역방향 장착 SMD LED 오렌지 611nm - EIA 패키지 - 30mA - 75mW - 한국어 데이터시트

1. 제품 개요

본 문서는 고휘도 역방향 장착 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 오렌지-적색 파장 스펙트럼에서 효율성과 성능으로 유명한 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 칩을 사용합니다. LED는 워터클리어 렌즈가 장착된 표준 EIA 호환 패키지에 장착되어 있으며, 신뢰할 수 있고 일관된 오렌지색 조명이 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 주요 설계 장점으로는 자동 피크 앤 플레이스 조립 시스템과의 호환성 및 고온 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정에 적합성이 포함되어 현대적인 대량 전자 제조에 이상적입니다.

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.

• 전력 소산(Pd):75 mW. 이는 장치가 열로 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류(I_FP):80 mA. 이 전류는 펄스 조건, 특히 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 0.1ms에서만 허용되며, 짧은 고강도 섬광을 가능하게 합니다.
• 연속 순방향 전류(I_F):30 mA. 이는 연속 DC 작동을 위한 최대 권장 전류로, 광도 측정의 표준 작동점을 정의합니다.
• 역방향 전압(V_R):5 V. 이 한계를 초과하는 역방향 전압을 가하면 LED의 PN 접합이 항복될 수 있습니다.
• 작동 및 보관 온도 범위:-55°C ~ +85°C. 이 장치는 산업 등급의 내열성을 갖추고 있습니다.
• IR 리플로우 솔더링 피크 온도:최대 10초 동안 260°C, 무연(Pb-free) 조립 요구사항을 준수합니다.

2.2 전기-광학 특성

주요 성능 파라미터는 달리 명시되지 않는 한, 순방향 전류(I_F) 20 mA, Ta=25°C에서 측정됩니다.

• 광도(I_V):최소 45.0 mcd에서 일반값 90.0 mcd까지 범위입니다. 광도는 명시(CIE) 인간 눈 반응 곡선과 일치하도록 필터링된 센서를 사용하여 측정됩니다.
• 시야각(2θ_1/2):130도. 이 넓은 시야각은 광도가 축상 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로 정의되며, 넓은 가시성이 필요한 영역 조명이나 표시기에 적합한 람베르트 또는 준-람베르트 방사 패턴을 나타냅니다.
• 피크 파장(λ_P):611 nm. 이는 스펙트럼 전력 분포가 최대에 도달하는 파장입니다.
• 주 파장(λ_d):605 nm. CIE 색도 좌표에서 도출된 이 단일 파장은 LED의 지각된 색상(오렌지)을 가장 잘 나타냅니다.
• 스펙트럼 대역폭(Δλ):17 nm. 이 좁은 대역폭은 AlInGaP 기술의 특징으로, 포화된 색 순도를 제공합니다.
• 순방향 전압(V_F):일반적으로 2.4 V, I_F=20mA에서 최대 2.4 V입니다. 설계자는 직렬 전류 제한 저항을 계산할 때 이 전압 강하를 고려해야 합니다.
• 역방향 전류(I_R):V_R=5V에서 최대 10 μA, 우수한 접합 품질을 나타냅니다.
• 정전용량(C):0V 바이어스 및 1 MHz에서 40 pF. 이 파라미터는 고주파 스위칭 또는 멀티플렉싱 애플리케이션과 관련이 있습니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기 일관성을 보장하기 위해 LED는 20mA에서 측정된 광도에 따라 빈으로 분류됩니다.

• 빈 코드 P:45.0 – 71.0 mcd
• 빈 코드 Q:71.0 – 112.0 mcd
• 빈 코드 R:112.0 – 180.0 mcd
• 빈 코드 S:180.0 – 280.0 mcd

각 광도 빈 내에서 +/-15%의 허용 오차가 적용됩니다. 이 부품 번호에 대해 별도의 파장 또는 순방향 전압 빈은 명시되어 있지 않으며, 해당 파라미터에 대한 엄격한 제어 또는 단일 빈 제공을 시사합니다.

4. 성능 곡선 분석

특정 그래픽 곡선은 참조되지만 제공된 텍스트에는 표시되지 않았지만, 이러한 LED의 일반적인 관계는 추론될 수 있으며 설계에 중요합니다:

• I-V(전류-전압) 곡선:표준 지수 다이오드 특성을 나타냅니다. 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 이는 접합 온도가 상승함에 따라 V_F가 약간 감소함을 의미합니다.
• 광도 대 순방향 전류:광도는 정상 작동 범위에서 순방향 전류에 거의 비례하지만, 열 및 효율 저하로 인해 매우 높은 전류에서 포화됩니다.
• 광도 대 주변 온도:AlInGaP LED의 경우, 주변(및 접합) 온도가 증가함에 따라 광도가 일반적으로 감소합니다. 이 열적 감액은 고온 환경에서 고려되어야 합니다.
• 스펙트럼 분포:611 nm(피크)를 중심으로 17 nm의 반폭을 가진 좁은 가우시안형 곡선으로, 단색 오렌지 출력을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 극성

LED는 표준 EIA 패키지 외곽선을 따릅니다. 주요 치수 정보는 다음과 같습니다:

• 모든 치수는 밀리미터 단위로 제공되며, 달리 명시되지 않는 한 일반 허용 오차는 ±0.10 mm입니다.
• "역방향 장착" 지정은 일반적으로 LED가 주 발광 표면이 인쇄 회로 기판(PCB)을 향하도록 장착되고, 빛이 개구를 통해 나오거나 반사됨을 나타냅니다. 정확한 기계 도면은 패드에 대한 렌즈 방향을 명확히 할 것입니다.
• 극성은 장치 패키지(예: 캐소드 표시, 노치 또는 점)에 표시되며 PCB 풋프린트와 올바르게 정렬되어야 합니다.

5.2 권장 솔더 패드 설계

적절한 솔더링, 기계적 안정성 및 리플로우 중 열 방출을 보장하기 위해 권장 솔더 패드 랜드 패턴이 제공됩니다. 이 풋프린트를 따르는 것은 툼스토닝(부품이 서 있는 현상) 또는 불량 솔더 접합 형성을 방지하는 데 중요합니다.

6. 조립 및 취급 가이드라인

6.1 솔더링 공정

이 장치는 무연(Pb-free) 솔더를 사용한 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 완전히 호환됩니다. JEDEC 표준을 준수하는 권장 리플로우 프로파일이 제공됩니다.

• 예열:최대 120초 동안 150–200°C로 기판을 점진적으로 가열하고 플럭스를 활성화합니다.
• 피크 온도:최대 260°C. 장치는 이 온도를 초과해서는 안 됩니다.
• 액상선 이상 시간:프로파일은 신뢰할 수 있는 접합을 위해 필요한 시간 동안 장치가 솔더의 녹는점 이상에 머무르는 시간을 제한해야 하며, 일반적으로 피크 온도에서 최대 약 10초입니다.
• 솔더링 아이언:수리 시 수동 솔더링이 필요한 경우, 팁 온도 최대 300°C, 접촉 시간 3초 이하를 권장하며, 한 번만 시행해야 합니다.

6.2 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우 지정된 용제만 사용해야 합니다. 권장 제제는 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올이며, 침지 시간은 1분 미만입니다. 지정되지 않은 화학 물질은 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

6.3 보관 및 습기 민감도

LED는 습기에 민감합니다(MSL 2a).

• 밀봉 백:≤30°C 및 ≤90% RH에서 보관합니다. 원래의 습기 차단 백(건조제 포함)이 개봉되지 않은 상태에서 유통 기한은 1년입니다.
• 개봉 백:개봉 후 보관 환경은 30°C / 60% RH를 초과해서는 안 됩니다. 구성품은 672시간(28일) 이내에 IR 리플로우를 거쳐야 합니다.
• 장기간 노출:원래 백 밖에서 672시간을 초과하여 보관하는 경우, 솔더링 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 "팝콘 현상"(리플로우 중 패키지 균열)을 방지해야 합니다.

6.4 정전기 방전(ESD) 주의사항

LED는 정전기 방전으로 인한 손상에 취약합니다. 취급 시 접지된 손목 스트랩, 방진 장갑 사용 및 모든 장비와 작업 표면이 적절히 접지되어 있는지 확인하는 등의 주의사항이 포함됩니다.

7. 패키징 및 주문

• 테이프 및 릴:장치는 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되어 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다.
• 릴당 수량:3000개.
• 최소 주문 수량(MOQ):잔여 수량의 경우 500개.
• 패키징 표준:ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다. 테이프에는 커버 실이 있으며, 최대 두 개의 연속된 빈 포켓이 허용됩니다.

8. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

이 오렌지색 LED는 다양한 표시 및 조명 애플리케이션에 적합하며, 다음을 포함하되 이에 국한되지 않습니다:

• 소비자 가전, 산업 제어 패널 및 네트워킹 장비의 상태 표시기.
• 스위치, 키패드 또는 멤브레인 패널의 레전드 백라이트.
• 자동차 내부 조명(비중요).
• 오렌지색이 필요한 간판 및 장식 조명.

중요 공지:이 장치는 표준 전자 장비용으로 제작되었습니다. 고장 시 생명이나 건강에 위험을 초래할 수 있는 예외적인 신뢰성이 필요한 애플리케이션(예: 항공, 의료 생명 유지, 운송 안전 시스템)은 사전 협의 및 자격 심사가 필요합니다.

8.2 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 장치입니다. 전압원에서 구동할 때는 원하는 작동 전류를 설정하고 열 폭주를 방지하기 위해 직렬 전류 제한 저항이 필수적입니다. 저항 값(R_s)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R_s= (V_공급- V_F) / I_F. 온도에 걸쳐 안정적인 작동을 위해서는, 특히 최대 정격 근처에서 작동하거나 변화하는 열 환경에서 설계할 때 정전류 드라이버를 권장합니다.

8.3 열 관리

패키지는 작지만, 75mW의 최대 전력 소산을 관리하는 것은 수명과 광 출력 유지에 중요합니다. 열 패드(있는 경우) 또는 LED의 솔더 접합부에 연결된 PCB의 충분한 구리 면적은 접합부에서 열을 전도하는 데 도움이 됩니다. 최대 30mA보다 낮은 전류에서 작동하면 전력 소산과 접합 온도가 크게 감소하여 작동 수명이 연장됩니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 특정 LED 플랫폼의 주요 장점은 다음과 같습니다:

• 역방향 장착 기능:특정 광학 효과를 생성하거나 광원이 숨겨진 로우 프로파일 설치를 달성하기 위한 설계 유연성을 제공합니다.
• AlInGaP 기술:GaAsP와 같은 구형 기술에 비해 오렌지/적색에 대해 더 높은 효율성과 더 나은 온도 안정성을 제공합니다.
• 넓은 시야각(130°):패널 표시기에 이상적인 넓고 균일한 조명을 제공합니다.
• 견고한 조립 호환성:자동 배치 및 표준 무연 IR 리플로우 프로파일에 대해 인증되어 제조 복잡성과 비용을 줄입니다.

10. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q1: 피크 파장(611nm)과 주 파장(605nm)의 차이는 무엇인가요?

A1: 피크 파장은 방출된 빛 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주 파장은 지각된 색조와 가장 잘 일치하는 인간 색상 지각(CIE 차트)을 기반으로 계산된 값입니다. 이와 같은 단색 LED의 경우 두 값은 가깝지만 동일하지는 않습니다.

Q2: 이 LED를 30mA로 연속 구동할 수 있나요?

A2: 예, 30mA는 최대 연속 DC 순방향 전류 정격입니다. 그러나 최적의 수명과 신뢰성을 위해 접합 온도와 스트레스를 줄이기 위해 더 낮은 전류(예: 20mA)로 구동하는 것이 종종 권장됩니다.

Q3: 광도에 빈닝 시스템이 있는 이유는 무엇인가요?

A3: 제조 변동으로 인해 광 출력에 약간의 차이가 발생합니다. 빈닝은 유사한 성능을 가진 LED를 그룹으로 분류하여 설계자가 밝기 요구사항을 충족하고 제품 내 여러 유닛 간 일관성을 보장하는 빈을 선택할 수 있게 합니다.

Q4: 백 개봉 후 672시간의 플로어 라이프는 얼마나 중요한가요?

A4: 신뢰할 수 있는 솔더링에 매우 중요합니다. 베이크 사이클 없이 이 노출 시간을 초과하면 리플로우 중 흡수된 수분이 증발하여 LED 패키지 내부 박리 또는 균열을 유발할 수 있습니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 산업용 라우터용 상태 표시 패널 설계.

설계자는 전면 패널에 여러 개의 오렌지색 "활동" LED가 필요합니다. 그들은 밝기, 넓은 시야각 및 자동 조립 호환성 때문에 이 LED를 선택합니다. 설계는 3.3V 공급 레일을 사용합니다. 표준 작동 전류 20mA를 목표로 직렬 저항을 계산합니다: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 옴. 표준 47옴 저항이 선택됩니다. PCB 레이아웃은 권장 솔더 패드 풋프린트를 사용하고 열 방출을 위한 접지면에 작은 열 릴리프 연결을 포함합니다. LED는 빈 코드 Q(71-112 mcd)로 지정되어 적절하고 균일한 밝기를 보장합니다. 조립된 기판은 JEDEC 호환 프로파일을 사용하는 표준 무연 리플로우 오븐을 통과하여 구성품에 열 손상 없이 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 형성합니다.

12. 기술 원리 소개

이 LED는 기판 위에 성장된 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 기반으로 합니다. PN 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 활성 영역에서 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 이 과정을 전계발광이라고 합니다. 결정 격자 내 알루미늄, 인듐, 갈륨의 특정 비율은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다. 이 경우 오렌지색(~605-611 nm)입니다. 워터클리어 에폭시 렌즈는 칩을 캡슐화하여 기계적 보호를 제공하고, 광 출력 빔(130° 시야각)을 형성하며, 광 추출 효율을 향상시킵니다.

13. 산업 동향 및 발전

SMD 표시 LED의 동향은 더 높은 효율성(단위 전기 입력당 더 많은 광 출력), 더 엄격한 빈닝을 통한 향상된 색상 일관성, 더 높은 온도 솔더링 및 작동 조건에서의 향상된 신뢰성을 지속적으로 추구하고 있습니다. 또한 광학 성능을 유지하거나 증가시키면서 소형화를 추진하고 있습니다. 더 나아가, 단순화된 설계를 위해 더 발전된 패키지에서 온보드 전자 장치(내장 전류 제한 저항 또는 드라이버 IC와 같은)와의 통합이 점점 더 일반화되고 있습니다. 오렌지/적색/호박색에 AlInGaP 사용은 여전히 지배적인 고성능 기술이지만, 페로브스카이트와 같은 새로운 재료에 대한 지속적인 연구가 미래 대안을 제공할 수 있습니다.