LTST-S220KEKT SMD LED 데이터시트 - 사이드 뷰 - 레드 (AlInGaP) - 20mA - 50mcd - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTST-S220KEKT은 주로 측면 발광 조명 애플리케이션을 위해 설계된 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)입니다. 이 부품의 핵심 구조는 고휘도 적색광을 생성하도록 설계된 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 칩을 사용합니다. 이 구성품의 주요 설계 의도와 핵심 시장은 균일한 에지 조명이 필요한 액정 디스플레이(LCD) 패널의 백라이트 소스로의 통합입니다.

이 구성품은 표준 EIA 호환 형식으로 패키징되어 있으며, 직경 7인치 릴에 감겨진 8mm 테이프에 공급됩니다. 이 패키징은 현대 전자 제조에서 일반적으로 사용되는 고속 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비와 완벽하게 호환됩니다. 또한 이 LED는 표준 적외선(IR) 리플로우, 기상 리플로우 및 웨이브 솔더링 공정과의 호환성을 특징으로 하여 대량 생산에 적합합니다.

1.1 핵심 장점

• 특화된 광학 설계:사이드 뷰 렌즈 설계는 빛을 측면으로 유도하도록 최적화되어 있어 LCD 백라이트 유닛(BLU)에 사용되는 도광판으로 빛을 전달하는 데 이상적입니다.
• 고휘도:AlInGaP 기술의 사용은 작은 칩 면적에서 높은 발광 강도를 제공합니다.
• 제조 준비성:테이프 및 릴 패키징과 리플로우 공정 호환성은 효율적인 자동화 조립을 가능하게 하여 생산 시간과 비용을 절감합니다.
• 신뢰성:이 장치는 -55°C에서 +85°C까지의 넓은 온도 범위에서 작동하도록 정격이 지정되어 있어 다양한 환경에서의 애플리케이션을 지원합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

별도로 명시되지 않는 한, 모든 사양은 주변 온도(Ta) 25°C에서 정의됩니다. 이러한 파라미터를 이해하는 것은 신뢰할 수 있는 회로 설계와 장기적인 성능 보장에 매우 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계 이하 또는 이 한계에서의 작동은 보장되지 않으며 신뢰할 수 있는 작동을 위해 피해야 합니다.

• 전력 소산 (Pd):75 mW. 이는 장치 내에서 허용되는 최대 전력 손실입니다.
• 연속 순방향 전류 (IF):30 mA. 연속적으로 인가할 수 있는 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류:80 mA. 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용됩니다.
• 감액 계수:0.4 mA/°C. 25°C 이상으로 온도가 1°C 증가할 때마다 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 이만큼 감소시켜야 합니다.
• 역방향 전압 (VR):5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴를 일으킬 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도 범위:-55°C ~ +85°C.

2.2 전기 및 광학 특성

이는 정상 작동 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 발광 강도 (Iv):순방향 전류(IF) 20 mA에서 30.0 mcd (최소), 50.0 mcd (일반). 강도는 CIE 명시도 눈 반응 곡선에 맞춰 필터링된 센서를 사용하여 측정됩니다.
• 시야각 (2θ½):130도 (일반). 이 넓은 시야각은 사이드 뷰 설계의 특징으로, 빛이 넓은 측면 평면에 걸쳐 방출됨을 나타냅니다.
• 피크 발광 파장 (λPeak):632 nm (일반). 스펙트럼 출력이 가장 강한 파장입니다.
• 주 파장 (λd):624 nm (일반). 이는 CIE 색도 좌표에서 유도된, 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, 적색 색상점을 정의합니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):20 nm (일반). 피크 강도의 절반에서 방출 스펙트럼의 대역폭으로, 색 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (VF):IF=20mA에서 2.0 V (최소), 2.4 V (일반). 이 파라미터는 직렬 저항 값 계산 및 전원 공급 장치 설계에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (IR):VR=5V에서 100 µA (최대).
• 정전 용량 (C):VF=0V, f=1MHz에서 40 pF (일반). 고주파 스위칭 애플리케이션과 관련이 있습니다.

3. 성능 곡선 분석

텍스트 발췌본에 구체적인 그래픽 데이터는 제공되지 않지만, 이러한 장치에 대한 일반적인 곡선은 설계 분석에 필수적입니다. 엔지니어는 LED 특성화를 위한 표준인 다음과 같은 관계를 검토할 것으로 예상됩니다:

3.1 전류 대 전압 (I-V) 곡선

이 곡선은 순방향 전압과 전류 사이의 지수 관계를 보여줍니다. AlInGaP LED의 무릎 전압(전류가 급격히 증가하기 시작하는 지점)은 일반적으로 약 1.8-2.0V입니다. 이 곡선은 LED의 동적 저항을 결정하고 적절한 전류 제한 회로를 설계하는 데 필수적입니다.

3.2 발광 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 일반적으로 권장 작동 범위 내에서 순방향 전류와 광 출력 사이의 거의 선형적인 관계를 보여줍니다. 이는 설계자가 열 한계 내에 머물면서 원하는 밝기 수준을 달성하기 위해 구동 전류를 선택하는 데 도움이 됩니다.

3.3 온도 의존성

순방향 전압 및 발광 강도와 같은 주요 파라미터는 접합 온도에 따라 변합니다. VF는 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소(음의 온도 계수)하는 반면, 발광 강도는 일반적으로 감소합니다. 이러한 변화를 이해하는 것은 넓은 온도 범위 또는 고전력 수준에서 작동하는 설계에 매우 중요합니다.

3.4 스펙트럼 분포

상대 강도 대 파장의 그래프는 일반적인 반치폭 20nm로 약 632nm 근처에서 피크를 보여주며, AlInGaP 칩의 단색 적색 출력을 확인시켜 줍니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 장치 치수

LED는 표준 EIA 패키지 외형을 따릅니다. 주요 치수에는 본체 길이, 너비, 높이 및 캐소드 식별자(일반적으로 테이프의 노치 또는 녹색 표시)의 배치가 포함됩니다. 정확한 밀리미터 치수 및 공차(±0.1mm)는 데이터시트 내 패키지 도면에 제공됩니다.

4.2 극성 식별

정확한 방향은 필수입니다. 캐소드는 일반적으로 장치 본체에 표시되거나 테이프 포켓의 특정 특징으로 표시됩니다. 잘못된 방향은 LED가 점등되지 않게 하며 역방향 바이어스를 인가하면 손상을 일으킬 수 있습니다.

4.3 권장 솔더링 패드 레이아웃

적절한 솔더 조인트 형성, 기계적 안정성 및 리플로우 중 열 방출을 보장하기 위해 PCB 랜드에 대한 권장 풋프린트가 제공됩니다. 이 레이아웃을 준수하면 툼스토닝 및 기타 조립 결함을 최소화할 수 있습니다.

4.4 테이프 및 릴 사양

구성품은 보호 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 주요 사양에는 8mm 테이프 너비, 7인치 릴 직경 및 릴당 4000개가 포함됩니다. 패키징은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 표준을 따릅니다. 릴당 최대 2개의 연속 누락 구성품(빈 포켓)이 허용됩니다.

5. 솔더링 및 조립 가이드라인

5.1 리플로우 솔더링 조건

LED는 일반적인 솔더링 공정에 적합하도록 정격이 지정되어 있습니다. 데이터시트는 플라스틱 패키지 및 와이어 본드에 대한 열 손상을 방지하기 위한 최대 노출 조건을 명시합니다:

• 적외선(IR) / 웨이브 솔더링:최대 5초 동안 260°C 피크 온도.
• 기상 솔더링:최대 3분 동안 215°C.

LED를 열화시키지 않고 신뢰할 수 있는 솔더 조인트를 보장하기 위해 시간 및 온도 제약이 있는 상세한 리플로우 프로파일(예열, 침지, 리플로우, 냉각)이 일반적으로 제안됩니다.

5.2 세척

솔더링 후 세척에는 주의가 필요합니다. 지정된 화학 물질만 사용해야 합니다. 데이터시트는 명시적으로 다음을 권장합니다:

• 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 침지.
• 침지 시간은 1분 미만이어야 합니다.
• 지정되지 않은 화학 액체는 LED의 에폭시 렌즈 또는 패키지를 손상시킬 수 있으므로 피해야 합니다.

5.3 저장 및 취급

장치는 제어된 환경(-55°C ~ +85°C 범위 내)에서 습기 제거제와 함께 원래 밀봉된 방습 백에 보관해야 합니다. 솔더링 전 과도한 습도에 노출되면 리플로우 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있습니다. 취급 중에는 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다.

6. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

6.1 주요 애플리케이션: LCD 백라이트

사이드 뷰 설계는 에지 조명 백라이트 유닛에 이상적입니다. 여러 LED가 도광판(LGP)의 하나 이상의 가장자리를 따라 배치됩니다. LED의 빛은 LGP의 가장자리로 주입되어 전반사에 의해 전파되고 인쇄되거나 성형된 표면 특징에 의해 LCD 패널 쪽으로 위쪽으로 추출되어 균일한 면 광원을 생성합니다.

6.2 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 장치입니다. 직렬 전류 제한 저항이 가장 간단한 구동 방법입니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (Vcc - VF) / IF, 여기서 Vcc는 공급 전압, VF는 LED 순방향 전압(신뢰성을 위해 일반 또는 최대값 사용), IF는 원하는 순방향 전류(예: 20mA)입니다. 여러 LED 간 또는 변화하는 온도에서 일정한 밝기를 위해서는 정전류 구동 회로를 권장합니다.

6.3 열 관리

전력 소산이 낮지만(최대 75mW), 효과적인 열 관리는 수명과 안정적인 광 출력에 매우 중요합니다. PCB는 방열판 역할을 합니다. 접합부에서 열을 전도하기 위해 LED의 열 패드(있는 경우) 또는 솔더 랜드에 연결된 충분한 구리 면적을 보장하십시오. 주변 온도 25°C 이상에서 전류 감액 곡선을 준수하십시오.

6.4 광학 통합

백라이트 애플리케이션의 경우, LED 발광 표면과 도광판 가장자리 사이의 정밀한 기계적 정렬 및 거리는 커플링 효율을 극대화하고 광학 손실을 최소화하는 데 매우 중요합니다. 넓은 130도 시야각이 이 커플링에 도움이 됩니다.

7. 기술 비교 및 차별화

적색 발광을 위한 다른 LED 기술과 비교:

• 기존 GaAsP 대비:AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공하여 더 밝고 일관된 적색광을 생성합니다.
• AllnGaP 탑 뷰 LED 대비:핵심 차별점은 빔 패턴입니다. 이 사이드 뷰 변형은 PCB 평면에 평행하게 빛을 방출하는 반면, 표준 LED는 수직으로 방출합니다. 이로 인해 직접 표시에는 적합하지 않지만 에지 조명에는 최적입니다.
• 백라이트용 백색 LED 대비:이와 같은 단색 적색 LED는 넓은 색 영역을 생성하기 위한 다색(RGB) 백라이트 시스템 또는 특정 적색 조명이 필요한 단색 디스플레이에서 종종 사용됩니다.

8. 자주 묻는 질문 (FAQ)

8.1 이 LED를 5V 또는 3.3V 논리 출력에서 직접 구동할 수 있나요?

아니요. 전류를 지정된 최대값(30mA 연속)으로 제한하기 위해 직렬 저항 또는 정전류 구동기를 사용해야 합니다. 전압 소스에 직접 연결하면 과도한 전류가 흐르며 LED를 파괴할 수 있습니다.

8.2 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

피크 파장(λPeak)은 스펙트럼 파워가 가장 높은 물리적 파장입니다. 주 파장(λd)은 색상 과학(CIE 다이어그램)에서 유도된 지각적 지표로, 인간의 눈이 LED의 색상과 일치하는 것으로 인지할 단일 파장을 나타냅니다. 단색 LED의 경우 종종 가깝지만 동일하지는 않습니다.

8.3 얼마나 많은 LED를 직렬로 연결할 수 있나요?

개수는 공급 전압(Vcc)과 각 LED의 순방향 전압(VF)에 따라 다릅니다. 직렬로 연결된 모든 LED의 VF 합계는 전류 제한 요소(저항 또는 레귤레이터)를 위한 충분한 여유 공간을 두고 Vcc보다 작아야 합니다. 예를 들어, 12V 공급 및 VF=2.4V의 경우, 이론적으로 4개의 LED를 직렬로 연결할 수 있습니다(4 * 2.4V = 9.6V), 전류 제한 저항을 위해 2.4V가 남습니다.

8.4 이 LED는 자동차 애플리케이션에 적합한가요?

작동 온도 범위(-55°C ~ +85°C)는 많은 자동차 요구 사항을 포함합니다. 그러나 진정한 자동차 등급 구성 요소는 일반적으로 가혹한 조건에서의 진동, 습도 및 연장된 수명에 대한 추가 인증이 필요합니다. 이 데이터시트는 AEC-Q101 또는 유사한 자동차 인증을 명시하지 않으므로, 추가 검증 없이는 안전 관련 또는 외부 자동차 조명에는 적합하지 않을 수 있습니다.

9. 실용적인 설계 사례 연구

시나리오:작은 아크릴 라이트 파이프의 측면 조명이 필요한 휴대용 장치용 간단한 상태 표시기 설계.

구현:LTST-S220KEKT은 훌륭한 선택입니다. 발광 표면이 아크릴 라이트 파이프의 가장자리에 정렬되도록 메인 PCB에 배치됩니다. 3.3V 시스템에 대한 직렬 저항이 계산됩니다: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 옴. 표준 47 옴 저항이 선택되어 약 19.1mA의 순방향 전류가 발생하며, 한계 내에 잘 들어갑니다. 넓은 시야각은 라이트 파이프로의 효율적인 커플링을 보장하여 장치 케이싱의 표시기 출구 지점에서 밝고 균일한 적색 빛을 제공합니다.

10. 기술 원리 소개

LTST-S220KEKT은 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 기술을 기반으로 합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. AlInGaP에서 이 재결합 사건은 정확한 합금 구성에 따라 적색에서 황색-주황색 스펙트럼의 광자(빛) 형태로 주로 에너지를 방출합니다. 사이드 뷰 패키지는 성형된 에폭시 렌즈를 포함하며, 이 렌즈는 방출된 빛을 위쪽이 아닌 측면으로, 즉 장착 평면에 평행하게 굴절 및 유도하도록 형상화됩니다. 이는 특정 렌즈 곡률 및 패키지 내 반도체 칩의 배치를 통해 달성됩니다.

11. 산업 동향 및 발전

측면 발광 LED 시장은 계속 발전하고 있습니다. 주요 동향은 다음과 같습니다:

• 효율 증가:지속적인 재료 과학 개선은 AlInGaP 및 기타 색상 LED에 대한 루멘/와트(효율)를 높여 백라이트 유닛의 전력 소비를 줄이는 것을 목표로 합니다.
• 소형화:더 얇은 디스플레이와 더 컴팩트한 장치를 가능하게 하기 위해 더 작은 패키지 크기(예: 0603, 0402 미터법)에 대한 지속적인 추진이 있습니다.
• 통합 솔루션:다중 LED 모듈 또는 여러 색상(RGB) 또는 백색 LED를 구동기 및 광학 장치와 단일 사전 조립 유닛으로 결합하는 "라이트 바"로의 추세가 있어 백라이트 설계 및 조립을 단순화합니다.
• 대체 기술:백색 백라이트의 경우, 인광체 변환을 사용한 청색 LED가 여전히 지배적입니다. 그러나 컬러 디스플레이의 경우, 직접 발광 적색, 녹색 및 청색(RGB) LED 또는 미니/마이크로 LED 어레이는 고급 디스플레이에서 우수한 색 영역 및 로컬 디밍 기능으로 인해 인기를 얻고 있습니다.