SMD LED 17-21/BHC-AP1Q2/3T 데이터시트 - Blue - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 75mW - English Technical Document

1. 제품 개요

본 문서는 현대 전자 응용 분야에 사용되도록 설계된 소형 표면 실장형 청색 LED의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 반도체 칩을 사용하여 일반적으로 468nm의 주 파장을 갖는 청색광을 생성합니다. 그 주요 장점은 소형 SMD(표면 실장 소자) 패키지에서 비롯되며, 이는 PCB(인쇄 회로 기판) 점유 면적을 크게 줄이고, 더 높은 부품 실장 밀도를 가능하게 하며, 전반적인 장비의 소형화에 기여합니다. 패키지의 경량 특성은 휴대용 및 공간 제약이 있는 응용 분야에 더욱 적합하게 만듭니다.

1.1 핵심 특징 및 규격 준수

The LED is supplied on 8mm tape wound onto 7-inch diameter reels, making it fully compatible with automated pick-and-place assembly equipment. It is designed for use with standard infrared and vapor phase reflow soldering processes. The device is a mono-color (blue) type. From a materials and environmental compliance perspective, it is lead-free (Pb-free), conforms to the RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, is compliant with EU REACH regulations, and meets halogen-free standards with limits of Bromine (Br) < 900 ppm, Chlorine (Cl) < 900 ppm, and their sum (Br+Cl) < 1500 ppm.

1.2 목표 적용 분야

이 LED의 일반적인 적용 분야는 계기판, 스위치 및 심볼의 백라이트를 포함합니다. 통신 분야에서는 전화기 및 팩스 기기와 같은 장치에서 표시등 또는 백라이트로 사용됩니다. 또한 LCD용 평면 백라이트 소스 및 신뢰할 수 있는 소형 청색 광원이 필요한 일반 목적 표시등 용도로 적합합니다.

2. 기술 사양 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이는 연속 작동을 위한 것이 아닙니다. 절대 최대 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 규정됩니다.

• 역방향 전압 (VR): 5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (IF): 20 mA.
• 피크 순방향 전류(IFP): 40 mA, 1 kHz에서 듀티 사이클 1/10의 펄스 조건에서만 허용됨.
• 전력 소산 (Pd): 75 mW. 이는 장치가 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 정전기 방전 (ESD) Human Body Model (HBM): 150 V. 적절한 ESD 처리 절차를 따라야 합니다.
• 동작 온도 범위 (Topr): -40°C ~ +85°C.
• 저장 온도 범위 (Tstg): -40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도 (Tsol): 리플로우 솔더링의 경우, 최대 10초 동안 최고 온도 260°C가 규정됩니다. 핸드 솔더링의 경우, 인두 팁 온도는 터미널당 최대 3초 동안 350°C를 초과하지 않아야 합니다.

2.2 전기-광학 특성

달리 명시되지 않는 한, 이 파라미터들은 정상 작동 조건(일반적으로 Ta=25°C, 순방향 전류(IF) 20 mA에서 측정)에서의 소자 성능을 정의합니다.

• Luminous Intensity (Iv): 최소 45.0 mcd에서 최대 112.0 mcd까지의 범위를 가집니다. 표에는 전형값이 명시되어 있지 않으며, 이는 빈(bin)에 따라 달라지는 범위 내에 속합니다.
• 시야각 (Viewing Angle, 2θ1/2): 반감각(半減角, half-intensity angle)은 전형적으로 140도로, 넓은 시야 원뿔(wide viewing cone)을 나타냅니다.
• 피크 파장 (λp): 일반적으로 468 nm입니다. 이는 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주도 파장 (λd): 464.5 nm에서 476.5 nm까지의 범위입니다. 이는 인지되는 색상의 파장입니다.
• Spectral Bandwidth (Δλ): 일반적으로 25 nm이며, 최대 강도의 절반(FWHM)에서 측정됩니다.
• Forward Voltage (VF): IF=20mA에서 전형적인 값이 3.3V이며, 2.7V(최소)에서 3.7V(최대)까지의 범위를 가집니다.
• 역방향 전류 (IR): 역방향 전압(VR) 5V가 인가될 때 최대 50 µA입니다. 본 소자는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다.

중요 참고사항: 허용 오차는 광도 ±11%, 주파장 ±1 nm, 순방향 전압 ±0.1V로 규정됩니다. 역방향 전압 정격은 IR 테스트 조건에만 적용됩니다.

3. Binning System 설명

생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 성능 매개변수에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 밝기와 색상 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

빈은 코드 P1, P2, Q1 및 Q2로 정의되며, 각 코드는 IF=20mA에서 측정된 밀리칸델라(mcd) 단위의 특정 광도 범위를 포함합니다.

• P1: 45.0 – 57.0 mcd
• P2: 57.0 – 72.0 mcd
• Q1: 72.0 – 90.0 mcd
• Q2: 90.0 – 112.0 mcd

3.2 주 파장(Dominant Wavelength) Binning

파장 빈은 코드 A9부터 A12까지로 정의되며, 각각 3 nm 범위를 커버하여 엄격한 색상 제어를 보장합니다.

• A9: 464.5 – 467.5 nm
• A10: 467.5 – 470.5 nm
• A11: 470.5 – 473.5 nm
• A12: 473.5 – 476.5 nm

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 회로 설계 및 열 관리에 중요한 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 LED를 통해 흐르는 전류와 양단 전압 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. 순방향 전압(VF)은 전류가 증가함에 따라 상승합니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 주어진 공급 전압에서 원하는 동작 전류(예: 20 mA)를 달성하기 위해 필요한 전류 제한 저항 값을 결정합니다. 3.3V의 전형적인 VF는 핵심 설계 파라미터입니다.

4.2 상대 발광 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 구동 전류에 따라 광 출력이 어떻게 변하는지 설명합니다. 전류를 증가시키면 밝기가 향상되지만, 그 관계는 선형이 아니며 최대 정격 전류와 열적 영향에 의해 제한됩니다. 절대 최대 정격을 초과하여 동작하면 수명이 단축되고 고장을 일으킬 수 있습니다.

4.3 상대 광도 대 주변 온도

LED의 광 출력은 온도에 의존적입니다. 이 곡선은 일반적으로 접합 온도가 상승함에 따라 광도가 감소하는 것을 보여줍니다. 높은 주변 온도에서 동작하는 응용 분야에서 충분한 휘도를 유지하려면 이 디레이팅(derating) 특성을 이해하는 것이 필수적입니다.

4.4 순방향 전류 디레이팅 곡선

이는 신뢰성에 있어 중요한 그래프입니다. 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 보여줍니다. 온도가 상승함에 따라 과열을 방지하고 장기적인 성능을 보장하기 위해 최대 안전 전류는 감소합니다. 설계자는 자신의 동작점이 이 디레이팅된 영역 내에 위치하도록 해야 합니다.

4.5 Spectrum Distribution

스펙트럼 그래프는 파장에 대한 상대 복사 출력을 나타냅니다. 약 468 nm에서 피크를 보이며 전형적인 스펙트럼 대역폭(Δλ)이 25 nm인 청색 발광을 확인할 수 있어 색 순도를 나타냅니다.

4.6 Radiation Diagram

이 극좌표 플롯은 광 강도의 공간적 분포를 시각화하여 140도의 넓은 시야각을 확인시켜 줍니다. 강도는 최대값(일반적으로 발광 표면에 수직인 0도 방향)에 대해 정규화되었습니다.

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

LED는 컴팩트한 표면 실장 패키지에 장착되어 있습니다. 주요 치수(mm 단위, 별도 명시 없는 한 일반 공차 ±0.1mm)는 본체 길이 2.0 mm, 너비 1.25 mm, 높이 0.8 mm를 포함합니다. 데이터시트는 패드 레이아웃, 단자 간격 및 캐소드 식별 마크 위치를 보여주는 상세 도면을 제공하며, 이는 조립 시 올바른 PCB 방향 설정에 필수적입니다.

5.2 극성 식별

올바른 극성은 필수입니다. 패키지에는 명확한 캐소드(cathode) 표시가 있습니다. 최대 역방향 전압이 5V에 불과하므로, 장치를 역방향으로 연결하면 손상될 수 있습니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 리플로우(Reflow) 납땜 프로파일

무연 리플로우 솔더링 온도 프로파일이 규정되어 있습니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다: 150°C에서 200°C 사이의 60-120초 예열 단계; 액상선(217°C) 이상 유지 시간 60-150초; 최고 온도 260°C를 초과하지 않으며 최대 10초간 유지; 그리고 제어된 상승 및 냉각 속도(예: 최대 상승 속도 3°C/초, 최대 냉각 속도 6°C/초). 리플로우는 2회를 초과하여 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링 시 주의사항

수동 납땜이 필요한 경우 각별한 주의가 필요합니다. 납땜 인두 팁 온도는 350°C 미만이어야 하며, 단자당 접촉 시간은 3초를 초과해서는 안 됩니다. 저출력 인두(<25W) 사용을 권장합니다. 열 충격을 방지하기 위해 각 단자를 납땜할 때마다 최소 2초의 냉각 간격을 두어야 합니다.

6.3 보관 및 Moisture Sensitivity

LED는 건조제와 함께 Moisture-resistant 백에 포장됩니다. 부품을 사용할 준비가 될 때까지 백을 개봉해서는 안 됩니다. 개봉 후 사용하지 않은 LED는 ≤ 30°C 및 ≤ 60% 상대 습도 조건에서 보관해야 합니다. 개봉 후 "floor life"는 168시간(7일)입니다. 이 시간을 초과하거나 건조제 지시약 색상이 변한 경우, 사용 전 60 ± 5°C에서 24시간 동안 베이킹 처리를 통해 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "popcorning" 현상을 방지해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

부품은 직경 7인치 릴에 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프 폭은 8mm입니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 자동 공급 장치와의 호환성을 보장하기 위해 릴, 캐리어 테이프 포켓 및 커버 테이프에 대한 상세 치수가 제공됩니다.

7.2 라벨 설명

포장 라벨에는 여러 코드가 포함됩니다: CPN (고객사 부품 번호), P/N (제품 번호), QTY (포장 수량), CAT (광도 빈 코드), HUE (색도/주파장 빈 코드), REF (순방향 전압 등급), LOT No (추적 가능한 로트 번호).

8. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

8.1 전류 제한은 필수입니다

LED는 전류 구동 소자입니다. 회로 설계 시 직렬 전류 제한 저항은 절대적으로 필수적입니다. 이 저항이 없으면, 다이오드의 지수적 I-V 특성으로 인해 공급 전압의 약간의 증가만으로도 순방향 전류가 크게, 파괴적일 수 있는 수준으로 증가할 수 있습니다.

8.2 열 관리

패키지는 작지만, 소비 전력(최대 75 mW)과 광 출력의 음의 온도 계수를 고려해야 합니다. 최적의 성능과 수명을 위해, 특히 높은 주변 온도나 최대 전류 근처에서 동작할 때는 열을 방산하기에 충분한 PCB 구리 면적이나 써멀 비아를 사용해야 합니다.

8.3 광학 설계

140도의 넓은 시야각은 이 LED가 광범위한 조명 또는 다중 각도에서의 가시성이 필요한 응용 분야에 적합하게 합니다. 집중된 빛을 위해서는 2차 광학 부품(렌즈)이 필요합니다. 워터클리어 수지는 우수한 광 추출을 가능하게 합니다.

9. 기술적 비교 및 포지셔닝

기존의 through-hole LED와 비교하여, 이 SMD 타입은 조립 속도(pick-and-place 호환), 보드 공간 절약, 설계 유연성에서 상당한 장점을 제공합니다. SMD 블루 LED 범주 내에서, 주요 차별점은 특정 패키지 크기(2.0x1.25mm), 전형적인 3.3V 순방향 전압, 넓은 시야각, 그리고 밝기와 색상 일관성을 위한 정의된 binning 구조입니다. InGaN 칩 기술은 효율적인 청색 발광을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술적 파라미터 기반)

Q: 5V 전원 공급 시 어떤 저항 값을 사용해야 하나요?
A: 옴의 법칙(R = (Vsupply - Vf) / If)과 일반적인 값을 사용하면: R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85Ω입니다. 가장 가까운 표준 값(예: 82Ω 또는 91Ω)을 사용하고, 전류가 허용 범위 내에 머물도록 하기 위해 Vf의 최소/최대 값을 고려하세요.

Q: 더 밝게 하기 위해 이 LED를 30 mA로 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 절대 최대 연속 순방향 전류는 20 mA입니다. 이 등급을 초과하면 신뢰성이 저하되고 즉시 또는 조기에 고장이 발생할 수 있습니다. 고온에서 작동하는 경우 디레이팅 곡선을 사용하십시오.

Q: LED가 매우 어둡습니다. 무엇이 문제일 수 있나요?
A> First, check polarity. Second, verify the forward current using the voltage drop across the current-limiting resistor. Third, ensure the ambient temperature is not excessively high, as light output decreases with temperature.

Q: LED를 납땜하기 전에 베이킹해야 하나요?
A> Only if the moisture-proof bag has been opened for more than 168 hours (7 days) or if the desiccant indicator shows moisture exposure. Follow the specified baking procedure (60°C for 24 hours).

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 다수의 파란색 LED를 사용한 상태 표시 패널 설계.
설계자는 제어판에 10개의 균일한 파란색 표시등이 필요합니다. 그들은 다음과 같이 할 것입니다:
1. 시각적 일관성을 보장하기 위해 동일한 광도 빈(예: Q1)과 주 파장 빈(예: A10)에서 LED를 선택합니다.
2. 전류 편중을 방지하기 위해 각 LED마다(3.3V의 일반적인 Vf에 대해 계산된) 전류 제한 저항이 있는 PCB를 설계합니다.
3. LED 패드 주변에 소량의 열 방산을 위한 구리 영역을 배치하도록 보드 레이아웃을 구성한다.
4. 조립 업체에 제공된 무연 리플로우 프로파일을 사용하고, 습기 민감 소자는 지침에 따라 처리하도록 지정한다(밀봉 백에 보관, 플로어 라이프 내 사용).
이 접근 방식은 신뢰할 수 있는 동작, 일관된 외관 및 장기적인 성능을 보장합니다.

12. Operating Principle

이 LED는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광 원리로 작동합니다. 활성 영역은 InGaN으로 만들어집니다. 접합의 내부 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. 이 재결합 과정에서 광자(빛) 형태로 에너지가 방출됩니다. InGaN 소재의 특정 밴드갭 에너지는 방출되는 광자의 파장을 결정하며, 본 제품의 경우 가시광선 스펙트럼의 청색 영역(~468 nm)에 해당합니다. 투명 에폭시 수지 봉지재는 칩을 보호하고 광 출력 빔의 형성을 돕습니다.

13. 기술 동향

InGaN 기술을 기반으로 한 청색 LED는 고체 조명 분야에서 성숙하고 기초적인 기술을 대표합니다. 이는 청색 표시등뿐만 아니라 일반 조명 시장을 지배하는 형광체 변환 백색 LED에서 백색광을 생성하는 펌프 소스로서도 핵심 구성 요소입니다. 이 분야의 지속적인 개발은 광효율 증가(전력 와트당 더 많은 광 출력), 수명 동안의 색상 일관성 및 안정성 향상, 고온 및 고전류 작동에서의 신뢰성 강화, 초소형 응용을 위한 더 작은 패키지 크기 구현에 중점을 두고 있습니다. 더 높은 효율과 루멘당 더 낮은 비용을 위한 노력은 여전히 핵심 산업 동향입니다.