듀얼 컬러 SMD LED LTST-S326KFKGKT 데이터시트 - 오렌지/그린 - 20mA - 75mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고휘도, 듀얼 컬러, 사이드 룩킹 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 상세 사양을 설명합니다. 이 장치는 단일 패키지 내에 오렌지광을 방출하는 칩과 녹색광을 방출하는 칩, 두 개의 별도 반도체 칩을 통합합니다. 공간이 제한적이고 측면 발광이 필요한 컴팩트하고 신뢰성 높으며 효율적인 지시등 또는 백라이트 솔루션이 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

본 제품의 핵심 장점은 RoHS(유해물질 제한) 지침을 준수하여 환경 친화적인 설계에 적합하다는 점입니다. 두 색상 모두 고효율과 우수한 색순도로 알려진 초고휘도 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 재료 시스템을 채택했습니다. 패키지는 우수한 납땜성을 위해 주석 도금 처리되어 있습니다. 표준 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비 및 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 완벽하게 호환되어 대량 생산을 용이하게 합니다.

목표 시장은 듀얼 상태 표시(예: 전원 켜짐/대기, 충전 상태, 네트워크 활동) 또는 컴팩트한 측면 조명이 필요한 다양한 소비자 가전, 산업용 제어판, 자동차 실내 조명, 계측기 및 통신 장비를 포괄합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않습니다. 오렌지 및 그린 칩 모두에 대해:

• 소비 전력 (Pd):75 mW. 이는 열로 소산될 수 있는 최대 총 전력(전류 * 순방향 전압)입니다. 이 한계를 초과하면 과열 및 파괴적 고장의 위험이 있습니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):80 mA. 이는 펄스 조건(1/10 듀티 사이클 및 0.1ms 펄스 폭 기준)에서 허용되는 최대 전류입니다. 이는 DC 정격보다 훨씬 높아 짧고 고강도의 섬광을 가능하게 합니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):30 mA. 이는 안정적인 장기 운전을 위해 권장되는 최대 연속 전류입니다. 광도 테스트를 위한 일반적인 동작 조건은 20 mA입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 이보다 높은 역바이어스 전압을 인가하면 LED의 PN 접합이 항복될 수 있습니다.
• 동작 온도 범위:-30°C ~ +85°C. 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 기능이 보장됩니다.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +85°C.
• 적외선 솔더링 조건:260°C 피크 온도를 10초 동안 견딜 수 있으며, 이는 무연(Pb-free) 솔더 리플로우 공정의 표준 요구사항입니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이 파라미터들은 별도로 명시되지 않는 한, 표준 주변 온도(Ta) 25°C 및 순방향 전류(I_F) 20 mA에서 측정됩니다. 이는 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_V):밝기의 핵심 측정치입니다.
  • 오렌지:일반값은 160 mcd(밀리칸델라)이며, 최소값은 71 mcd입니다.
  • 그린:일반값은 50 mcd이며, 최소값은 18 mcd입니다.
  동일 구동 전류에서 오렌지 칩은 그린 칩보다 훨씬 밝으며, 이는 오렌지/적색 스펙트럼에서 AlInGaP 기술의 특징입니다.
• 시야각 (2θ_1/2):130도 (두 색상 모두 일반적). 이 넓은 시야각은 사이드 룩킹 LED의 정의된 특징으로, LED를 측면에서 보는 애플리케이션에 적합한 넓은 발광 패턴을 제공합니다.
• 피크 발광 파장 (λ_P):방출된 빛의 강도가 가장 높은 파장입니다.
  • 오렌지:610 nm (일반적).
  • 그린:574 nm (일반적).
• 주 파장 (λ_d):CIE 색도도에서 도출된, 인지되는 빛의 색상을 가장 잘 나타내는 단일 파장입니다.
  • 오렌지:601 nm (일반적).
  • 그린:570 nm (일반적).
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):최대 강도의 절반에서 측정된 방출 스펙트럼의 대역폭입니다. 일반값은 오렌지 15 nm, 그린 17 nm로, 상대적으로 순수하고 포화된 색상을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):지정된 전류에서 동작할 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
  • 두 색상 모두:일반값은 2.0 V이며, 20 mA에서 최대 2.4 V입니다. 이 상대적으로 낮은 V_F는 저전압 논리 회로(예: 3.3V 또는 5V 시스템)와 호환됩니다.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 전압 5V에서 최대 10 μA로, 우수한 접합 품질을 나타냅니다.

중요 참고사항:광도는 인간 눈의 명시 응답을 모방하는 필터를 사용하여 측정됩니다. 시야각(θ_1/2)은 강도가 정축 값의 절반으로 떨어지는 오프축 각도입니다. 장치는 정전기 방전(ESD)에 민감하므로 접지된 장비를 사용한 적절한 취급이 필수적입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산의 일관성을 보장하기 위해, LED는 측정된 광도에 따라 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 밝기 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 오렌지 LED 광도 빈

I_F= 20 mA에서 빈닝됩니다. 각 빈 내 허용 오차는 ±15%입니다.

• 빈 Q:71.0 – 112.0 mcd
• 빈 R:112.0 – 180.0 mcd
• 빈 S:180.0 – 280.0 mcd

3.2 그린 LED 광도 빈

I_F= 20 mA에서 빈닝됩니다. 각 빈 내 허용 오차는 ±15%입니다.

• 빈 M:18.0 – 28.0 mcd
• 빈 N:28.0 – 45.0 mcd
• 빈 P:45.0 – 71.0 mcd
• 빈 Q:71.0 – 112.0 mcd
• 빈 R:112.0 – 180.0 mcd

이 빈닝 구조는 오렌지 LED에 비해 그린 LED에 대해 더 넓은 범위의 사용 가능한 밝기 레벨을 보여줍니다. 설계자는 애플리케이션에 필요한 광도 범위를 보장하기 위해 주문 시 필요한 빈 코드를 반드시 지정해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 일반적인 성능 곡선(6페이지 참조)을 언급합니다. 정확한 그래프는 본문에 재현되지 않았지만, 그 함의는 설계에 매우 중요합니다.

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):이 곡선은 비선형입니다. 순방향 전압(V_F)은 음의 온도 계수를 가지며, 접합 온도가 증가함에 따라 약간 감소합니다. 안정적인 광 출력을 위해 일정 전압원보다는 일정 전류원으로 LED를 구동하는 것이 필수적입니다.
• 광도 대 순방향 전류:광도는 일정 지점까지 전류와 거의 선형적으로 증가하지만, 매우 높은 전류에서는 열 증가로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다. 권장되는 20-30 mA 이하에서 동작하면 최적의 성능과 수명을 보장합니다.
• 광도 대 주변 온도:AlInGaP LED의 출력은 일반적으로 주변 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 설계자는 고온 환경에서 충분한 밝기를 보장하기 위해 이 디레이팅을 반드시 고려해야 합니다.
• 스펙트럼 분포:그래프는 파장에 따른 상대 강도를 보여주며, 피크 및 주 파장과 색순도에 영향을 미치는 스펙트럼 반치폭을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 극성

장치는 EIA 표준 SMD 패키지 외형을 따릅니다. 주요 치수 공차는 별도로 명시되지 않는 한 ±0.10 mm입니다. 렌즈는 워터 클리어입니다. 핀 할당은 정확한 동작을 위해 매우 중요합니다:

• 핀 C1:Anode for the그린 LED 칩의 애노드.
• 핀 C2:Anode for the오렌지 LED 칩의 애노드.
• 두 칩의 캐소드는 내부적으로 공통 단자(일반적으로 세 번째 핀이나 열 패드, 패키지에 따라 다름)에 연결되어 있습니다. 정확한 연결 다이어그램은 데이터시트의 회로도를 참조해야 합니다.

5.2 권장 솔더 패드 레이아웃

데이터시트는 PCB용 권장 랜드 패턴(풋프린트) 치수를 제공합니다. 이러한 권장사항을 준수하는 것은 리플로우 공정 중 신뢰할 수 있는 솔더 접합, 적절한 정렬 및 효과적인 열 방산을 달성하는 데 매우 중요합니다. 제안된 패턴은 충분한 솔더 양을 보장하고 툼스토닝(한쪽 끝으로 부품이 서는 현상)과 같은 문제를 방지합니다. 리플로우 공정을 최적화하기 위한 권장 솔더링 방향도 표시되어 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

무연 공정을 위한 상세한 권장 IR 리플로우 프로파일이 제공됩니다(3페이지). 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열:150–200°C에서 최대 120초 동안 보드를 점진적으로 가열하고 플럭스를 활성화합니다.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 온도 이상 시간:임계 온도 영역(무연 솔더의 경우 일반적으로 ~217°C) 내 시간은 LED를 과열시키지 않고 적절한 솔더 접합 형성을 보장하기 위해 제어되어야 합니다. 이 프로파일은 JEDEC 표준을 기반으로 합니다.
• 제한:장치는 이 리플로우 공정을 최대 두 번까지 견딜 수 있습니다.

참고:최적의 프로파일은 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 다릅니다. 제공된 프로파일은 실제 생산 설정에 맞게 특성화 및 조정되어야 하는 시작점 역할을 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의가 필요합니다:

• 인두 온도:최대 300°C.
• 솔더링 시간:접합당 최대 3초.
• 제한:열 응력을 최소화하기 위해 핸드 솔더링은 한 번만 수행해야 합니다.

6.3 세척

지정된 세정제만 사용해야 합니다. 지정되지 않은 화학 물질은 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있습니다. 솔더링 후 세척이 필요한 경우, 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것이 허용됩니다.

6.4 보관 및 취급

• 습기 민감도:LED는 건조제와 함께 습기 차단 백에 포장됩니다. 원래 밀봉된 백이 개봉되면 부품은 주변 습도에 노출됩니다.
• 플로어 라이프:방습 백 개봉 후 일주일 이내에 IR 리플로우 솔더링을 완료하는 것이 권장됩니다.
• 장기 보관:원래 백 외부에서 일주일 이상 보관할 경우, 부품은 건조제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 데시케이터에 보관해야 합니다.
• 베이킹:원래 포장에서 일주일 이상 보관된 부품은 조립 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝코닝"(패키지 균열)을 방지해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

장치는 자동 조립을 위해 공급되며, 7인치(178mm) 직경 릴에 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 포장됩니다.

• 릴당 수량:3000개.
• 최소 주문 수량 (MOQ):잔여 수량의 경우 500개.
• 커버 테이프:빈 부품 포켓은 탑 커버 테이프로 밀봉됩니다.
• 누락 부품:테이프에서 허용되는 연속 누락 LED의 최대 개수는 2개입니다.
• 표준:포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

7.2 부품 번호 구조

부품 번호 LTST-S326KFKGKT는 특정 속성을 인코딩합니다. 전체 회사 디코딩은 공개되지 않을 수 있지만, 일반적인 구조는 시리즈 코드(LTST), 패키지 크기/유형(S326), 색상/렌즈(듀얼 컬러 워터 클리어용 KFKGKT) 및 잠재적으로 빈 코드를 포함합니다. 광도에 대한 정확한 빈 코드는 주문 시 확인하거나 지정해야 합니다.

8. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 듀얼 상태 표시기:전원 켜짐(그린) / 고장(오렌지); 충전 완료(그린) / 충전 중(오렌지); 네트워크 링크/활동.
• 측면 조명:멤브레인 스위치, 에지 라이트 패널 또는 LED가 시야 표면에 수직으로 장착되는 라이트 가이드용 백라이트.
• 소비자 가전:라우터, 프린터, 오디오 장비 및 게임 콘솔의 상태 표시등.
• 산업 제어:기계 상태, 경보 조건 또는 모드 선택을 위한 패널 표시기.

8.2 중요한 설계 고려사항

1. 전류 제한:절대 LED를 전압원에 직접 연결하지 마십시오. 항상 직렬 전류 제한 저항 또는 바람직하게는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 저항 값을 R = (V_공급- V_F) / I_F를 사용하여 계산하십시오. 견고한 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F(2.4V)를 사용하십시오.
2. 열 관리:소비 전력은 낮지만, 특히 최대 전류 근처 또는 고주변 온도에서 동작할 경우, PCB 레이아웃은 솔더 패드 주변에 히트싱크 역할을 할 수 있는 충분한 구리 면적을 제공해야 합니다.
3. ESD 보호:민감한 환경에서 LED를 구동하는 신호 라인에 ESD 보호를 구현하십시오. 취급 및 조립 중 엄격한 ESD 프로토콜을 따르십시오.
4. 광학 설계:130도의 시야각은 넓은 분산을 제공합니다. 더 집중된 빔이 필요한 애플리케이션의 경우 외부 렌즈나 라이트 파이프가 필요할 수 있습니다.
5. 독립 제어:두 LED는 별도의 애노드를 가지고 있습니다. 이를 통해 두 개의 마이크로컨트롤러 GPIO 핀(적절한 드라이버/저항 포함)으로 독립적으로 제어하거나 멀티플렉싱할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

단일 컬러 SMD LED와 비교하여, 이 듀얼 컬러 장치는 하나의 패키지 풋프린트에 두 가지 기능을 결합하여 PCB에서 상당한 공간 절약을 제공합니다. 기존의 스루홀 바이컬러 LED에 비해, SMD 형식은 자동화된 조립, 더 높은 보드 밀도 및 더 나은 신뢰성을 가능하게 합니다.

이 특정 부품의 주요 차별화 요소는 두 색상 모두에 AlInGaP 기술을 사용한다는 점입니다. 이 기술은 일반적으로 오렌지/적색용 다른 일부 재료 시스템에 비해 더 높은 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공하며, 호환되는 그린과 함께 사용됩니다. 사이드 룩킹 폼 팩터는 에지 라이팅 애플리케이션에서 탑 에미팅 LED에 비해 뚜렷한 장점입니다. 넓은 130도 시야각과 RoHS 준수는 현대 부품에 대한 표준 기대사항입니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1: 두 LED 칩을 각각 최대 DC 전류(30mA)로 동시에 구동할 수 있나요?

A1: 기술적으로는 가능하지만, 총 소비 전력을 고려해야 합니다. 30mA 및 일반 V_F 2.0V에서 각 칩은 60mW를 소비하여 총 120mW가 됩니다. 이는 절대 최대 소비 전력 정격 75mW칩당을 초과하며, 결합된 열 부하로 인해 과열이 발생할 수 있습니다. 연속 사용 시 각 칩을 20mA 이하에서 동작시키는 것이 더 안전합니다.

Q2: 실제 부품에서 올바른 핀(C1 대 C2)을 어떻게 식별하나요?

A2: 데이터시트 패키지 도면에는 패키지 상의 점, 노치 또는 모따기된 모서리와 같은 극성 마커가 표시됩니다. 이 마커는 특정 핀(예: 핀 1)에 해당합니다. 이 마커를 데이터시트의 핀 할당 테이블(C1=그린, C2=오렌지)과 교차 참조해야 합니다. 항상 공급업체의 문서로 확인하십시오.

Q3: 빈닝 허용 오차가 ±15%인 이유는 무엇인가요? 더 엄격한 빈을 얻을 수 있나요?

A3: ±15%는 표준 지시등 LED의 광도 빈에 대한 일반적인 산업 허용 오차입니다. 이는 일반적인 공정 변동을 고려한 것입니다. 더 엄격한 빈(예: ±5%)은 특별 주문이나 고급 부품으로 이용 가능할 수 있지만, 일반적으로 더 높은 비용이 듭니다. 대부분의 지시등 애플리케이션에서는 ±15%가 허용됩니다.

Q4: 제 리플로우 오븐 프로파일이 제안과 다릅니다. 이것이 문제가 되나요?

A4: 제안된 프로파일은 지침입니다. 실제 프로파일이 절대 최대 정격(260°C, 10초)을 초과하지 않는 것이 필수적입니다. LED의 피크 온도와 액상선 온도 이상 시간이 안전한 한계 내에 있는지 확인하기 위해 공정을 특성화해야 합니다. 열전쌍을 통한 프로파일 검증을 권장합니다.

11. 실용적인 설계 사례 연구

시나리오:단일 사이드 뷰 창이 있는 휴대용 장치용 상태 표시등 설계. 표시등은 "정상 작동"에는 그린, "배터리 부족"에는 오렌지를 표시해야 합니다.

구현:

1. 부품 선택:LTST-S326KFKGKT는 측면 발광으로 창 가장자리 옆에 완벽하게 맞고, 하나의 패키지에 듀얼 컬러 기능을 갖추고 있어 이상적입니다.
2. 회로도:핀 C1(그린)과 핀 C2(오렌지)를 전류 제한 저항을 통해 장치의 마이크로컨트롤러의 두 개 별도 GPIO 핀에 연결합니다. 공급 전압 3.3V, 구동 전류 15mA(배터리 수명을 위해 보수적)에 대한 저항 값을 계산합니다: R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60 옴. 다음 표준 값인 62 옴을 사용합니다.
3. PCB 레이아웃:LED를 표시등 창에 인접한 보드 가장자리에 최대한 가깝게 배치합니다. 데이터시트의 권장 솔더 패드 치수를 따릅니다. 열 방산을 위해 열 패드(캐소드)에 연결된 작은 구리 푸어를 추가합니다.
4. 펌웨어:마이크로컨트롤러 코드는 시스템 상태에 따라 그린 또는 오렌지 LED를 점등하기 위해 해당 GPIO 핀을 하이로 설정하기만 하면 됩니다.

12. 기술 원리 소개

이 LED는 반도체 전계발광을 기반으로 합니다. 각 칩의 핵심은 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 재료로 만들어진 PN 접합입니다. 순방향 전압이 인가되면, N형 영역의 전자와 P형 영역의 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 반도체의 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 오렌지 칩은 그린 칩보다 더 작은 밴드갭을 가집니다. 접합에서 생성된 빛은 돔 형태의 에폭시 렌즈를 통해 빠져나가며, 이 렌즈는 반도체 다이와 와이어 본드를 보호합니다. 사이드 룩킹 패키지는 주 발광을 측면으로 유도하는 반사 컵을 포함합니다.

13. 산업 동향 및 발전

SMD 지시등 LED의 동향은 계속해서 더 높은 효율(단위 전력당 더 많은 광 출력)을 향해 나아가고 있으며, 이는 에너지 소비와 열 발생을 줄입니다. 또한 소형화를 위한 노력이 있으며, 패키지는 광학 성능을 유지하거나 개선하면서 점점 더 작아지고 있습니다. 여러 색상 또는 심지어 RGB 기능을 단일 미니어처 패키지에 통합하는 것이 일반적입니다. 더 나아가, 패키징 재료의 발전은 더 높은 온도 리플로우 프로파일과 더 가혹한 환경 조건에서의 신뢰성을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 더 강력하고 일관된 빈닝 시스템의 채택은 설계자가 제품에서 더 엄격한 색상 및 밝기 균일성을 달성하는 데 도움이 됩니다. AlInGaP와 같은 기반 반도체 재료는 온도와 수명에 걸친 내부 양자 효율 및 색상 안정성을 개선하기 위해 지속적으로 정제되고 있습니다.