SMD LED 17-21 블루 칩 데이터시트 - 1.6x0.8x0.6mm - 최대 3.1V - 40mW - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

17-21 시리즈는 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 칩을 사용하여 청색광을 생성하는 소형 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)입니다. 이 부품은 현대적인 자동화 전자 제조를 위해 설계되었으며, 기존의 리드 패키지에 비해 보드 공간 활용도와 조립 효율성에서 상당한 이점을 제공합니다.

1.1 핵심 장점 및 제품 포지셔닝

17-21 SMD LED의 주요 장점은 미니어처 풋프린트입니다. 리드 프레임 타입 LED에 비해 현저히 작아진 크기는 제품 설계자와 제조업체에게 몇 가지 핵심 이점을 제공합니다. 이는 더 작은 인쇄 회로 기판(PCB) 설계를 가능하게 하여 현대의 소형 전자 장치에 매우 중요합니다. 또한, 더 높은 패킹 밀도를 지원하여 단일 기판에 더 많은 부품을 배치할 수 있어 제한된 공간 내에서 기능성을 최적화합니다. 이는 부품 및 완제품에 대한 저장 공간 요구 사항을 줄이는 효과도 있습니다. 궁극적으로 이러한 요소들은 더 작고, 가볍고, 휴대성이 뛰어난 최종 사용자 장비의 개발에 기여합니다. SMD 패키지의 경량 특성은 무게가 중요한 요소인 미니어처 및 휴대용 애플리케이션에 특히 적합합니다.

1.2 규정 준수 및 환경 사양

본 제품은 현대적인 환경 및 규제 기준을 고려하여 설계되었습니다. 유해 물질에 대한 세계적 규제에 부합하는 Pb-free(무연) 부품입니다. 제품 자체는 RoHS(유해 물질 사용 제한) 지침을 계속 준수합니다. 또한 EU REACH(화학물질의 등록, 평가, 허가 및 제한) 규정을 준수합니다. 추가로, 할로겐 프리로 분류되며 브롬(Br)과 염소(Cl) 함량에 대해 엄격한 한도를 적용합니다: 각각 900 ppm 미만, Br+Cl 합계 1500 ppm 미만.

1.3 제조 및 호환성

이 LED는 대량 생산 및 자동화 피크 앤 플레이스 조립 라인을 위한 표준인 7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 포장되어 공급됩니다. 이 포장 형식은 자동 설치 장비와의 호환성을 보장하여 생산 공정을 효율화합니다. 또한 이 부품은 SMD 부품을 PCB에 부착하는 주요 방법인 표준 적외선 및 기상 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 이는 단색 타입으로, 청색 스펙트럼의 빛을 방출합니다.

2. 기술적 파라미터: 심층적 객관적 해석

본 섹션에서는 데이터시트에 정의된 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공하며, 이들이 회로 설계와 신뢰성에 미치는 중요성을 설명합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동 조건이 아니라 절대 초과해서는 안 되는 임계값입니다.

• 역전압 (VR): 5V - 5V를 초과하는 역방향 바이어스 전압을 인가하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다. 데이터시트는 본 장치가 역방향 동작을 위해 설계되지 않았음을 명시하며, VR 정격은 역전류 (IR) 시험 조건에서만 적용됩니다.
• 순방향 전류 (IF): 10mA - 이는 신뢰할 수 있는 장기 운전을 위해 권장되는 최대 연속 DC 순방향 전류입니다.
• Peak Forward Current (IFP): 40mA - 이 등급은 1 kHz에서 듀티 사이클 1/10의 펄스 조건에서 적용됩니다. 이는 장치가 밝기 점멸이나 멀티플렉싱 방식에 사용될 수 있는 짧고 높은 전류 펄스를 처리할 수 있음을 나타냅니다.
• Power Dissipation (Pd): 40mW - 이는 주변 온도(Ta) 25°C에서 패키지가 열로 발산할 수 있는 최대 전력입니다. 이 한도를 초과하면 과열 및 LED 칩의 가속화된 열화 위험이 있습니다.
• 정전기 방전 (ESD): 150V (HBM) - 이는 Human Body Model ESD 내전압을 지정합니다. 이는 중간 수준의 ESD 민감도를 나타내며, 정전기로 인한 손상을 방지하기 위해 적절한 처리 절차(접지된 작업대, 정전기 방지 팔찌 등)가 필요합니다.
• 동작 온도 (Topr): -40°C ~ +85°C - 이 LED는 소비자용, 산업용 및 일부 자동차 애플리케이션(안전 필수 시스템 제외)에 적합한 넓은 주변 온도 범위 내에서 정상 작동하도록 설계되었습니다.
• 보관 온도 (Tstg): -40°C ~ +90°C - 전원이 꺼진 상태에서는 이 온도 범위 내에서 장치를 열화 없이 보관할 수 있습니다.
• 솔더링 온도 (Tsol):
  • 리플로우 솔더링: 최대 10초 동안 최고 온도 260°C.
  • 핸드 솔더링: 인두 팁 온도 최대 350°C, 단자당 최대 3초.

2.2 전기-광학 특성

별도로 명시되지 않는 한, 이 파라미터들은 Ta=25°C, IF=5mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다. 이는 핵심 광 출력과 전기적 성능을 정의합니다.

• Luminous Intensity (Iv): 11.5 mcd (Min) ~ 28.5 mcd (Max) - 이는 밀리칸델라(mcd)로 측정된 LED의 인지 밝기입니다. 넓은 범위는 개별 소자 간의 상당한 편차를 나타내며, 이는 후술하는 빈닝(binning) 시스템을 통해 관리됩니다. 표에는 전형값(Typical)이 명시되어 있지 않습니다.
• Viewing Angle (2θ1/2): 140° (Typical) - 이 매우 넓은 시야각은 LED가 넓은 반구 영역에 걸쳐 빛을 방출함을 나타냅니다. 강도는 피크 값의 절반으로 떨어지는 각도에서 측정됩니다(따라서 2θ1/2).
• 피크 파장 (λp): 468 nm (Typical) - 방출된 빛의 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다. 이는 InGaN 반도체 소재의 물리적 특성입니다.
• 주파장 (λd): 465.0 nm ~ 470.0 nm - 이는 인간의 눈이 LED 빛의 색상과 일치한다고 인지하는 단일 파장입니다. 색상 규격의 핵심 매개변수이며, 허용 오차는 ±1nm입니다.
• 스펙트럼 방사 대역폭 (Δλ): 25 nm (Typical) - 이는 최대 출력의 절반에서 방출 스펙트럼의 폭을 측정한 것입니다(반치폭 - FWHM). 25nm 값은 청색 InGaN LED의 특징으로, 상대적으로 순수한 스펙트럼 색상을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (VF): 2.7V (최소) ~ 3.1V (최대) - 지정된 순방향 전류(5mA)가 흐를 때 LED 양단에 발생하는 전압 강하입니다. 이 매개변수는 전류 제한 회로(일반적으로 저항) 설계에 매우 중요합니다. 허용 오차는 ±0.1V입니다.
• 역방향 전류 (IR): 50 μA (최대) - 최대 역전압(5V)이 인가될 때 흐르는 작은 누설 전류. 이 테스트는 특성 확인용으로만 수행됩니다.

3. Binning System 설명

제조 공정에서 발생하는 자연적인 변동을 관리하기 위해 LED는 성능 등급(Bin)으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 맞는 일관된 특성을 가진 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도(Luminous Intensity) Binning

LED는 IF=5mA에서 측정된 광도에 따라 분류됩니다.

• Bin Code L: 최소 11.5 mcd, 최대 18.0 mcd.
• Bin Code M최소 18.0 mcd, 최대 28.5 mcd.

광도 허용 오차는 ±11%입니다. 더 높고 일관된 밝기가 필요한 설계자는 Bin M을 지정할 것입니다.

3.2 주파장 빈닝

LED는 색상 일관성을 보장하기 위해 주 파장에 따라 분류됩니다.

• Bin Code X: 최소 465.0 nm, 최대 470.0 nm.

주도파장 허용 오차는 ±1nm입니다. 모든 유닛은 5nm 이내의 좁은 범위에 속하여 균일한 청색 색조를 보장합니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

LED는 IF=5mA에서의 순방향 전압 강하에 따라 분류됩니다. 이는 전원 공급 장치 설계 및 여러 LED가 병렬로 연결될 때 균일한 전류 분배를 보장하는 데 중요합니다.

• Bin Code 10: 최소 2.7V, 최대 2.9V.
• Bin Code 11: 최소 2.9V, 최대 3.1V.

순방향 전압 허용 오차는 ±0.1V입니다. 동일한 전압 Bin에서 LED를 선정하면 병렬 배열에서의 휘도 편차를 최소화할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "Typical Electro-Optical Characteristics Curves"를 참조하고 있습니다. 본문에 구체적인 그래프는 제공되지 않았지만, 그 표준적인 내용과 중요성은 추론할 수 있습니다.

4.1 전류 대 전압 (I-V) 곡선

일반적인 I-V 곡선은 순방향 전류(IF)와 순방향 전압(VF)의 관계를 보여줍니다. 이는 다이오드의 지수적 특성을 보여줍니다. 이 곡선을 통해 설계자는 정격 범위 내의 임의의 동작 전류에 대한 VF를 결정할 수 있으며, 이는 올바른 직렬 전류 제한 저항 값을 계산하는 데 필수적입니다: R = (Vsupply - VF) / IF.

4.2 광도 대 순방향 전류 (Iv-IF)

이 곡선은 순방향 전류가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위에서는 선형적이지만, 열적 및 효율성 영향으로 인해 더 높은 전류에서 포화 상태에 이릅니다. 이 그래프는 설계자가 밝기와 전력 소비, 장치 수명을 균형 있게 조절하는 동작 지점을 선택하는 데 도움을 줍니다.

4.3 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포도는 파장의 함수로서 방출되는 상대적 광 출력을 보여줍니다. 이는 일반적인 피크 파장인 468nm를 중심으로 약 25nm의 FWHM(반치폭)을 가지며, 단색의 청색 출력을 확인시켜 줍니다.

4.4 온도 의존성

순방향 전압과 발광 강도가 접합 온도에 따라 변하는 곡선은 실제 환경에서의 성능을 이해하는 데 중요합니다. 일반적으로 VF는 온도가 상승함에 따라 감소(음의 온도 계수)하며, 발광 강도 또한 온도 상승에 따라 감소합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

17-21 SMD LED는 매우 컴팩트한 footprint를 가지고 있습니다. 주요 치수(mm)는 본체 길이 1.6, 너비 0.8, 높이 0.6입니다. 패키지 하단에는 납땜 가능한 두 개의 단자(애노드와 캐소드)가 있습니다. 조립 및 검사 시 올바른 극성 방향을 맞추기 위해 패키지 본체 상단에 캐소드 마크가 표시되어 있습니다. 명시되지 않은 모든 공차는 ±0.1mm입니다.

5.2 극성 식별

올바른 극성은 LED 동작에 필수적입니다. 패키지에는 캐소드(음극 단자)를 식별하기 위한 시각적 마커가 포함되어 있습니다. 이는 일반적으로 LED 본체 상단의 녹색 점, 노치 또는 모따기된 모서리입니다. PCB 풋프린트 설계는 적절한 전기적 연결을 보장하기 위해 이 마킹과 일치해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

적절한 취급과 솔더링은 SMD LED의 신뢰성과 성능을 유지하는 데 매우 중요합니다.

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

권장 무연 리플로우 프로파일은 다음과 같습니다:

• 예열: 60-120초 동안 실온에서 150-200°C까지 상승.
• Soak/리플로우: 무연 솔더의 액상선 온도인 217°C 이상 유지 시간은 60-150초여야 합니다. 최고 온도는 260°C를 초과해서는 안 되며, 255°C 이상에서의 유지 시간은 30초를 초과해서는 안 됩니다.
• Cooling: 최대 냉각 속도는 초당 6°C이어야 합니다.
• 중요: 동일한 장치에 대해 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링 시 주의사항

수동 납땜이 필요한 경우, 각별한 주의를 기울여야 합니다:

• 팁 온도가 350°C 미만인 납땜 인두를 사용하십시오.
• 각 단자에 가열을 가할 때 최대 3초를 초과하지 마십시오.
• 25W 이하 용량의 인두를 사용하십시오.
• 각 단자 간 납땜 시 최소 2초 이상의 간격을 두어 열이 축적되는 것을 방지하십시오.
• 데이터시트는 수동 납땜 시 손상이 자주 발생한다고 경고합니다.

6.3 보관 및 습기 민감성

LED는 대기 중 수분을 흡수하여 리플로우 중 "팝코닝"(패키지 균열)을 일으킬 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 건조제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장됩니다.

• Do not open 제품 사용 준비가 완료될 때까지 방습 봉지를 개봉하지 마십시오.
• 개봉 후: 30°C 이하, 상대습도 60% 이하에서 보관하십시오.
• Floor Life: 개봉 후 168시간(7일) 이내 사용. 미사용 LED는 방습 포장으로 재밀봉해야 합니다.
• Baking건조제 표시기가 변색되었거나 플로어 라이프를 초과한 경우, LED를 60 ±5°C에서 24시간 동안 베이킹하여 습기를 제거한 후 솔더링하십시오.

6.4 설계 및 조립 응력

• 전류 제한: 외부 전류 제한 저항은 필수입니다. LED의 지수적 I-V 특성은 전압의 작은 증가가 전류의 큰 증가를 유발하여, 저항 없이는 즉시 소손으로 이어진다는 것을 의미합니다.
• 기계적 응력: 가열(납땜) 중 또는 조립 후 회로 기판 휨으로 인해 LED에 기계적 응력을 가하지 마십시오.
• 수리: 납땜 후 수리는 권장하지 않습니다. 불가피한 경우, 양단을 동시에 가열할 수 있는 듀얼 헤드 납땜 인두를 사용하여 한쪽에 무리가 가지 않도록 부품을 들어 올리십시오. 수리 시도 후에는 장치 특성을 반드시 확인하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 Tape and Reel 사양

LED는 자동화 처리를 위해 엠보싱 처리된 캐리어 테이프로 공급됩니다.

• 캐리어 테이프 폭: 8mm.
• 릴 직경: 7인치.
• 릴당 수량3000개.
• 캐리어 테이프 포켓 및 릴에 대한 상세 치수는 데이터시트 도면에 제공되어 있습니다.

7.2 Label 설명

릴 및 백 라벨에는 추적성과 정확한 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:

• CPN: 고객의 제품 번호 (구매자에 의해 할당된).
• P/N: 제조사의 제품 번호.
• QTY: 포장 수량 (예: 3000).
• CAT: 광도 등급 (예: L 또는 M).
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (e.g., X).
• REF: 순방향 전압 등급 (예: 10 또는 11).
• LOT No: 추적 가능성을 위한 제조 LOT 번호.

8. 적용 제안

8.1 대표적인 적용 시나리오

데이터시트는 17-21 블루 LED의 특성에 적합한 몇 가지 주요 응용 분야를 나열합니다:

• 백라이트: 계기판 대시보드, 멤브레인 스위치 및 제어 패널과 같이 작고 밝은 표시등이 필요한 곳에 사용됩니다.
• 통신 장비: 전화기, 팩스 기기 및 네트워킹 장비의 버튼용 상태 표시등 또는 백라이트로 사용됩니다.
• 평판형 백라이트: 소형 LCD 디스플레이, 스위치 범례 및 기호용으로, 종종 도광판과 함께 사용됩니다.
• 일반 표시등 사용: 소형이고 신뢰할 수 있는 청색 상태 또는 표시등이 필요한 모든 응용 분야.

8.2 설계 시 고려사항 및 주의점

• 전류 구동 회로: 항상 직렬 저항을 사용하십시오. 최악의 조건에서도 충분한 전류 제한을 보장하기 위해 빈(bin)의 최대 VF(예: 3.1V)를 기준으로 계산하십시오.
• 열 관리:
• 시야각: 140° 시야각은 매우 넓은 가시성을 제공하여 패널 표시등에 탁월하지만, 더 집중된 빔이 필요한 경우에는 도광판이나 확산판이 필요할 수 있습니다.
• ESD 보호: LED가 사용자가 접근 가능한 포트에 연결된 경우 입력 라인에 ESD 보호를 구현하거나, 취급 및 조립 과정에서 엄격한 ESD 관리를 보장하십시오.

8.3 애플리케이션 제한사항

데이터시트에는 고신뢰성 애플리케이션에 관한 중요한 고지 사항이 포함되어 있습니다. 본 제품은 다음 용도에 사용하기에 적합하지 않을 수 있습니다:

• 군사/항공우주 시스템.
• 자동차 안전/보안 시스템 (예: 에어백 제어, 브레이크 등).
• 의료 생명유지장치 또는 중환자 치료 장비.

이러한 응용 분야에는 다른 자격 요건, 더 엄격한 허용 오차 및 더 높은 신뢰성 등급을 갖춘 구성 요소가 필요합니다. 설계자는 표준 소비자/산업용 사용을 초과하는 모든 응용 분야에 대한 적합성을 논의하기 위해 제조업체에 문의해야 합니다.

9. 기술적 비교 및 차별화

데이터시트에 다른 제품과의 직접적인 비교는 포함되어 있지 않지만, 사양을 기반으로 17-21 시리즈의 주요 차별점을 객관적으로 강조할 수 있습니다.

9.1 주요 차별화 우위

• 극한의 소형화: 1.6x0.8mm의 점유 면적은 최소형 SMD LED 패키지에 속하며, 초소형 설계를 가능하게 합니다.
• 광시야각: 140°의 시야각은 예외적으로 넓어, 빔이 좁은 많은 LED와 비교하여 우수한 오프축 가시성을 제공합니다.
• Halogen-Free Compliance: 엄격한 무할로겐 요구사항을 충족하여 환경을 고려한 설계 및 특정 시장 규정에 점점 더 중요해지고 있습니다.
• Comprehensive Binning: 광도, 파장 및 전압에 대한 빈닝을 제공하여 대량 생산 응용 분야에서 높은 일관성을 가능하게 합니다.

9.2 대형 패키지 대비 고려사항

대형 SMD LED(예: 3528, 5050)와 비교 시:

• 더 낮은 최대 전력: 40mW Pd 정격은 대형 패키지보다 낮아 최대 밝기를 제한합니다.
• 열 성능: 더 작은 크기는 열 저항이 더 높을 수 있어, 높은 구동 전류에서 방열이 더욱 중요해질 수 있습니다.
• 취급 난이도소형 크기로 인해 수동 프로토타이핑 및 재작업이 더 어려워집니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술적 매개변수 기준)

Q1: 5V 전원 공급 시 어떤 저항 값을 사용해야 합니까? A: 최대 VF 3.1V(Bin 11)와 목표 전류 5mA를 사용할 경우: R = (5V - 3.1V) / 0.005A = 380Ω. 가장 가까운 표준값은 390Ω입니다. 최소 VF(2.7V)로 전류를 재확인: I = (5-2.7)/390 ≈ 5.9mA로 안전합니다. 390Ω 저항이 적절한 시작점입니다.

Q2: 더 높은 밝기를 위해 이 LED를 20mA로 구동할 수 있나요? A: 아니요. 연속 순방향 전류(IF)의 절대 최대 정격(Absolute Maximum Rating)은 10mA입니다. 20mA로 동작하면 이 정격을 초과하여 수명이 크게 단축되고 즉시 고장날 가능성이 높습니다. 더 높은 밝기를 원한다면, 더 높은 전류 정격의 LED를 선택하거나 IFP 정격(40mA, 1/10 듀티 사이클) 내에서 펄스 구동을 사용하세요.

Q3: LED를 손으로 납땜한 후 작동은 하지만 밝기가 약합니다. 이유가 무엇인가요? A: 이는 과도한 납땜 열이나 시간으로 인한 열 손상의 전형적인 증상입니다. 고온은 패키지 내부의 반도체 칩이나 본딩 와이어를 열화시킬 수 있습니다. 항상 수동 납땜 가이드라인(최대 350°C, 단자당 최대 3초)을 엄격히 준수하십시오.

Q4: 제가 받은 LED 배치의 파란색이 약간씩 다릅니다. 이것이 정상인가요? A: 예, 고유한 변동이 존재합니다. 이것이 Dominant Wavelength bin(HUE=X, 465-470nm)이 존재하는 이유입니다. 완벽한 색상 일치가 필요한 응용 분야(예: 다중 LED 디스플레이)의 경우, 반드시 동일 제조 Lot의 LED를 지정 및 사용하고 공급업체가 엄격한 Binning을 제공하도록 해야 합니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

11.1 사례 연구: 저전력 상태 표시 패널

시나리오: 12개의 파란색 상태 표시등이 있는 소형 제어판 설계. 공간이 극히 제한적이며, 균일한 밝기/색상이 사용자 경험에 중요합니다. 설계 결정 사항: 부품 선정: 17-21 LED는 최소한의 공간을 차지하므로 이를 선택한다. Binning Specification: Bin M(고휘도)와 파장 Bin X의 모든 LED를 주문하세요. 병렬 연결 시 일관된 전류 소모를 보장하기 위해 동일한 전압 Bin(예: 10)의 제품만 지정하십시오. 회로 설계: 5V 레일을 사용하십시오. VF~2.8V(Bin 10 기준)일 때, 약 5mA를 위한 430Ω 저항을 선택하세요: (5-2.8)/0.005=440Ω, 430Ω이 표준값입니다. 이는 LED당 약 11-18 mcd의 광도를 제공합니다. PCB 레이아웃: 캐소드 마크를 기준으로 LED의 방향을 일관되게 배치하십시오. 리플로우 중 툼스토닝을 방지하려면 솔더 패드 설계가 데이터시트에서 권장하는 풋프린트와 일치하는지 확인하십시오. 조립: 제공된 리플로우 프로파일을 사용하십시오. 생산 라인이 준비될 때까지 백을 밀봉된 상태로 유지하십시오. 릴 개봉 후 7일 이내에 모든 LED를 사용하십시오. 결과: 데이터시트 매개변수를 준수하여 달성된, 균일하고 밝은 파란색 표시등으로 조밀하고 전문적으로 보이는 패널.

LED 사양 용어

LED 기술 용어 완전 해설