역방향 장착 SMD LED 블루 InGaN 데이터시트 - EIA 패키지 - 전압 2.8-3.8V - 광도 28-180mcd - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고휘도 역방향 장착 표면실장 디바이스(SMD) 발광 다이오드(LED)의 사양을 상세히 설명합니다. 본 디바이스는 인듐갈륨질소(InGaN) 반도체 칩을 사용하여 청색광을 생성하며, EIA(전자산업연합) 표준을 준수하는 워터클리어 렌즈 패키지에 장착되어 있습니다. 자동화 조립 공정에 맞게 설계되었으며, 적외선 리플로우 솔더링과 호환됩니다. 주요 제품 특징으로는 RoHS 지침 준수, 그린 제품 분류, 높은 정전기 방전(ESD) 내성 등이 있습니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

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

• 전력 소산 (Pd):76 mW. 이는 패키지가 열로 방산할 수 있는 최대 연속 전력입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):100 mA. 이는 과열을 방지하기 위해 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 0.1ms의 펄스 조건에서만 허용됩니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):20 mA. 이는 안정적인 장기 성능을 위한 권장 최대 DC 동작 전류입니다.
• 정전기 방전 (ESD) 내성:8000 V (인체 모델). 이 높은 등급은 취급 중 발생하는 정전기에 대한 강력한 보호를 나타냅니다.
• 동작 온도 범위 (T_opr):-20°C ~ +80°C. 디바이스는 이 주변 온도 범위 내에서 기능합니다.
• 보관 온도 범위 (T_stg):-30°C ~ +100°C.
• 적외선 리플로우 솔더링 조건:260°C 피크 온도를 10초 동안 견딜 수 있으며, 무연(Pb-free) 조립 공정에 적합합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

일반적인 성능은 별도로 명시하지 않는 한 Ta=25°C, I_F=20 mA에서 측정됩니다.

• 광도 (I_V):28.0 - 180.0 mcd (밀리칸델라). CIE 명시도 눈 반응 곡선에 필터링된 센서를 사용하여 측정합니다. 넓은 범위는 빈닝을 통해 관리됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2):130도. 이는 광도가 축방향(온-액시스) 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로, 넓은 시야 패턴을 나타냅니다.
• 피크 발광 파장 (λ_P):468 nm. 스펙트럼 출력이 가장 강한 특정 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):465.0 - 475.0 nm. 이는 인간의 눈이 색상을 정의하기 위해 인지하는 단일 파장으로, CIE 색도도에서 도출됩니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):25 nm. 방출 광 스펙트럼의 최대 강도의 절반에서의 대역폭(반치폭 - FWHM)입니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F=20 mA에서 2.80 - 3.80 V. 전류가 흐를 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• 역방향 전압 (V_R):I_R=20 mA에서 0.6 - 1.2 V. 이는 테스트 조건일 뿐이며, 디바이스는 역방향 바이어스 하에서 동작하도록 설계되지 않았습니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해, 디바이스는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 파트 넘버에는 일반적으로 해당 빈을 지정하는 코드가 포함됩니다.

3.1 순방향 전압 빈닝

단위는 20 mA에서 측정된 볼트(V)입니다. 빈당 허용 오차는 ±0.1V입니다.
빈 D7: 2.80 - 3.00V
빈 D8: 3.00 - 3.20V
빈 D9: 3.20 - 3.40V
빈 D10: 3.40 - 3.60V
빈 D11: 3.60 - 3.80V

3.2 광도 빈닝

단위는 20 mA에서 측정된 밀리칸델라(mcd)입니다. 빈당 허용 오차는 ±15%입니다.
빈 N: 28.0 - 45.0 mcd
빈 P: 45.0 - 71.0 mcd
빈 Q: 71.0 - 112.0 mcd
빈 R: 112.0 - 180.0 mcd

3.3 주 파장 빈닝

단위는 20 mA에서 측정된 나노미터(nm)입니다. 빈당 허용 오차는 ±1nm입니다.
빈 AC: 465.0 - 470.0 nm
빈 AD: 470.0 - 475.0 nm

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 설계에 필수적인 일반적인 성능 곡선을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 재현되지 않았지만, 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 상대 광도 대 순방향 전류 (I_V/ I_F곡선):광 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여주며, 일반적으로 고전류에서 포화되는 비선형 관계를 가집니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류 (V_F/ I_F곡선):다이오드의 I-V 특성을 설명하며, 전류 제한 회로 설계에 중요합니다.
• 상대 광도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여주며, 열 관리의 핵심 요소입니다.
• 스펙트럼 분포:468 nm의 피크 파장을 중심으로 25 nm의 반치폭을 가지며, 다양한 파장에 걸친 상대적 출력 전력을 보여주는 그래프입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 디바이스 치수

LED는 표준 EIA 패키지 외형을 따릅니다. 별도로 명시하지 않는 한 모든 치수는 밀리미터 단위이며 표준 허용 오차는 ±0.10 mm입니다. 패키지는 역방향 장착 설계를 특징으로 하며, 이는 주 광 방출이 기판 측을 통해 이루어진다는 것을 의미하여 PCB 패드 레이아웃과 광학 설계에 영향을 미칩니다.

5.2 권장 솔더링 패드 레이아웃

적절한 솔더링, 기계적 안정성 및 열 방산을 보장하기 위해 PCB용 권장 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 이 패턴을 준수하는 것은 리플로우 중 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 달성하는 데 중요합니다.

5.3 극성 식별

모든 다이오드와 마찬가지로 LED에는 애노드(+)와 캐소드(-)가 있습니다. 조립 시 올바른 극성을 준수해야 합니다. 데이터시트의 패키지 도면은 디바이스의 극성 표시를 나타내며, 이는 PCB 풋프린트의 해당 표시와 정렬되어야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

무연 공정을 위한 권장 적외선(IR) 리플로우 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:
- 예열:150-200°C.
- 예열 시간:최대 120초로 보드와 부품을 점진적으로 가열하여 플럭스를 활성화하고 열 충격을 최소화합니다.
- 피크 온도:최대 260°C.
- 액상선 온도 이상 시간:프로파일은 솔더 페이스트가 적절히 녹도록 해야 합니다. 부품은 최대 10초 동안 피크 온도를 견딜 수 있으며, 리플로우는 최대 두 번 수행해야 합니다.

참고:최적의 프로파일은 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 다릅니다. 특정 애플리케이션에 대한 특성화를 권장합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우(예: 리워크), 온도가 300°C를 초과하지 않는 솔더링 아이언을 사용하십시오. 솔더링 시간은 접합당 최대 3초로 제한해야 하며, 패키지 손상을 방지하기 위해 한 번만 수행해야 합니다.

6.3 보관 조건

적절한 보관은 수분 흡수를 방지하는 데 중요하며, 수분 흡수는 리플로우 중 \"팝콘 현상\"(패키지 균열)을 유발할 수 있습니다.
- 밀봉 패키지:≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오. 1년 이내에 사용하십시오.
- 개봉 패키지:방습 백에서 꺼낸 부품의 경우, 보관 환경은 30°C 또는 60% RH를 초과해서는 안 됩니다. IR 리플로우는 672시간(28일, MSL 2a) 이내에 완료하는 것이 좋습니다.
- 장기 보관 (개봉):건조제가 들어 있는 밀폐 용기 또는 질소 건조기에 보관하십시오.
- 리베이킹:부품이 672시간 이상 노출된 경우, 솔더링 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹하십시오.

6.4 세척

명시되지 않은 화학 물질을 사용하지 마십시오. 솔더링 후 세척이 필요한 경우, LED를 상온의 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그십시오. 강력한 용제는 패키지 재료나 렌즈를 손상시킬 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

디바이스는 7인치(178mm) 직경 릴에 감긴 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 포장되어 공급됩니다. 이는 자동 피크 앤 플레이스 머신을 위한 표준 형식입니다.
- 릴당 개수: 3000.
- 최소 포장 수량:잔여 수량의 경우 500개.
- 커버 테이프:캐리어 테이프의 빈 포켓은 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다.
- 누락 부품:릴 사양당 최대 2개의 연속 누락 LED(빈 포켓)가 허용됩니다.
- 표준:포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

8. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

8.1 용도

이 LED는 사무 장비, 통신 장치, 가전 제품을 포함한 일반 전자 장비 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 사전 협의 및 적격성 평가 없이는 고장이 생명이나 건강을 위협할 수 있는 안전 관련 애플리케이션(예: 항공, 의료 생명 유지, 운송 안전 시스템)에는 적합하지 않습니다.

8.2 회로 설계

외부 전류 제한 저항 또는 정전류 구동 회로가 필수입니다. 순방향 전압에는 범위(2.8-3.8V)가 있으므로 설계 시 고정된 V_F를 가정해서는 안 됩니다. 전원 변동 및 온도 영향을 고려하여 모든 동작 조건에서 I_F를 20 mA DC 이하로 제한하도록 회로를 설계해야 합니다.

8.3 열 관리

패키지가 76 mW를 방산할 수 있지만, 낮은 접합 온도를 유지하기 위해 PCB 패드를 통한 효과적인 방열이 필수적입니다. 높은 접합 온도는 광 출력(루멘 감소)을 감소시키고 동작 수명을 단축시킵니다. 특히 고주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 동작할 때 PCB 레이아웃이 적절한 열 비아와 구리 면적을 제공하는지 확인하십시오.

8.4 ESD 주의사항

높은 8000V HBM 등급에도 불구하고, 표준 ESD 취급 주의사항을 항상 준수해야 합니다. 이 디바이스를 취급할 때 접지된 손목 스트랩, 방전 매트 및 적절히 접지된 장비를 사용하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

이 디바이스는 해당 카테고리에서 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공합니다:
1. 역방향 장착 설계:광이 PCB에 대고 장착된 측면에서 방출되는 독특한 광학 통합을 가능하게 하여 더 얇은 제품 설계 또는 특정 도광판 커플링을 가능하게 합니다.
2. 고휘도 (최대 180 mcd):작은 패키지에서 높은 광도를 제공하여 높은 가시성이 필요한 표시기 애플리케이션에 적합합니다.
3. 넓은 시야각 (130°):다양한 각도에서 볼 수 있는 백라이트 패널 또는 상태 표시기에 이상적인 넓고 균일한 조명을 제공합니다.
4. 강력한 ESD 보호:8000V HBM 등급은 일반적인 산업 수준을 초과하여 더 큰 취급 및 애플리케이션 견고성을 제공합니다.
5. 무연 리플로우 호환성:260°C 피크 온도 등급을 가진 표준 무연 조립 공정에 대해 인증되었습니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?
A: 피크 파장 (λ_P=468 nm)은 스펙트럼 방출이 가장 높은 물리적 지점입니다. 주 파장 (λ_d=465-475 nm)은 인간의 색상 인지(CIE 차트)를 기반으로 계산된 값이며, 여러분이 보는 \"청색\" 색상을 정의하는 것입니다.

Q: 저항 없이 3.3V 전원으로 이 LED를 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 순방향 전압은 2.8V에서 3.8V 사이에서 변합니다. V_F가 3.3V보다 낮은 경우 3.3V에 직접 연결하면 과도한 전류가 발생하여 LED를 파괴할 수 있습니다. 항상 전류 제한 메커니즘을 사용하십시오.

Q: 보관 섹션의 \"MSL 2a\"는 무엇을 의미하나요?
A: 수분 민감도 등급(MSL) 2a는 부품이 리플로우 솔더링 전 베이킹이 필요하기 전에 공장 환경(≤30°C/60% RH)에 4주(672시간) 동안 노출될 수 있음을 나타냅니다.

Q: 이 LED는 20 mA에서 연속 동작에 적합한가요?
A: 예, 20 mA는 정격 연속 DC 순방향 전류입니다. 그러나 장기적인 신뢰성을 위해 접합 온도를 안전한 한계 내로 유지하려면 PCB를 통한 열 관리가 중요합니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 멤브레인 스위치 패널 백라이트
디자이너가 크고 곡선진 멤브레인 스위치 패널을 균일한 청색 조명으로 백라이트해야 합니다. 이 LED의 역방향 장착 설계가 이상적입니다. LED는 발광 표면이 도광판 층을 향하도록 플렉시블 PCB(플렉스 회로)에 배치됩니다. 130도의 시야각은 광이 도광판 전체에 고르게 퍼지도록 보장합니다. 디자이너는 필요한 밝기를 달성하기 위해 상위 광도 범위(예: 빈 Q 또는 R)에서 빈을 선택하고 패널 전체의 색상 일관성을 위해 엄격한 주 파장 빈(예: AC 또는 AD)을 지정합니다. 자동화된 테이프 및 릴 포장은 조립 기계에 의한 빠르고 신뢰할 수 있는 배치를 가능하게 합니다. 높은 ESD 등급은 플렉스 회로 취급 중 보호를 제공합니다.

12. 기술 원리 소개

이 LED는 InGaN 반도체 기술을 기반으로 합니다. 발광 다이오드에서 빛은 전계발광이라는 과정을 통해 생성됩니다. 반도체(InGaN)의 p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이 전자와 정공이 재결합할 때 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 빛의 특정 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. InGaN은 스펙트럼의 청색 및 녹색 영역에서 빛을 생성하는 데 적합한 밴드갭을 가집니다. \"워터클리어\" 렌즈는 일반적으로 에폭시 또는 실리콘으로 만들어지며, 반도체 칩 내부에서 생성된 빛을 효율적으로 추출하도록 설계되었습니다.

13. 산업 동향 및 발전

SMD LED 시장은 더 높은 효율, 더 작은 패키지 및 더 큰 통합을 지속적으로 발전시키고 있습니다. 이 유형의 디바이스와 관련된 동향은 다음과 같습니다:
1. 효율 증가 (lm/W):에피택셜 성장 및 칩 설계의 지속적인 개선으로 단위 전력당 더 많은 광 출력을 얻어 에너지 소비와 열 부하를 줄입니다.
2. 소형화:더 작은 최종 제품을 위한 추진력은 광 출력을 유지하거나 증가시키면서 더 작은 패키지 풋프린트의 LED를 요구합니다.
3. 색상 일관성 개선:제조 제어의 발전과 더 세분화된 빈닝 전략으로 생산 런에서 더 엄격한 색상 허용 오차를 가능하게 하며, 다중 LED 어레이에 중요합니다.
4. 신뢰성 향상:패키지 재료(예: 고온 실리콘) 및 다이 부착 기술의 개선으로 더 긴 동작 수명과 가혹한 환경 조건에서 더 나은 성능을 이끌어냅니다.
5. 스마트 통합:이것은 개별 부품이지만, 더 넓은 동향은 LED를 드라이버, 컨트롤러 및 센서와 단일 패키지로 결합하는 통합 모듈을 향하고 있습니다.