SMD LED LTST-S320KRKT 데이터시트 - 적색 - 639nm 피크 - 20mA - 2.4V - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTST-S320KRKT은 신뢰성 있고 효율적인 표시등 또는 백라이트 기능이 필요한 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 고휘도 사이드 뷰 표면 실장 장치(SMD) LED입니다. 첨단 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 칩 기술을 활용하여, 이 LED는 적색 스펙트럼에서 우수한 발광 강도와 색 순도를 제공합니다. 측면 발광 설계로 인해 빛이 장착 표면과 평행하게 방출되어, 에지 라이트 패널, 수직 PCB의 상태 표시등 또는 상향 조명이 불가능한 공간 제약이 있는 응용 분야에 이상적입니다.

이 부품의 주요 장점은 RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수하여 친환경 제품으로 분류된다는 점입니다. 패키지는 광 출력을 극대화하는 워터 클리어 렌즈를 특징으로 하며, 고속 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 보장하는 7인치 릴에 장착된 업계 표준 8mm 테이프에 공급됩니다. 또한 이 장치는 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정을 견딜 수 있도록 설계되어, 간소화된 표면 실장 기술(SMT) 생산 라인에의 통합을 용이하게 합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않으며, 신뢰할 수 있는 성능을 위해 피해야 합니다.

• 전력 소산 (Pd):75 mW. 이는 LED 패키지가 최대 접합 온도를 초과하지 않고 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_F(PEAK)):80 mA. 이 전류는 펄스 조건, 특히 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 0.1ms에서만 적용할 수 있습니다. 멀티플렉싱 또는 짧은 고강도 플래시에 유용합니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):30 mA DC. 이는 연속 동작을 위한 최대 권장 전류로, 장기적인 신뢰성과 안정적인 광 출력을 보장합니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역바이어스에서 이 전압을 초과하면 LED 접합부에 즉각적이고 치명적인 고장이 발생할 수 있습니다.
• 동작 및 저장 온도:각각 -30°C ~ +85°C 및 -40°C ~ +85°C입니다. 이 범위는 다양한 환경 조건에서 LED의 기계적 무결성과 성능을 보장합니다.
• 솔더링 조건:260°C에서 10초 동안 견딥니다. 이는 일반적인 무연(Pb-free) 리플로우 솔더링 프로파일과 일치합니다.

2.2 전기-광학 특성

표준 주변 온도(T_a) 25°C 및 순방향 전류(I_F) 20 mA에서 측정된 이 파라미터들은 LED의 핵심 성능을 정의합니다.

• 발광 강도 (I_V):최소 18.0 mcd에서 전형적인 값 54.0 mcd까지의 범위를 가집니다. 실제 제공되는 강도는 빈(Bin)으로 분류되며(섹션 3 참조), 설계를 위한 예측 가능한 밝기 수준을 제공합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):130도. 이 넓은 시야각은 확산 렌즈를 가진 사이드 뷰 LED의 특징으로, 상태 표시등에 적합한 넓고 균일한 조명 패턴을 제공합니다.
• 피크 파장 (λ_P):639 nm. 이는 스펙트럼 파워 출력이 최대가 되는 파장으로, 인지되는 적색광의 색조를 정의합니다.
• 주 파장 (λ_d):631 nm. CIE 색도도에서 유도된 이 값은 인간의 눈이 인지하는 색상을 가장 잘 나타내는 단일 파장입니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):20 nm. 이 좁은 대역폭은 높은 색 순도를 나타내며, 방출된 빛의 대부분이 피크 파장 주변에 집중되어 있습니다.
• 순방향 전압 (V_F):전형적으로 2.4 V, 20mA에서 최대 2.4 V입니다. 이 파라미터는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 전압 5V에서 최대 10 µA로, 우수한 접합 품질을 나타냅니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 로트 간 밝기 일관성을 보장하기 위해, LTST-S320KRKT은 발광 강도 빈닝 시스템을 채택합니다. 각 LED는 20 mA에서 측정된 강도에 따라 테스트되고 특정 빈 코드로 분류됩니다.

• 빈 코드 M:18.0 - 28.0 mcd
• 빈 코드 N:28.0 - 45.0 mcd
• 빈 코드 P:45.0 - 71.0 mcd
• 빈 코드 Q:71.0 - 112.0 mcd
• 빈 코드 R:112.0 - 180.0 mcd

각 강도 빈에는 +/-15%의 허용 오차가 적용됩니다. 설계자는 응용 분야의 밝기 요구 사항에 따라 적절한 빈을 선택해야 합니다. 예를 들어, 높은 가시성이 필요한 표시등은 빈 R 또는 Q가 필요할 수 있으며, 덜 중요한 상태 표시등은 빈 M 또는 N을 사용할 수 있습니다. 이 시스템은 예측 가능한 성능을 허용하고 제조업체의 재고 관리를 단순화합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 곡선(예: 그림1, 그림6)이 참조되지만, 그 함의는 AlInGaP LED에 대해 표준적입니다. 설계자는 다음과 같은 일반적인 관계를 예상할 수 있습니다:

• I-V (전류-전압) 곡선:순방향 전압(V_F)은 전류와 대수 관계를 보입니다. 권장 동작 전류 범위 내에서 전형적인 2.4V 주변으로 상대적으로 안정적이지만, 더 높은 전류와 온도에서는 증가합니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류:강도는 최대 정격 전류까지 순방향 전류에 거의 비례합니다. 그러나 효율(루멘/와트)은 일반적으로 절대 최대값보다 낮은 전류에서 정점을 이루며, 이후 열 효과로 인해 감소합니다.
• 온도 의존성:AlInGaP LED의 발광 강도는 음의 온도 계수를 가집니다. 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 감소합니다. 순방향 전압도 온도 상승에 따라 약간 감소합니다. 일관된 밝기를 유지하기 위해서는 적절한 열 관리가 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:방출 스펙트럼은 639 nm(피크)를 중심으로 하고 반폭이 20 nm인 가우시안 형태의 곡선입니다. 주 파장(631 nm)은 접합 온도와 구동 전류가 증가함에 따라 약간(일반적으로 더 긴 파장 쪽으로) 이동할 수 있습니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 LED는 사이드 뷰 SMD LED에 대한 EIA(전자 산업 연합) 표준 패키지 치수를 준수합니다. 주요 기계적 특징은 다음과 같습니다:

• 패키지 유형:표준 사이드 뷰 SMD 패키지.
• 렌즈:워터 클리어, 비확산(KRKT 변형의 경우), 광 출력을 극대화합니다.
• 단자:리드에 주석(Sn) 도금으로, 우수한 솔더링성과 무연 공정 호환성을 제공합니다.
• 극성 식별:캐소드는 일반적으로 패키지의 노치, 점 또는 트리밍된 리드와 같은 표시로 식별됩니다. 데이터시트에는 올바른 배치를 보장하기 위한 권장 솔더링 패드 레이아웃과 방향을 보여주는 다이어그램이 포함되어 있습니다.
• 테이프 및 릴:7인치(178mm) 직경 릴에 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 포장됩니다. 표준 릴 수량은 3000개입니다. 이 포장은 자동 처리에 대한 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

무연 조립을 위한 권장 적외선(IR) 리플로우 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열:150-200°C에서 최대 120초 동안 보드와 부품을 점진적으로 가열하여 열 충격을 최소화합니다.
• 피크 온도:최대 260°C. 부품은 이 피크 온도에서 10초 동안 견딜 수 있도록 정격되어 있습니다.
• 액상선 온도 이상 시간 (TAL):LED를 과열하지 않고 적절한 솔더 접합 형성을 보장하도록 프로파일이 특성화되어야 합니다. 예시 프로파일은 JEDEC 표준을 기반으로 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 최대 300°C로 설정된 온도 제어 납땜 인두를 사용하십시오. 리드당 접촉 시간을 3초로 제한하고, 플라스틱 패키지와 내부 와이어 본드에 손상을 방지하기 위해 이 작업을 한 번만 수행하십시오.

6.3 저장 및 취급

• ESD (정전기 방전) 민감도:LED는 ESD에 취약합니다. 취급 중 접지된 손목 스트랩, 도전성 매트, ESD 안전 포장과 같은 적절한 정전기 방지 예방 조치를 사용하십시오.
• 습기 민감도:밀봉된 릴이 보호 기능을 제공하지만, 원래 포장에서 꺼낸 부품은 일주일 이내에 사용해야 합니다. 장기 저장을 위해서는 건조한 환경(\u003c 30°C, \u003c 60% RH) 또는 건조제가 들어 있는 밀폐 용기에 보관하십시오. 일주일 이상 포장 없이 보관된 경우, 솔더링 전에 60°C에서 20시간 이상 베이크아웃(소성)을 권장하여 "팝콘 현상"(리플로우 중 기화된 수분으로 인한 패키지 균열)을 방지합니다.
• 세척:솔더링 후 세척이 필요한 경우, 상온에서 이소프로필 알코올(IPA) 또는 에틸 알코올과 같은 지정된 용매만 1분 미만으로 사용하십시오. 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있는 공격적이거나 지정되지 않은 화학 물질은 피하십시오.

7. 응용 제안

7.1 전형적인 응용 시나리오

• 소비자 가전:스마트폰, 태블릿, 라우터 및 오디오 장비의 전원, 배터리 또는 기능 상태 표시등.
• 산업 제어:기계 상태, 고장 경보 또는 작동 모드용 패널 장착 표시등.
• 자동차 내장:버튼, 스위치 또는 소형 상태 디스플레이용 백라이트(이 표준 부품이 갖추지 못할 수 있는 특정 자동차 등급 인증에 따름).
• 계측기:테스트 장비, 의료 기기(비중요 기능용) 및 통신 하드웨어의 표시등.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 LED를 정전류원 또는 전압원과 직렬로 연결된 전류 제한 저항으로 구동하십시오. 저항값은 R = (V_source- V_F) / I_F를 사용하여 계산하십시오. 5V 공급 전압, 목표 I_F=20mA, V_F=2.4V의 경우: R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω입니다. 가장 가까운 표준값(예: 120Ω 또는 150Ω)을 사용하고 실제 전류를 확인하십시오.
• 열 관리:전력 소산이 낮지만, 특히 최대 전류 근처 또는 높은 주변 온도에서 동작할 때 LED 접합부에서 열을 전도하기 위해 솔더 패드 주변에 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 확보하십시오.
• 광학 설계:측면 발광 특성으로 인해, 빛을 제품 하우징의 원하는 위치로 전달하기 위해 도광판 또는 적절히 배치된 시야창을 설계에 통합해야 합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

LTST-S320KRKT은 몇 가지 주요 기능을 통해 시장에서 차별화됩니다:

• 칩 기술:오래된 GaAsP 또는 표준 GaP에 비해 AlInGaP의 사용은 훨씬 더 높은 발광 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공하여 더 밝고 일관된 적색광을 생성합니다.
• 사이드 뷰 패키지:상향 발광 LED에 대한 설계 대안을 제공하며, 빛이 PCB와 평행하게 이동해야 하는 특정 레이아웃 문제를 해결합니다.
• 고휘도 빈닝:최대 180 mcd(빈 R)까지의 빈 가용성은 매우 높은 가시성이 필요한 응용 분야를 가능하게 합니다.
• 견고한 공정 호환성:IR 리플로우 및 자동 배치와의 명시적 호환성은 제조를 간소화하여, 스루홀 대안에 비해 조립 비용과 복잡성을 줄입니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 LED를 마이크로컨트롤러 GPIO 핀에서 직접 구동할 수 있습니까?

A: GPIO의 전류 공급 능력에 따라 다릅니다. 많은 MCU 핀은 10-25mA만 공급할 수 있습니다. 20mA에서는 한계에 도달하거나 초과할 가능성이 있습니다. 더 안전한 방법은 GPIO를 사용하여 더 높은 LED 전류를 스위칭하는 트랜지스터(예: MOSFET)를 제어하는 것입니다.

Q: 피크 파장(639nm)과 주 파장(631nm) 사이에 차이가 있는 이유는 무엇입니까?

A: 피크 파장은 방출 스펙트럼의 물리적 최대값입니다. 주 파장은 인간의 색각 지각(CIE 차트)을 기반으로 계산된 값입니다. 인간 눈의 민감도(명시 응답)가 이 이동을 일으켜, "명백한" 색상이 631nm에 해당하게 만듭니다.

Q: LED를 30mA로 연속 동작하면 어떻게 됩니까?

A: 이는 최대 DC 정격이지만, 절대 최대값에서 동작하면 더 많은 열이 발생하고, 시간이 지남에 따라 발광 효율이 감소하며, 잠재적으로 LED의 수명을 단축시킬 수 있습니다. 최적의 신뢰성을 위해 대부분의 응용 분야에서는 15-20mA로 디레이팅하는 것이 권장됩니다.

Q: 주문 시 빈 코드를 어떻게 해석해야 합니까?

A: 구매 주문서에 필요한 발광 강도 빈 코드(예: "P")를 지정하여 45-71 mcd 범위의 밝기를 가진 LED를 수신하도록 보장하십시오. 이는 제품 외관의 일관성을 보장합니다.

10. 설계 적용 사례 연구

시나리오:소형 IoT 센서 모듈용 상태 표시등 설계. PCB는 고밀도로 배치되어 있으며, 표시등은 밀폐된 유닛의 측면에서 보여야 합니다.

구현:LTST-S320KRKT은 측면 발광 특성으로 선택되었습니다. PCB 가장자리에 배치됩니다. 120Ω 전류 제한 저항이 3.3V 레일에 직렬로 연결되어, 대략적인 순방향 전류 (3.3V - 2.4V)/120Ω = 7.5mA를 생성합니다. 이는 실내 사용에 충분한 밝기를 제공하면서 배터리 구동 IoT 장치의 중요한 요소인 전력 소비를 최소화합니다. LED의 넓은 시야각은 사용자의 시점이 완벽하게 정렬되지 않더라도 가시성을 보장합니다. 부품은 표준 SMT 조립을 사용하여 배치되며, IR 리플로우 프로파일은 260°C에서 10초 한계 내에 머무르도록 조정되어 열 손상 없이 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 보장합니다.

11. 기술 원리 소개

LTST-S320KRKT은 AlInGaP 반도체 기술을 기반으로 합니다. 이 물질은 III-V족 화합물 반도체입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 여기서 이들은 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 활성층의 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 포스파이드의 특정 구성은 반도체의 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출되는 빛의 파장(색상)을 직접 지시합니다. 이 적색 LED의 경우, 밴드갭은 약 639 nm에 해당하는 에너지를 가진 광자를 생성하도록 설계되었습니다. 워터 클리어 에폭시 렌즈는 칩을 캡슐화하여 기계적 보호를 제공하고, 광 출력 패턴(130도 시야각)을 형성하며, 반도체 물질로부터의 광 추출을 향상시킵니다.

12. 업계 동향

LTST-S320KRKT과 같은 표시등 LED의 동향은 더 높은 효율, 더 작은 패키지 및 더 큰 통합을 지속적으로 향하고 있습니다. AlInGaP는 고효율 적색 및 호박색 LED를 위한 지배적인 기술로 남아 있지만, InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 기술은 녹색, 청색 및 백색을 포함한 전체 가시 스펙트럼을 고효율로 커버할 수 있도록 발전했습니다. 미래 발전은 사이드 뷰 패키지의 추가 소형화 및 칩 스케일 패키징(CSP) LED의 증가된 채택을 볼 수 있으며, 이는 기존 플라스틱 패키지를 제거하여 더 작은 설치 면적과 잠재적으로 더 나은 열 성능을 제공합니다. 또한, 일관된 색상과 밝기가 가장 중요한 풀컬러 표시등 어레이 및 정교한 인간-기계 인터페이스와 같은 응용 분야의 요구를 충족시키기 위해 정밀한 색상 조정 및 더 엄격한 빈닝에 대한 강조가 커지고 있습니다.