LTST-C28NBEGK-2A SMD LED 데이터시트 - 2.8x3.5x0.25mm - 적색/청색/녹색 - 10-20mA - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTST-C28NBEGK-2A는 현대의 공간 제약이 있는 전자 애플리케이션을 위해 설계된 풀컬러, 초박형 표면실장 장치(SMD) LED입니다. 이 부품은 단일의 컴팩트한 패키지 내에 세 가지 별개의 LED 칩을 통합하여, 동일한 설치 면적에서 적색, 청색, 녹색 빛을 생성할 수 있도록 합니다. 주요 설계 목표는 자동화 조립 공정을 용이하게 하면서 다양한 지시등 및 백라이트 기능에 적합한 고휘도 출력을 제공하는 것입니다.

1.1 핵심 장점

이 장치는 설계자와 제조업체에게 몇 가지 주요 이점을 제공합니다. 0.25mm의 초박형 프로파일은 초슬림 모바일 기기나 디스플레이와 같이 수직 공간이 귀중한 애플리케이션에 이상적입니다. 패키지는 EIA 표준을 준수하여 광범위한 자동 피크 앤 플레이스 및 적외선 리플로우 솔더링 장비와의 호환성을 보장하며, 이는 대량 생산을 간소화합니다. 또한, 고급 InGaN(청색/녹색용) 및 AlInGaP(적색용) 반도체 재료의 사용은 높은 발광 효율과 우수한 색 순도를 제공합니다.

1.2 목표 시장 및 애플리케이션

이 LED는 소비자 가전, 통신 및 산업 장비 시장을 대상으로 합니다. 일반적인 애플리케이션에는 스마트폰, 태블릿, 노트북의 키패드 및 키보드용 상태 표시등 및 백라이트; 네트워크 장비 및 가전제품의 신호 및 심볼 조명; 단일 점 광원에서 여러 색상이 필요한 마이크로 디스플레이 또는 장식 조명 등이 포함되나 이에 국한되지 않습니다. 그 신뢰성과 호환성은 휴대용 및 고정식 전자 제품 모두에 다용도 선택지가 되게 합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

전기적 및 광학적 파라미터에 대한 철저한 이해는 성공적인 회로 설계 및 성능 예측에 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 한계를 초과하여 장치를 작동하면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. 최대 DC 순방향 전류(I_F)는 주변 온도(T_a) 25°C에서 청색 및 녹색 칩의 경우 10 mA, 적색 칩의 경우 20 mA로 지정됩니다. 최대 전력 소산은 청색/녹색의 경우 38 mW, 적색의 경우 50 mW입니다. 이 장치는 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 40 mA의 피크 순방향 전류를 견딜 수 있습니다. 작동 온도 범위는 -20°C에서 +80°C이며, 저장 조건은 -30°C에서 +85°C입니다. 이 부품은 최대 10초 동안 260°C의 피크 온도에서 적외선 리플로우 솔더링에 적합하도록 등급이 매겨져 있습니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이 파라미터들은 표준 테스트 조건(T_a=25°C, I_F=2mA)에서 측정됩니다. 발광 강도(I_V)는 색상별로 다릅니다: 청색은 18.0-45.0 mcd 범위, 적색은 28.0-71.0 mcd, 녹색은 112.0-280.0 mcd 범위입니다. 일반적인 시야각(2θ_1/2)은 120도로, 넓고 확산된 광 패턴을 제공합니다. 순방향 전압(V_F)은 전원 공급 설계를 위한 또 다른 중요한 파라미터입니다: 청색 및 녹색 LED는 V_F 범위가 2.2V에서 3.0V인 반면, 적색 LED는 2mA에서 1.2V와 2.2V 사이에서 작동합니다. 역 누설 전류(I_R)는 모든 색상에 대해 역전압(V_R) 5V에서 10 μA 미만으로 보장됩니다.

2.3 스펙트럼 특성

방출된 빛의 색상은 파장에 의해 정의됩니다. 일반적인 피크 방출 파장(λ_P)은 청색의 경우 465 nm, 적색의 경우 632 nm, 녹색의 경우 518 nm입니다. 지배 파장(λ_d), 즉 인지된 색상과 더 밀접하게 연관된 파장은 지정된 빈을 가집니다: 청색은 465-475 nm 범위, 녹색은 525-535 nm 범위입니다. 색 순도의 지표인 스펙트럼 선 반폭(Δλ)은 일반적으로 청색의 경우 25 nm, 적색의 경우 20 nm, 녹색의 경우 35 nm입니다. 이 값들은 1931 CIE 색도도에서 도출됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 성능 지표에 따라 빈으로 분류됩니다.

3.1 발광 강도 빈닝

LED는 표준 테스트 전류 2mA에서의 광 출력에 따라 분류됩니다. 각 색상에는 최소 및 최대 발광 강도 값을 가진 특정 빈 코드가 있습니다. 예를 들어, 청색 LED는 빈 M(18.0-28.0 mcd)과 빈 N(28.0-45.0 mcd)으로 분류됩니다. 적색 LED는 빈 N(28.0-45.0 mcd)과 빈 P(45.0-71.0 mcd)를 사용합니다. 일반적으로 더 밝은 녹색 LED는 빈 R(112.0-180.0 mcd)과 빈 S(180.0-280.0 mcd)로 분류됩니다. 각 강도 빈 내에서 ±15%의 허용 오차가 적용됩니다.

3.2 색조(지배 파장) 빈닝

풀컬러 디스플레이와 같은 정밀한 색상 매칭이 필요한 애플리케이션의 경우, LED는 지배 파장에 의해서도 빈닝됩니다. 청색 LED는 빈 B(465.0-470.0 nm)와 빈 C(470.0-475.0 nm)로 제공됩니다. 녹색 LED는 빈 C(525.0-530.0 nm)와 빈 D(530.0-535.0 nm)로 제공됩니다. 각 지배 파장 빈의 허용 오차는 엄격한 ±1 nm입니다. 강도와 파장 모두에 대한 특정 빈 코드는 제품 포장에 표시되어, 설계자가 정확한 색상 및 밝기 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있도록 합니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서의 장치 동작에 대한 더 깊은 통찰력을 제공하며, 이는 견고한 설계에 필수적입니다.

4.1 전류 대 전압(I-V) 및 발광 강도

LED의 순방향 전압(V_F)은 일정하지 않습니다; 순방향 전류(I_F)가 증가함에 따라 증가합니다. 일반적인 곡선은 각 색상 칩에 대한 관계를 보여줍니다. 적색 LED는 일반적으로 주어진 전류에 대해 청색 및 녹색 LED에 비해 더 낮은 순방향 전압을 가지며, 이는 다른 반도체 재료(AlInGaP 대 InGaN)와 일치합니다. 마찬가지로, 발광 강도는 더 높은 전류에서 포화되기 전에 전류에 대해 초선형적으로 증가합니다. 설계자는 원하는 밝기를 달성하면서 장치의 열적 및 전기적 한계 내에 머물도록 적절한 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 선택하기 위해 이러한 곡선을 사용해야 합니다.

4.2 온도 의존성

LED 성능은 접합 온도에 크게 영향을 받습니다. 온도가 증가함에 따라, 주어진 전류에 대한 순방향 전압은 일반적으로 약간 감소하는 반면, 광 출력은 감소합니다. 데이터시트는 주변 온도의 함수로서 상대 발광 강도를 보여주는 일반적인 디레이팅 곡선을 제공합니다. 이 관계를 이해하는 것은 넓은 온도 범위에서 작동하거나 열 관리가 열악한 환경에서의 애플리케이션에 중요하며, 이는 장기적인 밝기 안정성과 색점에 영향을 미칩니다.

4.3 스펙트럼 분포

스펙트럼 전력 분포 곡선은 각 색상에 대해 서로 다른 파장에 걸쳐 방출되는 빛의 상대적 강도를 보여줍니다. 청색 및 녹색 InGaN 칩은 일반적으로 피크 파장을 중심으로 더 좁고 가우시안 형태의 분포를 보입니다. 적색 AlInGaP 칩은 약간 다른 스펙트럼 형태를 가질 수 있습니다. 이러한 곡선은 색상 센서, 필터 또는 특정 스펙트럼 내용이 필요한 애플리케이션에 중요하며, 지배 색상뿐만 아니라 인접 파장에서 방출되는 빛의 양도 보여주기 때문입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 핀 할당

LTST-C28NBEGK-2A는 표준 SMD 설치 면적을 준수합니다. 패키지 치수는 모든 중요한 치수가 밀리미터로 표시된 상세한 도면으로 제공됩니다. 대부분의 치수에 대한 허용 오차는 ±0.1 mm입니다. 이 장치는 네 개의 핀을 가집니다. 핀 1은 세 LED 칩 모두의 공통 애노드입니다. 핀 2는 적색 칩의 캐소드, 핀 3은 청색 칩의 캐소드, 핀 4는 녹색 칩의 캐소드입니다. 렌즈는 투명하여 원래 칩 색상이 보이도록 합니다.

5.2 권장 PCB 패드 설계

신뢰할 수 있는 솔더링과 최적의 열 성능을 위해, PCB에는 특정 랜드 패턴이 권장됩니다. 이 패턴은 솔더 패드 치수와 간격을 포함하며, 이는 브리징이나 툼스토닝을 일으키지 않으면서 리플로우 중에 좋은 솔더 필렛 형성을 용이하게 하도록 설계되었습니다. 이 권장 레이아웃을 준수하면 강력한 기계적 부착과 LED 접합부에서 효율적인 열 방산을 보장하는 데 도움이 됩니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 적외선 리플로우 솔더링 프로파일

이 장치는 무연(Pb-free) 적외선 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 일반적으로 예열 단계(예: 150-200°C), 제어된 상승, 액상선 이상 시간(TAL), 260°C를 초과하지 않는 피크 온도, 제어된 냉각 단계를 포함하는 권장 온도 프로파일이 제공됩니다. 중요한 파라미터는 부품 본체가 260°C 이상의 온도에 10초 이상 노출되어서는 안 된다는 것입니다. 최적의 프로파일은 특정 PCB 어셈블리, 솔더 페이스트 및 사용된 오븐에 따라 달라질 수 있으며, 보드 수준 특성화가 권장된다는 점이 강조됩니다.

6.2 저장 및 취급 주의사항

정전기 방전(ESD)으로 인한 손상을 방지하기 위해 적절한 취급이 필수적입니다. 손목 스트랩이나 방전 장갑을 사용하고 모든 장비가 접지되어 있는지 확인하는 것이 좋습니다. 저장의 경우, 개봉되지 않은 습기 민감 장치(MSL 3)는 ≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH)에서 보관하고 1년 이내에 사용해야 합니다. 원래 밀봉 포장을 개봉한 후에는 LED를 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관해야 합니다. 드라이 팩에서 꺼낸 후 1주일 이상 경과한 부품은 솔더링 전에 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

6.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 지정된 용제만 사용해야 합니다. LED를 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것은 허용됩니다. 지정되지 않거나 강력한 화학 세척제를 사용하면 플라스틱 패키지나 렌즈가 손상되어 광 출력 감소 또는 신뢰성 문제를 초래할 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

LED는 ANSI/EIA-481 사양에 따라 직경 7인치(178mm) 릴에 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 포장되어 공급됩니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 테이프는 표준 자동 공급기와의 호환성을 위해 설계된 포켓 피치와 치수를 가집니다. 상단 커버 테이프가 부품 포켓을 밀봉합니다. 포장 사양은 또한 최소 두 개의 연속 누락 부품(빈 포켓)이 허용 최대치이며, 잔여 로트의 최소 주문 수량은 500개임을 명시합니다.

8. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

8.1 회로 설계

각 색상 채널(적색, 녹색, 청색)은 공통 애노드(핀 1)와 각각의 캐소드 핀에 연결된 자체 전류 제한 회로를 통해 독립적으로 구동되어야 합니다. 서로 다른 순방향 전압 특성으로 인해 균일한 인지 밝기 또는 특정 색상 혼합을 달성하기 위해 각 색상에 대해 별도의 전류 설정 계산이 필요합니다. 특히 배터리 구동 장치에서 온도 및 공급 전압 변동에 대한 더 나은 안정성을 위해 단순한 직렬 저항보다 정전류 드라이버가 종종 선호됩니다.

8.2 열 관리

전력 소산이 상대적으로 낮지만(칩당 38-50 mW), 효과적인 열 관리는 성능과 수명을 유지하는 데 여전히 중요합니다. 특히 LED를 최대 정격 전류 근처에서 구동할 때 더욱 그렇습니다. PCB가 주요 방열판 역할을 합니다. 권장 패드 설계를 통한 좋은 열 연결을 보장하고, 필요한 경우 패키지 아래에 열 비아 또는 구리 영역을 사용하는 것이 LED 접합부에서 열을 전도하는 데 도움이 됩니다.

8.3 광학 통합

넓은 120도 시야각은 이 LED를 집중된 빔보다는 넓고 균일한 조명이 필요한 애플리케이션에 적합하게 만듭니다. 백라이트 패널이나 도광판의 경우, LED의 방출 패턴 및 색점과 효과적으로 작동하도록 광학 커플링 및 확산 재료를 선택해야 합니다. 설계자는 또한 여러 LED가 서로 가까이 배치될 때 색상 혼합 가능성을 고려해야 하며, 이는 시안, 마젠타, 노랑 또는 흰색과 같은 2차 색상을 생성하는 데 사용될 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

LTST-C28NBEGK-2A는 기능의 조합을 통해 시장에서 차별화됩니다. 주요 장점은 세 개의 고휘도, 별개의 색상 칩을 업계 표준의 초박형(0.25mm) 패키지에 통합한 것입니다. 이는 세 개의 별도 단색 LED 사용(더 많은 보드 공간 소비) 또는 색상 필터가 있는 단일 백색 LED 사용(효율이 낮고 채도가 낮은 색상 제공)과 같은 대안과 대조됩니다. 적색에 AlInGaP를 사용하는 것은 GaAsP와 같은 오래된 기술에 비해 더 높은 효율과 더 나은 열 안정성을 제공하여 더 밝고 일관된 적색 출력을 제공합니다. 자동화 조립 및 리플로우 표준 준수는 수동 솔더링이 필요한 LED에 비해 대량 생산에 비용 효율적인 선택이 되게 합니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

10.1 세 색상을 모두 최대 전류로 동시에 구동할 수 있나요?

아니요, 패키지의 총 전력 소산 한계를 초과하지 않고는 불가능합니다. 세 칩 모두 최대 DC 전류(적색: 20mA, 청색: 10mA, 녹색: 10mA)와 일반적인 순방향 전압으로 구동되면 총 전력이 작은 패키지의 결합된 열 용량에 접근하거나 초과하여 과열 및 수명 단축을 초래할 수 있습니다. 설계는 듀티 사이클과 열 환경을 고려해야 합니다. 순백색(세 가지 모두 켜짐)의 경우, 총 열을 관리하기 위해 각 채널을 더 낮은 전류로 구동하는 것이 일반적입니다.

10.2 왜 각 색상의 순방향 전압이 다른가요?

순방향 전압은 반도체 재료의 밴드갭 에너지의 기본적인 특성입니다. 청색 및 녹색 LED는 더 큰 밴드갭을 가진 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)를 사용하며, 이는 전자를 "밀어" 빛을 방출시키기 위해 더 높은 전압(일반적으로 ~2.8V)을 필요로 합니다. 적색 LED는 더 작은 밴드갭을 가진 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP)를 사용하여 더 낮은 순방향 전압(일반적으로 ~1.8V)을 가집니다.

10.3 주문 시 빈 코드를 어떻게 해석하나요?

주문 시 각 색상에 대해 원하는 발광 강도 및 지배 파장 빈 코드를 지정할 수 있습니다. 예를 들어, "청색: 빈 N, 빈 B" 주문은 발광 강도가 28.0-45.0 mcd 사이이고 지배 파장이 465.0-470.0 nm 사이인 청색 LED를 요청합니다. 빈을 지정하면 제품의 여러 유닛에 걸쳐 색상 일관성과 밝기 매칭을 더 엄격하게 제어할 수 있으며, 이는 디스플레이 및 지시등 애플리케이션에 중요합니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례 연구

LTST-C28NBEGK-2A를 컨트롤 버튼 주변의 다색상 상태 표시에 사용하는 휴대용 게임 기기를 고려해 보십시오. 설계 과제는 기기의 배터리 소비를 최소화하면서 생생하고 사용자가 선택 가능한 색상(적색, 녹색, 청색, 시안, 마젠타, 노랑, 흰색)을 제공하는 것입니다. 엔지니어는 낮은 대기 전류의 트리플 출력 정전류 LED 드라이버 IC를 선택합니다. 데이터시트의 V_F 및 I_V 곡선을 사용하여, 그들은 가장 낮은 총 전류에서 균형 잡힌 백색광을 생성하기 위해 드라이버가 적색 채널에 5mA, 청색 및 녹색 채널에 3mA를 공급하도록 프로그래밍합니다. 그들은 높은 밝기를 보장하기 위해 적색은 빈 P, 녹색은 빈 S의 LED를 선택하고, 모든 유닛에서 일관된 색상을 보장하기 위해 엄격한 파장 빈(청색은 B, 녹색은 C)을 지정합니다. PCB 레이아웃은 권장 패드 설계를 따르고 열 방산을 위한 접지면에 작은 열 릴리프 연결을 포함합니다. 최종 조립은 지정된 IR 리플로우 프로파일을 사용하여, 사용자 경험을 향상시키는 신뢰할 수 있고 밝고 일관된 지시등을 제공합니다.

12. 동작 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광이라는 과정을 통해 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. 반도체 재료의 p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면, n형 영역의 전자는 접합을 가로질러 충분한 에너지를 얻어 p형 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 사건은 에너지를 방출합니다. LED에서는 이 에너지가 주로 광자(빛 입자) 형태로 방출되도록 반도체 재료가 선택됩니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다: 더 큰 밴드갭은 더 짧은 파장(더 푸른) 빛을 생성하고, 더 작은 밴드갭은 더 긴 파장(더 붉은) 빛을 생성합니다. InGaN 재료 시스템은 청색 및 녹색 LED에 사용되며, AlInGaP는 고효율 적색 및 황색 LED에 사용됩니다. SMD 패키지는 작은 반도체 칩을 캡슐화하고, 금속 리드를 통해 전기적 연결을 제공하며, 광 출력을 형성하는 성형 플라스틱 렌즈를 포함합니다.

13. 기술 동향 및 발전

SMD LED 분야는 더 높은 효율, 더 작은 크기, 더 나은 색 재현성 및 더 낮은 비용에 대한 수요에 의해 계속 발전하고 있습니다. LTST-C28NBEGK-2A와 같은 부품에서 관찰 가능한 동향에는 광 출력을 유지하거나 증가시키면서(와트당 루멘으로 더 높은 효율) 패키지의 지속적인 소형화가 포함됩니다. InGaN 및 AlInGaP 칩 뒤의 재료 과학의 지속적인 개선으로 더 높은 전류에서의 효율 저하 감소 및 고온에서의 더 나은 성능이 이어지고 있습니다. 또 다른 중요한 동향은 RGB LED와 전용 드라이버 IC 또는 제어 논리를 단일 패키지("스마트 LED")로 결합하는 것과 같은 더 많은 기능의 통합입니다. 또한, 백색 LED용 형광체 기술의 발전과 차세대 디스플레이를 위한 마이크로 LED 추구는 다색상 SMD LED가 작동하는 광전자 생태계에 영향을 미치는 병렬 발전 경로를 나타냅니다.