듀얼 컬러 SMD LED LTST-C295TBKGKT-5A 데이터시트 - 사이즈 2.0x1.25x0.55mm - 전압 2.7V/1.75V - 전력 0.076W/0.075W - Blue/Green

1. 제품 개요

본 문서는 듀얼 컬러, 표면 실장 장치(SMD) LED에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 부품은 초박형 패키지 내에 두 개의 별도 LED 칩을 통합하여 단일 공간에서 청색과 녹색 빛을 방출할 수 있도록 합니다. 무연 공정에 적합한 자동 실장 장비 및 적외선(IR) 리플로우 솔더링 프로파일과의 호환성을 특징으로 하는 현대 전자 조립 공정을 위해 설계되었습니다. 본 제품은 환경 기준을 준수하는 ROHS 호환 그린 제품입니다.

1.1 핵심 장점

• 공간 절약형 설계: 0.55mm의 초박형 프로파일로 소형 및 저프로파일 전자 장치에 통합이 가능합니다.
• 듀얼 컬러 기능: 청색(InGaN)과 녹색(AlInGaP) 광원을 결합하여 상태 표시기, 백라이트 및 장식용 조명에 대한 설계 유연성을 제공합니다.
• 고휘도 출력: 고휘도 구현을 위해 InGaN 및 AlInGaP 반도체 소재를 적용하였습니다.
• 제조 편의성: 8mm 테이프에 포장되어 7인치 릴에 적재되며, EIA 표준을 준수하여 대량 생산 및 자동화된 PCB 조립 라인에 이상적입니다.
• 공정 호환성: 표준 IR 리플로우 솔더링 조건을 견뎌내어, 표준 SMT 제조 워크플로우에서의 신뢰성을 보장합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

다음 섹션에서는 본 장치의 전기적, 광학적 및 열적 특성에 대한 상세한 분석을 제공합니다. 특별히 명시되지 않는 한, 모든 파라미터는 주변 온도(Ta) 25°C에서 규정됩니다.

2.1 Absolute Maximum Ratings

이 등급은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않습니다.

Parameter	Blue Chip	그린칩	유닛	조건
전력 소모	76	75	mW	-
피크 순방향 전류	100	80	mA	1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스
DC 순방향 전류	20	30	mA	연속
Operating Temperature	-20°C ~ +80°C		-	-
저장 온도	-30°C ~ +100°C		-	-
IR 솔더링 조건	260°C, 10초간		-	최고 온도

해석: 녹색 칩은 더 높은 연속 DC 전류(30mA 대 20mA)를 처리할 수 있는 반면, 청색 칩은 더 높은 허용 펄스 전류를 가집니다. 지정된 IR 리플로우 프로파일은 LED 패키지를 손상시키지 않으면서 솔더 조인트의 무결성을 보장하는 데 중요합니다.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

이는 표준 테스트 조건(IF = 5 mA)에서 소자의 성능을 정의하는 일반적인 동작 파라미터입니다.

Parameter	Symbol	블루 칩 (최소/전형/최대)	그린 칩 (최소/전형/최대)	유닛	시험 조건
광도	Iv	7.10 / - / 45.0	7.10 / - / 45.0	mcd	IF = 5 mA
시야각	2θ1/2	130 (Typical)		deg	-
피크 파장	λP	468 (전형적)	574 (Typical)	nm	-
Dominant Wavelength	λd	- / 470 / -	- / 571 / -	nm	IF = 5 mA
스펙트럼 반치폭	Δλ	25 (Typical)	15 (Typical)	nm	-
Forward Voltage	VF	- / 2.70 / 3.20	- / 1.75 / 2.35	V	IF = 5 mA
역전류	IR	10 (최대)	10 (최대)	μA	VR = 5V

주요 분석:

• Brightness & Binning: 광도는 넓은 범위(7.1~45 mcd)를 가지며, 이는 빈닝 시스템(3절에 상세 설명)을 통해 관리됩니다. 설계자는 광학 설계 시 이러한 변동을 반드시 고려해야 합니다.
• 전압 차: 순방향 전압(V_F)은 청색(~2.7V)과 녹색(~1.75V) 칩 사이에서 현저한 차이를 보입니다. 이는 회로 설계, 특히 공통 전류원이나 전압 레일에서 두 색상을 구동할 때 매우 중요한 고려 사항입니다. 일반적으로 각 색상 채널마다 별도의 전류 제한 저항이 필요합니다.
• 시야각: 130도의 넓은 시야각으로, 이 LED는 넓은 가시성이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
• ESD 민감도: ESD 주의 사항은 본 장치가 정전기 방전에 민감함을 나타냅니다. 조립 및 취급 시 적절한 ESD 처리 절차(접지 손목 스트랩, 접지 장비)를 반드시 준수해야 합니다.
• 비정류 동작: 역전류 테스트 주석은 본 장치가 역방향 동작을 위해 설계되지 않았음을 명시합니다. 테스트 조건을 초과하는 역방향 바이어스를 인가하면 즉시 고장을 일으킬 수 있습니다.

3. Binning System 설명

밝기 일관성을 보장하기 위해, LED는 5 mA에서 측정된 광도에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 적합한 밝기 등급을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도(Luminous Intensity) Binning

블루 칩과 그린 칩의 빈닝 구조는 동일합니다.

Bin Code	Minimum Intensity (mcd)	최대 광도 (mcd)
K	7.10	11.2
L	11.2	18.0
M	18.0	28.0
N	28.0	45.0

공차: 각 광도 등급은 +/-15%의 허용 오차를 가집니다. 예를 들어, "M" 등급 LED는 테스트 전류에서 실제 광도가 15.3 mcd에서 32.2 mcd 사이일 수 있습니다.

설계 시 고려사항: 정밀한 밝기 일치가 요구되는 경우(예: 다중 LED 배열 또는 색상 혼합), 더 좁은 등급 코드를 지정하거나 구동 회로에 보정 기능을 구현해야 할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석(Performance Curve Analysis)

데이터시트(6-7페이지)에 구체적인 그래픽 데이터가 제시되어 있으나, 일반적인 성능 추세는 다음 매개변수로부터 추론할 수 있습니다:

• I-V (전류-전압) 곡선: 순방향 전압(V_F)는 순방향 전류(I)에 따라 증가합니다._F). 이 관계는 비선형적이며 다이오드의 특성입니다. 청색과 녹색 칩의 서로 다른 V_F 값은 그들의 I-V 곡선이 서로 오프셋될 것임을 의미합니다.
• 광도 대 전류: 광 출력(Iv)은 일반적으로 순방향 전류가 증가함에 따라 증가하지만 결국 포화 상태에 이릅니다. 절대 최대 DC 전류 이상으로 동작하면 효율과 수명이 감소합니다.
• 온도 의존성: 접합 온도가 증가함에 따라 발광 강도는 일반적으로 감소합니다. -20°C ~ +80°C의 동작 온도 범위는 지정된 광학 성능이 유지되는 주변 조건을 정의합니다. 순방향 전압 또한 음의 온도 계수를 가집니다(온도가 증가함에 따라 감소).
• 스펙트럼 분포: 피크 파장(468nm 청색, 574nm 녹색)과 스펙트럼 반치폭(25nm 청색, 15nm 녹색)은 색 순도를 정의합니다. 더 좁은 반치폭을 가진 녹색 칩은 더 넓은 청색 발광에 비해 스펙트럼적으로 더 순수한 녹색광을 방출합니다.

5. Mechanical & Package Information

5.1 패키지 치수

본 장치는 산업 표준 SMD 패키지를 채택하고 있습니다. 주요 치수는 약 2.0mm x 1.25mm의 본체 크기와 0.55mm의 높이를 포함합니다. 정확한 PCB 풋프린트 설계를 위해 데이터시트에는 ±0.10mm 공차를 포함한 상세 치수 도면이 제공됩니다.

5.2 Pin Assignment & Polarity

듀얼 컬러 LED는 네 개의 핀(1, 2, 3, 4)을 가지고 있습니다. 핀 할당은 다음과 같습니다:

• Blue Chip: 핀 1과 3에 연결됨.
• Green Chip: 핀 2와 4에 연결됨.

이 구성은 일반적으로 내부에 공통 캐소드 또는 공통 애노드 구조를 의미하지만, 데이터시트는 각 색상에 대한 핀 쌍을 명시합니다. 구동 회로에 연결할 때 극성을 준수해야 합니다. 패키지는 방향 표시(아마도 핀 1에 점 또는 모따기)가 되어 있습니다.

5.3 권장 솔더 패드 설계

신뢰성 있는 솔더링 및 리플로우 중 적절한 기계적 정렬을 보장하기 위해 권장 솔더 패드 레이아웃이 포함되어 있습니다. 이러한 권장 사항을 따르면 툼스토닝(한쪽 끝으로 부품이 일어서는 현상)을 방지하고 우수한 솔더 필릿을 보장하는 데 도움이 됩니다.

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 IR 리플로우 솔더링 프로파일

무연(Pb-free) 솔더 공정을 위한 상세 권장 리플로우 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열: 보드를 서서히 가열하고 플럭스를 활성화하기 위해 최대 120초 동안 150-200°C 유지.
• 최고 온도: 최대 260°C.
• 액상선 이상 시간: 해당 부품은 최대 10초 동안 최고 온도에 노출되어야 합니다.
• 한계: 해당 조건에서 장치는 리플로우 사이클을 두 번 이상 거치지 않아야 합니다.

이 프로파일은 패키지 무결성을 보장하기 위해 JEDEC 표준을 기반으로 합니다. LED의 낮은 열용량으로 인해 과열을 피하기 위해 프로파일 조정에 주의가 필요합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의를 기울여 수행해야 합니다:

• 인두 온도: 최대 300°C.
• 솔더링 시간: 솔더 접합부당 최대 3초.
• 한계: 수동 솔더링 사이클은 1회만 허용됩니다.

과도한 열 또는 장시간 접촉은 LED 칩이나 플라스틱 렌즈를 손상시킬 수 있습니다.

6.3 세척

솔더링 후 세정이 필요한 경우:

• 지정된 용제(에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올)만 사용하십시오.
• 상온에서 침지 시간은 1분 미만이어야 합니다.
• LED 패키지 재료와 광학 렌즈를 손상시킬 수 있으므로, 강력하거나 지정되지 않은 화학 세척제는 피하십시오.

6.4 저장 조건

적절한 저장은 수분 흡수를 방지하는 데 필수적이며, 이는 리플로우 과정 중 '팝코닝'(패키지 균열)을 유발할 수 있습니다.

• 밀봉 패키지: 습기 차단 백 개봉 후 1년 이내 사용. 보관 조건: 30°C 이하, 상대습도 90% 이하.
• 개봉 후: 30°C 이하, 상대습도 60% 이하에서 보관. 개봉 후 1주일 이내 사용. 장기 보관 시, 건조제를 넣은 밀폐 용기나 질소 데시케이터에 보관하십시오.
• Re-baking: 원래 포장에서 꺼내 1주일 이상 보관된 부품은 흡수된 수분을 제거하기 위해 납땜 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹해야 합니다.

7. Packaging & Ordering Information

7.1 Tape and Reel 사양

본 장치는 자동 픽앤플레이스 장비에 최적화된 형태로 공급됩니다:

• 테이프 폭: 8mm.
• 릴 크기: 직경 7인치.
• 릴당 수량: 4000개.
• 최소 주문 수량: 잔여 수량 500개.
• 포장 기준: ANSI/EIA-481 규격을 준수합니다. 빈 포켓은 커버 테이프로 밀봉됩니다.

8. 응용 제안

8.1 대표적인 응용 시나리오

• 상태 표시기: 듀얼 컬러 기능으로 여러 상태 신호 표시 가능 (예: 전원 켜짐=녹색, 대기=파란색, 오류=교번 점멸).
• 백라이트: 공간이 제한된 소형 LCD 디스플레이, 키패드 또는 패널 표시등용.
• 장식용 조명(Decorative Lighting): 색상 조명 효과가 필요한 소비자 가전, 장난감 또는 가전 제품에서.
• 자동차 실내 조명: 비중요 실내 조명의 경우, 주어진 작동 온도 범위를 고려합니다.
• IoT Devices & Wearables: 얇은 두께와 낮은 전력 소비로 인해 소형 휴대용 전자 제품에 적합합니다.

8.2 핵심 설계 고려사항

• Current Limiting: 각 LED 칩과 직렬로 외부 전류 제한 저항을 항상 사용하십시오. 공급 전압, 원하는 순방향 전류(DC 정격을 초과하지 않음), 그리고 각 색상의 일반적인 V_F 를 기준으로 저항 값을 계산하십시오. 전압원에 직접 연결하지 마십시오.
• 열 관리: 전력 소모는 낮지만, 과열 및 조기 휘도 저하를 방지하기 위해, 특히 최대 전류 근처 또는 높은 주변 온도에서 작동할 경우 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 방출 설비를 확보하십시오.
• ESD 보호: 조립 환경이나 최종 사용 시나리오에서 ESD 위험이 있는 경우, LED 핀에 연결된 PCB 라인에 ESD 보호 다이오드를 구현하십시오.
• 광학 설계: 도광판, 확산판 또는 렌즈 설계 시 넓은 시야각과 잠재적 휘도 변동(비닝)을 고려해야 합니다.

9. Technical Comparison & Differentiation

단색 LED나 구형 듀얼 컬러 패키지와 비교했을 때, 본 장치는 다음과 같은 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• vs. 두 개의 개별 LED: 상당한 PCB 공간 절약(하나의 풋프린트 대 두 개), 배치 시간 단축, BOM(Bill of Materials) 간소화.
• vs. 두꺼운 듀얼 컬러 LED: 0.55mm의 높이는 두께(z-축 높이)가 중요한 제약 조건인 현대 스마트폰, 태블릿, 슬림 노트북과 같은 초박형 장치에서의 사용을 가능하게 합니다.
• vs. Non-Reflow Compatible LEDs: 표준 SMT 리플로우 공정과의 직접적인 호환성으로 인해 2차 수동 납땜 단계가 필요 없어져, 제조 수율과 신뢰성이 향상됩니다.
• Chip Technology: 청색 발광에 InGaN을, 녹색 발광에 AlInGaP를 사용하는 것은 기존 기술 대비 높은 효율과 휘도로 알려진 첨단 반도체 소재를 대표합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQs)

10.1 파란색 LED와 녹색 LED를 최대 DC 전류로 동시에 구동할 수 있습니까?

아니오. 절대 최대 정격은 칩당 허용 전력 소산 한계를 지정합니다(파란색 76mW, 녹색 75mW). 파란색 최대 DC 전류(20mA)와 녹색 최대 DC 전류(30mA)를 동시에 인가하고 일반적인 V_F 에서는 각각 약 54mW와 52.5mW의 전력 수준에 도달하며, 이는 허용 한도 내입니다. 그러나 아주 작은 패키지 내에서 발생하는 총 발열을 고려해야 합니다. 장기간 안정적인 동작을 위해서는, 특히 두 LED가 연속적으로 켜져 있는 경우, 최대 전류보다 낮은 전류로 구동하는 것이 좋습니다.

10.2 순방향 전압이 왜 그렇게 다른가요?

순방향 전압은 반도체 재료의 밴드갭에 따른 기본적인 특성입니다. 더 높은 광자 에너지(더 짧은 파장)를 가진 파란색 빛은 더 넓은 밴드갭(InGaN)을 가진 반도체를 필요로 하며, 이는 본질적으로 더 높은 순방향 전압을 가집니다. 녹색 빛(AlInGaP)은 약간 낮은 광자 에너지를 가지며, 이는 더 낮은 밴드갭과 더 낮은 순방향 전압에 대응합니다. 이는 결함이 아닌 물리적 특성입니다.

10.3 주문 시 빈 코드는 어떻게 해석하나요?

빈 코드(예: "K", "L", "M", "N")는 LED의 보장된 최소 휘도를 정의합니다. 설계에 18 mcd의 최소 휘도가 필요하다면, 빈 코드 "M" 또는 그 이상("N")을 지정해야 합니다. 휘도가 중요하지 않다면, 더 낮은 빈 코드("K" 또는 "L")가 비용 효율적일 수 있습니다. 가능한 빈 코드는 공급업체와 상담하십시오.

10.4 이 LED는 야외 사용에 적합한가요?

동작 온도 범위(-20°C ~ +80°C)는 많은 실외 조건을 포함합니다. 그러나 데이터시트에는 먼지와 물에 대한 Ingress Protection (IP) 등급이 명시되어 있지 않습니다. 실외 사용을 위해서는 LED가 직접적인 환경 노출, 습기 및 시간이 지남에 따라 플라스틱 렌즈를 열화시킬 수 있는 자외선(UV) 복사로부터 보호되도록 적절하게 캡슐화되거나 밀폐된 어셈블리 내에 장착되어야 합니다.

11. 실용적 설계 사례 연구

시나리오: 듀얼 컬러 상태 LED를 갖춘 소형 IoT 센서 노드 설계. 이 장치는 3.3V 레귤레이터로 구동되며 20mA를 공급할 수 있는 GPIO 핀을 가진 마이크로컨트롤러를 사용한다.

구현:

1. 회로 설계: 두 개의 GPIO 핀이 사용됩니다. 각 핀은 전류 제한 저항을 거쳐 LED의 한 색상에 연결됩니다(Pin1-3은 파란색, Pin2-4는 녹색). 공통 연결부(예: 캐소드)는 접지에 연결됩니다.
2. 저항 계산 (10mA 구동 예시):
   • Blue: R_Blue = (3.3V - 2.7V) / 0.01A = 60Ω. 표준 62Ω 또는 68Ω 저항을 사용하십시오.
   • 녹색: R_녹색 = (3.3V - 1.75V) / 0.01A = 155Ω. 표준 150Ω 저항을 사용하십시오.
   이는 동일한 전류에서 두 색상이 유사한 인지 밝기를 갖도록 보장하지만, 실제 V_F 그리고 원하는 강도.
3. PCB 레이아웃: 풋프린트는 권장 솔더 패드 설계를 따릅니다. 패드에 작은 서멀 릴리프 연결을 사용하여 납땜을 용이하게 하면서 PCB 접지면으로의 일부 열 전도를 통해 방열을 제공합니다.
4. 소프트웨어: 마이크로컨트롤러 펌웨어는 다양한 상태에 따라 LED를 제어할 수 있습니다: 고정 녹색(가동 중), 깜빡이는 파란색(데이터 전송 중), 교대로 점멸(오류) 등.

이 사례는 별도의 전류 제한 계산의 중요성과 하나의 구성 요소로 여러 시각적 피드백 상태를 구현하는 유용성을 강조합니다.

12. 동작 원리

LED의 발광은 반도체 p-n 접합에서의 전계발광을 기반으로 합니다. 순방향 전압이 재료의 밴드갭을 초과하여 인가되면, 전자와 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출되는 빛의 색상(파장)은 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 직접 결정됩니다. InGaN 칩은 더 넓은 밴드갭을 가져 더 높은 에너지의 청색 광자를 방출하는 반면, AlInGaP 칩은 더 좁은 밴드갭을 가져 더 낮은 에너지의 녹색 광자를 방출합니다. 두 칩은 방출되는 빛을 최소한으로 변경하는 워터클리어 렌즈가 장착된 단일 패키지에 수용되어, 컴팩트한 듀얼 광원 솔루션을 제공합니다.

13. 기술 동향

이와 같은 LED의 개발은 광전자공학의 더 넓은 동향의 일부입니다:

• 소형화: 지속적인 패키지 크기(면적 및 높이) 감소로 더 작고 얇은 최종 제품 구현.
• 통합도 증가: 이중 색상에서 RGB(적색, 녹색, 청색) 패키지 및 심지어 통합 드라이버나 제어 IC가 내장된 패키지("스마트 LED")로 발전하고 있습니다.
• 더 높은 효율: 내부 양자 효율(IQE)과 광 추출 기술의 지속적인 개선으로 더 낮은 구동 전류에서도 더 밝은 LED가 구현되어 전체 시스템의 전력 소비를 줄입니다.
• 향상된 신뢰성: 패키징 재료(에폭시, 실리콘) 및 칩 설계의 발전으로 수명이 연장되고 열 응력 및 환경 요인에 대한 내성이 향상되었습니다.
• 확장된 색 영역: 고급 디스플레이 및 조명 응용 분야를 위해 더 순수하고 채도 높은 색상과 정밀한 백색 색온도를 생산하기 위한 새로운 반도체 재료 및 형광체 개발.

여기에 설명된 장치는 표준 지시등 및 기능 조명 요구 사항에 대한 성숙하고 비용 효율적인 솔루션을 나타내며, 이러한 지속적인 산업 발전의 혜택을 받고 있습니다.