듀얼 컬러 SMD LED LTW-C195DSKF-5A 데이터시트 - 화이트 & 오렌지 - 20-30mA - 72-75mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTW-C195DSKF-5A는 소형, 신뢰성 높고 밝은 표시등 또는 백라이트 솔루션이 필요한 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 듀얼 컬러 표면 실장 장치(SMD) LED입니다. 단일 EIA 표준 패키지 내에 두 가지 별개의 반도체 칩을 통합했습니다: 백색광 발광용 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 칩과 오렌지색광 발광용 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 칩입니다. 이 구성은 단일 부품 공간에서 듀얼 컬러 작동을 가능하게 하여 귀중한 PCB 공간을 절약합니다. 이 장치는 7인치 직경 릴에 공급되는 8mm 테이프에 포장되어 고속 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와 완벽하게 호환됩니다. 그린 제품으로 분류되며 RoHS(유해물질 제한) 지침을 준수합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않으며 신뢰할 수 있는 장기 성능을 위해 피해야 합니다.

• 전력 소산 (Pd):화이트 칩: 72 mW, 오렌지 칩: 75 mW. 이는 열로 손실될 수 있는 최대 허용 전력입니다. 이를 초과하면 접합 온도가 과도하게 상승하고 성능 저하가 가속화될 수 있습니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):화이트: 100 mA, 오렌지: 80 mA. 이는 최대 순간 전류로, 일반적으로 짧은 과도 상태 동안 열 과부하를 방지하기 위해 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 지정됩니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):화이트: 20 mA, 오렌지: 30 mA. 이는 정상 작동을 위해 권장되는 최대 연속 순방향 전류입니다. 오렌지 칩은 더 높은 연속 전류를 처리할 수 있습니다.
• 역방향 전압 (V_R):두 칩 모두 5 V. 이보다 높은 역방향 전압을 가하면 항복 및 손상이 발생할 수 있습니다. 데이터시트는 역방향 전압 작동이 연속적일 수 없음을 명시적으로 언급합니다.
• 온도 범위:작동: -20°C ~ +80°C; 보관: -30°C ~ +100°C. 이는 기능적 사용 및 비작동 보관을 위한 환경적 한계를 정의합니다.
• 적외선 리플로우 솔더링:260°C 피크 온도를 10초 동안 견딜 수 있으며, 이는 일반적인 무연(Pb-free) 솔더 리플로우 프로파일과 일치합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이는 별도로 명시되지 않는 한, Ta=25°C 및 I_F=5mA의 표준 테스트 조건에서 측정된 일반적이고 보장된 성능 파라미터입니다.

• 광도 (I_V):밝기의 핵심 측정치입니다.
  • 화이트: 최소 45.0 mcd, 일반값 명시되지 않음, 최대 180.0 mcd.
  • 오렌지: 최소 11.2 mcd, 일반값 명시되지 않음, 최대 71.0 mcd.
  • 측정은 지정된 테스트 장비(예: CAS140B)를 사용하여 CIE 눈 반응 곡선을 따릅니다.
• 시야각 (2θ_1/2):두 색상 모두 130도(일반값). 이 넓은 시야각은 패키지 렌즈 설계의 특징으로, 표시등 응용에 적합한 넓은 발광 패턴을 제공합니다.
• 파장 파라미터 (오렌지 칩):
  • 피크 발광 파장 (λ_P): 611 nm (일반값). 스펙트럼 파워 출력이 가장 높은 파장입니다.
  • 주 파장 (λ_d): 605 nm (일반값). 인간의 눈이 LED의 색상과 일치한다고 인지하는 단일 파장입니다.
  • 스펙트럼 선 반폭 (Δλ): 20 nm (일반값). 피크 강도의 절반에서 방출 스펙트럼의 대역폭으로, 색 순도를 나타냅니다.
• 색도 좌표 (오렌지 칩):x=0.3, y=0.3 (일반값). 이 CIE 1931 좌표는 색도도 상의 정확한 오렌지 색상 점을 정의합니다. 이 좌표에는 ±0.01의 허용 오차가 적용됩니다.
• 순방향 전압 (V_F):
  • 화이트: 일반값 2.75V, 최대 3.15V (I_F=5mA 기준).
  • 오렌지: 일반값 2.00V, 최대 2.40V (I_F=5mA 기준).
  • 오렌지 칩의 낮은 V_F는 AlInGaP 재료 시스템과 일치합니다.
• 역방향 전류 (I_R):최대 10 µA (화이트) 및 100 µA (오렌지) (V_R=5V 기준). 이는 장치가 역바이어스되었을 때의 작은 누설 전류입니다.

정전기 방전 (ESD) 주의:LED는 정전기에 민감합니다. 취급 절차에는 ESD 또는 서지 사건으로 인한 손상을 방지하기 위해 손목 스트랩, 방전 장갑 및 적절하게 접지된 장비 및 작업대 사용이 포함되어야 합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

반도체 제조의 자연적 변동을 관리하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. LTW-C195DSKF-5A는 광도와 순방향 전압에 대해 별도의 빈닝을 사용합니다.

3.1 광도 (I_V) 빈닝

• 화이트 칩:빈 P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd). 각 빈 내 허용 오차는 ±15%입니다.
• 오렌지 칩:빈 L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd). 각 빈 내 허용 오차는 ±15%입니다.
• 특정 빈 코드는 포장에 표시되어 설계자가 응용 분야에 맞는 일관된 밝기의 LED를 선택할 수 있게 합니다.

3.2 순방향 전압 (V_F) 빈닝 (화이트 칩 전용)

• 빈 A (2.55-2.75V), B (2.75-2.95V), C (2.95-3.15V). 각 빈 내 허용 오차는 ±0.1V입니다.
• V_F 빈닝은 특히 여러 LED가 직렬로 연결될 때 더 일관된 전류 구동 회로 설계에 도움이 됩니다.

3.3 색조 빈닝 (오렌지 칩 색상)

오렌지 색상은 CIE 1931 색도도 상의 사각형으로 정의된 6개의 색조 빈(S1 ~ S6)을 사용하여 정밀하게 제어됩니다. 각 빈에는 특정 (x, y) 좌표 경계가 있습니다(예: S1: x 0.274-0.294, y 0.226-0.286). 각 색조 빈 내 색도 좌표 (x, y)의 허용 오차는 ±0.01입니다. 이는 정확한 오렌지 색조가 중요한 응용 분야에서 매우 엄격한 색상 일관성을 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 비표준 조건에서 장치 동작을 이해하는 데 필수적인 일반적인 특성 곡선을 참조합니다. 제공된 텍스트에서 특정 그래프가 완전히 상세히 설명되지는 않았지만, 표준 LED 곡선에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):지수 관계를 보여줍니다. 곡선은 서로 다른 반도체 밴드갭으로 인해 InGaN(화이트) 칩과 AlInGaP(오렌지) 칩 간에 다르며, 이는 서로 다른 일반적인 V_F values.
• 광도 대 순방향 전류 (I-L 곡선):광 출력이 전류와 함께 증가하는 방식을 보여주며, 일반적으로 더 높은 전류에서 열 및 효율 저하로 인해 준선형 방식으로 증가합니다.
• 광도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여줍니다. 이는 열 관리 설계에 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 파워 분포:오렌지 칩의 경우, 이 그래프는 지정된 20 nm 반폭으로 약 611 nm 근처에서 방출 피크를 보여주어 색상 특성을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 핀 할당

이 장치는 표준 EIA 패키지 외형을 사용합니다. 주요 치수 허용 오차는 별도로 명시되지 않는 한 ±0.10 mm입니다. 듀얼 컬러 기능에 대한 핀 할당은 명확하게 정의됩니다:

• 핀 1 및 3: InGaN 화이트 칩의 애노드/캐소드.
• 핀 2 및 4: AlInGaP 오렌지 칩의 애노드/캐소드.

이 4핀 구성은 두 색상을 독립적으로 제어할 수 있게 합니다. 렌즈 재질은 노란색으로 지정되어 있으며, 이는 화이트 칩에 대한 확산체 또는 파장 변환기 역할을 할 수 있고 오렌지 출력을 약간 색조 처리할 수 있습니다.

5.2 권장 솔더링 패드 레이아웃

데이터시트에는 PCB 설계를 위한 권장 랜드 패턴(솔더 패드 치수)이 포함되어 있습니다. 이 지침을 따르면 리플로우 중 적절한 솔더 조인트 형성, 우수한 기계적 안정성 및 LED 패키지에서 PCB로의 최적의 열 방산이 보장됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 공정

이 LED는 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 견딜 수 있는 최대 조건은 260°C에서 10초이며, 이는 무연 조립의 표준입니다. 일반적으로 예열 구역, 피크 온도까지의 급격한 열 상승, 액상선 이상의 짧은 시간, 제어된 냉각 단계를 포함하는 리플로우 프로파일이 암시됩니다. 이 프로파일을 준수하면 열 충격 및 솔더 결함을 방지할 수 있습니다.

6.2 보관 및 취급

• 밀봉 패키지:≤30°C 및 ≤90% RH에서 보관하십시오. 건제가 들어 있는 방습 봉투가 손상되지 않은 상태에서 1년 이내에 사용하십시오.
• 개봉 패키지:밀봉 봉투에서 꺼낸 부품의 경우, 보관 환경은 30°C / 60% RH를 초과하지 않아야 합니다. 개봉 후 1주일 이내에 IR 리플로우 공정을 완료하는 것이 강력히 권장됩니다.
• 장기 보관 (개봉):보관 기간이 1주일을 초과하는 경우, LED는 건제가 들어 있는 밀폐 용기 또는 질소 건조기에 보관해야 합니다. 봉투 밖에서 1주일 이상 보관된 부품은 솔더링 전에 베이킹 전처리(약 60°C에서 최소 20시간)가 필요하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

6.3 세척

조립 후 세척이 필요한 경우 지정된 용제만 사용하십시오. LED를 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것은 허용됩니다. 지정되지 않은 화학 세척제 사용은 LED의 에폭시 렌즈 또는 패키지를 손상시킬 수 있으므로 금지됩니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

제품은 보호 커버 테이프가 있는 산업 표준 엠보싱 캐리어 테이프에 포장되어 7인치(178 mm) 직경 릴에 감겨 공급됩니다.

• 릴당 수량:3000개.
• 최소 주문 수량 (MOQ):잔여 수량의 경우 500개.
• 테이프 폭:8 mm.
• 포장 표준:부품 포장에 대한 ANSI/EIA-481-1-A-1994 사양을 준수합니다.
• 품질:테이프에서 연속적으로 누락된 부품(빈 포켓)의 최대 개수는 2개입니다.

자동화 장비 피더와의 호환성을 위해 캐리어 테이프(포켓 간격, 깊이) 및 릴(허브 직경, 플랜지 직경) 모두에 대한 상세 치수 도면이 제공됩니다.

8. 응용 제안

8.1 일반적인 응용 시나리오

• 듀얼 컬러 상태 표시등:단일 LED로 여러 상태를 표시할 수 있는 장비 패널에 이상적입니다(예: "켜짐/활성"에는 화이트, "대기/경고"에는 오렌지).
• 소비자 가전 백라이트:듀얼 컬러 효과가 원하는 장치의 버튼 또는 액센트 조명에 사용할 수 있습니다.
• 자동차 실내 조명:화이트와 오렌지 톤 사이를 전환할 수 있는 앰비언트 조명용.
• 산업용 제어 패널:다양한 작동 모드에서 명확하고 밝은 상태 표시를 제공합니다.

8.2 설계 고려사항

• 전류 제한:각 칩에 대해 항상 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 공급 전압과 원하는 작동 전류( I_{F MAX}를 초과하지 않음)에서의 최대 순방향 전압(V_FDC)을 기준으로 계산하십시오.
• 열 관리:전력 소산이 낮더라도, 솔더 패드 주변에 적절한 PCB 구리 면적을 확보하면 열을 전도하여 광 출력과 수명을 유지하는 데 도움이 되며, 특히 더 높은 주변 온도나 구동 전류에서 중요합니다.
• ESD 보호:정전기 방전이 발생하기 쉬운 환경에서 LED를 구동하는 신호 라인에 ESD 보호 다이오드를 포함시키십시오.
• 광학 설계:130도의 시야각은 넓은 커버리지를 제공합니다. 더 지향성 있는 빛을 위해서는 2차 광학(렌즈, 도광판)이 필요할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

LTW-C195DSKF-5A는 해당 등급에서 다음과 같은 특정 장점을 제공합니다:

• 듀얼 칩 통합:두 가지 다른 반도체 기술(화이트용 InGaN, 오렌지용 AlInGaP)을 단일 패키지에 결합하여, 두 가지 색상을 구현하려는 형광체 커버링이 있는 단일 칩 LED에 비해 각 색상에 대해 우수한 색상 성능과 밝기를 제공합니다.
• 독립 제어:분리된 애노드/캐소드는 각 색상을 완전히 독립적으로 구동 및 디밍할 수 있게 하여, 공통 캐소드/애노드 듀얼 컬러 LED로는 불가능한 동적 색상 혼합 또는 순차 작동을 가능하게 합니다.
• 고휘도 오렌지:오렌지 칩에 AlInGaP 기술을 사용하면 이전 기술에 비해 일반적으로 특정 파장에서 더 높은 효율과 더 밝은 출력을 제공합니다.
• 견고한 패키징:IR 리플로우 및 테이프-릴 포장과의 호환성으로 완전 자동화된 대량 표면 실장 조립 라인에 적합합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 화이트와 오렌지 칩을 모두 최대 DC 전류로 동시에 구동할 수 있습니까?

A: 반드시 그렇지는 않습니다. 총 전력 소산을 고려해야 합니다. 화이트를 20mA(~2.75V), 오렌지를 30mA(~2.00V)로 동시에 구동하면 결합 전력이 ~112.5 mW가 되어, 열 싱크가 충분하지 않다면 소형 패키지의 열 설계 한계를 초과할 수 있습니다. 절대 최대값 이하로 작동하거나 열 디레이팅을 구현하는 것이 더 안전합니다.

Q2: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇입니까?

A: 피크 파장 (λ_P=611 nm)은 LED가 방출하는 빛 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주 파장 (λ_d=605 nm)은 지각적 피크로, 인간의 눈이 LED의 색상과 일치시킬 순수 스펙트럼 빛의 단일 파장입니다. 특히 더 넓은 스펙트럼의 경우 종종 다릅니다.

Q3: 개봉 패키지의 보관 습도 요구사항이 더 엄격한 이유는 무엇입니까?

A: SMD LED에 사용되는 에폭시 몰딩 컴파운드는 공기 중의 수분을 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 수분이 빠르게 증발하여 패키지 균열("팝콘 현상")을 일으킬 수 있는 내부 압력을 생성할 수 있습니다. 솔더링 전 베이킹 공정은 이 흡수된 수분을 제거합니다.

Q4: 색조 빈 좌표(예: S1)를 어떻게 해석합니까?

A: S1과 같은 빈에 대한 네 개의 (x,y) 좌표 쌍은 CIE 색도도 상의 사각형 모서리를 정의합니다. 측정된 색도 좌표가 이 사각형 내에 떨어지는 모든 LED는 S1 빈에 할당됩니다. 이는 색 공간을 정의하는 단순한 파장 빈보다 더 정밀한 방법입니다.

11. 실용 설계 사례 연구

시나리오:소비자 오디오 앰프리파이어용 멀티 상태 전원 버튼 설계. 버튼은 다음을 표시해야 합니다: 꺼짐(어두움), 대기(펄싱 오렌지), 켜짐(안정적인 화이트).

LTW-C195DSKF-5A 구현:

1. LED는 반투명 버튼 캡 뒤에 배치됩니다.

2. 마이크로컨트롤러(MCU)는 두 개의 별도 GPIO 핀을 통해 두 색상을 구동하며, 각각은 5mA 구동(장수명 및 적당한 밝기용)에 맞게 계산된 자체 직렬 전류 제한 저항이 있습니다.

3. 꺼짐 상태:두 MCU 핀 모두 고임피던스 입력 또는 로우 출력으로 설정됩니다.

4. 대기 상태:오렌지 LED(핀 2/4)에 연결된 MCU 핀은 펄싱 효과를 생성하기 위해 PWM(펄스 폭 변조) 신호로 구동됩니다. 화이트 LED 핀은 꺼진 상태로 유지됩니다.

5. 켜짐 상태:화이트 LED(핀 1/3)용 MCU 핀은 지속적으로 하이로 구동됩니다. 오렌지 LED 핀은 꺼집니다.



이 설계는 단일 부품 공간만 사용하고, 조립을 단순화하며, 두 칩 모두에서 고품질, 일관된 빛을 사용하여 명확하고 뚜렷한 시각적 피드백을 제공합니다.

12. 기술 원리 소개

LTW-C195DSKF-5A는 두 가지 별개의 고체 조명 기술을 활용합니다:

• InGaN (화이트 칩):일반적으로 청색 발광 InGaN LED 칩이 황색 형광체 코팅(YAG:Ce)과 결합됩니다. 일부 청색광은 그대로 나오고, 나머지는 형광체에 의해 황색광으로 다운 변환됩니다. 청색광과 황색광의 혼합은 인간의 눈에 백색으로 인지됩니다. 노란색 패키지 렌즈도 색상 혼합 또는 확산에 기여할 수 있습니다.
• AlInGaP (오렌지 칩):이 재료 시스템은 기판(종종 GaAs) 위에 성장되며, 스펙트럼의 적색, 오렌지색 및 황색 영역(약 590-650 nm)에서 빛 발광에 해당하는 직접 밴드갭을 갖도록 설계됩니다. 이 범위에서 포화된 색상을 생성하는 데 매우 효율적입니다. 오렌지 출력은 형광체 없이 반도체 재료 자체 내에서 전자-정공 재결합에 의해 직접 생성됩니다.

전계 발광이 핵심 원리입니다: 반도체의 p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 빛의 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다.

13. 발전 동향

SMD LED 분야는 LTW-C195DSKF-5A와 같은 장치를 맥락화하는 동향과 함께 계속 발전하고 있습니다:

• 효율 및 광속 증가:에피택셜 성장, 칩 설계 및 패키지 추출 효율의 지속적인 개선으로 입력 전류당 mcd 출력이 높아져 더 낮은 전력 소비 또는 더 밝은 디스플레이가 가능해집니다.
• 소형화:이것은 표준 EIA 패키지이지만, 업계는 초소형 장치를 위해 더 작은 공간(예: 0402, 0201)을 추구하지만, 종종 총 광 출력 또는 열 성능을 희생합니다.
• 향상된 색상 일관성 및 빈닝:제조 공정 제어의 발전으로 V_F, I_V 및 색도 분포가 더욱 좁아져 필요한 빈 수가 줄어들고 대량 생산에서 더 균일한 성능을 보장합니다.
• 통합 솔루션:내장형 전류 조정기, ESD 보호 또는 심지어 간단한 제어 논리("스마트 LED")가 포함된 LED로의 추세로 최종 사용자를 위한 회로 설계를 단순화합니다.
• 신뢰성 및 수명에 초점:열, 습도 및 단파장 빛에 대한 더 나은 저항성을 제공하는 렌즈 및 캡슐화제용 향상된 재료로, 특히 산업 및 자동차 응용 분야에 중요한 더 긴 작동 수명으로 이어집니다.