사이드뷰 레드 SMD LED 57-21 시리즈 - 패키지 치수 2.0x1.25x0.7mm - 순방향 전압 1.75-2.35V - 광도 45-112mcd - 기술 문서

1. 제품 개요

57-21 시리즈는 사이드뷰 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED) 제품군을 대표합니다. 본 문서는 특히 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 반도체 칩을 사용하여 선명한 적색광을 생성하는 레드 변종에 대해 상세히 설명합니다. 이 소자는 공간이 제한적이고 측면 발광이 필요한 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 컴팩트하고 낮은 프로파일의 패키지를 특징으로 합니다.

1.1 핵심 장점 및 제품 포지셔닝

이 LED 시리즈의 주요 설계 장점은 패키지 구조에서 비롯됩니다. 최적화된 내부 반사판 설계를 통해 달성되는 일반적으로 120도의 넓은 시야각을 특징으로 합니다. 이는 효율적인 커플링과 균일한 측면 조명이 중요한 광 가이드 또는 라이트 파이프 애플리케이션에 이 부품을 특히 적합하게 만듭니다. 또한, 소자는 낮은 전류 수준에서 작동하여 전력 소비가 주요 관심사인 배터리 구동 휴대용 전자 제품 및 기타 애플리케이션에 이상적입니다. 본 제품은 무연으로 제조되며 RoHS(유해물질 제한) 지침을 준수합니다.

1.2 목표 애플리케이션

사이드뷰 폼 팩터, 넓은 시야각 및 낮은 전력 요구 사항의 조합이 목표 시장을 정의합니다. 주요 적용 분야에는 특히 휴대폰, 태블릿, 노트북과 같은 슬림한 소비자 가전의 풀 컬러 액정 디스플레이(LCD)용 백라이트가 포함됩니다. 또한 사무 자동화(OA) 장비의 상태 표시등 및 다양한 전자 장치에서 기존의 소형 전구를 대체하는 현대적이고 효율적인 대체재로 적합합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 표준 테스트 조건(Ta=25°C)에서 지정된 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 정상 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 역방향 전압 (V_R):5V. 역바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴를 일으킬 수 있습니다.
• 순방향 전류 (I_F):25 mA DC. 허용되는 최대 연속 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):60 mA. 이는 펄스 조건(1 kHz에서 1/10 듀티 사이클)에서만 허용되며, 멀티플렉싱 또는 짧은 고휘도 신호에 유용합니다.
• 전력 소산 (P_d):60 mW. 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 동작 및 저장 온도:각각 -40°C ~ +85°C 및 -40°C ~ +100°C로, 산업용 및 확장된 환경 범위에 적합함을 나타냅니다.
• 정전기 방전 (ESD):2000V (인체 모델). 조립 시 기본적인 ESD 처리 주의가 필요한 표준 수준입니다.
• 솔더링 온도:260°C에서 10초간 리플로우 솔더링 또는 350°C에서 3초간 핸드 솔더링이 지정되어 PCB 조립을 위한 열 프로파일 한계를 정의합니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터는 표준 테스트 전류 I_F= 10mA에서 측정되며 소자의 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_v):45 mcd(최소)에서 112 mcd(최대)까지 범위이며, 일반적인 허용 오차는 ±11%입니다. 이는 적색광 출력의 인지된 밝기입니다.
• 시야각 (2θ_1/2):120도(일반적). 이는 광도가 최대값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로, 넓고 확산된 방출 패턴을 확인시켜 줍니다.
• 주 파장 (λ_d):617.5 nm에서 633.5 nm 사이입니다. 이는 적색광의 인지된 색상(색조)을 정의합니다. 정밀한 색상 매칭을 위해 ±1 nm의 허용 오차가 지정됩니다.
• 피크 파장 (λ_p):일반적으로 632 nm로, 방출된 빛의 스펙트럼 피크를 나타내며, 주 파장과 약간 다를 수 있습니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):일반적으로 20 nm로, 피크 파장 주변의 방출 스펙트럼 너비를 설명합니다.
• 순방향 전압 (V_F):10mA에서 1.75V에서 2.35V 사이이며, 허용 오차는 ±0.1V입니다. 이는 전류 제한 회로 설계에 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R):5V 역바이어스에서 최대 10 µA로, 우수한 접합 품질을 나타냅니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산에서 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 색상과 밝기에 대한 특정 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 주 파장 빈닝

파장 빈은 코드 'A' 아래에 그룹화되며 4개의 서브 빈(E4, E5, E6, E7)으로 나뉘며, 각각 617.5 nm에서 633.5 nm까지 4 nm 범위를 포함합니다. 이를 통해 매우 특정한 적색 음영을 가진 LED를 선택할 수 있어, 여러 유닛에 걸쳐 일관된 색상 외관이 필요한 애플리케이션에 중요합니다.

3.2 광도 빈닝

밝기는 네 그룹으로 빈닝됩니다: P1 (45-57 mcd), P2 (57-72 mcd), Q1 (72-90 mcd), Q2 (90-112 mcd). 이를 통해 필요한 밝기 수준에 따라 선택이 가능하며, 전력 소비 최적화 또는 특정 광도 요구 사항 충족에 도움이 됩니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 코드 'B' 아래에 세 개의 빈으로 그룹화됩니다: 0 (1.75-1.95V), 1 (1.95-2.15V), 2 (2.15-2.35V). V_F빈에 대한 지식은 특히 배터리 구동 장치에서 전압 강하와 전력 손실을 최소화하기 위해 효율적인 구동 회로 설계에 중요할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 다양한 조건에서의 소자 동작에 대한 더 깊은 통찰력을 제공하는 여러 특성 곡선이 포함되어 있습니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 반도체 다이오드의 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 이 LED의 경우 25°C에서 전압은 매우 낮은 전류에서 약 1.6V에서 40mA에서 약 2.8V까지 상승합니다. 이 곡선은 동작점을 결정하고 적절한 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 설계하는 데 필수적입니다.

4.2 상대 광도 대 순방향 전류

이 그래프는 광 출력이 전류와 함께 증가하지만 선형적으로는 아니라는 것을 보여줍니다. 더 높은 전류에서 포화되는 경향이 있습니다. 또한, 펄스 동작(1/10 듀티 사이클)의 효과를 보여주며, 여기서 더 높은 피크 전류를 사용하여 평균 전력 소산 한계를 초과하지 않으면서 순간적으로 더 높은 밝기를 달성할 수 있습니다.

4.3 순방향 전류 디레이팅 곡선

이것은 중요한 열 관리 그래프입니다. 주변 온도(T_a)의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 보여줍니다. 온도가 증가함에 따라 과열을 방지하기 위해 최대 전류를 줄여야 합니다. 예를 들어, 85°C에서 최대 연속 전류는 25°C에서의 25mA 정격보다 현저히 낮습니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯은 LED의 단색 특성을 확인시켜 주며, 일반적인 대역폭 20 nm로 약 632 nm 근처에 단일 피크를 보여줍니다. 가시 스펙트럼의 다른 부분에서는 최소한의 방출만 있으며, 이는 고순도 적색 AlGaInP LED의 특징입니다.

4.5 방사 패턴 (극좌표도)

이 다이어그램은 120도 시야각을 시각적으로 나타냅니다. 강도는 극좌표 그래프에 표시되며, 강도가 0도(칩에 수직)에서 가장 높고 중심에서 ±60도에서 부드럽게 50%로 감소하는 넓고 람베르트형 방출 패턴을 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수 및 풋프린트

소자는 컴팩트한 사이드뷰 SMD 패키지를 가지고 있습니다. 주요 치수에는 본체 길이 약 2.0 mm, 너비 1.25 mm, 높이 0.7 mm가 포함됩니다. 상세한 기계 도면은 모든 중요한 치수, 패드 위치 및 허용 오차(일반적으로 ±0.1mm)를 지정하며, 이는 PCB 레이아웃 및 적절한 솔더링과 정렬을 보장하는 데 필수적입니다.

5.2 극성 식별

캐소드는 일반적으로 패키지에 표시된 모서리 또는 노치로 식별됩니다. 정상 작동을 보장하기 위해 배치 시 올바른 극성을 관찰해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

본 부품은 최대 10초 동안 피크 온도 260°C의 무연 리플로우 솔더링 공정에 적합하도록 등급이 매겨져 있습니다. 이는 표준 IPC/JEDEC J-STD-020 프로파일과 일치합니다. 인두를 사용한 핸드 솔더링도 리드당 최대 3초 동안 350°C에서 허용되며, 열 손상을 피하기 위해 신중한 기술이 필요합니다.

6.2 습기 감도 및 저장

LED는 습기 흡수를 방지하기 위해 건조제가 들어 있는 방습 배리어 백에 포장되어 있으며, 습기 흡수는 리플로우 중 "팝콘 현상"(패키지 균열)을 일으킬 수 있습니다. 밀봉된 백이 개봉되면, 부품은 지정된 시간 내에 사용하거나 솔더링 전 표준 MSL(습기 감도 등급) 절차에 따라 베이킹해야 합니다(명시적으로 언급되지는 않았지만 포장으로 암시됨).

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

자동화 조립을 위해 부품은 릴에 감긴 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 테이프 너비, 포켓 간격 및 릴 치수는 표준 SMD 피크 앤 플레이스 장비와 호환되도록 지정됩니다. 각 릴에는 500개가 들어 있습니다.

7.2 라벨 설명 및 부품 번호

릴 라벨에는 추적성과 올바른 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다: 부품 번호(PN), 고객 부품 번호(CPN), 수량(QTY), 로트 번호(LOT NO), 그리고 광도(CAT), 주 파장(HUE), 순방향 전압(REF)에 대한 특정 성능 빈. 부품 번호 57-21/R6C-AP1Q2B/BF는 시리즈, 색상 및 특정 빈 코드를 인코딩한 것으로 보입니다.

8. 신뢰성 및 인증 테스트

본 제품은 90% 신뢰 수준과 10%의 로트 허용 불량률(LTPD)로 수행되는 일련의 신뢰성 테스트를 거칩니다. 주요 테스트는 다음과 같습니다:

• 리플로우 솔더링:조립 열 프로파일을 통한 생존 가능성을 검증합니다.
• 온도 사이클링 및 열 충격:-40°C에서 +100°C까지의 열팽창 응력에 대한 견고성을 테스트합니다.
• 고/저온 저장:극한의 비동작 조건에서 장기 안정성을 평가합니다.
• DC 동작 수명:시간 경과에 따른 성능 저하를 평가하기 위한 20mA에서 1000시간 수명 테스트.
• 고온/고습 (85°C/85% RH):부식 또는 기타 고장을 일으킬 수 있는 습열에 대한 저항성을 테스트합니다.

9. 애플리케이션 제안 및 설계 고려 사항

9.1 일반적인 애플리케이션 회로

가장 일반적인 구동 방법은 간단한 직렬 저항입니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_공급- V_F) / I_F. 최대 V_F(2.35V)를 사용하여 계산하면 부품 간 변동이 있더라도 전류가 원하는 수준을 초과하지 않도록 보장합니다. 예를 들어, 5V 공급 및 목표 I_F10mA: R = (5V - 2.35V) / 0.01A = 265 Ω. 표준 270 Ω 저항이 적합할 것입니다. 안정적인 밝기가 필요하거나 가변 전압 소스(배터리와 같은)에서 작동하는 애플리케이션의 경우 정전류 드라이버를 권장합니다.

9.2 라이트 파이프 커플링 설계

넓은 시야각과 패키지 설계는 라이트 파이프에 최적화되어 있습니다. 최상의 결과를 위해 LED는 가능한 한 광 가이드 입구에 가깝게 배치되어야 합니다. 라이트 파이프의 재료 및 마감(예: 아크릴, 폴리카보네이트)과 모든 굽힘 또는 특징은 최종 광 출력 균일성과 효율성에 영향을 미칩니다. 복잡한 설계의 경우 광학 시뮬레이션 또는 프로토타이핑이 종종 필요합니다.

9.3 열 관리 고려 사항

전력 소산은 낮지만, 높은 주변 온도나 높은 전류에서의 연속 작동은 주의가 필요합니다. 디레이팅 곡선을 따라야 합니다. PCB 패드 주변에 충분한 구리 면적을 확보하면 열을 분산시키고 LED 성능과 수명을 유지하는 데 도움이 됩니다.

10. 기술 비교 및 차별화

이 사이드뷰 LED 시리즈의 주요 차별화 요소는 다음과 같은 속성의 특정 조합입니다: 측면 발광 폼 팩터, 통합 반사판으로 가능해진 매우 넓은 120도 시야각, 고효율 적색광을 위한 AlGaInP 기술 사용. 탑뷰 LED와 비교할 때 PCB 평면에 평행한 조명을 제공하며, 이는 에지 라이팅 디스플레이에 필수적입니다. 다른 사이드뷰 LED와 비교할 때 최적화된 내부 반사판은 광 가이드로의 더 높은 커플링 효율을 목표로 합니다. AlGaInP 칩의 낮은 순방향 전압은 또한 일부 오래된 기술에 비해 더 높은 전기적 효율성에 기여합니다.

11. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 20mA로 연속 구동할 수 있습니까?

A: 예, 연속 순방향 전류에 대한 절대 최대 정격은 25mA이므로, 주변 온도가 한계 내에 있는 경우(디레이팅 곡선 참조) 20mA는 안전 작동 영역 내에 있습니다.

Q: 광도(45-112 mcd) 범위가 왜 그렇게 넓습니까?

A: 이것은 전체 생산 범위입니다. 빈닝 시스템(P1, P2, Q1, Q2)을 통해 제조업체와 고객은 훨씬 더 좁은 밝기 범위 내에서 부품을 선택하여 최종 제품의 일관성을 보장할 수 있습니다.

Q: 주 파장과 피크 파장의 차이는 무엇입니까?

A: 피크 파장 (λ_p)은 최고 스펙트럼 파워의 단일 지점입니다. 주 파장 (λ_d)은 전체 방출 스펙트럼과 눈의 민감도를 고려하여 인간의 눈이 인지하는 색상을 가장 잘 나타내는 계산된 값입니다. λ_d는 색상 사양과 더 관련이 있습니다.

Q: 전류 제한 저항이 항상 필요한가요?

A: 네. LED는 전류 구동 장치입니다. 순방향 전압은 상대적으로 일정하지만, 작은 전압 증가로 전류가 급격히 증가할 수 있습니다. 저항 또는 능동 정전류 회로는 열 폭주 및 LED 파괴를 방지하는 데 필수적입니다.

12. 실제 사용 사례 예시

시나리오: 휴대용 의료 기기의 상태 표시등 설계.

기기는 측면에서 볼 수 있는 적색 "대기/충전" 표시등이 필요합니다. 적절한 가시성을 위해 Q1 밝기 빈(72-90 mcd)의 57-21 시리즈 LED가 선택됩니다. 기기는 3.3V 정전압 공급 장치로 구동됩니다. 긴 배터리 수명을 위해 보수적인 I_F8mA를 목표로 하고 최악의 경우 계산을 위해 최대 V_F2.35V를 사용합니다: R = (3.3V - 2.35V) / 0.008A = 118.75 Ω. 120 Ω 저항이 선택됩니다. LED는 PCB 가장자리에 배치되며, 빛을 기기 케이싱의 작은 창으로 유도하는 성형 아크릴 라이트 파이프와 정렬됩니다. 넓은 시야각은 기기가 비스듬한 각도에서 볼 때도 표시등이 보이도록 보장합니다.

13. 동작 원리 소개

이 LED의 발광은 AlGaInP로 만들어진 반도체 p-n 접합의 전계발광을 기반으로 합니다. 순방향 전압이 인가되면 n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. 이 재결합 동안 방출되는 에너지는 광자(빛)로 방출됩니다. AlGaInP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 차례로 방출된 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 이 경우 적색 스펙트럼(~632 nm)입니다. 내부 반사판과 투명 에폭시 렌즈는 광 출력을 원하는 광각 패턴으로 형성합니다.

14. 기술 동향 및 맥락

57-21 시리즈와 같은 사이드뷰 SMD LED는 공간이 제한된 백라이트 및 표시를 위한 성숙하고 최적화된 솔루션을 대표합니다. 이 부문의 동향은 더 작은 패키지 크기(예: 1.0mm 높이 이하), 더 높은 효율성(와트당 더 많은 루멘), 더 엄격한 빈닝을 통한 개선된 색상 일관성을 지속적으로 추구하고 있습니다. 또한, 내장 전류 제한 저항 또는 IC 드라이버가 있는 LED와 같은 다른 구성 요소와의 통합이 이루어지고 있습니다. 마이크로 LED 및 고급 OLED와 같은 새로운 기술이 직접 디스플레이 애플리케이션을 위해 등장하고 있지만, 개별 사이드뷰 LED의 단순성, 신뢰성 및 비용 효율성은 가까운 미래에 2차 조명 및 상태 표시 역할에서 계속 관련성을 유지하도록 보장합니다.