LED 오렌지 PLCC2 2.2x1.4x1.3mm - 순방향 전압 1.8V - 전력 69mW - 주파장 605nm - 한국어 기술 데이터 시트

1. 제품 개요

RF-AURB14TS-AA-B는 PLCC2 패키지의 고성능 표면 실장형 LED로, 까다로운 자동차 및 산업용 애플리케이션에 적합하도록 설계되었습니다. 이 장치는 기판 위에 첨단 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인화물) 에피택셜 기술을 사용하여 605nm 중심의 포화된 오렌지색 빛을 생성합니다. 컴팩트한 패키지 크기는 2.2mm × 1.4mm × 1.3mm로, 공간이 제한된 설계에 적합하며 하단 열 패드를 통해 우수한 방열 성능을 제공합니다.

주요 특징으로는 120°의 매우 넓은 시야각, 모든 SMT 조립 공정과의 호환성, RoHS 및 REACH 지침 준수가 있습니다. 제품 품질 인증 테스트 계획은 자동차 등급 개별 반도체에 대한 AEC-Q101 스트레스 테스트 인증을 기반으로 하여 혹독한 조건에서도 견고한 신뢰성을 보장합니다. 습기 민감도 수준은 레벨 2로 평가되어 밀봉 포장 개봉 후 주의가 필요합니다.

1.1 특징

• 픽 앤 플레이스에 용이한 PLCC2 표준 패키지
• 균일한 광 분포를 위한 매우 넓은 120° 시야각
• 모든 SMT 조립 및 납땜 공정 (리플로우, 웨이브, 수동 납땜)에 적합
• 자동화 제조를 위한 테이프 및 릴 형태 제공
• 습기 민감도 수준: 레벨 2 (J-STD-033 기준)
• RoHS 및 REACH 환경 기준 준수
• 자동차 애플리케이션용 AEC-Q101 인증

1.2 애플리케이션

주요 애플리케이션: 자동차 내부 조명, 계기판 표시등, 인포테인먼트 시스템 백라이트, 앰비언트 라이트 스트립, 버튼 조명. 넓은 시야각과 높은 광도(5mA에서 최대 120mcd)는 차량 내부에서 뛰어난 가시성과 미적 매력을 보장합니다.

2. 기술 매개변수

달리 명시되지 않는 한 모든 전기 및 광학 특성은 납땜 온도 25°C에서 측정됩니다. LED는 일반 애플리케이션에서 순방향 전류 5mA로 작동하도록 설계되었으며, 절대 최대 정격은 DC 30mA입니다.

이 LED의 순방향 전압은 경쟁 기술에 비해 상대적으로 낮으며, 5mA에서 일반값 1.8V입니다. 이 낮은 전압은 저전압 전원 레일에서 직접 구동이 가능하고 LED 자체의 전력 손실을 줄여줍니다. 역방향 전류는 5V 역방향 바이어스에서 10µA로 제한되어 역극성 조건에서 누설이 무시할 정도입니다.

광도는 5mA에서 65~120mcd로 빈 처리되어 세 가지 광도 등급(F1, F2, G1)을 제공합니다. 주파장은 602.5~610nm 범위(7.5nm) 내에서 엄격하게 제어되며, 중심은 605nm로 포화된 오렌지 색조에 해당합니다. 넓은 120° 시야각은 핫스팟 없이 넓은 면적을 조명해야 하는 애플리케이션에 이상적입니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 작동 중 절대 초과해서는 안 됩니다. LED는 1/10 듀티 사이클과 10ms 펄스 폭에서 100mA의 피크 순방향 전류를 처리할 수 있어 멀티플렉스 구동 방식에 유용합니다. 접합 온도 제한 120°C는 적절한 열 관리를 필요로 합니다. 열 저항(접합부-납땜 패드)은 최대 300°C/W로 지정되어 있으므로, 69mW 전력 소비 시 납땜 지점 위의 온도 상승은 약 20.7°C입니다. 이를 통해 LED는 최대 100°C의 높은 주변 온도에서도 안전하게 작동할 수 있습니다.

3. 순방향 전압, 광도 및 주파장에 대한 빈 시스템

일관된 광학 및 전기적 성능을 보장하기 위해 이 LED는 순방향 전압, 광도 및 주파장에 따라 빈으로 분류됩니다. 빈 시스템을 통해 고객은 다중 LED 애플리케이션에서 균일한 조명을 위해 특성이 밀접하게 일치하는 장치를 선택할 수 있습니다.

3.1 순방향 전압 빈 (IF=5mA 조건)

순방향 전압은 6개의 빈으로 나뉩니다: A2(1.7~1.8V), B1(1.8~1.9V), B2(1.9~2.0V), C1(2.0~2.1V), C2(2.1~2.2V), D1(2.2~2.3V). 일반 전압 1.8V는 B1 빈에 속합니다. 좁은 전압 빈을 선택하면 LED를 병렬로 연결할 때 전류 분배의 변동이 줄어듭니다.

3.2 광도 빈 (IF=5mA 조건)

세 가지 광도 빈이 정의됩니다: F1(65~80mcd), F2(80~100mcd), G1(100~120mcd). 일반값 100mcd는 F2와 G1의 경계에 있습니다. 최대 밝기를 원하면 G1을 선택하고, 비용에 민감한 애플리케이션에는 F1으로 충분할 수 있습니다.

3.3 주파장 빈 (IF=5mA 조건)

오렌지 스펙트럼을 포괄하는 세 가지 파장 빈: A2(602.5~605nm), B1(605~607.5nm), B2(607.5~610nm). 일반값 605nm는 B1 빈의 하한입니다. 엄격한 파장 제어는 생산 배치 간 색상 일관성을 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에 제공된 일반적인 광학 특성 곡선은 다양한 작동 조건에서 LED 동작에 대한 통찰력을 제공합니다. 이러한 곡선을 이해하는 것은 올바른 회로 설계와 열 관리에 중요합니다.

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류 (I-V 곡선)

그림 1-6은 LED의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 1.5V에서는 전류가 거의 없고, 1.7V에서는 전류가 약 2mA로 급격히 증가하며, 1.9V에서는 전류가 약 10mA에 도달합니다. 이 급격한 기울기는 전압 구동보다는 전류 조절의 필요성을 강조합니다. 전압의 작은 변화(0.2V)는 전류를 5배 변화시켜 절대 최대 정격을 초과할 수 있습니다.

4.2 순방향 전류 대 상대 광도

그림 1-7은 8mA까지 순방향 전류와 상대 광 출력 사이의 거의 선형 관계를 보여줍니다. 전류를 2mA에서 4mA로 두 배로 늘리면 광 출력도 약 두 배가 됩니다. 5mA를 넘으면 곡선이 약간 포화되기 시작하여 최대 효율이 중간 전류에서 발생함을 나타냅니다.

4.3 광 출력 및 순방향 전압에 대한 온도 영향

그림 1-8은 납땜 온도가 실온에서 120°C로 증가함에 따라 상대 광속이 약 40% 감소함을 보여줍니다. 이 열적 감쇠는 AlGaInP LED의 일반적인 현상이며, 자동차 내부와 같은 고온 환경에서 반드시 고려해야 합니다. 그림 1-10은 순방향 전압이 온도에 따라 선형적으로 감소함(약 -2mV/°C)을 나타냅니다. 이 음의 온도 계수는 고온에서 전력 손실을 줄이는 데 도움이 되지만, 주의 깊은 전류 제한도 필요합니다.

4.4 최대 순방향 전류 대 납땜 온도

그림 1-9는 디레이팅 곡선을 제공합니다: 납땜 온도 25°C에서 최대 순방향 전류는 30mA이고, 100°C에서는 약 12mA로 감소합니다. 이 디레이팅은 접합 온도가 120°C를 초과하지 않도록 보장합니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 예상 주변 온도에서 안전한 작동 전류를 결정해야 합니다.

4.5 방사 패턴 및 스펙트럼

방사선 다이어그램(그림 1-11)은 반치각 ±60°의 넓은 램버시안 방출 패턴을 확인시켜 줍니다. 스펙트럼(그림 1-13)은 약 605nm에서 좁은 방출 피크를 보여주며, 반치폭(FWHM)은 약 20nm로 순수한 오렌지색을 제공합니다.

5. 기계적 치수 및 포장

5.1 패키지 개요

LED 패키지는 표준 PLCC2 형식입니다: 2.2mm × 1.4mm × 1.3mm (L×W×H). 상단에는 직사각형 광학 창이 있고, 측면에는 패키지 두께가 표시됩니다. 하단에는 두 개의 애노드/캐소드 패드와 중앙 열 패드가 있습니다. 극성은 패키지의 노치로 표시됩니다(그림 1-4 참조). 권장 납땜 패턴(그림 1-5)에는 방열 및 정렬을 위한 충분한 구리 패드가 포함됩니다.

5.2 테이프 및 릴 포장

부품은 8mm 너비의 캐리어 테이프에 담겨 178mm 직경의 릴에 3000개씩 공급됩니다. 캐리어 테이프 치수(A0=1.50mm, B0=2.35mm, K0=1.48mm)는 안전한 포켓 유지를 보장합니다. 릴 허브 직경은 60mm이고 총 두께는 13mm입니다. 각 릴은 건조제와 습도 표시 카드가 포함된 방습 백에 밀봉됩니다. 보관 조건은 온도 ≤30°C, 습도 ≤60% RH가 필요합니다. 개봉 후 LED는 24시간 이내에 사용해야 하며, 그렇지 않으면 60±5°C에서 최소 24시간 동안 베이킹하는 것이 좋습니다.

6. SMT 리플로우 납땜 가이드

적절한 납땜은 LED 신뢰성을 유지하는 데 필수적입니다. 권장 리플로우 프로파일은 JEDEC J-STD-020을 따르며 피크 온도는 260°C(최대)입니다. 예열 구간(150~200°C)은 60~120초 동안 지속되어야 합니다. 217°C 이상의 시간은 60초를 초과해서는 안 되며, 피크 온도는 10초 이내로 유지해야 합니다. 냉각 속도는 6°C/s를 초과해서는 안 됩니다. 두 번의 리플로우 사이클이 허용되며, 단 사이 간격이 24시간 미만이어야 합니다. 그렇지 않으면 습기 민감도가 저하될 수 있습니다.

수동 납땜은 팁 온도 300°C 미만에서 접점당 최대 3초 동안 허용되며, 한 번의 재작업만 허용됩니다. 이중 헤드 납땜 인두를 사용한 수리 작업은 LED에 손상이 없는지 확인해야 합니다. 실리콘 캡슐화는 부드럽습니다. 납땜 또는 취급 중 렌즈에 기계적 압력을 가하지 마십시오. 납땜 후 PCB를 휘게 하지 말고 급속 냉각을 적용하지 마십시오.

7. 신뢰성 테스트 및 인증

LED는 AEC-Q101 표준에 따른 광범위한 인증 테스트를 거쳤습니다. 표 2-3은 5가지 주요 테스트를 나열합니다: 리플로우(260°C, 10초, 2사이클), MSL2 전처리(85°C/60%RH, 168시간), 열충격(-40°C ~ 125°C, 15분 유지, 1000사이클), 수명 테스트(Ta=105°C, IF=5mA, 1000시간), 고온고습 수명 테스트(85°C/85%RH, IF=5mA, 1000시간). 모든 테스트는 20개 샘플 중 0개 불량을 허용합니다. 합격/불합격 기준은 순방향 전압 변화 ≤1.1× USL, 역전류 ≤2.0× USL, 광도 ≥0.7× LSL입니다.

8. 취급 주의 사항 및 애플리케이션 설계 고려 사항

장기 신뢰성을 보장하기 위해 몇 가지 설계 및 취급 주의 사항을 준수해야 합니다:

• 황 및 할로겐 제어:환경 및 결합 재료의 황 원소 함량은 100ppm을 초과해서는 안 됩니다. 브롬과 염소 함량은 각각 900ppm 미만이어야 하며, 총합은 1500ppm 미만이어야 합니다. 휘발성 유기 화합물(VOC)은 실리콘 봉지재를 침투하여 변색을 일으킬 수 있으므로 접착제와 포팅 재료는 아웃가스 호환성 테스트를 거쳐야 합니다.
• ESD 보호:LED는 2000V HBM에서 90% 이상의 수율로 정격이지만, ESD 보호 구역에서 취급하는 것이 필수입니다. 접지된 작업대, 이오나이저 및 전도성 도구를 사용하십시오.
• 전류 조절:항상 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. DC 30mA를 초과하지 마십시오. 펄스 조건에서는 듀티 사이클 제한을 준수하십시오.
• 열 관리:LED 패드 아래에 충분한 구리 면적과 열 비아를 제공하십시오. 접합 온도는 120°C 미만으로 유지해야 합니다. 그림 1-9에 따라 주변 온도 디레이팅을 고려하십시오.
• 세척:세척이 필요한 경우 이소프로필 알코올을 사용하십시오. 초음파 세척은 LED 본드 와이어를 손상시킬 수 있으므로 사용하지 마십시오.
• 보관:습기 민감 장치 보관 조건을 따르십시오. 습도 표시 카드가 30% RH를 초과하거나 노출 시간이 24시간을 초과하면 베이킹이 필요합니다.

9. 기술 비교: AlGaInP 대 다른 LED 기술

RF-AURB14TS-AA-B는 기판(아마 GaAs) 위에 AlGaInP 재료를 사용하여 적색-오렌지-황색 스펙트럼에서 높은 효율을 제공합니다. 청색/녹색용 InGaN 기반 LED와 비교하여 AlGaInP는 매우 낮은 순방향 전압(일반 1.8V 대 InGaN의 2.8~3.2V)을 제공하여 배터리 직접 구동이 가능합니다. 그러나 AlGaInP는 열적 감쇠가 더 크므로 디레이팅이 필수적입니다. PLCC2 패키지는 작은 설치 면적과 자동화 조립 호환성으로 인해 자동차 애플리케이션에서 널리 채택되고 있습니다.

10. 설계 사례 연구: 자동차 내부 앰비언트 조명

계기판 앰비언트 라이트 스트립에 10개의 오렌지 LED가 균일한 밝기로 필요한 경우를 고려해 보십시오. G1 광도 빈(100~120mcd)과 B1 파장 빈(605~607.5nm)을 사용하면 색상과 밝기 일치가 엄격해집니다. LED는 정전류 IC를 통해 5mA로 구동됩니다. 각 LED와 직렬로 연결된 저항은 순방향 전압 변화를 보상합니다. 열 분석에 따르면 5mA 및 25°C 주변 온도에서 접합 온도 상승은 약 4.5°C(0.009W × 300°C/W = 2.7°C + 주변 마진)로 안전 범위 내에 있습니다. 넓은 120° 시야각은 가시적인 핫스팟 없이 균일한 조명을 제공합니다.

11. 자주 묻는 질문

Q1: 저항 없이 3.3V 공급 장치에서 20mA로 이 LED를 구동할 수 있습니까?
A: 아니요. 20mA에서의 순방향 전압은 약 2.0V입니다(I-V 곡선 참조). 3.3V 공급 장치는 과도한 전류(30mA 초과)를 발생시켜 LED를 손상시킵니다. 항상 전류 제한 저항(예: (3.3-2.0)/0.02 = 65Ω) 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오.

Q2: 이 LED의 일반적인 수명은 얼마입니까?
A: AEC-Q101 수명 테스트(105°C, 5mA, 1000시간, 0개 불량)를 기반으로 추정된 수명은 저온에서 일반적으로 >50,000시간입니다. 실제 수명은 작동 조건에 따라 다릅니다.

Q3: 개별 저항 없이 여러 LED를 병렬로 연결할 수 있습니까?
A: 권장하지 않습니다. 순방향 전압의 차이로 인해 전류 불균형이 발생하기 때문입니다. 병렬 작동이 필요한 경우 동일한 전압 빈에서 LED를 선택하고 각 분기에 소형 밸런싱 저항(예: 10Ω)을 추가하십시오.

Q4: 가시 광 출력을 위한 최소 전류는 얼마입니까?
A: 높은 효율로 인해 0.5mA에서도 LED는 감지 가능한 오렌지색 빛을 방출합니다. 안정적인 색상을 보장하려면 최소 권장 작동 전류는 1mA입니다.

12. AlGaInP LED의 작동 원리

AlGaInP는 III-V족 직접 밴드갭 반도체 화합물입니다. 활성층은 격자 정합 GaAs 기판(또는 광 추출 개선을 위한 투명 기판) 위에 성장된 양자 우물 구조로 구성됩니다. 순방향 바이어스가 인가되면 전자와 정공이 방사성 재결합하여 밴드갭에 해당하는 에너지를 가진 광자를 방출합니다. 알루미늄과 갈륨의 비율을 조정하여 방출 파장을 약 560nm(황록색)에서 650nm(진적색)까지 조정할 수 있습니다. 이 오렌지 LED의 경우 조성에 따라 피크 파장이 약 605nm입니다. AlGaInP 재료 시스템은 높은 내부 양자 효율과 낮은 저항률을 가지며, 그 결과 순방향 전압이 낮습니다.

13. 자동차 LED 패키징의 개발 동향

업계 동향은 더 높은 신뢰성과 더 엄격한 색상 제어를 갖춘 더 작은 패키지로 이동하고 있습니다. PLCC2는 중전력 애플리케이션에서 여전히 인기가 있으며, 칩 스케일 패키지(CSP) 및 EMC 패키지는 더 높은 전력 밀도를 위해 등장하고 있습니다. 그러나 비용과 견고성이 우선시되는 자동차 내부 조명의 경우 PLCC2는 계속해서 널리 채택되고 있습니다. 향후 개발에는 고급 기판 재료(예: AlN)를 통한 열 성능 개선과 최소 색상 편차로 다중 LED 시스템 요구 사항을 충족하기 위한 더 엄격한 파장 비닝이 포함됩니다.