SMD LED 19-21/BHC-AP1Q2/3T 데이터시트 - Blue - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 75mW - English Technical Document

1. 제품 개요

19-21/BHC-AP1Q2/3T는 고밀도 부품 배치와 안정적인 성능이 요구되는 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 소형 표면 실장형 블루 LED입니다. 이 소자는 InGaN 칩 기술을 활용하여 일반적으로 468nm의 주 파장을 가진 청색 발광을 생성합니다. 주요 장점은 리드형 LED에 비해 크게 줄어든 점유 면적으로, 더 작은 PCB 설계, 더 높은 포장 밀도, 그리고 궁극적으로 더 컴팩트한 최종 제품을 가능하게 합니다. 가벼운 구조는 소형 및 휴대용 애플리케이션에 이상적입니다.

주요 제품 포지셔닝은 소형 청색 광원이 필요한 소비자 가전, 통신 장비, 자동차 계기판 및 일반 조명에서 표시등 또는 백라이트 소스로의 사용을 포함합니다. 본 소자는 RoHS, REACH 및 무할로겐 규정을 완전히 준수하여 엄격한 환경 기준을 가진 글로벌 시장에 적합합니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

• 소형 패키지: 19-21 SMD 포맷은 기존 리드 프레임 LED보다 상당히 작아 PCB 상의 공간 절약에 기여합니다.
• 자동화 호환성: 7인치 릴에 8mm 테이프로 공급되며, 고속 자동 픽앤플레이스 장비와 완벽하게 호환됩니다.
• 견고한 솔더링: 적외선 및 기상 재유동 솔더링 공정 모두와 호환되어 대량 생산에서 안정적인 조립을 보장합니다.
• 환경 규정 준수: The product is Pb-free, RoHS compliant, REACH compliant, and meets halogen-free requirements (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• 단색 디자인: 일관된 파란색 출력을 제공합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 등급은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계 이하 또는 해당 한계에서의 동작은 보장되지 않습니다.

해석: 순방향 전류 정격 20mA는 소신호 LED의 표준입니다. 낮은 역방향 전압 정격(5V)은 이 소자가 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았으며, 역방향 전압이 발생할 수 있는 회로에서 보호가 필요함을 강조합니다. 150V(HBM)의 ESD 정격은 중간 정도의 민감도를 나타냅니다. 조립 과정에서 적절한 ESD 처리 절차가 필수적입니다.

2.2 전기-광학적 특성

이 매개변수들은 Ta=25°C에서 측정되며, 정상 작동 조건에서 LED의 전형적인 성능을 정의합니다.

해석: 광도는 넓은 범위(45-112 mcd)를 가지며, 이는 빈닝 시스템(후술)을 통해 관리됩니다. 20mA에서의 전형적인 순방향 전압 3.3V는 회로 설계의 핵심 매개변수로, 필요한 전류 제한 저항 값을 결정합니다. 100도의 시야각은 지시등 응용에 적합한 넓은 발광 패턴을 제공합니다.

2.3 열적 특성

별도의 표에 명시적으로 나열되지는 않았지만, 열 관리는 전력 소산(75mW)과 동작 온도 범위(-40 ~ +85°C)를 통해 암시됩니다. 순방향 전류 디레이팅 곡선(PDF에 표시됨)은 설계에 매우 중요합니다. 주변 온도가 상승함에 따라 과열과 가속화된 성능 저하를 방지하기 위해 최대 허용 순방향 전류를 줄여야 합니다. 설계자는 고온에서의 신뢰할 수 있는 동작을 보장하기 위해 이 곡선을 참조해야 합니다.

3. Binning System 설명

LED 제조 공정은 주요 파라미터에서 자연스러운 편차를 발생시킵니다. Binning은 최종 적용에서 일관성을 보장하기 위해 엄격하게 통제된 특성을 가진 그룹(빈)으로 LED를 분류합니다.

3.1 광도 Binning

애플리케이션 노트: 여러 개의 LED에 걸쳐 균일한 휘도가 필요한 애플리케이션(예: 백라이트 어레이)의 경우, 단일하고 좁은 빈(예: Q1만)을 지정하는 것이 필수적입니다. 제품 코드 "AP1Q2/3T"에는 빈 정보(휘도의 경우 Q2)가 포함되어 있을 가능성이 높습니다.

3.2 주 파장 빈닝

애플리케이션 노트: 이 빈닝은 색상 일관성을 보장합니다. 대표적인 피크 파장은 468nm로, A10 빈에 속합니다. 색상 인지가 중요한 응용 분야에서는 파장 빈을 일치시키는 것이 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 비표준 조건에서의 소자 동작을 이해하는 데 필수적인 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대비 상대 발광 강도

이 곡선은 발광 세기가 전류에 선형적으로 비례하지 않음을 보여줍니다. 전류가 증가함에 따라 발광 세기는 증가하지만, 열적 영향과 효율 저하로 인해 매우 높은 전류에서는 포화되거나 심지어 감소할 수 있습니다. 권장되는 20mA 이하에서 동작하는 것이 최적의 효율과 수명을 보장합니다.

4.2 상대 발광 세기 대 주변 온도

LED의 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소합니다. 이 곡선은 그 관계를 정량화합니다. 예를 들어, 주변 온도가 85°C일 때 광 출력은 25°C에서의 값의 70-80%에 불과할 수 있습니다. 이는 고온 환경에서의 밝기 계산에 반드시 고려되어야 합니다.

4.3 순방향 전압 대 순방향 전류

이 IV 곡선은 다이오드의 전압과 전류 사이의 지수적 관계를 보여줍니다. "무릎(knee)" 전압은 약 2.7-3.0V입니다. 이 지점을 넘어서는 약간의 전압 증가도 전류의 급격한 증가를 유발하므로, 전류 제한 드라이버나 저항기의 사용이 매우 중요합니다.

4.4 Spectrum Distribution

그래프는 468nm를 중심으로 하는 단일 피크를 보여주며, 전형적인 반치폭(FWHM)은 25nm입니다. 이는 청색 InGaN LED의 특성이며, 방출되는 순수한 청색을 정의합니다.

4.5 방사 패턴

극좌표도는 빛의 공간적 분포를 나타냅니다. 19-21 패키지는 100도의 시야각을 가진 램버시안 또는 준-램버시안 패턴을 보여주며, 이는 정면에서 볼 때 빛의 강도가 가장 높고 측면으로 갈수록 점차 감소함을 의미합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

19-21 SMD LED의 표준 치수는 2.0mm(길이) x 1.25mm(폭) x 0.8mm(높이)입니다. 별도로 명시되지 않는 한 공차는 일반적으로 ±0.1mm입니다. 패키지 도면에는 캐소드 마크가 명확히 표시되어 있으며, 이는 PCB 조립 시 올바른 방향 설정에 필수적입니다. 권장 PCB 랜드 패턴(패드 설계)은 적절한 솔더링과 기계적 안정성을 보장하기 위해 이 치수를 따라야 합니다.

5.2 극성 식별

부품에 명확한 캐소드(cathode) 표시가 있습니다. 올바른 극성 연결은 필수이며, 5V를 초과하는 역전압을 가하면 즉시 손상될 수 있습니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 리플로우 납땜 프로파일

무연(Pb-free) 리플로우 프로파일이 지정됩니다:

• 예열(Pre-heating): 150-200°C에서 60-120초.
• Time Above Liquidus (217°C): 60-150초.
• 최고 온도: 최대 260°C, 10초 이내 유지.
• 가열 속도: 최대 6°C/초.
• 냉각 속도: 최대 3°C/초.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 불가피한 경우, 팁 온도가 350°C 미만인 솔더링 아이언을 사용하십시오. 단자당 접촉 시간은 3초 미만이어야 하며, 솔더링 아이언의 정격 출력은 25W 미만이어야 합니다. 각 단자를 솔더링할 때마다 최소 2초의 냉각 간격을 두십시오. 핸드 솔더링은 열 손상 위험이 더 높습니다.

6.3 리워크 및 수리

납땜 후 수리는 권장하지 않습니다. 불가피한 경우, LED 본체에 기계적 스트레스를 가하지 않고 양단을 동시에 가열하여 부품을 들어 올릴 수 있는 전문용 듀얼 헤드 인두를 사용해야 합니다. 손상 가능성이 높습니다.

7. 보관 및 취급 주의사항

7.1 Moisture Sensitivity

LED는 건조제와 함께 방습 백에 포장되어 있습니다.

1. 사용 준비가 될 때까지 방습 백을 열지 마십시오.
2. 개봉 후 미사용 LED는 상대습도 60% 이하, 온도 30°C 이하에서 보관해야 합니다.
3. 백 개봉 후 "floor life"는 168시간(7일)입니다.
4. 이 시간 내에 사용하지 않았거나 건조제 지시약의 색상이 변한 경우, 사용 전 60 ±5°C에서 24시간 동안 베이크아웃(bake-out)이 필요합니다.

7.2 ESD Protection

ESD 등급이 150V(HBM)인 이 장치는 정전기 방전에 민감합니다. 취급 및 조립 시 접지된 작업대, 정전기 방지 손목띠, 도전성 용기 사용 등 표준 ESD 예방 조치를 준수하십시오.

8. 포장 및 주문 정보

8.1 표준 포장

본 장치는 19-21 패키지에 맞춤 제작된 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 테이프는 표준 7인치 직경 릴에 감겨 있으며, 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다.

8.2 릴 및 테이프 치수

데이터시트에는 릴, 캐리어 테이프 및 커버 테이프에 대한 상세 도면이 제공됩니다. 이러한 치수를 준수하면 자동화 조립 장비와의 호환성이 보장됩니다.

8.3 라벨 정보

릴 라벨에는 추적성과 검증을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:

• P/N: 제품 번호 (예: 19-21/BHC-AP1Q2/3T).
• 수량: 포장 수량 (3000개/릴).
• CAT: 광도 등급 (예: Q2).
• 색상: 색도/주 파장 등급 (예: A10).
• 참조: 순방향 전압 등급.
• LOT No: 추적 가능성을 위한 제조 로트 번호.

9. 응용 제안 및 설계 고려사항

9.1 대표적인 응용 분야

• 백라이트: 소비자 가전, 자동차 계기판 및 산업용 제어 장치의 버튼, 스위치, 심볼 및 LCD 패널용.
• 상태 표시기: 통신 장비(전화, 팩스 기기), 네트워킹 장치 및 전원 공급 장치에서 사용됩니다.
• 일반 조명: 장식 조명, 간판 및 웨어러블 전자기기에서 컴팩트한 청색 광원으로 사용됩니다.

9.2 Critical Design Considerations

1. 전류 제한: 외부 전류 제한 저항은 필수입니다. LED의 지수적 V-I 특성은 작은 전압 변화가 큰 전류 변화를 일으켜 열 폭주와 고장으로 이어질 수 있음을 의미합니다. 저항값은 R = (Vsupply - VF) / IF 공식을 사용하여 계산하십시오. 여기서 VF는 데이터시트의 최대 예상 순방향 전압(예: 3.7V)입니다.
2. 열 관리: 저전력이지만, 특히 밀폐된 공간이나 높은 주변 온도에서는 발열을 고려해야 합니다. 디레이팅 곡선을 사용하십시오. LED 패드 아래 및 주변 PCB에 충분한 구리 면적을 확보하여 방열판 역할을 하도록 하십시오.
3. 광학 설계: 100도의 시야각은 넓은 시야에 적합합니다. 더 집중된 빛을 위해서는 외부 렌즈나 도광판이 필요할 수 있습니다. 다중 LED 설계에서 색상과 밝기의 균일성을 보장하기 위해 빈닝 코드를 고려하십시오.
4. PCB 레이아웃: 패키지 도면에서 권장하는 패드 레이아웃을 따르십시오. 풋프린트의 캐소드 표시가 소자의 방향과 일치하는지 확인하십시오.

10. Technical Comparison and Differentiation

19-21/BHC-AP1Q2/3T는 주로 2.0x1.25mm의 컴팩트한 크기로 차별화됩니다. 이는 LED를 수용하는 0603(1.6x0.8mm) 또는 0805(2.0x1.25mm) 패키지와 같은 많은 기존 SMD LED보다 작아 공간 절약 가능성을 제공합니다. 일반적인 3.3V 순방향 전압은 일반적인 3.3V 논리 전원과 호환됩니다. 비빈(Bin) 처리되지 않은 LED와 비교하여, 정의된 광도 및 파장 빈(Bin)은 예측 가능한 성능을 제공하여 설계 불확실성을 줄입니다. 현대 환경 표준(RoHS, Halogen-Free) 준수는 기본 요구사항이지만 규제 시장에서 여전히 핵심 차별화 요소입니다.

11. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q1: 빈(Bin) 코드(P1, Q2, A10 등)의 목적은 무엇입니까?
A1: 빈닝은 일관성을 보장합니다. 광도 빈(P1, Q2)은 최소 밝기를 보장하고, 파장 빈(A9-A12)은 특정 색상 범위를 보장합니다. 균일성이 필요한 응용 분야에서는 항상 빈을 지정해야 합니다.

Q2: 이 LED를 3.3V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?
A2: 아니요. 순방향 전압이 일반적으로 3.3V이므로, 3.3V 레일에 직접 연결할 경우 전류 제한 저항을 위한 여유 전압이 남지 않습니다. 이는 제어되지 않는 전류와 손상을 초래합니다. 반드시 구동 회로나 직렬 저항과 함께 더 높은 공급 전압을 사용해야 합니다.

Q3: 올바른 직렬 저항을 어떻게 계산하나요?
A3: 옴의 법칙을 사용하세요: R = (Vs - Vf) / If. 5V 전원(Vs)에 최대 Vf 3.7V와 목표 If 20mA를 적용하면: R = (5 - 3.7) / 0.02 = 65옴입니다. 다음 표준값(예: 68옴)을 사용하세요. 항상 저항의 전력 소산을 재계산하십시오: P = (If^2)*R.

Q4: 저장 및 베이킹 절차가 왜 그렇게 중요합니까?
A4: SMD 패키지는 수분을 흡수할 수 있습니다. 리플로우 솔더링 과정에서 이 수분이 급격히 증기로 변하여 내부 박리 또는 "팝콘 현상"을 일으켜 패키지를 균열시키고 LED를 파괴할 수 있습니다. 베이킹 공정은 이 흡수된 수분을 제거합니다.

12. Practical Application Example

시나리오: 10개의 균일한 파란색 LED로 상태 표시 패널을 설계합니다.

1. 사양: 컴팩트한 사이즈와 블루 컬러를 위해 19-21/BHC-AP1Q2/3T를 선택하세요.
2. Binning: 균일한 밝기와 색상을 보장하기 위해 구매 주문서에 단일 강도 빈(예: Q1)과 단일 파장 빈(예: A10)을 명시하십시오.
3. 회로 설계: 5V 시스템 전원을 사용합니다. 저항 계산: R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65Ω. 68Ω 5% 저항을 사용하십시오. 저항당 전력: (0.02^2)*68 = 0.0272W이므로, 표준 1/10W(0.1W) 저항으로 충분합니다.
4. PCB 레이아웃: 2.0x1.25mm 패드를 가진 LED를 정확한 캐소드 방향으로 배치하십시오. 약간의 열 확산을 위해 캐소드 패드에 연결된 작은 Copper Pour를 포함하십시오.
5. 조립: 지정된 리플로우 프로파일을 따르십시오. 릴은 생산 현장에서 사용하는 순간까지 밀봉된 상태를 유지하십시오.

13. Operating Principle

19-21/BHC-AP1Q2/3T는 반도체 발광 다이오드입니다. 그 핵심은 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN) 재료로 만들어진 칩입니다. 다이오드의 무릎 전압(약 2.7V)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체의 활성 영역으로 주입됩니다. 이 하전 캐리어들이 재결합하면서 광자(빛)의 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장—이 경우 약 468 nm의 청색광—에 대응합니다. 투명 수지 봉지재는 칩을 보호하고 초기 렌즈 역할을 하여 초기 광 출력 패턴을 형성합니다.

14. 기술 동향

19-21 시리즈와 같은 SMD LED의 발전은 더 넓은 산업 트렌드를 따릅니다: 소형화 는 계속되어 점점 더 작고 조밀한 전자 어셈블리를 가능하게 합니다. 효율성 증대 는 지속적인 동인으로, 동일하거나 더 작은 칩 크기에서 더 높은 광도를 제공합니다. 신뢰성 및 내구성 향상 는 매우 중요하여, 봉지재의 개선된 소재와 무연 솔더링을 위한 높은 내열성으로 이어집니다. 더 엄격한 빈닝 및 색상 일관성 디스플레이 백라이트와 같은 애플리케이션에서 이러한 요구가 점점 더 증가하고 있습니다. 마지막으로, LED 다이와 제어 전자장치의 직접 통합(예: IC 구동 LED)이 증가하는 추세이지만, 이러한 간단한 지시등 유형의 경우 비용 효율성과 설계 유연성으로 인해 개별적이고 드라이버가 없는 모델이 여전히 지배적입니다.