SMD LED 16-213/BHC-AN1P2/3T 블루 데이터시트 - 블루 컬러 - 5mA 순방향 전류 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

16-213/BHC-AN1P2/3T는 소형, 효율적, 신뢰성 있는 표시등 또는 백라이트 솔루션이 필요한 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)입니다. 이 부품은 인듐갈륨질화물(InGaN) 반도체 기술을 활용하여 일반적인 주 파장 468nm의 청색광을 생성합니다. 그 주요 설계 철학은 소형화와 자동화된 대량 생산 공정과의 호환성에 중점을 둡니다.

이 LED의 핵심 장점은 SMD 패키지에서 비롯됩니다. 기존의 리드형 부품에 비해 인쇄 회로 기판(PCB) 크기를 크게 줄이고 더 높은 부품 집적도를 가능하게 합니다. 이는 최종 제품의 폼 팩터를 더 작게 만드는 데 직접적으로 기여합니다. 또한, 패키지의 경량 특성은 무게가 중요한 요소인 휴대용 및 소형 응용 분야에 이상적입니다.

이 LED의 목표 시장은 소비자 가전, 산업 제어, 통신을 포함하여 광범위합니다. 일반적인 응용 분야로는 계기판, 스위치, 키패드의 백라이트, 전화기 및 팩스 기계와 같은 장치의 상태 표시등이 있습니다. 또한 소형 청색 광원이 필요한 일반 조명에도 적합합니다.

2. 기술 사양 및 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

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

• 역방향 전압 (V_R):5V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 순방향 전류 (I_F):25 mA. 이는 신뢰할 수 있는 작동을 위해 권장되는 최대 연속 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):100 mA (1/10 듀티 사이클, 1 kHz). 이 정격은 더 높은 전류의 짧은 펄스를 허용하며, 멀티플렉스 구동 방식에 유용하지만, 이 수준에서 지속적인 작동은 권장되지 않습니다.
• 전력 소산 (P_d):95 mW. 이는 패키지가 열 한계를 초과하지 않고 열로 소산할 수 있는 최대 전력으로, V_F* I_F.
• 정전기 방전 (ESD) 인체 모델 (HBM):150V. 이는 ESD에 대한 중간 정도의 민감도를 나타냅니다. 잠재적 또는 치명적인 고장을 방지하기 위해 적절한 취급 절차(접지된 작업대, 도전성 폼 등)가 필요합니다.
• 작동 및 보관 온도:-40°C ~ +85°C (작동), -40°C ~ +90°C (보관). 넓은 범위는 가혹한 환경에서도 기능을 보장합니다.
• 솔더링 온도:리플로우 (최대 10초 동안 260°C) 또는 핸드 (최대 3초 동안 350°C). 이 프로파일은 무연 조립 공정에 매우 중요합니다.

2.2 전기-광학 특성

이 매개변수는 별도로 명시되지 않는 한, 주변 온도 25°C, 순방향 전류(I_F) 5 mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다.

• 광도 (I_v):28.5 ~ 72.0 mcd (밀리칸델라). 넓은 범위는 빈닝 시스템(섹션 3에서 상세 설명)을 통해 관리됩니다. 일반적인 값은 명시되지 않았으며, 이는 선택이 특정 빈 코드를 기반으로 함을 의미합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):120도 (일반적). 이는 광도가 최대값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 120° 각도는 매우 넓은 방사 패턴을 제공하여 집속된 빔보다는 영역 조명에 적합합니다.
• 피크 파장 (λ_p):468 nm (일반적). 이는 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):464.5 ~ 476.5 nm. 이는 인간의 눈이 인지하는 LED 색상의 단일 파장이며, 빈닝의 대상이기도 합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):35 nm (일반적). 이는 피크 파장을 중심으로 방출되는 파장의 범위를 정의합니다. 더 좁은 대역폭은 스펙트럼적으로 더 순수한 색상을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):2.7V ~ 3.7V, I_F=5mA에서 일반적인 값은 3.3V입니다. 이 매개변수는 ±0.05V의 허용 오차를 가집니다. V_F는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 50 µA. 낮은 역방향 전류가 바람직합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈으로 분류됩니다. 이 장치는 두 개의 독립적인 빈닝 매개변수를 사용합니다.

3.1 광도 빈닝

광도는 네 개의 빈(N1, N2, P1, P2)으로 분류되며, 각각 특정 범위를 포함합니다. 가장 낮은 값(N1 최소: 28.5 mcd)부터 가장 높은 값(P2 최대: 72.0 mcd)까지의 전체 범위는 상당합니다. 설계자는 응용 분야에 필요한 최소 밝기 수준을 보장하기 위해 필요한 빈을 지정해야 합니다. 빈 내 허용 오차는 ±11%입니다.

3.2 주 파장 빈닝

인지되는 청색 색조를 결정하는 주 파장은 네 개의 빈(A9, A10, A11, A12)으로 분류됩니다. 이 빈들은 464.5 nm(더 푸르고 짧은 파장)부터 476.5 nm(약간 녹색빛이 도는 긴 파장)까지 걸쳐 있습니다. 빈을 지정하면 제품 내 여러 LED 간의 색상 균일성을 보장합니다. 빈 내 허용 오차는 ±1 nm입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 LED의 다양한 작동 조건에서의 동작을 이해하는 데 필수적인 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 다이오드의 일반적인 지수 관계를 보여줍니다. 권장 작동 전류 5-20 mA에서 순방향 전압은 3.0V ~ 3.8V 범위에서 상대적으로 안정적입니다. 이 비선형 관계는 작은 전압 변화가 큰 전류 변동을 일으킬 수 있기 때문에 LED 구동에 있어 정전압원보다 정전류 드라이버가 훨씬 우수한 이유를 강조합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 낮은 ~ 중간 범위에서 광 출력이 순방향 전류에 거의 비례함을 보여줍니다. 그러나 효율성(단위 전기 입력당 광 출력)은 일반적으로 열 발생 증가로 인해 매우 높은 전류에서 감소합니다. 최대 정격 전류(25 mA) 근처에서 작동하면 더 높은 밝기를 제공할 수 있지만, 수명과 효율성이 감소하는 대가를 치르게 됩니다.

4.3 광도 대 주변 온도

광 출력은 주변 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이는 중요한 열 관리 고려 사항입니다. 예를 들어, LED가 최대 온도(+85°C)에서 작동하면 광도는 25°C에서의 정격 값보다 현저히 낮아집니다. LED 접합 온도를 최소화하고 안정적인 광 출력을 유지하기 위해 적절한 PCB 열 설계(구리 영역, 비아홀)가 필요합니다.

4.4 순방향 전류 감액 곡선

이 그래프는 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 명시적으로 정의합니다. 온도가 증가함에 따라 최대 안전 전류는 선형적으로 감소합니다. 이는 접합 온도가 한계를 초과하여 열화를 가속화하는 것을 방지하기 위한 것입니다. 설계자는 예상 최대 주변 온도에 적합한 작동 전류를 선택하기 위해 이 곡선을 사용해야 합니다.

4.5 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯은 약 468 nm에서 피크를 보이고 반치폭(FWHM)이 약 35 nm인 청색 발광을 확인시켜 줍니다. 가시 스펙트럼의 다른 부분에서는 최소한의 방출만 있어 청색 LED로서 좋은 색 순도를 나타냅니다.

4.6 방사 패턴

극좌표도는 120° 시야각을 시각적으로 확인시켜 주며, 0°(칩에 수직)에서 강도가 가장 높고 가장자리로 갈수록 부드럽게 감소하는 람베르트형 방사 패턴을 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 표준 SMD 패키지에 장착되어 있습니다. 치수 도면은 본체 길이, 너비, 높이, 리드(단자) 간격을 포함한 PCB 풋프린트 설계에 중요한 측정값을 제공합니다. 적절한 배치와 솔더링을 위해 이 치수를 준수해야 합니다. 참고 사항에는 별도로 명시되지 않는 한 일반 허용 오차 ±0.1 mm가 지정되어 있습니다.

5.2 권장 패드 레이아웃

권장 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 여기에는 패드 크기, 모양 및 간격이 포함됩니다. 데이터시트는 이것이 참조 설계이며 개별 제조 능력(예: 솔더 페이스트 스텐실 설계, 리플로우 프로파일)에 따라 수정되어야 한다고 올바르게 조언합니다. 패드 설계의 주요 목표는 신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성과 적절한 열 방출을 보장하는 것입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

무연 리플로우 솔더링을 위한 상세한 온도 프로파일이 제공됩니다. 주요 매개변수는 다음과 같습니다: 예열 단계(60-120초 동안 150-200°C), 액상선 이상 시간(60-150초 동안 217°C), 최대 10초 동안 260°C를 초과하지 않는 피크 온도, 제어된 상승/냉각 속도. 부품에 열 응력을 피하기 위해 리플로우를 두 번 이상 수행해서는 안 된다고 명시되어 있습니다.

6.2 핸드 솔더링 지침

핸드 솔더링이 필요한 경우, 엄격한 제한이 부과됩니다: 솔더링 아이언 팁 온도<350°C, 단자당 접촉 시간 ≤ 3초, 아이언 전력 ≤ 25W, 각 단자 솔더링 사이 최소 2초 간격. 데이터시트는 손상이 종종 핸드 솔더링 중에 발생한다고 경고하며, 리플로우 공정을 선호함을 강조합니다.

6.3 보관 및 습기 민감도

LED는 건조제와 함께 방습 백에 포장되어 있습니다. 개봉 전에는 ≤ 30°C 및 ≤ 90% RH에서 보관해야 합니다. 개봉 후, "플로어 라이프"는 ≤ 30°C / ≤ 60% RH 조건에서 1년입니다. 이를 초과할 경우, 리플로우 전에 베이킹 처리(24시간 동안 60 ± 5°C)가 필요하며, 이는 "팝코닝"(솔더링 중 기화된 수분으로 인한 패키지 균열)을 방지하기 위함입니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

장치는 7인치 직경 릴에 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 릴 치수, 테이프 포켓 설계 및 커버 테이프 사양은 자동 피크 앤 플레이스 장비와의 호환성을 보장하기 위해 상세히 설명되어 있습니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 여러 코드가 포함되어 있습니다:

• P/N:제품 번호 (전체 부품 번호, 예: 16-213/BHC-AN1P2/3T).
• CAT:광도 등급 (밝기에 대한 빈 코드: N1, N2, P1, P2).
• HUE:색도 및 주 파장 등급 (색상에 대한 빈 코드: A9, A10, A11, A12).
• REF:순방향 전압 등급.
• LOT No:추적 가능 로트 번호.

이 코드들은 추적 가능성과 생산에 올바른 부품 변형이 사용되도록 보장하는 데 필수적입니다.

8. 응용 제안 및 설계 고려 사항

8.1 전류 제한은 필수

데이터시트의 첫 번째 주의 사항은 강조합니다: "고객은 보호를 위해 저항기를 적용해야 합니다." LED의 가파른 I-V 곡선으로 인해 공급 전압의 작은 증가가 크고 잠재적으로 파괴적인 전류 증가를 일으킬 수 있습니다. 안전한 작동을 위해 직렬 저항기 또는, 바람직하게는 전용 정전류 LED 드라이버 회로가 필요합니다.

8.2 열 관리

패키지는 작지만 성능은 온도에 의존합니다. 일관된 밝기와 긴 수명을 위해 PCB 레이아웃은 열 관리 기술을 포함해야 합니다. 여기에는 LED의 열 패드(해당되는 경우) 또는 캐소드/애노드 패드에 연결된 충분한 구리 영역을 히트 싱크 역할로 사용하고, 열 비아홀을 사용하여 내부 또는 하단층으로 열을 전달하는 것이 포함될 수 있습니다.

8.3 광학 설계

120° 시야각은 이 LED를 2차 광학 장치 없이도 광범위한 영역 조명에 적합하게 만듭니다. 더 집중된 빛을 위해서는 외부 렌즈나 반사판이 필요합니다. 설계자는 백라이트 응용 분야를 위한 도광판이나 확산판을 계획할 때 각도별 강도 분포를 고려해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 LED의 주요 차별점은 패키지 크기, 넓은 시야각, 청색 색상점 및 상세한 빈닝 구조의 특정 조합에 있습니다. 빈닝되지 않거나 느슨하게 빈닝된 LED와 비교하여, 시각적 일관성이 필요한 응용 분야에서 색상과 밝기에 대한 더 큰 예측 가능성을 제공합니다. 표준 SMD 조립 공정 및 무연 솔더링과의 호환성은 현대 전자 제조 라인에 바로 적용 가능한 부품으로 만듭니다. 포괄적인 감액 곡선과 응용 경고 세트는 설계자가 사양의 한계 내에서 부품을 신뢰성 있게 사용할 수 있는 필요한 데이터를 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

10.1 LED가 예상보다 어두운 이유는 무엇입니까?

작동 조건을 확인하십시오: 1) 순방향 전류가 정확히 5 mA(또는 데이터시트 테스트 조건에 해당하는 전류)인지 확인합니다. 2) 주변 온도를 확인합니다. 광도는 온도 상승에 따라 감소합니다(섹션 4.3 참조). 3) 구매한 빈 코드(라벨의 CAT)를 확인합니다. 동일한 전류에서 N1 빈 LED는 P2 빈 LED보다 밝기가 낮습니다.

10.2 올바른 전류 제한 저항기를 어떻게 선택합니까?

옴의 법칙을 사용하십시오: R = (V_공급- V_F) / I_F. 데이터시트의 최대 V_F(3.7V)를 사용하여 최악의 조건에서도 원하는 I_F로 전류를 제한할 최소 저항 값을 계산합니다. 그런 다음 저항기의 전력 정격을 확인합니다: P_R= (I_F)²* R.

10.3 3.3V 마이크로컨트롤러 핀으로 이 LED를 구동할 수 있습니까?

직접적으로는 권장되지 않습니다. 일반적인 V_F는 3.3V이고 최대 3.7V일 수 있습니다. 3.3V 공급에서는 LED를 일관되게 켜기에 충분한 전압 여유가 부족할 수 있으며, 특히 V_F가 증가할 수 있는 낮은 온도에서 그렇습니다. 또한, MCU 핀에는 전류 공급 한계(종종 20-25mA)가 있습니다. 트랜지스터나 드라이버 회로가 적절한 인터페이스입니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

시나리오: 여러 개의 균일한 청색 LED가 있는 상태 표시등 패널 설계.

1. 사양:필요한 최소 밝기와 정확한 색조를 정의합니다. 균일성을 위해 광도(예: P1)와 주 파장(예: A10) 모두에 대해 단일하고 엄격한 빈을 지정합니다.
2. 회로 설계:여러 LED에 채널당 5 mA를 전달할 수 있는 정전류 드라이버 IC를 사용합니다. 이는 작은 V_F variations.
3. PCB 레이아웃:제안된 레이아웃에 따라 패드를 설계합니다. 열 방산을 돕기 위해 각 LED의 캐소드 패드에 연결된 작은 구리 영역을 포함합니다. 상호 가열을 피하기 위해 LED 간격을 유지합니다.
4. 조립:리플로우 프로파일을 정확히 따릅니다. 즉시 사용하지 않으면 개봉된 릴을 건조 캐비닛에 보관합니다.
5. 검증:의도한 작동 전류와 예상 최대 주변 온도에서 샘플 유닛의 순방향 전압과 광 출력을 측정하여 성능을 확인합니다.

12. 작동 원리 소개

이 LED는 InGaN 재료로 만들어진 반도체 p-n 접합을 기반으로 합니다. 접합의 전위 장벽(순방향 전압 V_F)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. InGaN과 같은 직접 밴드갭 반도체에서 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 에너지 밴드갭은 방출된 광자의 파장을 결정하며, 이 경우 가시 스펙트럼의 청색 영역(~468 nm)에 있습니다. 에폭시 수지 패키지는 반도체 칩을 보호하고, 광 출력을 형성하는 렌즈 역할을 하여(120° 시야각을 초래), 솔더링을 위한 기계적 구조를 제공합니다.

13. 기술 동향

16-213 시리즈와 같은 SMD LED는 소형화 및 자동화 조립을 위한 산업 표준을 나타냅니다. 이 분야의 지속적인 동향은 다음과 같습니다:

• 효율성 증가:더 높은 광 효율(전기 와트당 더 많은 광 출력)을 달성하기 위한 새로운 에피택셜 구조 및 재료 개발.
• 색상 일관성 향상:생산 직후부터 더 엄격한 색상 및 밝기 허용 오차를 제공하기 위한 제조 제어 및 빈닝 알고리즘 발전.
• 향상된 열 성능:더 낮은 열 저항을 가진 패키지 개발로 더 높은 구동 전류를 허용하고 고온에서 성능을 유지.
• 통합:다중 칩 패키지(RGB, 백색) 및 통합 드라이버 또는 제어 회로가 있는 LED("스마트 LED")로의 이동.

이 데이터시트에 설명된 부품은 무수한 전자 장치에서 계속 필수적인 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 단일 색상 표시등 LED의 더 넓은 생태계에 적합합니다.