SMD 블루 LED 19-217 데이터시트 - 패키지 2.0x1.25x0.8mm - 전압 2.6-2.9V - 전력 40mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

19-217은 신뢰할 수 있는 인디케이터 및 백라이트 솔루션이 필요한 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 소형 표면실장 블루 LED입니다. 이 부품은 인듐 갈륨 질화물(InGaN) 반도체 칩을 사용하여 청색 스펙트럼(일반 피크 파장 468nm)의 빛을 생성합니다. 주요 장점은 미니어처 크기로, 인쇄회로기판(PCB)에서 상당한 공간 절약을 가능하게 하며 기존 리드 부품에 비해 더 높은 패킹 밀도를 용이하게 합니다. 본 장치는 RoHS(유해물질 제한), EU REACH 규정을 포함한 현대 환경 및 제조 표준을 완전히 준수하며, 할로겐 프리로 분류됩니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

19-217 SMD LED의 설계는 엔지니어와 디자이너에게 몇 가지 주요 이점을 제공합니다. 작은 크기와 가벼운 무게는 공간과 무게가 중요한 제약 조건인 응용 분야에 이상적입니다. 패키지는 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프로 공급되어 고속 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와 완벽하게 호환되므로 제조 공정을 간소화합니다. 또한 이 LED는 표준 적외선 및 기상 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 주요 목표 시장은 자동차 전자 장치(계기판 및 스위치 백라이트), 통신 장비(전화기 및 팩스 기계의 인디케이터), LCD 백라이트용 소비자 가전 및 일반 목적 인디케이터 응용 분야를 포함합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션은 적절한 회로 설계 및 신뢰성 평가에 중요한 데이터시트에 명시된 주요 전기적, 광학적, 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동 조건이 아닙니다.

• 역방향 전압 (VR):5V. 역바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (IF):10mA. 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):40mA. 듀티 사이클 1/10, 주파수 1kHz에서 지정된 최대 허용 펄스 전류입니다. 짧은 고강도 펄스에는 적합하지만 지속 작동에는 적합하지 않습니다.
• 전력 소산 (Pd):40mW. 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력으로, 순방향 전압(VF) * 순방향 전류(IF)로 계산됩니다. 이 한계 근처에서 작동하려면 신중한 열 관리가 필요합니다.
• 정전기 방전 (ESD) 인체 모델 (HBM):150V. 이는 상대적으로 낮은 ESD 내성으로, 장치가 정전기에 민감함을 나타냅니다. 조립 및 취급 중 적절한 ESD 처리 절차가 필수적입니다.
• 작동 온도 (Topr):-40°C ~ +85°C. 장치가 공개된 사양을 충족하도록 보장되는 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도:본 장치는 피크 온도 260°C에서 최대 10초 동안 리플로우 솔더링을 견딜 수 있으며, 또는 단자당 350°C에서 최대 3초 동안 핸드 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 별도로 명시되지 않는 한, 표준 시험 조건 Ta=25°C 및 IF=2mA에서 측정됩니다. 이는 LED의 광학 성능을 정의합니다.

• 광도 (Iv):최소 7.2 mcd에서 최대 18.0 mcd까지 범위입니다. 일반 값은 지정되지 않았으며, 이는 빈닝 시스템을 통해 성능이 관리됨을 나타냅니다(섹션 3 참조).
• 시야각 (2θ1/2):120도. 이는 광도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 120° 각도는 영역 조명 및 백라이트에 적합한 넓고 확산된 방사 패턴을 제공합니다.
• 피크 파장 (λp):468 nm (일반). 이는 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λd):465.0 nm ~ 470.0 nm. 이는 인간의 눈이 인지하는 LED 색상의 단일 파장 인식이며, 색상 빈닝에 사용되는 파라미터입니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):25 nm (일반). 이는 최대 강도의 절반에서 측정된 방출 스펙트럼의 폭입니다(반치폭 - FWHM).
• 순방향 전압 (VF):IF=2mA에서 2.60V ~ 2.90V. 이 범위는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (IR):VR=5V에서 최대 50 μA. 데이터시트는 이 장치가 역방향 작동을 위해 설계되지 않았음을 명시적으로 언급하며, 이 파라미터는 시험 목적으로만 사용됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산에서 일관된 성능을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 19-217은 3차원 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 2mA에서 측정된 광도에 따라 네 개의 빈(K1, K2, L1, L2)으로 분류됩니다.

• 빈 K1:7.2 - 9.0 mcd
• 빈 K2:9.0 - 11.5 mcd
• 빈 L1:11.5 - 14.5 mcd
• 빈 L2:14.5 - 18.0 mcd

빈 한계에 ±11%의 허용 오차가 적용됩니다.

3.2 주 파장 빈닝

이 제품의 색상은 단일 빈 내에서 제어됩니다.

• 빈 X:465.0 - 470.0 nm. ±1nm의 엄격한 허용 오차가 지정됩니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 일관된 전류 구동기 설계를 돕기 위해 세 개의 빈으로 분류됩니다.

• 빈 28:2.60 - 2.70V
• 빈 29:2.70 - 2.80V
• 빈 30:2.80 - 2.90V

±0.05V의 허용 오차가 적용됩니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 작동 조건에서 LED의 동작을 이해하는 데 필수적인 여러 특성 그래프를 제공합니다.

4.1 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 광 출력이 전류와 선형적이지 않음을 보여줍니다. 전류가 증가함에 따라 증가하지만 결국 포화 상태에 도달합니다. 권장 연속 전류(10mA) 이상으로 작동하면 효율 저하 및 가속화된 노화가 발생할 수 있습니다.

4.2 상대 광도 대 주변 온도

이 그래프는 LED 광 출력의 음의 온도 계수를 보여줍니다. 접합 온도가 증가함에 따라 광도가 감소합니다. 19-217의 경우, 주변 온도가 최대 작동 한계인 85°C에 가까워지면 출력이 크게 떨어질 수 있습니다. 이는 넓은 온도 범위에서 일관된 밝기가 필요한 설계에 반드시 고려되어야 합니다.

4.3 순방향 전류 디레이팅 곡선

이것은 신뢰성에 있어 가장 중요한 그래프 중 하나입니다. 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 보여줍니다. 온도가 상승함에 따라 최대 안전 전류는 감소합니다. 85°C에서 허용 전류는 25°C에서의 10mA 정격보다 상당히 낮습니다. 전류를 디레이팅하지 않으면 열 폭주 및 장치 고장으로 이어질 수 있습니다.

4.4 순방향 전압 대 순방향 전류

이 IV(전류-전압) 곡선은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 전압은 전류에 따라 로그적으로 증가합니다. 이 곡선은 적절한 전류 제한 저항 선택 또는 정전류 구동기 설계에 필수적입니다.

4.5 스펙트럼 분포 및 방사 패턴

스펙트럼 그래프는 약 25nm의 FWHM을 가진 468nm 중심의 청색 방출을 확인시켜 줍니다. 방사 패턴 다이어그램은 빛의 공간적 분포를 보여주며, 지정된 120° 시야각을 가진 램버시안과 유사한 방사 패턴을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

19-217은 표준 SMD 패키지를 특징으로 합니다. 주요 치수(밀리미터)는 길이 약 2.0mm, 너비 1.25mm, 높이 0.8mm의 본체 크기를 포함합니다. 데이터시트는 별도로 명시되지 않는 한 ±0.1mm의 허용 오차를 가진 상세 도면을 제공합니다. 애노드와 캐소드는 명확하게 표시되어 있어 조립 중 올바른 방향 설정에 중요합니다.

5.2 극성 식별

올바른 극성은 LED 작동에 매우 중요합니다. 패키지에는 캐소드를 식별하기 위한 시각적 마커(일반적으로 노치 또는 녹색 표시)가 포함되어 있습니다. 설계자는 PCB 풋프린트가 이 방향과 일치하도록 해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

적절한 취급 및 솔더링은 수율과 장기 신뢰성에 매우 중요합니다.

6.1 보관 및 습기 민감도

LED는 건조제와 함께 습기 방지 백에 포장되어 공급됩니다. 부품을 사용할 준비가 될 때까지 백을 열어서는 안 됩니다. 개봉 후 사용하지 않은 부품은 ≤30°C 및 ≤60% 상대 습도(RH) 조건에서 보관하고 168시간(7일) 이내에 사용해야 합니다. 이 기간을 초과할 경우, 솔더링 전에 60±5°C에서 24시간 동안 베이킹 처리를 수행하여 "팝콘 현상"(리플로우 중 증기압으로 인한 패키지 균열)을 방지해야 합니다.

6.2 리플로우 솔더링 프로파일

무연 리플로우 프로파일이 지정됩니다:

• 예열:150-200°C, 60-120초.
• 액상선 이상 시간 (TAL):217°C 이상, 60-150초.
• 피크 온도:최대 260°C, 최대 10초 유지.
• 램프 속도:최대 6°C/초 가열, 3°C/초 냉각.

6.3 핸드 솔더링 및 리워크

핸드 솔더링이 필요한 경우, 솔더링 아이언 팁 온도는 350°C 이하로 유지하고 단자당 3초 이내로 적용해야 하며, 정격 전력 25W 미만의 솔더링 아이언을 사용해야 합니다. 단자 사이에는 최소 2초의 냉각 간격을 두어야 합니다. 리워크는 강력히 권장되지 않습니다. 불가피한 경우, 양쪽 단자를 동시에 가열하여 솔더 접합부에 기계적 응력을 방지하기 위해 특수 이중 헤드 솔더링 아이언을 사용해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

부품은 데이터시트에 제공된 치수의 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프는 너비 8mm이며 표준 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 추적성과 올바른 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:

• P/N:제품 번호 (예: 19-217/BHC-XK1L2B11X/3T).
• QTY:포장 수량 (3000개).
• CAT:광도 등급 (예: K1, L2).
• HUE:색도/주 파장 등급 (X).
• REF:순방향 전압 등급 (예: 28, 29, 30).
• LOT No:추적을 위한 제조 로트 번호.

8. 적용 제안 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 적용 시나리오

• 자동차 실내 조명:계기판, 버튼 및 스위치의 백라이트. 넓은 시야각과 청색은 현대적인 미적 효과를 창출하는 데 적합합니다.
• 소비자 가전:리모컨, 가전 제품 및 오디오 장비의 키에 대한 상태 표시등 및 백라이트.
• 통신 및 네트워킹 장비:라우터, 스위치 및 모뎀의 링크 활동, 전원 및 상태 표시등.
• 일반 패널 인디케이터:작고 신뢰할 수 있으며 밝은 청색 표시등이 필요한 모든 응용 분야.

8.2 중요한 설계 고려사항

1. 전류 제한은 필수입니다:LED와 직렬로 외부 전류 제한 저항 또는 정전류 구동기를 반드시 사용해야 합니다. 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 이는 온도가 상승함에 따라 감소함을 의미합니다. 전류 제한 없이 전압이나 온도의 작은 증가는 크고 파괴적인 전류 증가를 초래할 수 있습니다.
2. 열 관리:작동 환경을 고려하십시오. 특히 주변 온도가 높거나 PCB의 열 방산이 좋지 않은 경우, 디레이팅 곡선을 사용하여 적절한 작동 전류를 선택하십시오.
3. ESD 보호:LED가 사용자가 접근 가능한 경우 입력 라인에 ESD 보호를 구현하고, 조립 중 ESD 안전 처리 절차를 시행하십시오.
4. 광학 설계:120° 시야각은 넓은 커버리지를 제공합니다. 집중된 빛이 필요한 경우 외부 렌즈 또는 라이트 가이드가 필요할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

많은 SMD 블루 LED가 존재하지만, 19-217의 파라미터 조합은 특정 사용 사례에 적합하게 위치시킵니다. 더 작은 패키지(예: 0402)와 비교할 때, 더 큰 크기로 인해 더 높은 광 출력과 잠재적으로 더 나은 열 방산을 제공합니다. 고출력 LED와 비교할 때, 훨씬 낮은 전류에서 작동하며 더 간단한 구동 회로가 필요하여 인디케이터 응용 분야에 비용 효율적입니다. 할로겐 프리 및 REACH 표준에 대한 명시적인 준수는 유럽 연합과 같이 엄격한 환경 규제가 있는 시장에서 주요 차별화 요소입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 전류 제한 저항이 왜 절대적으로 필요한가요?

LED는 전압 구동이 아닌 전류 구동 장치입니다. V-I 특성은 지수적입니다. 일반적인 순방향 전압 ~2.8V에서 공급 전압의 매우 작은 변화 또는 가열로 인한 LED의 Vf 하락은 전류가 극적으로 증가하여 최대 정격을 초과하고 장치를 파괴할 수 있습니다. 저항은 옴의 법칙(I = (공급전압 - Vf) / R)에 따라 고정 전류를 설정합니다.

10.2 이 LED를 3.3V 또는 5V 논리 출력으로 직접 구동할 수 있나요?

아니요, 직접적으로는 불가능합니다.마이크로컨트롤러의 GPIO 핀은 일반적으로 LED에 대해 안전하고 일관되게 충분한 전류(종종 20-25mA로 제한됨)를 공급할 수 없으며, 전류 조절 기능이 없습니다. 직렬 저항을 사용해야 합니다. 3.3V 공급 전압, 목표 전류 5mA, Vf 2.8V인 경우, 저항 값은 R = (3.3V - 2.8V) / 0.005A = 100 옴이 됩니다. 항상 마이크로컨트롤러의 핀 전류 공급 능력을 확인하십시오.

10.3 120° 시야각이 내 설계에 어떤 의미인가요?

이는 빛이 넓은 원뿔 모양으로 방출됨을 의미합니다. LED를 많은 각도에서 볼 수 있어야 하는 경우(예: 패널 인디케이터) 이는 이상적입니다. 집중된 빔이 필요한 경우(예: 특정 지점을 조명) 이 LED만으로는 적합하지 않으며 2차 광학 장치가 필요합니다.

10.4 습기 차단 백 개봉 후 7일 사용 기한이 얼마나 중요한가요?

리플로우 솔더링에 매우 중요합니다. 플라스틱 패키지에 흡수된 수분은 고온 리플로우 사이클 중에 증기로 변하여 내부 박리 또는 균열("팝콘 현상")을 일으킬 수 있으며, 이는 즉각적 또는 잠재적 고장으로 이어집니다. 백이 168시간 이상 개봉된 경우 베이킹 절차를 따라야 합니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

시나리오: 소비자용 라우터의 상태 표시등 설계.LED는 "전원 켜짐" 및 "WAN 활동"(깜빡임)을 표시해야 합니다. 시스템은 3.3V 레일을 사용합니다. 긴 수명을 보장하고 마이크로컨트롤러에 과부하를 피하기 위해 외부 트랜지스터(예: 소형 NPN 또는 NFET)를 사용하여 LED를 스위칭합니다. 직렬 저항은 3.3V 레일과 LED 애노드 사이에 배치되고, 트랜지스터는 캐소드를 그라운드로 스위칭합니다. 연속 "전원" 표시를 위해 보수적인 전류 5mA를 선택하고 모든 조건에서 밝기를 보장하기 위해 계산에 최대 Vf 2.9V를 사용합니다: R = (3.3V - 2.9V) / 0.005A = 80 옴(표준 82 옴 저항 사용). LED의 전력 소산은 Pd = Vf * If = 2.9V * 0.005A = 14.5mW로, 40mW 최대치보다 훨씬 낮아 잠재적으로 따뜻한 외함 내에서도 우수한 신뢰성을 보장합니다.

12. 동작 원리 소개

19-217 LED는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광 원리에 따라 작동합니다. 활성 영역은 InGaN으로 구성됩니다. 접합의 내재 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)에 해당합니다. 이 경우 청색(~468 nm)입니다. 에폭시 수지 패키지는 반도체 다이를 보호하고 기계적 안정성을 제공하며, 빛 출력을 형성하는 기본 렌즈 역할을 합니다.

13. 기술 동향 및 배경

이 장치는 LED 기술의 성숙되고 비용 최적화된 세그먼트를 대표합니다. 청색 방출을 위한 InGaN 사용은 잘 확립되어 있습니다. 인디케이터형 SMD LED의 현재 동향은 몇 가지 영역에 초점을 맞추고 있습니다: 1)소형화:19-217보다 더 작은 패키지(예: 0402, 0201)가 초고밀도 보드에 사용 가능합니다. 2)더 높은 효율:새로운 칩 설계 및 재료는 와트당 루멘을 계속 개선하여 더 낮은 작동 전류와 감소된 전력 소비를 가능하게 합니다. 3)향상된 신뢰성 및 일관성:고급 제조 및 빈닝 기술은 더 엄격한 파라미터 분포를 제공합니다. 4)광범위한 환경 규정 준수:이 부품에서 볼 수 있듯이, RoHS, REACH 및 할로겐 프리 표준 준수는 이제 글로벌 시장 접근을 위한 기본 기대 사항입니다. 19-217은 최첨단 성능보다 검증되고 신뢰할 수 있으며 표준화된 부품이 선호되는 응용 분야에 적합합니다.