8V * 0.005A = 9 mW (녹색). 둘 다 75 mW 최대치보다 훨씬 낮으며, 두 색상이 동시에 켜져도(이 사용 사례에서는 그렇지 않음) 마찬가지입니다.회로 구현:

적색 LED(핀 2,4)와 680Ω 저항을 충전 중에 출력 하이로 설정된 마이크로컨트롤러 GPIO 핀에 연결합니다. 녹색 LED(핀 1,3)와 그 저항을 충전 완료 또는 장치 켜짐 시 활성화되는 다른 GPIO 핀에 연결합니다. 공통 캐소드/애노드 구성(독립 핀에 의해 암시됨)은 이 간단한 독립 구동을 허용합니다.

PCB 레이아웃:제안된 솔더 패드 치수를 따르십시오. 솔더 브리징을 방지하기 위해 패드 사이에 솔더 마스크가 없도록 하십시오. 약간의 열 방출을 위해 LED 아래 접지면에 연결된 작은 구리 영역을 포함하십시오.11. 기술 원리 소개

이 LED는_{알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP)}반도체 재료를 기반으로 합니다. 이는 III-V 화합물 반도체로, Al, In, Ga, P의 비율을 변화시켜 가전자대와 전도대 사이의 에너지 차이인 밴드갭 에너지를 정밀하게 조정할 수 있습니다. 이 조정 가능성은 엔지니어가 가시 스펙트럼의 적색, 주황색, 호박색 및 녹색 영역에서 특정 파장의 빛을 방출하는 재료를 설계할 수 있게 합니다._{AlInGaP 칩의 p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면, 전자는 n-영역에서 p-영역으로, 정공은 p-영역에서 n-영역으로 주입됩니다. 이들 전하 캐리어는 접합의 활성 영역에서 재결합합니다. AlInGaP와 같은 직접 밴드갭 반도체에서 이 재결합 사건은 광자(광 입자) 형태로 에너지를 방출합니다. 이 광자의 파장(색상)은 재료의 밴드갭 에너지(E}광자

= hc/λ ≈ E

밴드갭

• )에 의해 직접 결정됩니다. 듀얼 컬러 패키지는 각각 녹색광과 적색광을 생성하기 위해 다른 조성을 가진 AlInGaP 재료로 만들어진 두 개의 독립적으로 제작된 칩을 수용합니다.12. 업계 동향 및 발전
• SMD 표시기 LED 시장은 계속 발전하고 있습니다. 이 유형의 구성 요소와 관련된 주요 동향은 다음과 같습니다:소형화:
• 이 장치는 표준 패키지를 사용하지만, 특히 소비자 휴대용 전자제품에서 점점 더 밀집된 PCB에서 공간을 절약하기 위해 더 작은 풋프린트(예: 0402, 0201)에 대한 지속적인 추진이 있습니다.효율 증가:
• 지속적인 재료 과학 및 칩 설계 개선은 입력 전기 와트당 더 많은 빛(루멘)을 추출하여 주어진 밝기 수준에서 전력 소비를 줄이는 것을 목표로 합니다.향상된 신뢰성 및 견고성:
• 패키징 재료 및 다이 부착 기술의 개선은 장치가 더 높은 온도, 습도 및 기계적 응력을 견딜 수 있는 능력을 향상시켜 자동차 및 산업 응용 분야에서의 사용을 확대합니다.통합 솔루션: