LTST-C155KGJRKT 듀얼 컬러 SMD LED 데이터시트 - 패키지 치수 - 녹색/적색 - 20mA - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 듀얼 컬러 표면 실장 장치(SMD) LED의 사양을 상세히 설명합니다. 이 부품은 단일 패키지 내에 두 개의 별개의 AlInGaP 반도체 칩을 통합하여 녹색과 적색 빛을 모두 방출할 수 있습니다. 이 설계는 최소한의 공간에서 컴팩트한 이중 색상 표시 또는 상태 표시가 필요한 응용 분야에 최적화되어 있습니다. 이 장치는 RoHS 지침을 준수하며 친환경 제품으로 분류됩니다.

LED는 업계 표준 포장, 특히 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 공급됩니다. 이 형식은 현대 전자 제조에서 일반적으로 사용되는 고속 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 보장합니다. 또한 패키지는 표준 적외선(IR) 및 기상 리플로우 솔더링 공정을 견딜 수 있도록 설계되어 인쇄 회로 기판(PCB) 어셈블리에 통합하기 용이합니다.

2. 기술 파라미터 심층 해석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 신뢰할 수 있는 작동을 위해서는 이러한 한계를 단순히 초과해서는 안 됩니다.

• 소비 전력 (P_D):칩당 75 mW (녹색 및 적색). 이 파라미터는 LED 다이 내에서 열로 변환될 수 있는 총 전기 전력을 제한합니다. 이 값을 초과하면 열 폭주 및 반도체 재료의 열화 위험이 있습니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):1/10 듀티 사이클과 0.1ms 펄스 폭 조건에서 80 mA로 지정됩니다. 이 정격은 펄스 작동 전용이며, 스트로브 또는 신호 응용 분야와 같이 짧은 시간 동안 높은 밝기를 허용합니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):30 mA DC. 이는 연속 작동에 권장되는 최대 정상 상태 전류입니다. LED의 구동 회로를 설계할 때의 주요 파라미터입니다.
• 전류 감액:25°C부터 0.4 mA/°C의 선형 감액. 주변 온도(T_a)가 증가함에 따라 접합 온도 한계를 초과하지 않도록 허용 가능한 최대 연속 전류를 비례적으로 감소시켜야 합니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 이보다 큰 역방향 바이어스 전압을 가하면 LED 칩의 항복 및 파괴적 고장이 발생할 수 있습니다.
• 작동 및 보관 온도:-55°C ~ +85°C. 장치는 이 전체 산업용 온도 범위 내에서 보관 및 작동될 수 있습니다.
• 솔더링 온도 내성:패키지는 260°C에서 5초 동안 웨이브 또는 IR 솔더링, 또는 215°C에서 3분 동안 기상 솔더링을 견딜 수 있어 무연(Pb-free) 조립 공정에 적합함을 확인합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

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

• 광도 (I_V):녹색 칩은 일반적으로 35.0 mcd(밀리칸델라)의 강도를 가지며, 적색 칩은 일반적으로 45.0 mcd로 더 밝으며, 둘 다 최소 18.0 mcd입니다. 강도는 명시(CIE) 인간 눈 반응 곡선과 일치하도록 필터링된 센서를 사용하여 측정됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2):130도 (일반적). 이 넓은 시야각은 강도가 축상 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로 정의되며, 이 LED는 넓은 가시성이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
• 피크 파장 (λ_P):녹색: 574 nm (일반적), 적색: 639 nm (일반적). 이는 스펙트럼 전력 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):녹색: 571 nm (일반적), 적색: 631 nm (일반적). CIE 색도도에서 유도된 이 값은 인간의 눈이 인지하는 빛의 색상을 정의하는 단일 파장입니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):녹색: 15 nm (일반적), 적색: 20 nm (일반적). 이는 방출된 빛의 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 더 좁은 대역폭은 더 포화된 색상을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):20mA에서 두 색상 모두 2.0 V (일반적), 2.4 V (최대). 이는 전류 제한 회로 설계에 중요한 파라미터입니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 10 µA (최대), 최소 누설 전류로 우수한 다이오드 특성을 나타냅니다.
• 정전 용량 (C):0V 바이어스 및 1 MHz에서 40 pF (일반적). 이 낮은 정전 용량은 고주파 스위칭 또는 멀티플렉싱 응용 분야에 유리합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LED는 생산 로트 내 일관성을 보장하기 위해 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 강도 또는 색상 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

녹색 및 적색 칩 모두 20mA에서 광도에 대해 동일하게 빈닝됩니다. 빈 코드(M, N, P, Q)는 최소 및 최대 강도의 오름차순 범위를 나타냅니다. 예를 들어, 빈 'M'은 18.0~28.0 mcd를 포함하고, 빈 'Q'는 71.0~112.0 mcd를 포함합니다. 각 빈 내에서 측정 및 생산 변동을 고려하기 위해 ±15%의 허용 오차가 적용됩니다.

3.2 주 파장 빈닝 (녹색 전용)

녹색 LED는 색상 일관성을 제어하기 위해 주 파장별로 추가로 빈닝됩니다. 세 개의 빈이 정의됩니다: 'C' (567.5-570.5 nm), 'D' (570.5-573.5 nm), 'E' (573.5-576.5 nm). 각 빈에 대해 ±1 nm의 엄격한 허용 오차가 유지되어 동일한 빈의 장치 간에 균일한 녹색 색조를 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 곡선(예: 그림1, 그림6)이 참조되지만, 그에 대한 일반적인 해석은 설계에 매우 중요합니다.

• I-V 곡선:순방향 전압(V_F)은 순방향 전류(I_F)와 대수 관계를 보입니다. V_F의 작은 증가는 I_F의 큰 증가를 초래하며, 이는 안정적인 광 출력을 위해 정전류 구동이 필수적인 이유입니다.
• 광도 대 전류:정상 작동 범위(정격 연속 전류까지)에서 강도는 순방향 전류에 거의 비례합니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 열 증가로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다.
• 온도 특성:광도는 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 순방향 전압도 음의 온도 계수를 가지며, 이는 온도가 상승함에 따라 V_F가 약간 감소함을 의미합니다. 열 효과를 관리하기 위해 0.4 mA/°C의 감액 계수가 적용됩니다.
• 스펙트럼 분포:AlInGaP LED의 방출 스펙트럼은 상대적으로 좁고 가우시안 형태이며 피크 파장을 중심으로 합니다. 주 파장은 이 스펙트럼과 CIE 색상 일치 함수에서 계산됩니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 장치 및 핀 할당

LED는 투명 렌즈를 특징으로 합니다. 내부 듀얼 컬러 칩은 특정 핀 할당을 가집니다: 핀 1과 3은 녹색 AlInGaP 칩에 할당되고, 핀 2와 4는 적색 AlInGaP 칩에 할당됩니다. 이 구성은 각 색상을 독립적으로 제어할 수 있게 합니다.

5.2 패키지 및 테이프/릴 치수

장치는 EIA 표준 패키지 외곽에 부합합니다. 달리 명시되지 않는 한 모든 치수는 표준 허용 오차 ±0.10 mm로 밀리미터 단위로 제공됩니다. 부품은 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 포장되어 7인치(약 178 mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 장치 외곽, 권장 PCB 랜딩 패드 패턴 및 테이프/릴 치수에 대한 상세한 기계 도면이 포함되어 PCB 설계 및 조립 설정을 안내합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 권장 리플로우 프로파일

두 가지 적외선(IR) 리플로우 솔더링 프로파일이 제안됩니다: 하나는 표준(주석-납) 솔더 공정용이고, 다른 하나는 무연(Pb-free) 솔더 공정용입니다. 무연 프로파일은 SnAgCu(주석-은-구리) 솔더 페이스트 사용에 맞게 특별히 보정되었습니다. 주요 파라미터에는 제어된 상승, 액상선 이상의 정의된 시간, 피크 온도(일반적으로 최대 240-260°C), 및 구성 요소의 열 응력을 최소화하기 위한 제어된 냉각 속도가 포함됩니다.

6.2 보관 및 취급

LED는 30°C 및 70% 상대 습도를 초과하지 않는 환경에 보관해야 합니다. 원래의 습기 차단 포장에서 꺼낸 부품은 일주일 이내에 리플로우 솔더링해야 합니다. 원래 포장 외부에서 더 오래 보관할 경우, 건조제가 있는 밀폐 용기 또는 질소 분위기에서 보관해야 합니다. 일주일 이상 보관된 경우, 솔더링 전에 약 60°C에서 최소 24시간 동안 베이크아웃하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지하는 것이 좋습니다.

6.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올과 같은 지정된 알코올 기반 용매만 사용해야 합니다. LED는 상온에서 1분 미만으로 담가야 합니다. 지정되지 않거나 강력한 화학 세척제를 사용하면 플라스틱 렌즈와 패키지 재료가 손상될 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

표준 포장은 7인치 릴당 3000개입니다. 잔여 수량에 대해서는 최소 주문 수량 500개가 적용됩니다. 테이프 및 릴 시스템은 ANSI/EIA-481-1-A 사양을 준수합니다. 주요 테이프 사양은 다음과 같습니다: 빈 부품 포켓은 커버 테이프로 밀봉되며, 표준에 따라 릴당 최대 2개의 연속 누락 부품("누락 램프")이 허용됩니다.

8. 응용 제안

8.1 일반적인 응용 시나리오

이 듀얼 컬러 LED는 공간이 제한적이고 여러 상태를 전달해야 하는 상태 및 표시기 응용 분야에 이상적입니다. 예를 들면: 소비자 가전의 전원/상태 표시기(예: 충전/대기), 산업 제어 패널의 이중 색상 신호등, 네트워킹 장비의 상태 디스플레이, 두 가지 색상이 필요한 멤브레인 스위치 또는 아이콘의 백라이트 등이 있습니다.

8.2 설계 고려사항 및 구동 방법

중요:LED는 전류 구동 장치입니다. 특히 여러 LED가 병렬로 연결된 경우 균일한 밝기를 보장하기 위해각LED 또는 각 색상 채널에 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 권장 회로(회로 A)는 LED와 직렬로 연결된 저항을 보여줍니다. 개별 저항 없이 여러 LED를 직접 병렬로 연결하는 것(회로 B)은 피해야 합니다. 그들의 순방향 전압(V_F) 특성의 작은 변동으로 인해 전류 분배 및 결과적으로 밝기에 상당한 차이가 발생하기 때문입니다.

구동 전류는 필요한 밝기와 절대 최대 정격을 기반으로 설정해야 하며, 상승된 주변 온도에 필요한 감액을 고려해야 합니다.

8.3 정전기 방전 (ESD) 보호

LED는 정전기 방전에 민감합니다. 취급 및 조립 중 ESD 손상을 방지하려면:

• 작업자는 접지된 손목 스트랩 또는 방전 장갑을 착용해야 합니다.
• 모든 장비, 작업대 및 보관대는 적절히 접지되어야 합니다.
• 이온화기는 플라스틱 렌즈에 축적될 수 있는 정전기를 중화시키는 데 사용할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 구성 요소의 주요 차별화 기능은 단일의 컴팩트한 SMD 패키지에 두 개의 고성능 AlInGaP 칩(녹색 및 적색)을 통합한 것입니다. AlInGaP 기술은 GaAsP와 같은 오래된 기술에 비해 적색 및 호박색에 대해 더 높은 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공합니다. 130도의 넓은 시야각과 각 색상에 대한 독립적인 핀 제어의 조합은 단색 LED 또는 공통 애노드/캐소드를 가진 사전 혼합 이중 색상 LED에서는 사용할 수 없는 설계 유연성을 제공합니다. 자동 조립 및 무연 리플로우 공정과의 호환성은 현대적이고 제조 가능한 솔루션으로 만듭니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 녹색과 적색 LED를 각각 최대 30mA로 동시에 구동할 수 있나요?

A: 아닙니다. 총 소비 전력에 대한 절대 최대 정격은 칩당 75 mW입니다. 일반적인 V_F가 2.0V일 때 30mA로 둘 다 구동하면 칩당 60 mW(P=I*V)가 되어 한계 내에 있습니다. 그러나 V_F가 최대 2.4V인 경우 전력은 72 mW가 되어 한계에 매우 가깝습니다. 특히 더 높은 주변 온도에서 두 색상을 연속적으로 구동할 때는 장기간 신뢰할 수 있는 작동을 위해 전류를 감액하는 것이 좋습니다.

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

A: 피크 파장(λ_P)은 LED가 가장 많은 광학 전력을 방출하는 물리적 파장입니다. 주 파장(λ_d)은 인간의 눈이 그 스펙트럼의 색상을 어떻게 인지하는지에 기반한 계산 값입니다. 단색 광원의 경우 둘은 동일합니다. 일부 스펙트럼 폭을 가진 LED의 경우, λ_d는 동일한 색상으로 보일 단일 파장입니다. λ_d는 디스플레이 응용 분야에서 색상 사양과 더 관련이 있습니다.

Q: 올바른 전류 제한 저항 값을 어떻게 선택하나요?

A: 옴의 법칙을 사용하세요: R = (V_공급- V_{F_LED}) / I_{F_원하는}. 보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F(2.4V)를 사용하여 부품 간 변동이 있어도 전류가 목표를 초과하지 않도록 합니다. 예를 들어, 5V 공급 전압과 20mA의 목표 I_F의 경우: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 옴. 가장 가까운 표준 값(예: 120 또는 150 옴)을 사용할 수 있으며, 실제 전류를 다시 계산합니다.

11. 실용 설계 및 사용 사례

사례: 휴대용 장치용 듀얼 상태 표시기

설계자가 컴팩트한 핸드헬드 미터를 제작 중입니다. 세 가지 상태를 표시하기 위해 단일 표시기가 필요합니다: 꺼짐, 측정 중(녹색), 오류/배터리 부족(적색). LTST-C155KGJRKT를 사용하면 두 개의 별도 LED를 사용하는 것에 비해 보드 공간을 절약할 수 있습니다.

구현:마이크로컨트롤러(MCU)에는 오픈 드레인 출력으로 구성된 두 개의 GPIO 핀이 있습니다. 각 핀은 전류 제한 저항(위와 같이 계산)을 통해 한 색상의 캐소드에 연결됩니다. 두 LED 색상의 애노드는 시스템의 3.3V 레일에 연결됩니다. 녹색을 활성화하려면 MCU가 녹색 GPIO 핀을 로우로 구동합니다. 적색을 활성화하려면 적색 GPIO 핀을 로우로 구동합니다. LED를 끄려면 두 GPIO 핀을 고임피던스 상태로 설정합니다. 이 회로는 최소한의 구성 요소로 독립적인 제어를 제공합니다.

고려사항:설계자는 MCU의 GPIO 핀이 필요한 LED 전류(예: 20mA)를 싱크할 수 있는지 확인해야 합니다. 그렇지 않다면 간단한 트랜지스터 스위치를 추가할 수 있습니다. 넓은 시야각은 장치를 들고 있을 때 다양한 각도에서 표시기가 보이도록 합니다.

12. 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 n형 영역의 전자가 p형 영역의 정공과 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 파장(색상)은 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. 이 장치는 두 칩 모두에 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)를 사용하며, 이 재료 시스템은 적색, 주황색, 호박색 및 녹색 스펙트럼 영역에서 높은 효율로 알려져 있습니다. "투명" 렌즈는 확산되지 않아 칩의 고유한 고도로 방향성 있는 빛 패턴을 방출하여 지정된 넓은 시야각을 제공합니다.

표시기 LED의 동향은 더 높은 효율(단위 전력당 더 많은 광 출력), 더 조밀한 PCB 레이아웃을 위한 더 작은 패키지 크기, 더 엄격한 빈닝을 통한 향상된 색상 일관성을 지향하고 있습니다. 또한 단일 패키지에 여러 칩(RGB, 듀얼 컬러)을 통합하여 컴팩트한 폼 팩터에서 다중 색상 및 색상 혼합 기능을 가능하게 하는 추세도 증가하고 있습니다. 더욱이, 점점 더 엄격해지는 환경 규정(RoHS, REACH) 및 고온 무연 조립 공정과의 호환성은 근본적인 요구 사항으로 남아 있습니다. 새로운 반도체 재료와 형광체의 개발은 가시 스펙트럼 전반에 걸쳐 LED의 색역과 효율을 계속 확장하고 있습니다.

The trend in indicator LEDs continues toward higher efficiency (more light output per unit of electrical power), smaller package sizes for denser PCB layouts, and improved color consistency through tighter binning. There is also a growing integration of multiple chips (RGB, dual-color) into single packages to enable multi-color and color-mixing capabilities in a compact form factor. Furthermore, compatibility with increasingly stringent environmental regulations (RoHS, REACH) and high-temperature, lead-free assembly processes remains a fundamental requirement. The development of new semiconductor materials and phosphors continues to expand the color gamut and efficiency of LEDs across the visible spectrum.