LTST-C195TGKRKT 듀얼 컬러 SMD LED 데이터시트 - 사이즈 2.0x1.25x0.55mm - 그린 3.5V / 레드 2.4V - 76mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTST-C195TGKRKT는 컴팩트한 크기와 안정적인 성능이 요구되는 현대 전자 애플리케이션을 위해 설계된 듀얼 컬러 표면 실장(SMD) LED입니다. 이 부품은 단일 패키지 내에 두 가지 별개의 반도체 칩을 통합했습니다: 녹색 발광용 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 칩과 적색 발광용 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 칩입니다. 주요 설계 목표는 예외적으로 얇은 폼 팩터로 고휘도의 색상 표시 솔루션을 제공하여, 초박형 소비자 가전, 웨어러블 장치, 고급 패널 표시기와 같은 공간 제약이 있는 설계에 적합하도록 하는 것입니다.

이 LED의 핵심 장점은 단일 EIA 표준 패키지에서 듀얼 컬러 기능을 제공하여 두 개의 별도 부품이 필요 없다는 점에 있습니다. RoHS 규정을 준수하는 친환경 제품입니다. 패키지는 7인치 직경 릴에 장착된 8mm 테이프에 공급되며, 대량 생산에 사용되는 고속 자동 피크 앤 플레이스 장비와 완벽하게 호환됩니다. 또한, 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정을 견딜 수 있도록 설계되어 자동화된 PCB 조립 라인에 쉽게 통합할 수 있습니다.

2. 기술 파라미터 심층 해석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 안정적인 동작을 위해 이 값을 초과하지 않아야 합니다. 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

• 전력 소산 (Pd):그린 칩 76 mW, 레드 칩 75 mW. 이 파라미터는 LED가 열화 없이 열로 방출할 수 있는 최대 전력을 나타냅니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):그린 100 mA, 레드 80 mA. 이는 최대 허용 펄스 전류로, 일반적으로 1/10 듀티 사이클과 0.1ms 펄스 폭으로 지정되며, 짧고 고강도의 섬광에 사용됩니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):그린 20 mA, 레드 30 mA. 이는 표준 휘도 동작을 위한 권장 연속 동작 전류입니다.
• 온도 범위:동작: -20°C ~ +80°C; 보관: -30°C ~ +100°C.
• IR 리플로우 조건:260°C 피크 온도를 10초 동안 견딤 (무연(Pb-free) 솔더 공정의 표준 조건).

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 Ta=25°C 및 I_F=20mA에서 측정한 일반적인 성능 파라미터입니다 (별도 명시 없는 한).

• 광도 (I_V):그린 칩은 최소 112 mcd, 최대 450 mcd입니다. 레드 칩은 최소 112 mcd, 최대 280 mcd입니다. 일반적인 값은 지정되지 않았으며, 이는 빈닝 시스템을 통해 성능이 관리됨을 의미합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):두 색상 모두 일반적으로 130도의 넓은 시야각을 가집니다. 이는 광도가 온축 값의 절반으로 떨어지는 축 이탈 각도로 정의됩니다.
• 피크 파장 (λ_P):일반적으로 525 nm (그린) 및 639 nm (레드). 이는 방출 스펙트럼에서 가장 높은 지점의 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):일반적으로 525 nm (그린) 및 631 nm (레드). 이는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, CIE 색도도에서 유도되며 색상 정의에 중요합니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):일반적으로 35 nm (그린) 및 20 nm (레드). 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 더 좁은 반폭은 더 포화되고 순수한 색상을 의미합니다.
• 순방향 전압 (V_F):20mA에서 그린은 일반적으로 3.30V (최대 3.50V), 레드는 일반적으로 2.00V (최대 2.40V). 이는 구동 회로 설계 및 전원 공급 장치 선택에 중요한 파라미터입니다.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 전압(V_R) 5V에서 둘 다 최대 10 µA. 데이터시트는 장치가 역방향 동작을 위해 설계되지 않았음을 명시합니다. 이 테스트는 누설 특성 평가만을 위한 것입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

본 제품은 주요 광학 파라미터를 기준으로 LED를 분류하는 빈닝 시스템을 사용하여, 한 배치 내의 일관성을 보장합니다. 각 광도 빈의 허용 오차는 ±15%, 주 파장 빈의 허용 오차는 ±1 nm입니다.

3.1 광도 빈닝

녹색 (@20mA):

빈 코드 R: 112.0 – 180.0 mcd

빈 코드 S: 180.0 – 280.0 mcd

빈 코드 T: 280.0 – 450.0 mcd

적색 (@20mA):

빈 코드 R: 112.0 – 180.0 mcd

빈 코드 S: 180.0 – 280.0 mcd

3.2 주 파장 빈닝 (녹색만 해당)

빈 코드 AP: 520.0 – 525.0 nm

빈 코드 AQ: 525.0 – 530.0 nm

빈 코드 AR: 530.0 – 535.0 nm

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 곡선(예: 스펙트럼 분포 Fig.1, 시야각 Fig.6)이 참조되지만, 설계에 있어 그 일반적인 해석은 매우 중요합니다.

• IV 곡선:순방향 전압(V_F) 대 순방향 전류(I_F) 관계는 비선형입니다. 두 칩 모두 V_F는 I_F가 증가함에 따라 증가하고, 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 안정적인 광 출력을 보장하기 위해 정전압원보다는 정전류 드라이버를 강력히 권장합니다.
• 온도 특성:광도는 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. -20°C ~ +80°C의 동작 온도 범위는 지정된 성능이 보장되는 주변 조건을 정의합니다. 설계자는 고전류 또는 밀폐된 공간에서 과도한 온도 상승을 방지하기 위해 PCB의 열 관리를 고려해야 합니다.
• 스펙트럼 분포:그린(InGaN) 칩은 레드(AlInGaP) 칩(20nm)에 비해 더 넓은 스펙트럼 반폭(35nm)을 가집니다. 이는 다른 LED와 함께 사용할 경우 색상 혼합에 영향을 미치며, 인지되는 색상 채도에 영향을 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

본 장치는 EIA 표준 패키지 외형을 따릅니다. 주요 치수는 본체 크기 약 2.0mm x 1.25mm, 매우 낮은 프로파일 높이 0.55mm(일반적)를 포함합니다. 별도 명시되지 않는 한 모든 치수 공차는 ±0.10mm입니다. 패키지는 투명 렌즈를 특징으로 하며, 이는 지정된 넓은 시야각을 달성하고 방출된 빛에 색을 입히지 않는 데 최적입니다.

5.2 핀 할당 및 극성

LED에는 네 개의 단자가 있습니다. 그린 칩은 핀 1과 3 사이에 연결됩니다. 레드 칩은 핀 2와 4 사이에 연결됩니다. 이 구성은 각 색상을 독립적으로 제어할 수 있게 합니다. 각 칩의 캐소드/애노드 지정은 권장 솔더링 패드 레이아웃 다이어그램에서 확인하여 PCB 설계 및 조립 시 올바른 방향을 보장해야 합니다.

5.3 권장 솔더링 패드 치수

데이터시트는 PCB 설계를 위한 권장 랜드 패턴(풋프린트)을 제공합니다. 이 치수를 준수하는 것은 리플로우 공정 중 안정적인 솔더 접합, 적절한 정렬 및 효과적인 열 방산을 달성하는 데 필수적입니다. 패드 설계는 또한 솔더링 중 툼스토닝(한쪽 끝으로 부품이 서는 현상)을 방지하는 데 도움이 됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

무연 공정을 위한 권장 IR 리플로우 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

- 예열:150°C ~ 200°C.

- 예열 시간:최대 120초 (보드와 부품을 점진적으로 가열하여 플럭스를 활성화하고 열 충격을 최소화).

- 피크 온도:최대 260°C.

- 액상선 온도 이상 시간:부품은 피크 온도에 최대 10초 동안 노출되어야 하며, 이 리플로우 사이클은 두 번 이상 수행되어서는 안 됩니다.

이 프로파일은 신뢰성을 보장하기 위해 JEDEC 표준을 기반으로 합니다. 그러나 데이터시트는 최적의 프로파일이 특정 보드 설계, 부품, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 달라지므로 특성화를 권장한다고 정확히 언급합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 온도가 300°C를 초과하지 않는 솔더링 아이언을 사용하고, 접점당 접촉 시간을 최대 3초로 제한해야 합니다. 이는 LED 칩과 플라스틱 패키지에 대한 열 손상을 피하기 위해 한 번만 수행해야 합니다.

6.3 보관 조건

LED는 습기에 민감한 장치(MSD)입니다.

- 밀봉 패키지:≤ 30°C 및 ≤ 90% RH에서 보관. 방습 백 개봉일로부터 1년 이내에 사용.

- 개봉 패키지:≤ 30°C 및 ≤ 60% RH에서 보관. 개봉 후 1주일 이내에 IR 리플로우를 완료하는 것이 좋습니다. 원래 백 외부에서 장기 보관할 경우, 건조제가 든 밀폐 용기나 질소 건조기를 사용하십시오. 1주일 이상 보관된 부품은 솔더링 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 "팝콘 현상"(리플로우 중 증기압으로 인한 패키지 균열)을 방지해야 합니다.

6.4 세척

지정된 세정제만 사용하십시오. 지정되지 않은 화학 물질은 플라스틱 패키지를 손상시킬 수 있습니다. 솔더링 후 세척이 필요한 경우, LED를 상온의 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만으로 담그십시오. 기계적 응력을 유발할 수 있으므로 호환성이 확인되지 않는 한 초음파 세척을 사용하지 마십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

본 장치는 보호용 상단 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며, 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 표준 릴 수량은 4000개입니다. 잔여 수량에 대해 최소 포장 수량 500개가 가능합니다. 포장은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 사양을 준수합니다. 릴당 최대 2개의 연속 누락 부품(빈 포켓)이 허용됩니다.

7.2 파트 번호 해석

파트 번호 LTST-C195TGKRKT는 제조사의 내부 코딩 시스템을 따르며, 일반적으로 시리즈, 크기, 색상, 빈 코드 및 포장에 대한 정보를 인코딩합니다. 이 경우 "TG"와 "KR"은 각각 녹색과 적색의 색상/빈닝 조합을 나타낼 가능성이 높습니다.

8. 애플리케이션 제안

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 상태 표시기:듀얼 컬러 기능을 통해 단일 부품 지점에서 여러 상태 신호(예: 그린=정상/켜짐, 레드=오류/경고, 둘 다=대기/주의)를 제공할 수 있습니다.
• 키패드 및 아이콘 백라이트:얇은 프로파일은 소비자 가전, 가전 제품 및 자동차 내장재의 얇은 버튼이나 심볼 백라이트에 이상적입니다.
• 패널 장착 표시기:공간이 제한되고 명확한 색상 구분이 필요한 산업용 제어판, 네트워크 장비 및 계측기에 적합합니다.
• 휴대용 및 웨어러블 장치:스마트워치, 피트니스 트래커 및 의료 모니터는 낮은 높이와 듀얼 기능 표시기의 이점을 누릴 수 있습니다.

8.2 설계 고려사항

• 전류 제한:각 색상 채널에 대해 항상 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 공급 전압(V_CC), 원하는 전류에서 LED의 일반적인 V_F, 원하는 I_F(예: 20mA)를 기반으로 저항 값을 계산하십시오. 그린 예시: R = (V_CC- 3.3V) / 0.020A.
• ESD 보호:LED는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 트레이스 길이가 길거나 환경이 ESD가 발생하기 쉬운 경우, LED 연결부 근처 PCB에 ESD 보호 조치(예: TVS 다이오드)를 구현하십시오. 항상 적절한 ESD 예방 조치(손목 스트랩, 접지된 작업대)로 부품을 다루십시오.
• 열 관리:전력 소산이 낮더라도, 특히 고주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 동작할 경우, 열을 방출하기 위해 열 패드(있는 경우) 또는 리드 주변에 충분한 구리 면적을 확보하십시오.
• 광학 설계:투명 렌즈와 130도 시야각은 넓고 확산된 빛을 제공합니다. 집중된 빛을 위해서는 외부 렌즈나 도광판이 필요할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

LTST-C195TGKRKT의 주요 차별화 요소는 다음과 같은 기능 조합에 있습니다:

1. 초박형 프로파일 (0.55mm):많은 표준 듀얼 컬러 LED보다 얇아 점점 더 얇아지는 제품 설계를 가능하게 합니다.

2. 칩 기술:그린에는 고효율 InGaN, 레드에는 AlInGaP를 사용하여 우수한 휘도와 색상 성능을 제공합니다.

3. 듀얼 칩 통합:두 색상을 하나의 산업 표준 패키지 풋프린트에 결합하여, 두 개의 별도 LED를 사용하는 것에 비해 PCB 공간과 조립 비용을 절약합니다.

4. 제조 호환성:테이프-릴, 자동 배치 및 무연 IR 리플로우 공정과의 완전한 호환성으로 대량 자동화 생산에 이상적입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 그린과 레드 LED를 최대 DC 전류로 동시에 구동할 수 있나요?

A: 절대 최대 정격은 칩당 전력 소산(그린 76mW, 레드 75mW)을 지정합니다. 20mA(그린)와 30mA(레드)로 동시 동작하면 각각 약 66mW(3.3V*0.02A)와 60mW(2.0V*0.03A)의 전력 소비가 발생하며, 이는 한도 내에 있습니다. 그러나 작은 패키지 내에서 발생하는 총 열을 고려해야 하며, 고주변 온도에서는 감액이 필요할 수 있습니다.

Q2: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

A: 피크 파장(λ_P)은 방출 스펙트럼의 최고 강도 지점에서의 물리적 파장입니다. 주 파장(λ_d)은 우리가 보는 "색상"을 나타내는 인간의 색상 인지(CIE 다이어그램)를 기반으로 계산된 값입니다. 단색 LED의 경우 종종 가깝지만, 더 넓은 스펙트럼(여기서 그린 칩과 같은)의 경우 약간 다를 수 있습니다. λ_d가 색상 사양에 더 관련이 있습니다.

Q3: 장치가 역방향 동작을 위한 것이 아닌데 왜 5V에서 역방향 전류 테스트를 하나요?

A: V_R=5V에서의 I_R테스트는 반도체 접합에 대한 품질 및 누설 테스트입니다. 이는 칩의 무결성을 검증합니다. 실제 회로에서 역방향 전압을 인가하는 것은 권장되지 않으며, LED는 상당한 역방향 전압을 차단하도록 설계되지 않았기 때문에 빠르게 손상될 수 있습니다.

Q4: 내 애플리케이션에 적합한 빈 코드를 어떻게 선택하나요?

A: 여러 유닛에 걸쳐 일관된 밝기가 필요한 애플리케이션(예: 패널의 상태 표시기)의 경우, 더 엄격한 광도 빈(예: 빈 S 또는 T)을 지정하십시오. 색상이 중요한 애플리케이션(예: 색상 혼합)의 경우, 주 파장 빈(그린의 경우 AP, AQ, AR)을 지정하십시오. 공급된 배치가 귀하의 빈닝 요구 사항을 충족하도록 조달 시 공급업체와 상담하십시오.

11. 실제 사용 사례

시나리오: IoT 센서 모듈용 듀얼 상태 표시기 설계

컴팩트한 IoT 센서 모듈은 공간 제약으로 인해 단일 LED를 사용하여 전원(그린)과 데이터 전송 활동(레드)을 표시해야 합니다. LTST-C195TGKRKT가 선택되었습니다.

1. PCB 레이아웃:권장 솔더링 패드 풋프린트가 사용되었습니다. 핀 1&3(그린)은 100Ω 저항을 통해 "ON"으로 설정된 GPIO 핀에 연결됩니다(3.3V 공급의 경우: (3.3V-3.3V)/0.02A ≈ 0Ω, 따라서 작은 저항이 돌입 전류를 제한함). 핀 2&4(레드)는 68Ω 저항을 통해 다른 GPIO 핀에 연결됩니다(3.3V 공급의 경우: (3.3V-2.0V)/0.02A = 65Ω).

2. 펌웨어:전원이 정상일 때 그린 LED가 지속적으로 켜집니다. 데이터 전송 패킷 동안 레드 LED가 짧게 깜빡입니다.

3. 결과:모듈은 하나의 2.0x1.25mm 지점에서 명확한 듀얼 상태 표시를 제공하며, 최소한의 보드 공간과 높이를 소비하고 표준 SMT 공정을 사용하여 조립됩니다.

12. 원리 소개

LED의 발광은 반도체 p-n 접합에서의 전계 발광을 기반으로 합니다. 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 활성 영역에 사용된 반도체 물질의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다.

-녹색 LED는InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 화합물 반도체를 사용합니다. 인듐과 갈륨의 비율을 조정하여 밴드갭을 조절하여 녹색광(~525 nm)을 생성할 수 있습니다.

-적색 LED는AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 화합물 반도체를 사용합니다. 이 물질 시스템은 적색, 주황색 및 황색광을 생성하는 데 효율적입니다. 여기서는 적색 발광(~631-639 nm)으로 조정되었습니다.

두 칩 모두 단일 플라스틱 패키지에 장착되어 있으며, 칩을 보호하고 기계적 안정성을 제공하며 빛 출력 패턴을 형성하는 투명 에폭시 렌즈로 덮여 있습니다.

13. 발전 동향

LTST-C195TGKRKT와 같은 SMD LED 시장은 몇 가지 주요 동향에 의해 계속 발전하고 있습니다:

1. 소형화:더 얇고 작은 부품에 대한 수요가 지속되어 패키지 높이를 0.5mm 미만으로, 풋프린트를 더 작게 만드는 방향으로 나아가고 있습니다.

2. 증가된 통합:듀얼 컬러를 넘어, 단일 패키지에 RGB(세 칩) 또는 RGBW(세 칩 + 화이트)를 통합하고, 심지어 LED 패키지 내에 드라이버 IC를 통합하는("스마트 LED") 추세가 있습니다.

3. 더 높은 효율성 및 휘도:에피택셜 성장 및 칩 설계의 지속적인 개선으로 더 높은 광 효율(전기 와트당 더 많은 빛 출력)이 달성되어 동일한 전류에서 더 낮은 전력 소비 또는 더 높은 밝기를 가능하게 합니다.

4. 향상된 신뢰성 및 열 성능:패키징 재료(몰드 컴파운드, 리드프레임)의 발전으로 습기, 고온 및 열 사이클에 대한 저항성이 향상되어, 특히 자동차 및 산업 애플리케이션에서 동작 수명이 연장됩니다.

5. 색상 일관성 및 고급 빈닝:광속, 색도 좌표(CIE 다이어그램의 x, y) 및 순방향 전압에 대한 더 엄격한 빈닝 허용 오차는 디스플레이 백라이트 및 건축 조명과 같은 애플리케이션의 표준 요구 사항이 되어 더 정교한 생산 테스트 및 분류를 촉진하고 있습니다.