미니 탑뷰 LED 65-21 시리즈 데이터시트 - 브릴리언트 레드 - 20mA - 120° 시야각 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

65-21 시리즈는 컴팩트한 표면 실장형 탑뷰 발광 다이오드(LED) 제품군을 나타냅니다. 이 부품들은 광시야각과 효율적인 광 결합이 필요한 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 본 문서에서 설명하는 주 모델은 투명 수지로 캡슐화된 AlGaInP 반도체 칩을 사용하여 구현된 선명한 빨간색 빛을 방출합니다. 독특한 패키지 설계는 빛이 인쇄 회로 기판(PCB)을 통해 방출되는 상향식 장착 방향을 특징으로 하며, 이는 특히 라이트 파이프 및 도파관과 함께 사용하기에 적합합니다.

이 시리즈의 주요 장점은 IR 리플로우 솔더링과 같은 자동화 조립 공정에 적합하고, 대량 생산을 위한 테이프 및 릴 공급이 가능하며, RoHS 및 무연 환경 기준을 준수한다는 점입니다. 120도의 넓은 시야각은 다양한 각도에서 우수한 가시성을 보장하며, 이는 표시기 및 백라이트 응용 분야에 매우 중요합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

장치의 작동 한계는 주변 온도(Ta) 25°C에서 정의됩니다. 이 정격을 초과하면 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다.

• 역방향 전압 (V_R):5 V. 이 한계를 초과하는 역방향 전압을 가하면 접합 파괴의 위험이 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):50 mA. 이는 LED가 연속적으로 처리할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):100 mA. 이 펄스 전류 정격(1/10 듀티 사이클, 1 kHz)은 멀티플렉싱이나 밝기 펄싱에 유용한 짧은 과전류 조건을 허용합니다.
• 전력 소산 (P_d):110 mW. 이는 패키지가 열로 방출할 수 있는 최대 전력으로, 순방향 전압과 전류로부터 계산됩니다.
• 정전기 방전 (ESD) HBM:2000 V. 이 휴먼 바디 모델 정격은 중간 수준의 ESD 민감도를 나타냅니다. 적절한 취급 주의가 필요합니다.
• 작동 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 장치는 산업용 온도 범위로 정격되어 있습니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도:리플로우 솔더링의 경우, 피크 온도 260°C에서 10초가 지정됩니다. 핸드 솔더링의 경우, 350°C에서 3초가 한계입니다.

2.2 전기-광학 특성

성능은 Ta=25°C 및 표준 테스트 전류(I_F) 20 mA에서 측정됩니다.

• 광도 (I_v):최소 72 mcd에서 최대 180 mcd까지 범위를 가지며, 이 범위 내에 일반적인 값이 있습니다. ±11%의 허용 오차가 적용됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2):120도 (일반적). 이는 광도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다.
• 피크 파장 (λ_p):632 nm (일반적). 이는 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):616.5 nm에서 634.5 nm까지 범위를 가지며, 허용 오차는 ±1 nm입니다. 이는 인지되는 색상(선명한 빨강)을 정의합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):20 nm (일반적). 이는 최대 전력의 절반에서 방출 스펙트럼의 너비입니다.
• 순방향 전압 (V_F):20mA에서 1.75 V에서 2.35 V까지 범위를 가지며, 허용 오차는 ±0.1 V입니다.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 전압 5V가 인가될 때 최대 10 μA입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

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

3.1 주 파장 빈닝 (그룹 A)

이는 색상 포인트를 정의합니다. 빈은 E4부터 E7까지 레이블이 지정되며, 각각 6 nm 범위를 포함합니다(예: E4: 616.5-622.5 nm, E5: 620.5-626.5 nm). 이를 통해 설계자는 응용 분야에 매우 특정한 빨간색조의 LED를 선택할 수 있습니다.

3.2 광도 빈닝

이는 밝기 출력을 정의합니다. 빈은 Q1 (72-90 mcd), Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd), R2 (140-180 mcd)입니다. 더 높은 빈 코드는 더 높은 밝기를 나타냅니다.

3.3 순방향 전압 빈닝 (그룹 B)

이는 LED를 전기적 특성에 따라 그룹화합니다. 빈은 0 (1.75-1.95 V), 1 (1.95-2.15 V), 2 (2.15-2.35 V)입니다. 전압 빈을 일치시키면 병렬 회로에서 전류 제한 저항 설계를 단순화할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 설계에 필수적인 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 다이오드의 일반적인 지수 관계를 보여줍니다. 권장 작동점인 20 mA에서 순방향 전압은 1.75V-2.35V 빈닝 범위 내에 있습니다. 설계자는 전류를 제한하기 위해 직렬 저항이나 정전류 드라이버를 사용해야 합니다. 전압의 작은 증가가 전류의 크고 잠재적으로 파괴적인 증가를 초래할 수 있기 때문입니다.

4.2 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 최대 정격 연속 전류까지 광 출력이 전류와 거의 선형적으로 증가함을 보여줍니다. 20mA 이상에서 작동하면 더 높은 밝기를 얻을 수 있지만, 전력 소산과 접합 온도도 증가하여 수명에 영향을 미칩니다.

4.3 상대 광도 대 주변 온도

광도는 주변 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 디레이팅을 보여주며, 이는 고온 환경에서 작동하는 응용 분야에 매우 중요합니다. LED의 출력은 25°C에서 지정됩니다. 85°C에서는 출력이 현저히 낮아집니다.

4.4 순방향 전류 디레이팅 곡선

이 그래프는 주변 온도의 함수로서 최대 허용 연속 순방향 전류를 정의합니다. 온도가 증가함에 따라 과열을 방지하기 위해 최대 안전 전류가 감소합니다. 85°C에서 최대 전류는 25°C에서의 50mA 절대 최대 정격보다 낮습니다.

4.5 스펙트럼 분포

스펙트럼은 632 nm(피크)를 중심으로 20 nm 대역폭을 가진 좁은 가우시안 형태의 곡선으로, 단색의 선명한 빨간색 방출을 확인시켜 줍니다.

4.6 방사 패턴

극좌표 다이어그램은 120도 시야각을 보여줍니다. 강도 분포는 상대적으로 람베르트(코사인 형태) 분포를 보여, 넓은 시야각 원뿔 전체에 걸쳐 균일한 외관을 제공하며, 이는 표시기에 이상적입니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 외형 치수

SMD 패키지는 특정 길이, 너비, 높이 치수(밀리미터 단위)를 가지며, 별도로 명시되지 않는 한 일반적인 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 도면은 솔더링을 위한 탑뷰 형상, 측면 프로파일 및 권장 PCB 랜드 패턴(풋프린트)을 상세히 설명합니다.

5.2 극성 식별

캐소드는 일반적으로 노치, 녹색 표시 또는 패키지 하단의 다른 패드 크기로 표시됩니다. 조립 중 올바른 극성을 준수해야 합니다.

5.3 테이프 및 릴 사양

부품은 자동 픽 앤 플레이스 머신을 위한 캐리어 테이프에 공급됩니다. 주요 치수에는 포켓 크기(LED 보관용), 테이프 폭, 피치(포켓 간 거리), 릴 직경이 포함됩니다. 표준 릴에는 2000개가 들어 있습니다.

5.4 방습 패키징

릴은 수분 흡수를 방지하기 위해 건제와 함께 알루미늄 방습 백에 밀봉됩니다. 이는 리플로우 솔더링 중 "팝콘 현상"(패키지 균열)을 방지하는 데 매우 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

권장 프로파일에는 예열 단계, 소킹 구역, 피크 온도 260°C를 10초 초과하지 않는 리플로우 구역, 제어된 냉각 단계가 포함됩니다. 프로파일은 최대 Tsol 정격을 준수해야 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 인두 팁 온도는 350°C를 초과하지 않아야 하며, 접촉 시간은 패드당 3초로 제한해야 합니다. 가능하면 히트 싱크를 사용하십시오.

6.3 보관 및 취급 주의사항

• ESD 보호:접지된 작업대와 손목 스트랩을 사용하십시오.
• 수분 민감도:사용 준비가 될 때까지 방습 백을 열지 마십시오. 백이 열린 경우, 지정된 플로어 라이프 내에 부품을 사용하거나 적절한 절차에 따라 리베이크하십시오.
• 보관 조건:열지 않은 백은 30°C 이하 및 상대 습도 90% 이하에서 보관하십시오.

7. 적용 노트 및 설계 고려사항

7.1 일반적인 적용 시나리오

• 광학 표시기:소비자 가전, 산업 장비 및 자동차 계기판의 상태 표시등.
• 라이트 파이프/가이드 결합:탑뷰, PCB 투과 방출 방식은 버튼 백라이트 또는 패널 조명을 위한 아크릴 또는 폴리카보네이트 라이트 가이드에 빛을 주입하는 데 이상적입니다.
• 백라이트:LCD, 키패드, 스위치 및 멤브레인 패널용.
• 일반 장식 조명:사인, 액센트 조명 및 발광 광고에서.
• 자동차 실내 조명:계기판 백라이트, 스위치 조명 등.

7.2 주요 설계 고려사항

• 전류 제한은 필수:외부 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 반드시 사용해야 합니다. 순방향 전압에는 허용 오차와 음의 온도 계수가 있어, 접합이 가열됨에 따라 감소합니다. 전류 제한 없이는 열 폭주가 발생하여 빠른 고장으로 이어질 수 있습니다.
• 열 관리:패키지는 작지만 최대 110mW의 전력 소산이 열을 발생시킵니다. 특히 고전류 또는 고온 환경에서 작동할 때 열을 전도하기 위해 충분한 PCB 구리 면적(열 릴리프 패드)을 확보하십시오.
• 광학 설계:라이트 파이프 응용 분야의 경우, LED와 라이트 가이드 진입점 사이의 거리 및 가이드의 형상을 최적화하여 결합 효율을 극대화해야 합니다.
• 일관성을 위한 빈닝:여러 LED에 걸쳐 균일한 색상과 밝기가 필요한 응용 분야의 경우, 좁은 빈(예: 단일 주 파장 빈 및 광도 빈)을 지정하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

65-21 시리즈는 다음과 같은 특정 속성 조합을 통해 차별화됩니다:

• 표준 사이드뷰 LED 대비:탑뷰, PCB 투과 방출 방식은 라이트 파이프 응용 분야에서 뚜렷한 장점을 가지며, LED를 가이드 바로 아래 보드에 평평하게 장착할 수 있어 기계적 설계를 단순화합니다.
• 협시야각 LED 대비:120도 시야각은 훨씬 넓은 가시성을 제공하여 시야 위치가 고정되지 않은 전면 패널 표시기에 더 우수합니다.
• 비자동화 패키지 대비:SMT 패키지와 테이프 및 릴 공급 가능성은 현대 고속 자동화 조립 라인에 매우 적합하며, 스루홀 LED에 비해 제조 비용을 절감합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 3.3V 또는 5V 로직 공급 전원에 직접 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 항상 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 저항 값은 R = (V_공급- V_F) / I_F로 계산됩니다. 보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F(2.35V)를 사용하여 전류가 20mA를 초과하지 않도록 하십시오.

Q: LED를 20mA 대신 30mA에서 작동하면 어떻게 되나요?

A: 광도는 더 높아지지만, 전력 소산과 접합 온도가 증가합니다. 최대 주변 온도에서 30mA가 안전한지 확인하기 위해 디레이팅 곡선을 확인해야 합니다. 장기 신뢰성이 감소할 수 있습니다.

Q: 주문을 위한 파트 번호/코드를 어떻게 해석하나요?

A: 코드(예: 레이블 설명: CAT/HUE/REF)는 빈닝 선택을 지정합니다. 필요한 광도(CAT), 주 파장(HUE), 순방향 전압(REF) 빈을 기반으로 주문합니다.

Q: 히트 싱크가 필요한가요?

A: 일반적으로 20mA의 단일 LED에는 필요하지 않습니다. 그러나 여러 LED가 서로 가깝게 배치되거나 고전류/고주변 온도에서 작동하는 경우, 집합적인 열로 인해 PCB에서 열 관리가 필요할 수 있습니다.

10. 실용적 설계 예시

시나리오:5V 레일로 구동되는 장치의 상태 표시기 설계. LED는 표준 20mA에서 구동되어야 합니다.

1. 직렬 저항 계산:추정을 위해 일반적인 V_F2.0V 사용: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. V_F변동에 대한 견고성을 위해 최소 V_F(1.75V)를 사용하여 최대 전류 계산: I_max= (5V - 1.75V) / 150Ω ≈ 21.7mA, 이는 안전합니다. 표준 150Ω, 1/10W 저항이 적합합니다.
2. PCB 레이아웃:권장 랜드 패턴에 따라 LED를 배치하십시오. 열 방출을 위해 패드 주변에 약간의 구리 면적을 포함하십시오. 실크스크린의 극성 표시가 LED의 캐소드 표시기와 일치하는지 확인하십시오.
3. 광학 인터페이스:라이트 파이프를 사용하는 경우, 거리와 정렬을 모델링하십시오. 작은 공기 간격이나 투명 실리콘 젤 사용이 광 결합 효율을 향상시킬 수 있습니다.

11. 동작 원리

이 LED는 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 반도체 칩을 기반으로 합니다. 다이오드의 접합 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. AlGaInP 재료에서 이 재결합은 가시 스펙트럼의 빨간색에서 호박색 부분(약 590-650 nm)에서 주로 광자 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 층의 특정 구성이 주 파장을 결정하며, 이 선명한 빨간색 변종의 경우 632 nm입니다. 투명 에폭시 수지 캡슐러트는 칩을 보호하고 기계적 안정성을 제공하며, 광 출력 빔을 형성하여 넓은 120도 시야각을 달성합니다.

12. 기술 트렌드

65-21 시리즈와 같은 소형 탑뷰 SMD LED는 광전자 분야에서 소형화, 높은 효율성, 자동화 제조와의 더 큰 통합을 향한 광범위한 트렌드의 일부입니다. 이러한 부품에 영향을 미치는 산업의 주요 지속적인 발전은 다음과 같습니다:

• 효율성 증가:지속적인 재료 과학 개선은 동일한 칩 크기에서 더 많은 루멘/와트(더 높은 효율)를 생산하는 것을 목표로 하여 더 밝은 출력 또는 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다.
• 색상 일관성 개선:에피택셜 성장 및 빈닝 공정의 발전은 주 파장과 광도의 허용 오차를 계속해서 좁혀 설계자에게 더 균일한 광원을 제공합니다.
• 신뢰성 향상:더 나은 캡슐러트 재료와 패키징 기술에 대한 연구는 더 긴 작동 수명과 열 사이클링, 습도 및 기타 환경 스트레스에 대한 향상된 내성을 이끌어냅니다.
• 드라이버와의 통합:시장 트렌드는 제어 회로(정전류 드라이버, PWM 컨트롤러)를 LED 패키지에 직접 통합하여 최종 사용자 회로 설계를 단순화하는 것입니다.