LED 3.2x1.25x1.1mm 녹색 3.0V 105mW 사양서 - 기술 데이터시트 및 설계 가이드

1. 제품 개요

이 녹색 SMD LED는 일반 광학 표시 및 디스플레이 용도로 설계되었습니다. 3.2mm x 1.25mm x 1.1mm 크기의 소형 패키지(표준 PLCC-2 풋프린트)를 채택하고 있으며, 고효율 녹색 칩을 사용합니다. 140도의 넓은 시야각을 제공하여 백라이트 및 표시등에 적합합니다. 최대 소비 전력 105mW, 순방향 전류 30mA 정격으로 -40°C ~ +85°C의 작동 온도 범위에서 안정적인 성능을 제공합니다. 이 장치는 RoHS를 준수하며 습기 민감도 수준은 MSL-3입니다.

2. 기술 매개변수 - 심층 분석

2.1 전기적 및 광학적 특성 (Ts=25°C, IF=20mA 조건)

LED는 20mA 순방향 전류에서 특성화됩니다. 주요 매개변수는 다음과 같습니다.

• 순방향 전압 (VF):이 장치는 여러 전압 빈으로 제공됩니다: G1 (2.8-2.9V), G2 (2.9-3.0V), H1 (3.0-3.1V), H2 (3.1-3.2V), I1 (3.2-3.3V), I2 (3.3-3.4V), J1 (3.4-3.5V). 중간 빈(H1)의 일반적인 VF는 3.0V입니다. 이 빈 시스템을 통해 설계자는 직렬 저항 최적화 또는 전류 매칭을 위해 정확한 전압을 선택할 수 있습니다.
• 주 파장 (λD):녹색 발광은 520nm를 중심으로 하며, 빈은 D20 (517.5-520nm), E10 (520-522.5nm), E20 (522.5-525nm), F10 (525-527.5nm), F20 (527.5-530nm)로 구분됩니다. 이렇게 좁은 파장 제어로 생산 로트 간에도 일관된 색상이 유지됩니다.
• 광도 (IV):여러 밝기 빈이 지정되어 있습니다: 1AU (260-330mcd), 1AV (330-430mcd), 1CG (430-560mcd), 1CL (560-700mcd), 1CM (700-900mcd). 최고 빈(1CM)은 고가시성 응용 분야에서 뛰어난 광 출력을 제공합니다.
• 스펙트럼 반치폭:30nm (일반값)으로 비교적 순수한 녹색을 나타냅니다.
• 시야각 (2θ1/2):140도로 넓은 조명 범위를 제공합니다.
• 역방향 전류 (IR):VR=5V에서 최대 10μA로 역방향 바이어스 시 누설이 적습니다.
• 열 저항 (RTHJ-S):450°C/W (일반값)으로 고전력 설계에서 열 관리에 중요합니다.

2.2 절대 최대 정격

LED는 손상을 방지하기 위해 이 한계를 초과하여 작동해서는 안 됩니다.

• 소비 전력 (Pd): 105mW
• 순방향 전류 (IF): 30mA (연속)
• 최대 피크 순방향 전류 (IFP): 60mA (펄스, 듀티 1/10, 펄스폭 0.1ms)
• ESD (HBM): 1000V
• 작동 온도 (Topr): -40°C ~ +85°C
• 보관 온도 (Tstg): -40°C ~ +85°C
• 접합 온도 (Tj): 95°C

소비 전력이 최대 정격을 초과하지 않도록 주의해야 합니다. 순방향 전류는 실제 접합 온도에 따라 감소시켜야 하며, 접합 온도는 95°C 미만으로 유지되어야 합니다.

3. 빈 시스템 설명

LED는 순방향 전압 (VF), 주 파장 (λD), 광도 (IV)의 세 가지 매개변수에 따라 빈이 지정됩니다. 이를 통해 고객은 어레이 또는 백라이트 유닛에서 일관된 성능을 위해 엄격하게 지정된 부품을 주문할 수 있습니다.

전압 빈:G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1. 각 빈은 0.1V 범위를 포함하여 정밀한 전류 조절이 가능합니다.

파장 빈:D20, E10, E20, F10, F20. 각 빈은 2.5nm를 포함하여 생산 배치 내에서 색상 일관성을 보장합니다.

광도 빈:1AU, 1AV, 1CG, 1CL, 1CM. 이 빈들은 260mcd에서 900mcd까지 다양한 밝기 요구 사항을 충족합니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류

일반적인 I-V 곡선은 IF=20mA에서 VF가 약 3.0V임을 보여줍니다. 전류가 증가하면 전압은 비선형적으로 상승합니다. 높은 전류에서는 자체 발열로 인해 신중한 열 관리가 필요합니다.

4.2 순방향 전류 대 상대 광도

상대 광도는 순방향 전류와 함께 증가하지만 접합 발열로 인해 선형적이지는 않습니다. IF=30mA에서 광도는 IF=20mA일 때의 약 1.5배입니다 (일반 곡선 기준).

4.3 핀 온도 대 상대 광도 및 순방향 전류

LED가 가열되면 상대 광도가 감소합니다. 450°C/W의 열 저항은 20mA에서 주변 온도 대비 접합 온도 상승이 적다는 것을 의미합니다. 그러나 최대 전류 및 주변 온도에서 접합은 95°C 한계에 근접할 수 있으므로 방열 또는 감소가 필요합니다.

4.4 순방향 전류 대 주 파장

주 파장은 전류에 따라 약간 이동합니다. 일반적으로 녹색 LED는 높은 전류에서 약간의 청색 이동을 보입니다. 이동은 수 나노미터 이내로 대부분의 표시 응용 분야에서 허용됩니다.

4.5 상대 광도 대 파장

스펙트럼 분포는 520nm 근처에서 단일 피크를 보이며 반치폭은 30nm로 순수한 녹색 발광을 확인합니다. 2차 피크는 없습니다.

4.6 방사 패턴

LED는 램버시안 유사 분포로 방출하며 광축에서 70°에서 광도가 절반으로 떨어집니다. 이 넓은 빔은 백라이트 또는 간판에 이상적입니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

LED는 3.20mm x 1.25mm x 1.10mm 패키지에 수납됩니다. 상면도는 표시된 대로 두 개의 단자(애노드 및 캐소드)가 있는 직사각형 모양을 보여줍니다. 하면도는 패드 레이아웃을 나타냅니다: 단자 1(캐소드)용 1.20mm x 0.60mm 패드와 단자 2(애노드)용 1.20mm x 0.45mm 패드. 권장 납땜 패드 패턴은 5.00mm x 2.00mm로 적절한 방열과 기계적 안정성을 제공합니다. 극성은 패키지의 마커로 표시됩니다.

5.2 극성 및 납땜 패턴

극성 표시는 그림 1-4에 나와 있습니다. 캐소드는 일반적으로 노치 또는 점으로 표시됩니다. 권장 납땜 패턴(그림 1-5)은 우수한 열 및 전기적 연결을 보장합니다. 별도 명시가 없는 한 모든 치수는 ±0.2mm 공차를 갖습니다.

6. 납땜 및 조립 가이드라인

6.1 SMT 리플로우 납땜 프로파일

표준 리플로우 프로파일 (JEDEC J-STD-020 기준):

• 예열: 150°C ~ 200°C에서 60~120초
• 217°C 이상 유지 시간 (TL): 60~150초
• 피크 온도 (TP): 260°C, 255°C 이상 최대 10초
• 냉각: 최대 6°C/s
• 25°C에서 피크까지 총 시간: 최대 8분

리플로우 납땜은 두 번 이하로 제한됩니다. 패스 간에 24시간 이상 경과하면 LED가 습기를 흡수하여 손상될 수 있습니다. 보관 조건을 초과한 경우 60±5°C에서 24시간 동안 베이킹하는 것이 좋습니다.

6.2 수동 납땜 및 재작업

인두기를 사용한 수동 납땜은 300°C, 3초 미만으로 제한해야 합니다. 재작업은 한 번만 허용됩니다. 재작업 시 열 응력을 피하기 위해 이중 헤드 인두기를 권장합니다.

6.3 취급 주의사항

휘어진 PCB에 장착하지 마십시오. 납땜 중 또는 납땜 후에 기계적 힘을 가하지 마십시오. 납땜 후 급속 냉각은 허용되지 않습니다. LED는 ESD에 민감하므로(클래스 1, 1000V HBM) 취급 및 조립 시 적절한 ESD 보호 조치를 취해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 포장

LED는 캐리어 테이프에 공급되며 릴당 3000개(7인치 직경)입니다. 테이프 치수: 너비 8.00mm, 피치 4.00mm. 릴 직경 178mm, 허브 직경 60mm, 스핀들 구멍 13.0mm. 라벨에는 부품 번호, 사양 번호, 로트 번호, 빈 코드(플럭스, 색도, 전압, 파장), 수량 및 날짜 코드가 포함됩니다.

7.2 방습 백 및 상자

각 릴은 건조제 및 습도 표시 카드와 함께 방습 백에 밀봉됩니다. 그런 다음 백은 판지 상자에 포장되어 배송됩니다. 보관 조건: 백 개봉 전, 1년 이내에 ≤30°C 및 ≤75% RH에서 보관하십시오. 개봉 후, ≤30°C 및 ≤60% RH에서 168시간 이내에 사용하십시오. 습도 표시기가 노출을 보이거나 보관 시간을 초과한 경우 60±5°C에서 ≥24시간 베이킹이 필요합니다.

8. 응용 권장사항

8.1 일반적인 응용 분야

• 전자 장치의 광학 표시기(예: 상태 LED, 푸시버튼 백라이트)
• 자동차 또는 소비자 제품의 스위치 및 기호 백라이트
• 일반 간판 및 디스플레이 백라이트
• 소형 크기와 넓은 각도가 필요한 장식 조명

8.2 설계 고려사항

• 전류 제한:전류를 30mA 이하로 제한하기 위해 항상 직렬 저항을 사용하십시오. 저항 없이 전압이 약간만 변해도 큰 전류 변화가 발생하여 손상될 수 있습니다.
• 열 관리:최대 전류 또는 높은 주변 온도에서 방열을 위해 PCB 구리 영역을 고려하십시오. 450°C/W의 열 저항은 접합 온도를 95°C 미만으로 유지하기 위해 신중한 레이아웃이 필요합니다.
• 환경 보호:접착제나 포팅 재료에서 방출될 수 있는 황 화합물(>100PPM), 브롬(>900PPM), 염소(>900PPM) 및 VOC에 노출되지 않도록 하십시오. 이러한 물질은 변색 및 광 출력 저하를 유발할 수 있습니다.
• 병렬 작동:여러 LED를 병렬로 사용하는 경우 각각 고유한 직렬 저항을 사용하여 전류를 균형 있게 유지하십시오.

9. 기술 비교

유사한 PLCC-2 패키지의 표준 녹색 LED와 비교하여 이 장치는 넓은 시야각(140°)과 최대 900mcd까지의 여러 밝기 빈을 제공합니다. 좁은 파장 빈(빈당 ±2.5nm)은 다중 LED 어셈블리에 중요한 우수한 색상 일관성을 보장합니다. 450°C/W(일반값)의 낮은 열 저항은 3.2x1.25mm 패키지에 경쟁력이 있어 적절한 방열판으로 더 높은 구동 전류를 가능하게 합니다. 또한 MSL-3 등급과 RoHS 준수는 자동 SMT 조립에 적합합니다.

10. 자주 묻는 질문

Q1: 이 LED의 권장 작동 전류는 얼마입니까?
A: 일반 테스트 전류는 20mA로 밝기와 열 여유 사이의 좋은 균형을 제공합니다. 절대 최대 연속 전류는 30mA이지만 접합 온도는 95°C 미만으로 유지해야 합니다.

Q2: 이 LED를 펄스 폭 변조(PWM) 응용 분야에 사용할 수 있습니까?
A: 예, 피크 전류는 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 0.1ms에서 최대 60mA까지 가능합니다. 더 높은 듀티 PWM의 경우 평균 전류가 30mA 이하인지 확인하십시오.

Q3: 설계에 적합한 전압 빈을 어떻게 선택합니까?
A: 전류 미러링이나 직렬 연결을 위해 좁은 전압 범위가 필요한 경우 특정 빈(예: 3.0-3.1V의 H1)을 선택하십시오. 일반적인 용도로는 일반적인 3.0V(H1)를 권장합니다.

Q4: 방습 백 개봉 후 보관 수명은 어떻게 됩니까?
A: ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 168시간입니다. 이 시간 내에 사용하지 않으면 리플로우 전에 60±5°C에서 최소 24시간 베이킹하십시오.

Q5: 이 LED를 옥외에서 사용할 수 있습니까?
A: 작동 온도 범위는 -40°C ~ +85°C로 많은 옥외 응용 분야에 적합합니다. 그러나 이 장치는 직접 물 노출에 대한 정격이 없습니다. 추가로 컨포멀 코팅이 필요할 수 있습니다.

11. 실제 설계 예제

예: 두 개의 LED를 병렬로 사용하여 푸시버튼 스위치 백라이트.

• 목표 밝기: LED당 약 500mcd (1CG 또는 1CL 빈 사용).
• 공급 전압: 5V DC.
• LED 순방향 전압(일반값): 20mA에서 3.0V.
• 직렬 저항: R = (5V - 3.0V) / 0.04A (두 LED 병렬, 각각 20mA) = 50Ω. 51Ω, 1/4W 저항 선택.
• 열 확인: 25°C 주변 온도에서 접합 온도 상승 = 20mA * 3.0V * 450°C/W = 0.027W * 450 = 12.15°C. 접합 온도 = 37.15°C로 95°C보다 훨씬 낮습니다. 85°C 주변에서도 접합 = 97.15°C로 약간 초과합니다. 더 큰 패드 면적을 사용하여 열 저항을 줄이거나 전류를 18mA로 낮추는 것을 고려하십시오.

12. 작동 원리

LED는 질화갈륨(GaN) 또는 관련 III-V족 화합물 반도체 재료로 만들어진 p-n 접합 다이오드로, 순방향 바이어스 시 녹색광을 방출합니다. 에너지 밴드갭이 파장을 결정합니다. 이 경우 520nm 부근의 주 파장은 약 2.38eV의 밴드갭에 해당합니다. 장치는 광 추출 및 기계적 보호를 제공하는 투명 실리콘 또는 에폭시로 봉합됩니다. 넓은 시야각은 확산 봉합재 또는 방출된 빛을 퍼뜨리는 패키지 설계로 달성됩니다.

13. 개발 동향

녹색 LED는 더 나은 에피택셜 성장 기술과 칩 설계 덕분에 효율(lm/W)이 계속 개선되고 있습니다. 이 풋프린트의 SMD LED에 대한 미래 추세로는 더 높은 광효율, 더 낮은 열 저항, RGB 응용 분야에서 더 나은 색상 혼합을 위한 더 좁은 파장 빈이 포함됩니다. 또한 패키지 내 ESD 보호 칩의 통합이 더 보편화되어 견고성이 향상되고 있습니다. 웨어러블 및 IoT 기기를 위한 소형 고휘도 LED에 대한 수요는 패키징 및 열 관리 분야에서 추가 혁신을 주도하고 있습니다.