미니 탑뷰 LED 65-11 시리즈 데이터시트 - 크기 3.2x2.8x1.9mm - 전압 2.75-3.65V - 전력 110mW - 백색 - 기술 문서

1. 제품 개요

65-11 시리즈는 미니 탑뷰 표면 실장 장치(SMD) LED 제품군을 대표합니다. 이 제품은 인듐 갈륨 질화물(InGaN) 반도체 칩을 활용하여 순수한 백색광을 생성하는 소형 광학 지시 부품으로 설계되었습니다. LED는 광학 성능에 기여하는 워터클리어 수지 패키지로 캡슐화되어 있습니다. 주요 설계 특징은 패키지 내에 통합된 내부 반사체입니다. 이 반사체는 광 추출 및 결합 효율을 최적화하여, 효율적인 방향성 광 전달이 중요한 라이트 파이프 또는 라이트 가이드 애플리케이션에 특히 적합하도록 합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 LED 시리즈의 주요 장점은 패키지 설계와 재료 선택에서 비롯됩니다. 120도(전형적)의 넓은 시야각은 다양한 각도에서 높은 가시성을 보장하며, 이는 소비자 가전, 자동차 계기판 및 산업용 제어판의 상태 표시등에 필수적입니다. SMT(표면 실장 기술) 패키지는 표준 IR(적외선) 리플로우 솔더링 공정을 사용한 고속 자동화 조립을 가능하게 하여, 스루홀 부품에 비해 제조 비용을 크게 절감하고 신뢰성을 향상시킵니다. 이 제품은 무연(Pb-free)으로 지정되었으며 RoHS(유해물질 제한) 지침을 준수하여 글로벌 환경 규정을 충족합니다. 목표 시장은 LCD 및 키패드(특히 모바일 장치)의 백라이트, 일반 지시 기능, 아크릴 또는 폴리카보네이트 라이트 가이드로의 결합이 필요한 특수 조명을 포함하여 광범위합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다. 이러한 한계와 특성을 이해하는 것은 신뢰할 수 있는 회로 설계의 기본입니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동 조건이 아닙니다.

• 역방향 전압 (V_R):5V. 역방향 바이어스 방향으로 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):30mA. 이는 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):100mA. 이 펄스 전류 정격(1/10 듀티 사이클 및 1kHz 주파수 기준)은 짧은 과전류 조건을 허용하며, 멀티플렉싱 또는 더 밝은 플래시 생성에 유용합니다.
• 전력 소산 (P_d):110mW. 이는 주변 온도(T_a) 25°C에서 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력입니다. 이 한계를 초과하면 열 폭주 위험이 있습니다.
• 정전기 방전 (ESD):2000V (인체 모델). 이 정격은 내장된 ESD 보호 기능의 중간 수준을 나타내지만, 표준 ESD 예방 조치를 통한 취급이 여전히 권장됩니다.
• 작동 및 저장 온도:-40°C ~ +85°C / -40°C ~ +90°C. 이 범위는 사용 및 비작동 상태 저장을 위한 환경 조건을 정의합니다.
• 솔더링 온도:이 장치는 피크 온도 260°C에서 10초 동안 IR 리플로우 솔더링을 견딜 수 있으며, 또는 350°C에서 3초 동안 핸드 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이러한 파라미터는 표준 테스트 조건(T_a=25°C, I_F=20mA)에서 측정되며 장치의 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_V):715 ~ 1800 mcd (밀리칸델라). 이는 LED 밝기의 주요 측정값입니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템이 사용됨을 나타냅니다(섹션 3 참조). 사양에는 20mA의 전형적인 순방향 전류가 사용됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2):120도 (전형적). 이는 광도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 넓은 각도는 탑뷰 패키지와 확산 렌즈/반사체 설계의 결과입니다.
• 순방향 전압 (V_F):2.75V ~ 3.65V. 이는 20mA로 구동될 때 LED 양단의 전압 강하입니다. 변동은 반도체 공정 허용 오차 때문이며, 전압 빈닝을 통해 관리됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산에서 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 그룹 또는 "빈"으로 분류됩니다. 이 데이터시트는 광도와 순방향 전압에 대한 빈을 정의합니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 20mA에서 측정된 광도에 따라 네 개의 빈(V1, V2, W1, W2)으로 분류됩니다. 예를 들어, 빈 V1 LED는 715~900 mcd 사이의 광도를 가지며, 빈 W2 LED는 1420~1800 mcd 사이가 됩니다. 설계자는 애플리케이션에 필요한 최소 밝기 수준을 보장하기 위해 주문 시 필요한 빈을 지정해야 합니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 "E" 분류 아래 세 그룹(E5, E6, E7)으로 빈닝됩니다. 예를 들어, 빈 E5는 V_F가 2.75V ~ 3.05V인 범위를 포함합니다. 여러 LED가 병렬로 연결된 설계에서는 동일한 전압 빈에서 LED를 선택하는 것이 균일한 전류 분배와 밝기를 보장하기 위해 중요합니다.

3.3 색도 좌표 빈닝

백색광의 색상은 CIE 1931 색도도 상의 좌표(x, y)로 정의됩니다. 데이터시트는 이 도표 상의 특정 영역을 정의하는 네 개의 주요 빈(B3, B4, B5, B6)을 보여줍니다. 각 빈은 정의된 사각형 영역을 가집니다. 예를 들어, 빈 B3은 x 좌표 약 0.283~0.304, y 좌표 약 0.295~0.330인 영역을 포함합니다. 이 빈닝은 백색 색상점(관련 색온도 - CCT)이 허용 가능한 범위 내에 있도록 하여, 어레이 내 LED 간에 눈에 띄는 색상 차이를 방지합니다. 이 좌표에 대한 허용 오차는 ±0.01입니다.

4. 성능 곡선 분석

전형적인 특성 곡선은 비표준 조건에서 LED가 어떻게 동작하는지에 대한 통찰력을 제공합니다.

4.1 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 광 출력이 전류에 선형 비례하지 않음을 보여줍니다. 출력은 전류와 함께 증가하지만, 효율(와트당 루멘)은 일반적으로 칩 내부에서 발생하는 열 증가로 인해 더 높은 전류에서 감소합니다. 권장 20mA 이상으로 LED를 장시간 구동하면 수명이 단축되고 색상이 변할 수 있습니다.

4.2 순방향 전류 감액 곡선

이것은 열 관리에 중요한 그래프입니다. 이는 주변 온도(T_a)의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 보여줍니다. T_a가 증가함에 따라 LED의 열 소산 능력이 감소합니다. 따라서 최대 안전 작동 전류는 감소되어야 합니다. 예를 들어, 주변 온도 85°C에서 최대 연속 전류는 25°C에서 지정된 30mA 절대 최대 정격보다 상당히 낮습니다. 이 감액을 무시하면 급격한 성능 저하로 이어질 수 있습니다.

3.3 상대 광도 대 주변 온도

이 곡선은 광 출력의 온도 의존성을 설명합니다. 일반적으로 InGaN 기반 백색 LED의 광도는 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이는 고온 환경에서 작동하거나 LED를 강하게 구동하는 애플리케이션에서 실제 밝기가 실온 사양보다 낮을 수 있으므로 중요한 고려 사항입니다.

4.4 순방향 전압 대 순방향 전류 및 스펙트럼 분포

V_F대 I_F곡선은 다이오드의 지수적 I-V 특성을 보여줍니다. 스펙트럼 분포 플롯은 서로 다른 파장에 걸쳐 방출되는 상대적 전력을 보여줍니다. 형광체 코팅이 된 블루 칩을 사용하는 백색 LED의 경우, 스펙트럼은 블루 영역(칩에서)에서 피크를, 노란색/녹색/빨간색 영역(형광체에서)에서 더 넓은 피크를 가질 것입니다. 결합된 출력은 백색광으로 인지됩니다.

4.5 방사 패턴

이 극좌표 플롯은 시야각과 빛의 공간적 분포를 시각적으로 나타냅니다. 120도 시야각이 여기서 확인되며, 중심축(0도)에서 멀어지는 각도에서 강도가 어떻게 감소하는지 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

LED는 컴팩트한 SMD 풋프린트를 가집니다. 주요 치수에는 약 3.2mm(길이) x 2.8mm(너비) x 1.9mm(높이)의 본체 크기가 포함됩니다. 데이터시트는 달리 명시되지 않는 한 일반적으로 ±0.1mm의 허용 오차를 가진 상세 도면을 제공합니다. 여기에는 자동 피크 앤 플레이스 조립 중 올바른 PCB(인쇄 회로 기판) 레이아웃과 방향에 중요한 애노드 및 캐소드 패드 배치가 포함됩니다.

5.2 극성 식별

패키지에는 극성 마커가 포함되어 있습니다. 일반적으로 패키지의 노치, 점 또는 모따기된 모서리가 캐소드 측을 나타냅니다. PCB 풋프린트 솔더 패드 설계는 잘못된 배치를 방지하기 위해 이 비대칭성을 반영해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

이 장치는 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 권장 최대 프로파일은 피크 온도 260°C이며, 이는 10초를 초과해서는 안 됩니다. 열 충격을 방지하기 위해 제어된 온도 상승 및 냉각 프로파일을 따르는 것이 필수적이며, 열 충격은 수지 패키지를 균열시키거나 내부 와이어 본드를 손상시킬 수 있습니다.

6.2 핸드 솔더링

수동 솔더링이 필요한 경우 신속하게 수행해야 합니다. 권장 사항은 350°C의 솔더링 아이언 팁을 사용하여 리드당 최대 3초 동안 작업하는 것입니다. 너무 오랫동안 열을 가하면 과도한 열이 LED 칩으로 전달될 수 있습니다.

6.3 저장 조건

LED는 제습제와 함께 원래의 습기 차단 백에 통제된 환경, 일반적으로 30°C 미만 및 상대 습도 60% 이하에 보관해야 합니다. 백이 열리면 구성 요소가 수분을 흡수할 수 있으며, 이는 빠른 증기 팽창으로 인해 리플로우 솔더링 중 "팝콘 현상"(패키지 균열)을 일으킬 수 있습니다. 개봉 후 장기간 보관하는 경우 IPC/JEDEC 표준에 따라 베이킹 절차가 필요할 수 있습니다.

7. 패키징 및 주문 정보

7.1 릴 치수

LED는 자동화 조립을 위해 테이프 및 릴에 공급됩니다. 데이터시트는 캐리어 테이프, 릴 허브 및 전체 릴의 치수를 제공합니다. 이 정보는 SMT 장착기의 피더 메커니즘을 프로그래밍하는 데 필요합니다.

7.2 라벨 설명 및 모델 번호

릴 또는 박스의 제품 라벨에는 장치의 성능 빈을 지정하는 코드가 포함되어 있습니다. 주요 코드는 다음과 같습니다:
CAT: 광도 등급 (예: W1, V2).
HUE: 색도 좌표 (예: B4, B6).
REF: 순방향 전압 등급 (예: E5, E7).
전체 부품 번호(예: 65-11/T2C-FV1W2E/2T)는 시리즈, 패키지 유형 및 성능 빈을 인코딩하여 정확한 식별과 주문을 가능하게 합니다.

8. 애플리케이션 권장 사항

8.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

• 광학 지시등:소비자 가전, 가전제품 및 자동차 내장재의 전원 상태, 모드 선택 및 경고 표시등.
• 라이트 가이드로의 결합:넓은 시야각과 최적화된 반사체로 인해 이 LED는 기호, 버튼 조명 또는 균일한 백라이트 패널 생성에 일반적으로 사용되는 아크릴 또는 폴리카보네이트 라이트 파이프의 에지 조명에 이상적입니다.
• 백라이트:소형 LCD 디스플레이, 휴대전화 키패드 조명, 멤브레인 스위치 또는 장식 패널의 백라이트에 적합합니다.
• 일반 조명:저수준 주변 또는 액센트 조명을 위한 어레이에 사용할 수 있습니다.

8.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 순방향 전압이 변하므로 정전압 소스로 구동하는 것은 열 폭주로 이어질 수 있어 권장되지 않습니다.
• 열 관리:고휘도가 필요하거나 따뜻한 환경에서 작동하는 설계의 경우, LED 솔더 조인트에서 열을 전도하기에 충분한 PCB 구리 면적(열 패드)을 확보하십시오.
• 광학 설계:라이트 파이프와 함께 사용할 때 LED와 파이프 입구 사이의 거리와 정렬은 효율성에 중요합니다. 광학 시뮬레이션 또는 프로토타이핑을 권장합니다.
• ESD 보호:장치에 일부 ESD 보호 기능이 있지만, 민감한 라인에 과도 전압 억제 장치를 통합하거나 조립 중 ESD 안전 취급 절차를 사용하는 것이 좋은 관행입니다.

9. 기술 비교 및 차별화

65-11 시리즈는 넓은 시야각과 라이트 가이드 결합에 최적화된 패키지의 특정 조합을 통해 차별화됩니다. 표준 사이드뷰 LED와 비교하여, 탑뷰 방출 패턴은 LED가 시야 표면에 수직으로 장착되는 애플리케이션에 더 적합합니다. 다른 탑뷰 LED와 비교하여, 통합 내부 반사체는 가이드된 광 애플리케이션에서 광학 효율을 향상시키기 위한 설계된 특징으로, 이러한 기능이 없는 일반 탑뷰 LED보다 라이트 파이프 시스템에서 더 나은 성능을 제공할 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 30mA로 연속 구동할 수 있나요?
A: 절대 최대 정격은 주변 온도 25°C에서 30mA입니다. 장기간 신뢰할 수 있는 작동을 위해서는 이 최대값 아래에서 작동하는 것이 좋습니다. 지정된 전형적인 작동 조건은 20mA입니다. 또한, 주변 온도가 25°C를 초과하는 경우 감액 곡선에 표시된 대로 전류를 감액해야 합니다.

Q: 광도 범위(715-1800 mcd)가 왜 그렇게 넓나요?
A: 이 범위는 모든 생산 빈에 걸친 총 분포를 나타냅니다. 개별 LED는 더 좁은 빈(V1, V2, W1, W2)으로 분류됩니다. 주문 시 필요한 빈 코드를 지정함으로써 일관되고 알려진 최소 밝기를 가진 LED를 받을 수 있습니다.

Q: 올바른 전류 제한 저항을 어떻게 선택하나요?
A: 옴의 법칙을 사용하십시오: R = (V_공급- V_F) / I_F. 데이터시트(또는 지정한 전압 빈)의 최대 V_F를 사용하여 모든 조건에서 전류를 적절히 제한하기 위해 저항에 충분한 전압이 강하되도록 하십시오. 5V 공급 및 20mA에서 최대 V_F 3.65V의 경우: R = (5 - 3.65) / 0.02 = 67.5Ω. 표준 68Ω 저항이 적절할 것입니다. 항상 저항의 전력 정격도 계산하십시오: P = I²* R.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 조명된 터치 스위치 패널
한 설계자가 백라이트가 필요한 여러 터치 스위치가 있는 제어판을 만들고 있습니다. 각 스위치에는 반투명 캡과 그 아래에 라이트 파이프가 있습니다. 65-11 LED는 탑뷰 방출과 넓은 각도로 인해 라이트 파이프 기저부로 빛을 효율적으로 결합하기 때문에 선택되었습니다. 설계자는 일관된 중간-높은 밝기를 위해 빈 W1을 선택합니다. LED는 각 라이트 파이프 바로 아래 PCB에 배치됩니다. 수명을 연장하고 열을 줄이기 위해 20mA 사양보다 약간 낮은 18mA의 정전류가 사용됩니다. 모든 LED가 개별 직렬 저항과 함께 단일 전압 레일에서 병렬로 구동될 때 균일한 밝기를 보장하기 위해 순방향 전압 빈 E6이 지정됩니다. PCB 레이아웃에는 접지면에 연결된 작은 열 릴리프 패드가 포함되어 열을 소산하는 데 도움을 줍니다.

12. 작동 원리 소개

이 백색 LED는 광발광 원리로 작동합니다. 핵심은 InGaN으로 만들어진 반도체 칩으로, 순방향 바이어스(전류)가 인가될 때 전자가 밴드갭을 가로질러 정공과 재결합하면서 청색광을 방출합니다. 이 청색광은 직접 방출되지 않습니다. 대신, 칩 위 또는 주변에 증착된 형광체 코팅층(일반적으로 YAG:Ce - 세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가닛)을 때립니다. 형광체는 청색 광자의 일부를 흡수하고 노란색 및 빨간색 영역의 더 넓은 스펙트럼으로 빛을 재방출합니다. 인간의 눈은 남은 청색광과 변환된 노란색/빨간색 빛의 혼합물을 백색광으로 인지합니다. 백색광의 정확한 색조 또는 관련 색온도(CCT)는 형광체 층의 구성과 두께에 의해 결정됩니다.

13. 기술 동향

65-11 시리즈와 같은 SMD LED의 일반적인 동향은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘)로 향하고 있으며, 이는 동일한 광 출력에 대해 전력 소비와 열 발생을 줄입니다. 특히 조명 애플리케이션을 위해 개선된 색 재현 지수(CRI)를 위한 추진도 있으며, 이는 더 복잡한 다중 형광체 시스템의 사용을 포함합니다. 소형화는 계속되어 더 작은 패키지 크기도 이용 가능해지고 있습니다. 또한, 정전류 드라이버 또는 PWM(펄스 폭 변조) 컨트롤러와 같은 제어 전자 장치를 LED 패키지("스마트 LED")에 직접 통합하는 것은 최종 사용자를 위한 회로 설계를 단순화하는 성장하는 추세입니다. 블루 칩을 위한 기반 InGaN 기술은 성숙되었으며, 고전류에서의 효율 저하 감소 및 더 높은 작동 온도에서의 수명 향상에 초점을 맞춘 연구가 진행 중입니다.