사이드 뷰 SMD LED LTST-S110TGKT 데이터시트 - 패키지 치수 - 순방향 전압 3.2V - 광도 최대 450mcd - 녹색 530nm - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 사이드 룩킹 표면 실장 장치(SMD) LED에 대한 포괄적인 기술 사양을 제공합니다. 이 부품은 컴팩트한 사이드 발광 패키지에서 넓은 시야각과 높은 휘도가 필요한 응용 분야를 위해 설계되었습니다. InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 반도체 칩을 사용하여 녹색광을 생성하며, 현대 전자 조립에 적합한 효율성과 성능의 균형을 제공합니다.

이 LED는 직경 7인치 릴에 감겨진 8mm 테이프에 패키징되어 대량 생산에 사용되는 고속 자동 픽 앤 플레이스 장비와 완벽하게 호환됩니다. 그 설계는 EIA(Electronic Industries Alliance) 표준 패키징을 준수하여 업계 내 광범위한 호환성을 보장합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 이 값을 초과할 경우 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 스트레스 한계를 정의합니다. 이 값들은 주변 온도(Ta) 25°C에서 규정되며, 어떠한 동작 조건에서도 초과되어서는 안 됩니다.

• 소비 전력 (Pd): 76 mW. 이는 LED 패키지가 열적 한계를 초과하지 않고 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP): 100 mA. 이는 최대 허용 순간 순방향 전류로, 일반적으로 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 칩의 과열을 방지하기 위해 규정됩니다.
• DC Forward Current (IF): 20 mA. 이는 안정적인 장기 운전을 위한 권장 최대 연속 순방향 전류입니다.
• Operating Temperature Range: -20°C ~ +80°C. 본 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 정상 작동이 보장됩니다.
• 저장 온도 범위: -30°C ~ +100°C. 본 장치는 이 범위 내에서 열화 없이 보관할 수 있습니다.
• 적외선 리플로우 솔더링 조건: 최고 온도 260°C에서 최대 10초 유지. 이는 무연(Pb-free) 솔더 조립 공정의 열 프로파일 허용 범위를 정의합니다.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

일반적인 동작 특성은 달리 명시되지 않는 한, 순방향 전류(IF) 20 mA, 주변 온도(Ta) 25°C에서 측정됩니다. 이 파라미터들은 정상 사용 조건에서 기대되는 성능을 정의합니다.

• 광도 (Luminous Intensity, Iv): 최소 71.0 mcd에서 최대 450.0 mcd까지의 범위를 가집니다. 광도는 CIE 명시(인간의 눈) 반응 곡선에 맞추어 필터링된 센서를 사용하여 측정됩니다. 특정 단위의 실제 값은 해당 빈 코드에 따라 다릅니다(섹션 3 참조).
• 시야각 (2θ1/2): 130도. 이는 중심축(0°)에서의 광도가 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 130°의 넓은 시야각은 이 LED를 측면에서도 빛이 보여야 하는 백라이트 및 지시등 응용 분야에 적합하게 만듭니다.
• 최대 발광 파장 (λP): 530 nm. 이는 LED의 스펙트럼 파워 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주도 파장 (λd): 525 nm. 이는 CIE 색도도에서 도출되며, 방출된 빛의 지각된 색상을 가장 잘 설명하는 단일 파장을 나타냅니다. 이는 피크 파장보다 색상을 더 정확하게 표현합니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ): 35 nm. 이 매개변수는 방출 스펙트럼의 반치폭(FWHM)으로 측정된, 방출광의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (VF): 일반적으로 IF=20mA에서 3.20 V이며, 범위는 2.80 V (최소)에서 3.60 V (최대)입니다. 이는 LED가 동작할 때 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• 역전류 (IR): 역방향 전압(VR) 5V가 인가되었을 때 최대 10 μA. 이 LED는 역방향 바이어스에서 동작하도록 설계되지 않았으며, 이 시험 조건은 누설 전류 특성 평가만을 위한 것임을 유의해야 합니다.

3. Binning System 설명

대량 생산에서 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 파라미터에 따라 성능 등급으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 색상, 밝기 및 전압에 대한 특정 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 순방향 전압 빈닝

부품은 20mA에서의 순방향 전압(VF)에 따라 분류됩니다. 각 등급 내 허용 오차는 +/-0.1V입니다.

• 빈 D7: VF = 2.80V - 3.00V
• 빈 D8: VF = 3.00V - 3.20V
• Bin D9: VF = 3.20V - 3.40V
• Bin D10: VF = 3.40V - 3.60V

3.2 광도 빈닝

유닛은 20mA에서의 광도(Iv)에 따라 분류됩니다. 각 빈 내 허용 오차는 +/-15%입니다.

• Bin Q: Iv = 71.0 mcd - 112.0 mcd
• Bin R: Iv = 112.0 mcd - 180.0 mcd
• Bin S: Iv = 180.0 mcd - 280.0 mcd
• Bin T: Iv = 280.0 mcd - 450.0 mcd

3.3 주파장 빈닝

단위는 20mA에서의 주도 파장(λd)에 따라 분류됩니다. 각 빈 내 허용 오차는 +/-1nm로 엄격한 색상 일관성을 보장합니다.

• 빈 AP: λd = 520.0 nm - 525.0 nm
• Bin AQ: λd = 525.0 nm - 530.0 nm
• Bin AR: λd = 530.0 nm - 535.0 nm

특정 빈(Bin)에서 선택하면 디스플레이나 백라이트 어레이와 같은 다중 LED 응용 분야에서 정확한 색상 일치와 밝기 균일성을 확보할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 곡선(예: 스펙트럼 분포를 위한 Figure 1, 시야각을 위한 Figure 5)이 참조되지만, 여기서는 그들의 일반적인 함의를 분석합니다. 이러한 곡선들은 다양한 조건에서의 디바이스 동작을 이해하는 데 필수적입니다.

순방향 전류 대 광도 (I-Iv 곡선): LED의 발광 강도는 순방향 전류에 정비례하며, 일반적으로 권장 동작 범위 내에서 거의 선형적인 관계를 따릅니다. 최대 DC 전류를 초과하면 비선형적으로 밝기만 증가할 뿐 아니라 과도한 열을 발생시켜 수명을 단축시키고 주 파장을 이동시킬 수 있습니다.

순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선): LED의 I-V 특성은 지수 함수적입니다. 일반적인 순방향 전압(예: 3.2V)을 약간 초과하는 전압 증가는 구동 회로나 직렬 저항에 의한 적절한 전류 제한이 없다면, 크고 파괴적일 수 있는 전류 증가를 유발할 수 있습니다.

온도 의존성: LED 성능은 온도에 민감합니다. 접합 온도가 상승함에 따라:

• 광도가 감소합니다. 더 높은 온도는 내부 양자 효율을 감소시켜, 동일한 구동 전류에서 더 낮은 광 출력을 유발합니다.
• 순방향 전압이 감소합니다. 반도체의 밴드갭은 온도가 상승함에 따라 약간 좁아져, 동일한 전류를 얻기 위해 필요한 전압이 감소합니다.
• 주 파장이 이동합니다. 일반적으로 InGaN 기반 녹색 LED의 경우, 온도가 상승함에 따라 파장이 약간 더 긴 파장(적색 편이)으로 이동하여 색상 인지에 영향을 미칠 수 있습니다.

이러한 요소들은 PCB 설계에서 적절한 열 관리의 중요성을 강조합니다.

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 패키지 치수

이 LED는 사이드 룩킹 SMD 패키지를 채택하고 있습니다. 본체 길이, 너비, 높이 및 리드 위치를 포함한 모든 핵심 치수는 일반 공차 ±0.10 mm (0.004")로 데이터시트 도면에 제공됩니다. 이 정밀도는 자동화 장비에 의한 신뢰할 수 있는 배치 및 솔더링을 보장합니다.

5.2 Soldering Pad Layout & Polarity

데이터시트에는 PCB 레이아웃을 위한 권장 솔더링 패드 풋프린트가 포함되어 있습니다. 이러한 권장 사항을 준수하는 것은 신뢰할 수 있는 솔더 접합과 적절한 정렬을 달성하는 데 중요합니다. 부품에는 극성 표시(일반적으로 패키지 본체에 음극 표시)가 있습니다. 역전압을 가하면 LED가 즉시 손상될 수 있으므로, 조립 시 올바른 방향을 준수해야 합니다.

5.3 테이프 앤 릴(Tape and Reel) 사양

이 장치는 보호 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며, 직경 7인치(178 mm) 릴에 감겨 있습니다. 표준 릴 수량은 3000개입니다. 주요 테이프 사양에는 포켓 피치, 테이프 폭 및 릴 치수가 포함되며, 이는 자동 처리 장비를 위한 ANSI/EIA-481-1-A 표준을 준수하도록 설계되었습니다.

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 리플로우 납땜 프로파일

무연(Pb-free) 솔더 공정을 위한 권장 적외선(IR) 리플로우 프로파일을 제공합니다. 주요 매개변수는 다음과 같습니다:

• 예열 구역: 150°C에서 200°C까지, 최대 예열 시간 120초 동안 보드와 부품을 서서히 가열하여 플럭스를 활성화하고 열 충격을 최소화합니다.
• 피크 온도: 최대 260°C. 부품은 이 한계를 초과하는 온도에 노출되어서는 안 됩니다.
• Time Above Liquidus (TAL): 솔더가 용융 상태를 유지하는 시간은 접합 형성에 매우 중요합니다. 프로파일은 피크 온도에서 최대 10초를 권장하며, 리플로우는 두 번을 초과하여 수행해서는 안 됩니다.

이 프로파일은 JEDEC 표준을 기반으로 한 일반적인 목표치이며, 최종 프로파일은 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐 특성에 대해 검증되어야 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의가 요구됩니다:

• 인두 온도: 최대 300°C.
• 솔더링 시간: 솔더 접합부당 최대 3초.
• 주파수: 플라스틱 패키지와 내부 와이어 본드에 열응력이 가해지는 것을 피하기 위해 한 번만 수행해야 합니다.

6.3 클리닝

납땜 후 세척이 필요한 경우, LED의 플라스틱 렌즈와 패키지를 손상시키지 않도록 지정된 용매만 사용해야 합니다. 권장 세척제는 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올(IPA)과 같은 알코올 계열입니다. LED는 상온에서 1분 미만으로 침지해야 합니다. 강력하거나 지정되지 않은 화학 세척제는 반드시 피해야 합니다.

6.4 정전기 방전(ESD) 예방 조치

LED는 정전기 방전(ESD) 및 전기 서지에 민감합니다. 취급 시 주의사항을 반드시 준수해야 합니다:

• 장치를 다룰 때는 접지된 손목 스트랩이나 정전기 방지 장갑을 사용하십시오.
• 모든 작업대, 장비 및 도구가 적절히 접지되었는지 확인하십시오.
• 부품은 ESD 보호 포장재에 보관 및 운반하십시오.

7. Storage & Handling Conditions

적절한 보관은, 특히 습기에 민감한 SMD 패키지의 경우, 솔더 접합성과 소자 신뢰성을 유지하는 데 매우 중요합니다.

• 밀봉 패키지: 원래의 개봉되지 않은 방습 배리어 백(건조제 포함)에 포장된 LED는 ≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH) 조건에서 보관해야 합니다. 이러한 조건에서 권장 유통기한은 1년입니다.
• 개봉 패키지: 수분 차단 백 개봉 후, 저장 환경은 30°C와 60% 상대습도를 초과해서는 안 됩니다. 개봉 후 일주일 이내에 IR 리플로우 솔더링 공정을 완료할 것을 강력히 권장합니다.
• 연장 저장 (개봉 상태): 일주일을 초과하여 저장할 경우, 구성품은 신선한 건조제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 퍼지된 데시케이터에 보관해야 합니다.
• 베이킹: 부품이 일주일 이상 실온 조건에 노출된 경우, 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 '팝콘 현상'(패키지 균열)을 방지하기 위해 솔더링 전 베이킹 공정(약 60°C에서 최소 20시간)을 권장합니다.

8. 적용 제안

8.1 대표적인 응용 시나리오

측면 발광 프로파일과 넓은 시야각으로 인해 이 LED는 여러 응용 분야에 이상적입니다:

• 수직 패널의 상태 표시기: 네트워킹 하드웨어, 오디오 믹서 또는 산업용 제어판과 같이 PCB가 사용자의 시선에 수직으로 장착되는 장비에 완벽합니다.
• 엣지 라이트 백라이트: 소형 디스플레이, 키패드 또는 장식 패널의 측면에서 라이트 가이드를 조명하여 균일한 발광을 생성하는 데 사용할 수 있습니다.
• Consumer Electronics: 스마트폰, 태블릿, 노트북, 게임 콘솔 및 가전제품의 표시등.
• 자동차 실내 조명: 중요하지 않은 실내 상태 표시등의 경우, 작동 온도 및 신뢰성 요구사항이 충족되는 조건에서.

8.2 설계 시 고려사항

• 전류 제한: LED를 구동할 때는 항상 정전류원 또는 직렬로 연결된 전류 제한 저항을 사용하십시오. 저항 값은 공식 R = (Vsupply - VF) / IF를 사용하여 계산할 수 있으며, 여기서 VF는 데이터시트에 기재된 전형적 또는 최대 순방향 전압으로, 모든 조건에서 안전한 동작을 보장하기 위해 사용됩니다.
• 열 관리: 전력 소모는 낮지만(76 mW), PCB 상의 솔더 패드 주변에 충분한 구리 면적을 확보하면 열을 효과적으로 방출하여 LED의 성능과 수명을 유지하는 데 도움이 됩니다. 특히 주변 온도가 높거나 밀폐된 공간에서 중요합니다.
• 광학 설계: 라이트 파이프, 렌즈 또는 확산판을 설계할 때는 130°의 시야각을 고려하여 방출된 빛을 효과적으로 포착하고 방향을 조절해야 합니다.
• ESD 보호: ESD 이벤트가 발생하기 쉬운 애플리케이션에서는 LED 구동 라인에 서지 전압 억제(TVS) 다이오드나 기타 보호 회로를 추가하는 것을 고려하십시오.

9. Technical Comparison & Differentiation

표준 상부 발광 SMD LED와 비교하여, 이 측면 발광 변형 제품은 기판 상부 표면 공간이 제한되거나 빛을 수평 방향으로 조사해야 하는 애플리케이션에서 뚜렷한 장점을 제공합니다. 주요 차별점은 다음과 같습니다:

• 발광 방향: 주요 빛 출력은 패키지 상단이 아닌 측면에서 나옵니다.
• 넓은 시야각: 130°의 시야각은 일반적으로 많은 상향 발광 LED보다 넓어, 더 넓은 가시 영역을 제공합니다.
• 호환성: 일부 특수 측면 발광체가 수동 조립을 필요로 할 수 있는 것과 달리, 표준 SMD 조립 공정(리플로우 솔더링, 픽 앤 플레이스)과 완벽한 호환성을 유지합니다.
• InGaN 기술: 특정 녹색 파장대에서 AlInGaP와 같은 기존 기술에 비해 InGaN을 이용한 녹색광 구현은 더 높은 효율과 우수한 성능 안정성을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

10.1 Peak Wavelength와 Dominant Wavelength의 차이점은 무엇입니까?

피크 파장 (λP) LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 단일 파장입니다. 주파장 (λd) CIE 색도 좌표로부터 계산되며 인지되는 색상을 나타냅니다. 이 초록색 LED와 같은 단색 LED의 경우 두 값이 종종 유사하지만, 인간 중심 응용 분야에서 색상 규격을 지정할 때는 λd가 더 관련성이 높은 매개변수입니다.

10.2 전류 제한 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있습니까?

No. LED의 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 개체마다 차이가 있습니다(빈닝에서 보여지는 바와 같이). 전압원에 직접 연결하면, 전형적인 VF와 일치하는 전압원이라도 전류가 제어되지 않고 흐르게 되어, 절대 최대 정격을 초과하여 장치를 즉시 파괴할 가능성이 높습니다. 직렬 저항이나 정전류 구동기는 필수입니다.

10.3 빈닝 시스템이 존재하는 이유는 무엇이며, 어떤 빈을 선택해야 합니까?

빈닝 시스템은 반도체 제조 과정에서 발생하는 자연적인 변동을 고려합니다. 이를 통해 특정 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다:

• 특정 도미넌트 파장 빈(AP, AQ, AR)을 선택하세요 디스플레이의 여러 LED 간에 엄격한 색상 일관성을 확보하기 위해.
• 더 높은 등급을 선택하십시오 광도 빈(S, T) 최대 밝기가 우선순위일 경우.
• 특정 순방향 전압 빈(D7-D10) 매우 정밀한 전원 공급 장치 전압 마진을 설계하는 경우.

대부분의 일반적인 응용 분야에서는 범위를 지정하는 것(예: 색상의 경우 빈 AQ, 밝기의 경우 빈 R 또는 S)으로 충분하며 비용 효율적입니다.

10.4 "260°C for 10 seconds" 솔더링 조건은 어떻게 해석해야 합니까?

이는 리플로우 솔더링 공정 중 LED 리드나 패키지 본체에서 측정된 온도가 260°C를 초과해서는 안 된다는 의미입니다. 또한, 온도가 이 피크에 도달하거나 그 근처(일반적으로 피크 온도의 5-10°C 이내)에 머무는 시간은 10초를 초과해서는 안 됩니다. 이러한 한계를 초과하면 플라스틱 패키지, 내부 다이 어태치 또는 와이어 본드가 손상될 수 있습니다.

11. 실전 디자인 사례 연구

시나리오: 휴대용 의료 기기의 상태 표시기를 설계 중입니다. PCB는 얇은 외장 내부에 수직으로 장착됩니다. 표시기는 넓은 각도에서도 선명하게 보여야 하며 일관된 녹색을 나타내야 합니다.

구현:

1. 부품 선정: 이 측면 발광 LED가 선택되었습니다. 색상 일관성을 보장하기 위해 설계는 Bin AQ(주 파장 525-530nm)를 지정합니다. 충분한 밝기를 위해 Bin S(180-280 mcd)가 선택되었습니다.
2. 회로 설계: 본 장치는 5V 시스템 레일로 구동됩니다. 안전을 위해 데이터시트의 최대 VF를 사용하여 직렬 저항을 계산합니다: R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 Ohms. 가장 가까운 표준값인 68 Ohms가 선택되어, 약 (5V - 3.2V)/68Ω ≈ 26.5mA의 전류가 흐르며, 이는 일반적인 20mA보다 약간 높지만 절대 최대 DC 정격 전류 범위 내에 있습니다. 마이크로컨트롤러 제어를 위해 소신호 MOSFET을 추가할 수 있습니다.
3. PCB 레이아웃: 데이터시트에서 제안한 솔더링 패드 레이아웃을 사용하였습니다. 캐소드와 애노드 패드에 추가적인 서멀 릴리프 동박 푸어를 배치하여 수리 작업의 어려움 없이 방열을 도모하였습니다.
4. 광학 통합: 단순한 사출 성형 플라스틱 라이트 파이프는 측면에서 방출된 빛을 장치 전면 패널의 작은 조리개로 전달하도록 설계되었습니다. LED의 130° 시야각은 라이트 파이프로의 효율적인 결합을 보장합니다.
5. 조립: LED는 사용 직전까지 밀봉된 봉지에 보관됩니다. 조립된 PCB는 260°C를 10초 초과하지 않는 검증된 프로파일을 사용하여 리플로우 솔더링을 거칩니다.

이 접근 방식은 해당 애플리케이션에 적합한 신뢰할 수 있고 일관적이며 밝은 상태 표시기를 구현합니다.

12. 기술 원리 소개

이 LED는 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 반도체 기술을 기반으로 합니다. 핵심 원리는 전계발광입니다. 반도체의 p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역(양자 우물)으로 주입됩니다. 그곳에서 전자와 정공이 재결합하며, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출되는 빛의 특정 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정되며, 이는 다시 InGaN 합금의 정밀한 구성(인듐과 갈륨의 비율)에 의해 제어됩니다. 일반적으로 인듐 함량이 높을수록 방출 파장이 더 긴 쪽(예: 파란색보다는 녹색)으로 이동합니다. 측면 발광 패키지는 반도체 칩을 리드프레임 캐비티 내에 측면으로 장착하여, 주요 발광면이 상부가 아닌 성형된 플라스틱 렌즈의 측면을 통해 외부로 향하도록 구현됩니다.

13. Industry Trends & Developments

SMD LED 시장은 몇 가지 뚜렷한 트렌드와 함께 지속적으로 진화하고 있습니다:

• 효율 증가 (lm/W): 지속적인 재료 과학 및 칩 설계 개선으로 단위 전력당 더 많은 광 출력을 얻어 에너지 소비와 열 부하를 줄입니다.
• 소형화: 패키지는 광학적 성능을 유지하거나 개선하면서 계속 축소되고(예: 0603에서 0402, 0201 미터법 크기로), 더 조밀하고 컴팩트한 전자 설계를 가능하게 합니다.
• Improved Color Consistency & Binning: 에피택셜 성장 및 제조 공정 제어 기술의 발전으로 매개변수 분포가 더욱 좁아져, 광범위한 빈닝 필요성이 줄어들고 수율이 향상됩니다.
• Higher Reliability & Lifetime: 패키지 재료(예: 고온 플라스틱, 견고한 다이 부착) 및 칩 기술의 개선으로 작동 수명이 연장되어 LED가 더 까다로운 자동차, 산업 및 의료 응용 분야에 적합해졌습니다.
• 통합 솔루션: 내장 드라이버(정전류 IC), 보호 기능(ESD, 서지) 또는 어드레서블 RGB 응용 분야(예: WS2812 타입 LED)를 위한 마이크로컨트롤러가 탑재된 LED의 성장.

이 특정 데이터시트는 성숙하고 신뢰할 수 있는 제품을 나타내지만, 신세대 제품은 더 나은 성능 지표와 잠재적으로 더 작은 폼 팩터로 이러한 트렌드를 반영할 가능성이 높습니다.