SMD 블루 LED 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T 데이터시트 - 2.0x1.25x0.8mm - 2.5-2.9V - 40mW - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T는 높은 신뢰성과 효율적인 조립이 요구되는 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 소형 표면 실장형 청색 LED입니다. 이 부품은 기존 리드 프레임 LED 대비 획기적인 발전을 이루어, 최종 제품의 상당한 소형화와 성능 향상을 가능하게 합니다.

1.1 핵심 장점 및 제품 포지셔닝

이 LED의 주요 장점은 미니어처 풋프린트입니다. SMD 패키지는 인쇄 회로 기판(PCB) 설계를 획기적으로 작게 할 수 있어, 부품 실장 밀도를 높입니다. 이는 직접적으로 장비 크기의 감소와 부품 및 완제품의 저장 공간 요구량 절감으로 이어집니다. 더욱이, SMD 패키지의 경량 특성은 무게가 중요한 요소인 휴대용 및 소형 응용 분야에 이상적입니다. 본 제품은 주요 환경 및 안전 규정을 준수하는 신뢰할 수 있는 산업 표준 청색 표시등 및 백라이트 소스로 포지셔닝됩니다.

1.2 주요 특징

• 포장: 8mm 테이프에 실장되어 직경 7인치 릴에 공급되며, 고속 자동 피크 앤 플레이스 장비와 완벽 호환됩니다.
• 솔더링 호환성: 표준 적외선(IR) 및 기상 재플로우 솔더링 공정 사용을 위해 설계되었습니다.
• 환경 규정 준수: 본 제품은 무연(Pb-free)이며, EU RoHS 지침을 준수하고 EU REACH 규정을 준수합니다. 또한 할로겐 프리로 분류되며, 브롬(Br)과 염소(Cl) 함량이 각각 900 ppm 미만이고 그 합이 1500 ppm 미만입니다.
• 유형: 워터클리어 수지 렌즈의 단색(블루) LED.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 견고한 회로 설계에 중요한 LED의 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 Absolute Maximum Ratings

이 정격들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계치를 정의합니다. 이 한계치 이하 또는 해당 수준에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 역방향 전압 (V_R): 5V. 역바이어스 상태에서 이 전압을 초과하면 접합이 즉시 항복될 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F): 10 mA. 연속적으로 인가할 수 있는 직류 전류.
• 피크 순방향 전류 (I_FP): 40 mA. 이는 과도 서지를 처리하기 위해 펄스 조건(1 kHz에서 듀티 사이클 1/10)에서만 허용됩니다.
• 전력 소산 (P_d): 40 mW. 주변 온도 25°C에서 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력으로, V_F * I_F.
• 정전기 방전 (ESD): 150V (Human Body Model). 조립 과정에서 적절한 ESD 처리 절차가 필수적입니다.
• Operating & Storage Temperature: -40°C ~ +85°C (동작), -40°C ~ +90°C (보관).
• 솔더링 온도: 리플로우: 최대 10초간 피크 온도 260°C. 핸드 솔더링: 단자당 최대 3초간 350°C.

2.2 전기-광학 특성

별도로 명시하지 않는 한, 주변 온도 25°C, 순방향 전류 2mA에서 측정한 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 발광 세기 (I_v): 14.5 mcd (최소) ~ 36.0 mcd (최대) 범위이며, 일반적인 허용 오차는 ±11%입니다. 이는 LED의 인지되는 밝기를 정의합니다.
• 시야각 (2θ_1/2): 120도 (일반값). 이는 광도가 최대 광도의 절반이 되는 전체 각도로, 넓은 시야각을 나타냅니다.
• 피크 파장 (λ_p): 468 nm (일반값). 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d): 465.0 nm ~ 475.0 nm. 이는 빛의 지각되는 색상을 정의하며, ±1 nm의 엄격한 허용 오차를 가집니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ): 25 nm (일반값). 최대 파워의 절반에서 측정된 방출 스펙트럼의 폭입니다.
• 순방향 전압 (V_F): I_F=2mA, 허용 오차 ±0.05V. 이는 전류 제한 저항 계산에 매우 중요합니다.
• 역전류 (I_R): V_R=5V에서 최대 50 μA. 본 장치는 역바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다.

3. Binning System 설명

LED는 생산 후 핵심 파라미터에 따라 일관성을 보장하기 위해 분류(빈닝)됩니다. 부품 번호 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T는 이 빈 정보를 인코딩합니다.

3.1 광도 Binning (코드: L2, M1, M2, N1)

LED는 I=2mA에서 4개의 광도 등급으로 분류됩니다:_F=2mA:

• L2: 14.5 - 18.0 mcd
• M1: 18.0 - 22.5 mcd
• M2: 22.5 - 28.5 mcd
• N1: 28.5 - 36.0 mcd

부품 번호의 "N1"은 이 특정 유닛이 최고 밝기 등급에 속함을 나타냅니다.

3.2 주 파장 Binning (코드: X, Y)

LED는 I_F=2mA:

• X: 465.0 - 470.0 nm
• Y: 470.0 - 475.0 nm

부품 번호의 "X"는 더 낮은 파장 범위를 지정하여 약간 더 진한 파란색 색조를 나타냅니다.

3.3 순방향 전압 빈닝 (코드: 27, 28, 29, 30)

LED는 I에서 네 개의 순방향 전압 빈으로 그룹화됩니다._F=2mA:

• 27: 2.50 - 2.60 V
• 28: 2.60 - 2.70 V
• 29: 2.70 - 2.80 V
• 30: 2.80 - 2.90 V

부품 번호의 빈 문자열에 있는 "3"은 V_F 빈에 해당하여, 회로 설계에서 예측 가능한 전압 강하를 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 동작 조건에서 LED의 동작을 이해하는 데 필수적인 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 상대 발광 강도 대 순방향 전류

이 곡선은 발광 강도가 순방향 전류에 따라 증가하지만 비선형적인 방식으로 증가함을 보여줍니다. 이는 LED를 전압이 아닌 안정적이고 지정된 전류(예: 정격 출력을 위한 2mA)로 구동하는 것의 중요성을 강조합니다. 작은 전압 변화가 큰 전류 및 밝기 변화를 초래할 수 있기 때문입니다.

4.2 상대 발광 강도 대 주변 온도

LED의 출력은 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 일반적으로 낮은 온도에서 최대 작동 온도(+85°C)까지 강도가 점진적으로 감소하는 것을 보여줍니다. 설계자는 높은 주변 온도 또는 열 싱킹이 불량할 것으로 예상되는 애플리케이션에서 이러한 열적 디레이팅을 고려해야 합니다.

4.3 순방향 전류 디레이팅 곡선

이것은 중요한 설계 도구입니다. 이 곡선은 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 규정합니다. 온도가 증가함에 따라, 40mW 전력 소산 한도를 초과하고 열 폭주를 일으키는 것을 방지하기 위해 최대 안전 전류는 감소합니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯은 468 nm(청색)을 중심으로 하는 좁은 발광 대역을 확인하며, 일반적인 대역폭은 25 nm입니다. 이 순수한 스펙트럼은 InGaN 반도체 물질의 특징입니다.

4.5 방사 패턴

극좌표도는 120° 시야각을 보여주며, 빛의 강도가 공간적으로 어떻게 분포되는지 나타냅니다. 이 패턴은 일반적으로 람베르트 또는 준-람베르트 특성을 가져 넓은 영역에 걸쳐 균일한 조명을 제공합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

이 LED는 매우 컴팩트한 크기를 가집니다. 주요 치수(mm, 달리 명시되지 않는 한 공차 ±0.1mm)는 전체 길이, 너비, 높이 및 솔더 패드 레이아웃과 권장 PCB 랜드 패턴을 포함합니다. 정확한 치수는 적절한 솔더링 및 정렬을 보장하기 위해 PCB 레이아웃 및 솔더 페이스트 스텐실 설계에 매우 중요합니다.

5.2 극성 식별

캐소드는 일반적으로 패키지의 해당 측면에 녹색 음영이나 몰딩의 노치로 표시됩니다. 올바른 동작을 보장하려면 실장 시 정확한 극성을 준수해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

장기적인 신뢰성을 위해서는 이러한 지침을 준수하는 것이 가장 중요합니다.

6.1 리플로우 솔더링 프로파일 (무연)

상세한 온도 프로파일이 제공됩니다:

• 예열: 150-200°C에서 60-120초 동안 서서히 온도를 상승시켜 플럭스를 활성화합니다.
• 액상선 이상 시간 (TAL): 217°C 이상에서 60-150초.
• 최고 온도: 최대 260°C, 10초 이내로 유지.
• 가열/냉각 속도: 열충격을 최소화하기 위해 가열 최대 6°C/초, 냉각 최대 3°C/초.

동일한 LED에 리플로우는 2회를 초과하여 수행해서는 안 됩니다.

6.2 저장 및 습기 민감도

LED는 건조제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장되어 있습니다.

• 사용 준비가 될 때까지 백을 개봉하지 마십시오.
• 개봉 후, ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 저장 시 168시간(7일) 이내에 사용하십시오.
• 노출 시간을 초과하거나 건조제가 포화 상태인 경우, 리플로우 전에 60±5°C에서 24시간 동안 베이크아웃을 실시하여 "팝코닝"(수분 증발로 인한 패키지 균열)을 방지해야 합니다.

6.3 핸드 솔더링 및 재작업

핸드 솔더링이 필요한 경우:

• 인두기 팁 온도를 ≤350°C로 사용하십시오.
• 단자당 접촉 시간을 ≤3초로 제한하십시오.
• 저전력 인두기(≤25W)를 사용하십시오.
• 단자 사이에 ≥2초의 냉각 간격을 두십시오.
• 초기 납땜 후 재작업을 피하십시오. 불가피한 경우, 듀얼 팁 인두기를 사용하여 양쪽 단자를 동시에 가열하고 솔더 조인트에 무리를 주지 않으면서 부품을 들어 올리십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

LED는 7인치 릴에 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프 폭은 8mm입니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 자동화 피더와의 호환성을 보장하기 위해 캐리어 테이프 포켓 및 릴 허브/플랜지의 상세 치수가 제공됩니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 몇 가지 주요 식별자가 포함되어 있습니다:

• P/N: 완전한 제품 번호.
• QTY: 릴 상의 수량.
• CAT/HUE/REF: 각각 광도, 주파장, 순방향 전압 빈에 대응하는 코드.
• LOT No: 추적 가능 로트 번호.

8. 응용 제안 및 설계 고려사항

8.1 대표적인 응용 시나리오

• 백라이트: 작은 크기와 균일한 빛 분포로 인해 계기판 표시등, 멤브레인 스위치 및 심볼 조명에 이상적입니다.
• 통신 장비: 전화기, 팩스기 및 네트워킹 하드웨어의 상태 표시등 및 키패드 백라이트.
• LCD 평판 백라이트: 가장자리 조명 또는 직접 조명 방식의 소형 LCD 패널용 배열로 사용할 수 있습니다.
• 일반 표시: 소비자 및 산업용 전자제품의 전원 상태, 모드 표시등 및 장식용 조명.

8.2 핵심 설계 고려사항

1. 전류 제한: 외부 전류 제한 저항은 반드시 필수적입니다. LED의 지수적 I-V 특성은 전압의 작은 증가가 전류의 큰 증가를 유발하여 빠른 고장을 초래함을 의미합니다. 저항 값은 R = (V_공급 - V_F) / I 공식을 사용하여 계산됩니다._F.
2. 열 관리: 전력 소산은 낮지만, 최대 전류 근처 또는 높은 주변 온도에서 동작할 경우, 디레이팅 곡선에 따라 적절한 PCB 구리 면적 또는 써멀 비아를 확보하십시오.
3. ESD 보호: LED가 사용자가 접근 가능한 경우 입력 라인에 ESD 보호를 구현하고, 취급 시 적절한 ESD 프로토콜을 따르십시오.
4. 광학 설계: 120° 시야각은 넓은 커버리지를 제공합니다. 집중된 빛이 필요한 경우, 외부 렌즈나 도광판이 필요할 수 있습니다.

9. 기술적 비교 및 차별화

기존의 스루홀 블루 LED나 더 큰 SMD 패키지와 비교하여, 19-217은 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 크기: 초소형 2.0mm x 1.25mm의 점유 면적으로 전례 없는 설계 밀도를 실현합니다.
• 성능 일관성: 광도, 파장, 전압에 대한 엄격한 빈닝(binning)으로 다중 LED 적용 시 균일한 외관과 성능을 보장합니다.
• 제조 용이성: 자동화된 SMT 조립 라인과의 완벽한 호환성으로 수작업 삽입 대비 생산 비용을 크게 절감하고 신뢰성을 높입니다.
• 규정 준수: RoHS, REACH 및 무할로겐(Halogen-Free) 표준을 충족하여 엄격한 환경 규제가 있는 글로벌 시장에서 설계의 미래 대응성을 확보합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술적 파라미터 기준)

Q1: 순방향 전압이 명시되어 있는데, 왜 전류 제한 저항이 필요한가요?
A1: 순방향 전압은 특정 전류(2mA)에서의 특성값입니다. 공급 전압은 다양하며, LED의 V_F 자체에도 공차가 있고 온도에 따라 변합니다. 저항은 전류를 설정하는 선형적이고 안정적인 방법을 제공하여 LED를 과전류 상태로부터 보호합니다.

Q2: 이 LED를 10mA로 연속 구동할 수 있나요?
A2: 예, 10mA는 25°C에서의 절대 최대 연속 정격입니다. 그러나 순방향 전류 디레이팅 곡선을 확인해야 합니다. 주변 온도가 더 높으면 허용 최대 전류는 더 낮아집니다. 장기간 안정적으로 작동시키려면 5mA와 같이 더 낮은 전류로 구동하는 것이 권장됩니다.

Q3: 부품 번호의 "B3X"는 제 설계에 어떤 의미인가요?
A3: 이는 특정 성능 Bin을 나타냅니다. "B3X"는 광도와 주 파장에 대한 특정 Bin을 가리킵니다. 여러 유닛이나 생산 라인에 걸쳐 색상과 밝기의 일관성이 필요한 설계의 경우, Bin 코드를 포함한 완전한 부품 번호를 명시하고 준수하는 것이 필수적입니다.

Q4: 120° 시야각은 어떻게 해석해야 하나요?
A4: 이는 LED가 넓은 원뿔 형태로 빛을 방출한다는 의미입니다. 정면(0°)에서 볼 때 밝기가 최대입니다. 중심에서 ±60°(총 120°) 떨어진 지점에서는 밝기가 최대값의 절반으로 감소합니다. 이는 LED를 다양한 각도에서 확인해야 하는 응용 분야에 적합합니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 네 개의 파란색 상태 표시등이 있는 컴팩트 제어판 설계.
구현:

1. 회로 설계: 5V 시스템 전원 사용. 목표 I_F 좋은 밝기와 수명을 위해 = 5mA. 일반적인 V_F 가 2.7V라고 가정하면, R = (5V - 2.7V) / 0.005A = 460Ω을 계산합니다. 가장 가까운 표준값인 470Ω을 사용하세요.
2. PCB 레이아웃: 네 개의 LED를 정렬하여 배치하세요. 데이터시트의 권장 랜드 패턴을 정확히 따르세요. 약간의 열 완화를 위해 캐소드 패드에 연결된 작은 Copper Pour를 포함하세요.
3. 조립: 생산 라인이 준비될 때까지 릴을 밀봉된 상태로 보관하세요. 정확한 리플로우 프로파일을 따르세요. 솔더링 후 시각 검사를 수행하세요.
4. 결과: 일관된 파란색 색상과 밝기, 신뢰할 수 있는 동작, 전문적이고 소형화된 외관을 가진 네 개의 표시기.

12. 작동 원리 소개

이 LED는 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN) 반도체 칩을 기반으로 합니다. 접합의 내장 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. 이 재결합 과정에서 광자(빛) 형태로 에너지가 방출됩니다. InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출되는 빛의 파장(이 경우 약 468nm(청색))과 직접적으로 대응됩니다. 투명 에폭시 수지 봉지재는 칩을 보호하고, 광 출력을 형성하는 렌즈 역할을 하며, 높은 광학적 선명도와 장기적 안정성을 위해 제조되었습니다.

13. 기술 동향과 맥락

19-217 LED는 광전자 분야의 주요 동향을 보여줍니다: 끊임없는 소형화, SMT 호환성을 통한 제조성 향상, 환경 규정의 엄격한 준수. 청색 발광을 위한 InGaN 기술의 사용은 이제 성숙하고 매우 신뢰할 수 있습니다. 이러한 부품의 미래 발전은 더 높은 효율(단위 mA당 더 많은 광 출력), 고급 애플리케이션을 위한 더 엄격한 파라메트릭 제어, 온보드 드라이버 또는 제어 회로와의 통합에 초점을 맞출 수 있습니다. 이러한 소형, 신뢰할 수 있고 규정을 준수하는 지시등 및 백라이트에 대한 수요는 자동차, 산업, 소비자 및 IoT 기기 시장 전반에 걸쳐 계속 성장하고 있습니다.