LTST-S220KFKT 오렌지 SMD LED 데이터시트 - AlInGaP 칩 - 20mA - 90mcd - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTST-S220KFKT는 고휘도 사이드뷰 표면실장(SMD) LED입니다. 효율적이고 밝은 오렌지 빛을 생성하는 것으로 알려진 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 칩을 사용합니다. 이 부품은 자동화 조립 공정을 위해 설계되었으며 표준 적외선 리플로우 솔더링 기술과 호환되어 대량 생산에 적합합니다. 주된 애플리케이션은 공간이 제한되고 측면 발광 프로파일이 유리한 다양한 전자 장치의 표시등 또는 백라이트 소스입니다.

1.1 핵심 장점

• 고휘도:AlInGaP 기술은 순방향 전류 20mA에서 90밀리칸델라(mcd)의 전형적인 값을 갖는 높은 광도를 제공합니다.
• 넓은 시야각:130도의 시야각(2θ1/2)을 특징으로 하여 다양한 각도에서도 우수한 가시성을 보장합니다.
• 자동화 친화적:7인치 릴에 장착된 8mm 테이프로 공급되며, 효율적인 PCB 조립을 위한 자동 피크 앤 플레이스 장비와 호환됩니다.
• 견고한 구조:최대 260°C, 10초 동안의 내성을 갖춘 표준 무연(Pb-free) 적외선 리플로우 솔더링 프로파일을 견딜 수 있도록 설계되었습니다.
• 규정 준수:본 제품은 RoHS(유해물질 제한) 지침을 준수합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 LED의 성능과 작동 한계를 정의하는 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 부품에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이러한 한계에서 또는 그 이상으로 장기간 작동하는 것은 권장되지 않습니다.

• 전력 소산 (Pd):75 mW. 이는 LED 패키지가 열로 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):80 mA. 이는 일반적으로 1/10 듀티 사이클 및 0.1ms 펄스 폭과 같은 조건에서 지정되는 최대 허용 펄스 전류입니다. 짧고 고강도의 플래시에 사용됩니다.
• 연속 순방향 전류 (IF):30 mA DC. 이는 연속 작동을 위한 최대 정상 상태 전류입니다.
• 역방향 전압 (VR):5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 LED의 PN 접합이 손상될 수 있습니다.
• 작동 온도 범위 (Topr):-30°C ~ +85°C. LED가 올바르게 작동하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위 (Tstg):-40°C ~ +85°C. 부품에 전원이 공급되지 않을 때 안전하게 보관할 수 있는 온도 범위입니다.

2.2 전기-광학 특성

표준 주변 온도 25°C에서 측정된 이 파라미터들은 정상 작동 조건에서 LED의 전형적인 성능을 정의합니다.

• 광도 (Iv):IF=20mA에서 최소 45.0 mcd에서 전형적으로 90.0 mcd까지의 범위를 가집니다. 이는 인간의 눈이 인지하는 광 출력의 밝기를 측정합니다.
• 순방향 전압 (VF):전형적으로 2.4V, IF=20mA에서 최대 2.4V입니다. 이는 LED가 전류를 흘릴 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• 피크 파장 (λP):611 nm. 이는 광 출력이 최대가 되는 파장입니다. 이 오렌지 LED의 경우 스펙트럼의 주황색-빨간색 부분에 해당합니다.
• 주 파장 (λd):605 nm. 이는 CIE 색도도에서 유도되며, 인지되는 빛의 색상을 가장 잘 설명하는 단일 파장을 나타냅니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):17 nm. 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 값이 작을수록 더 단색(순수한 색상)의 광 출력을 의미합니다.
• 역방향 전류 (IR):VR=5V에서 최대 10 μA. 이는 LED가 최대 정격 내에서 역방향 바이어스될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 로트 간 밝기 일관성을 보장하기 위해 LED는 측정된 광도에 따라 빈으로 분류됩니다. LTST-S220KFKT는 20mA에서 측정된 다음과 같은 코드와 범위를 가진 빈닝 시스템을 사용합니다. 각 광도 빈의 허용 오차는 +/-15%입니다.

• 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

이를 통해 설계자는 균일한 밝기 수준이 필요한 애플리케이션을 위해 특정 빈에서 LED를 선택할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 곡선이 참조되지만, 그 함의는 설계에 매우 중요합니다.

4.1 전류 대 광도 (I-Iv 곡선)

LED의 광 출력(광도)은 일정 지점까지 흐르는 순방향 전류에 정비례합니다. 권장 연속 전류(30mA) 이상으로 작동하면 과도한 열 발생, 수명 단축 및 색상 변이가 발생할 수 있습니다. 펄스 전류 정격(80mA)은 열 손상 없이 훨씬 더 밝은 플래시를 짧게 발생시킬 수 있도록 합니다.

4.2 온도 의존성

LED 성능은 온도에 민감합니다. 접합 온도가 증가함에 따라:

• 광도 감소:광 출력이 일반적으로 감소합니다. 데이터시트의 사양은 25°C 기준입니다. 더 높은 작동 온도에서는 출력이 낮아집니다.
• 순방향 전압 감소:VF는 음의 온도 계수를 가집니다.
• 파장 이동:피크 및 주 파장이 약간 이동하여 인지되는 색상에 영향을 미칠 수 있습니다.

성능과 신뢰성을 유지하기 위해서는 적절한 열 관리(예: 방열을 위한 충분한 PCB 구리 면적)가 필수적입니다.

4.3 스펙트럼 분포

스펙트럼 곡선은 서로 다른 파장에 걸친 광 강도를 보여줍니다. 611nm의 피크와 17nm의 반치폭은 이 LED가 상대적으로 좁은 스펙트럼 대역폭을 가진 포화된 색상의 오렌지 LED임을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 LED는 사이드뷰 패키지 설계를 특징으로 하며, 주요 발광이 상단이 아닌 부품의 측면에서 이루어진다는 의미입니다. 이는 에지 조명 애플리케이션에 이상적입니다.

5.1 패키지 치수 및 극성

이 부품은 EIA 표준 패키지 외형을 따릅니다. 주요 치수 허용 오차는 일반적으로 ±0.10mm입니다. 캐소드(음극 단자)는 일반적으로 패키지의 노치, 점 또는 트리밍된 리드와 같은 표시로 나타납니다. 데이터시트에는 리플로우 중 적절한 정렬과 솔더 접합 형성을 보장하기 위한 권장 솔더 패드 레이아웃이 포함된 상세 치수 도면이 포함되어 있습니다.

5.2 권장 솔더 패드 설계

양호한 솔더링 수율과 기계적 안정성을 용이하게 하기 위해 권장 랜드 패턴(솔더 패드 풋프린트)이 제공됩니다. 이 설계를 따르면 툼스토닝(한쪽 끝이 패드에서 들리는 현상) 또는 불충분한 솔더 접합과 같은 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

이 LED는 무연(Pb-free) 적외선 리플로우 공정과 호환됩니다. JEDEC 표준을 준수하는 권장 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열:최대 120초 동안 150-200°C로 보드를 점진적으로 가열하고 솔더 페이스트 플럭스를 활성화합니다.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 온도 이상 시간 (TAL):솔더 접합이 녹는점 이상에서 머무르는 시간은 적절한 젖음에 충분해야 하지만 LED에 열 응력을 피하기 위해 과도하지 않아야 합니다. 프로파일은 최대 10초의 피크 온도 시간을 제안합니다.

이 부품은 이 리플로우 공정을 최대 두 번까지 견딜 수 있습니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우 최대 300°C로 설정된 온도 제어 납땜 인두를 사용하십시오. 접합당 접촉 시간을 3초로 제한하고, 플라스틱 패키지와 내부 와이어 본드에 대한 열 손상을 방지하기 위해 한 번만 납땜하십시오.

6.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우 지정된 용제만 사용하십시오. 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 LED를 1분 미만 담그는 것은 허용됩니다. 플라스틱 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있는 공격적이거나 지정되지 않은 화학 물질 사용을 피하십시오.

6.4 보관 및 취급

• ESD 주의사항:LED는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 취급 중에는 정전기 방지 손목띠, 방진 매트 및 적절하게 접지된 장비를 사용하십시오.
• 습기 민감도:데이터시트에 패키지가 밀봉되어 있다고 표시되어 있지만, 원래 포장이 개봉된 후 SMD 부품에는 표준 MSL(습기 민감도 등급) 주의사항이 적용됩니다. 주변 습도에 노출된 경우, 리플로우 전에 "팝콘 현상"(가열 중 증기압으로 인한 패키지 균열)을 방지하기 위해 베이크아웃(예: 60°C에서 20시간)이 필요할 수 있습니다.
• 보관 조건:개봉된 포장의 경우, ≤30°C 및 ≤60% 상대 습도에서 보관하십시오. 최상의 결과를 위해 일주일 이내에 사용하는 것이 권장됩니다.

7. 패키징 및 주문 정보

표준 패키징 형식은 자동화 조립에 매우 중요합니다.

• 테이프 및 릴:부품은 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 배치됩니다.
• 릴 크기:직경 7인치.
• 릴당 수량:4000개.
• 포장 참고사항:빈 포켓은 커버 테이프로 밀봉됩니다. 연속 누락 부품의 최대 수는 2개입니다. 잔여물의 최소 주문 수량은 500개입니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

8. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 애플리케이션 회로

LED는 전류 구동 장치입니다. 일관된 밝기와 수명을 보장하려면 전압원을 사용할 때 일정 전류로 구동하거나 직렬로 전류 제한 저항을 사용해야 합니다.

직렬 저항 계산 예시 (5V 공급, 전형적 VF=2.4V, IF=20mA 사용):
저항 값, R = (Vsupply - VF) / IF = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 옴.
저항 정격 전력, P = (Vsupply - VF) * IF = (2.6V) * 0.020A = 0.052W. 표준 1/8W(0.125W) 또는 1/10W 저항으로 충분합니다.

여러 개의 LED의 경우, 공급 전압이 충분히 높다면 병렬 연결보다 직렬 연결이 각 LED를 통해 동일한 전류가 흐르도록 보장하여 균일한 밝기를 촉진하므로 더 바람직합니다.

8.2 설계 고려사항

• 열 관리:특히 최대 전류 정격 근처에서 작동하는 경우 PCB 레이아웃이 충분한 열 방출을 제공하는지 확인하십시오. 열 패드(있는 경우)를 접지 평면에 연결하면 열을 방산하는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 전류 제한:전류 제한 메커니즘 없이 LED를 전압원에 직접 연결하지 마십시오.
• 역방향 전압 보호:역방향 바이어스를 가하지 마십시오. 역방향 전압이 가능한 회로(예: AC 커플링)에서는 LED와 병렬로 보호 다이오드를 추가하는 것을 고려하십시오(캐소드-캐소드, 애노드-애노드).

9. 기술 비교 및 차별화

LTST-S220KFKT는 AlInGaP 기술과 사이드뷰 패키지의 조합을 통해 차별화됩니다. 오래된 GaAsP 또는 GaP LED와 비교하여 AlInGaP는 오렌지/빨간색에 대해 훨씬 더 높은 효율과 밝기를 제공합니다. 사이드뷰 폼 팩터는 버튼 백라이트, 장치 가장자리의 상태 표시등 또는 도광판과 같이 빛이 표면을 가로질러 수평으로 향해야 하는 애플리케이션에 설계 유연성을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

10.1 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

피크 파장(λP)은 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 물리적 파장입니다. 주 파장(λd)은 우리가 보는 색상을 가장 잘 나타내는 인간의 색상 인지(CIE 차트)를 기반으로 계산된 값입니다. 이들은 종종 가깝지만 동일하지는 않습니다.

10.2 3.3V 전원으로 이 LED를 구동할 수 있나요?

예. 20mA에서 전형적인 VF 2.4V를 사용하면, 직렬 저항은 R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 옴으로 계산됩니다. 저항 정격 전력이 충분한지 확인하십시오(0.9V * 0.02A = 0.018W).

10.3 연속 전류보다 훨씬 높은 피크 전류 정격이 존재하는 이유는 무엇인가요?

피크 전류 정격(80mA)은 매우 짧은 펄스(0.1ms)용입니다. 이는 열이 축적될 시간이 충분하지 않아 접합 온도가 손상 수준까지 상승하지 않으면서 신호 목적으로 훨씬 더 밝은 플래시를 생성할 수 있도록 합니다. 지속적인 조명을 위해서는 연속 전류(30mA)를 초과해서는 안 됩니다.

10.4 빈 코드는 어떻게 해석하나요?

릴 라벨이나 포장에 있는 빈 코드(예: P, Q, R, S)는 내부 LED의 광도 범위를 나타냅니다. 단일 빈에서 선택하면 제품의 일관된 밝기를 보장합니다. 예를 들어, 동일한 전류로 구동할 때 빈 S LED는 빈 P LED보다 훨씬 더 밝을 것입니다.

11. 실용 애플리케이션 예시

시나리오: 휴대용 장치용 저전압 배터리 표시등 설계.
LTST-S220KFKT는 탁월한 선택입니다. 오렌지 색상은 일반적인 경고 표시등입니다. 사이드뷰 패키지를 통해 PCB 가장자리에 장착하여 장치 케이싱의 반투명 창을 향해 빛을 방향지을 수 있습니다. 장치의 3.3V 레일에서 GPIO 핀과 직렬 저항을 통해 15-20mA로 구동하면 선명하고 밝은 신호를 제공합니다. 넓은 130도 시야각은 장치를 각도에서 볼 때도 표시등이 보이도록 보장합니다. 리플로우 솔더링과의 호환성으로 인해 다른 모든 SMD 부품과 함께 한 번에 조립되어 제조 비용을 절감할 수 있습니다.

12. 동작 원리

LED는 반도체 다이오드입니다. 밴드갭 전압을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 활성 영역(이 경우 AlInGaP 칩)에서 전자와 정공이 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체(AlInGaP)의 특정 물질 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 이 경우 오렌지색입니다. 사이드뷰 패키지는 성형된 플라스틱 렌즈를 포함하여 칩에서 방출된 빛을 측면으로 형성하고 방향지어 줍니다.

13. 기술 동향

AlInGaP 재료의 사용은 고효율 빨간색, 오렌지색 및 노란색 LED 생산을 위한 확립되고 성숙된 기술을 나타냅니다. 더 넓은 LED 산업에서의 지속적인 개발은 효율성(루멘/와트) 증가, 색 재현성 개선 및 더 높은 전력 밀도 가능성에 초점을 맞추고 있습니다. LTST-S220KFKT와 같은 표시등형 LED의 경우, 더 작은 크기, 더 넓은 시야각 개발 및 까다로운 조립 공정과의 향상된 호환성을 포함한 동향이 있습니다. 전자 제조에서 더 높은 자동화와 신뢰성을 향한 추세는 관통 구멍 부품보다 견고하고 리플로우 솔더링 가능한 SMD LED를 표준 선택으로 계속해서 만들고 있습니다.