SMD LED 23-21/R6C-AM1N2AY/2A 데이터시트 - 사이즈 2.3x2.1mm - 전압 1.55-2.15V - 색상 레드(632nm) - 전력 60mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

23-21 SMD LED는 제한된 공간에서 신뢰할 수 있는 표시등 조명 또는 백라이트가 필요한 현대 전자 애플리케이션을 위해 설계된 소형 표면 실장 발광 다이오드입니다. 이 부품은 기판 실장 면적, 조립 효율성 및 최종 제품 크기 측면에서 상당한 이점을 제공하여 기존 리드 프레임 타입 LED에 비해 큰 발전을 나타냅니다.

1.1 핵심 장점 및 제품 포지셔닝

23-21 SMD LED의 주요 장점은 미니어처 풋프린트에 있습니다. 약 2.3mm x 2.1mm의 치수로 인쇄 회로 기판(PCB) 크기를 크게 줄일 수 있습니다. 이는 더 높은 부품 집적도를 가능하게 하여 더 작은 전체 장치 프로필 내에서 더 복잡한 기능을 구현할 수 있게 합니다. 부품 자체와 완성된 어셈블리의 보관 공간 요구 사항이 줄어들어 물류 및 비용상의 이점을 제공합니다. 또한, SMD 패키지의 경량 특성으로 인해 웨어러블 기술, 소형 소비자 가전 및 소형화된 제어판과 같이 무게가 중요한 요소인 휴대용 및 미니어처 애플리케이션에 이상적인 후보입니다.

본 제품은 범용 표시등 및 백라이트 솔루션으로 포지셔닝됩니다. 고출력 조명용이 아닌, 일관된 색상과 신뢰할 수 있는 성능이 가장 중요한 상태 표시, 상징적 백라이트 및 저수준 주변 조명용으로 설계되었습니다.

1.2 주요 특징 요약

• 포장:7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 공급되며, 표준 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와 호환됩니다.
• 공정 호환성:주류 적외선(IR) 및 증기상 리플로우 솔더링 공정과 완벽하게 호환됩니다.
• 타입:단색 타입으로, 선명한 적색광을 방출합니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 무연(Pb-free)이며, 유해물질제한지침(RoHS)을 준수하고, EU REACH 규정을 준수하며, 할로겐 프리 기준(브롬 <900 ppm, 염소 <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)을 충족합니다.

2. 기술 파라미터: 심층적 객관적 해석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다. 이러한 한계를 이해하는 것은 신뢰할 수 있는 회로 설계에 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

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

• 역방향 전압 (V_R):5V. 이 값을 초과하는 역바이어스 전압을 가하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):25mA. 이는 주변 온도(T_a) 25°C에서 LED를 통해 연속적으로 흘릴 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):60mA. 이 더 높은 전류는 펄스 조건, 특히 듀티 사이클 1/10 및 주파수 1kHz에서만 허용됩니다. 짧고 고강도의 섬광에는 유용하지만 DC 동작에는 사용해서는 안 됩니다.
• 전력 소산 (P_d):60mW. 이는 장치가 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다. 일반적으로 너무 높은 전류로 구동하거나 너무 높은 주변 온도에서 동작함으로써 이 한계를 초과하면 접합 온도가 상승하여 성능이 저하되거나 고장이 발생할 수 있습니다.
• 정전기 방전 (ESD):인체 모델(HBM) 2000V. 이 정격은 중간 수준의 ESD 강건성을 나타냅니다. 조립 및 취급 중에는 여전히 표준 ESD 취급 주의사항(접지된 작업대, 손목 스트랩 사용)이 필요합니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. LED는 이 주변 온도 범위 내에서 작동하도록 설계되었습니다.
• 보관 온도 (T_stg):-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, T_a=25°C 및 순방향 전류(I_F) 5mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다. 이는 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_v):최소 18.0 mcd에서 최대 45.0 mcd까지의 범위입니다. 특정 유닛의 실제 값은 빈 코드에 따라 다릅니다(섹션 3 참조). 일반적인 값은 명시되지 않았으며, 이는 생산 편차에 따른 상당한 변동을 의미합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):130도. 이는 광도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 130° 각도는 비교적 넓은 시야 패턴을 나타내며, 다양한 각도에서 볼 수 있어야 하는 표시등에 적합합니다.
• 피크 파장 (λ_p):632 nm (일반적). 이는 스펙트럼 파워 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):617.5 nm ~ 633.5 nm 범위입니다. 이 파장은 빛의 인지된 색상에 해당하며 피크 파장보다 색도 측정 애플리케이션과 더 관련이 있습니다. 빈닝 시스템은 이 파라미터를 기반으로 장치를 분류합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):20 nm (일반적). 이는 최대 파워의 절반에서 방출 스펙트럼의 너비입니다. 20nm 값은 AlGaInP 기반 적색 LED의 특징으로, 비교적 순수하고 채도 높은 적색을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F=5mA에서 1.55V ~ 2.15V 범위입니다. 이 파라미터도 빈닝됩니다(섹션 3 참조). 낮은 순방향 전압은 저전압 배터리 구동 회로의 주요 장점입니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 10 µA. 이는 장치가 역바이어스될 때의 최대 누설 전류를 지정합니다.

공차 참고사항:데이터시트는 주요 파라미터에 대해 별도의 공차를 지정합니다: 광도(±11%), 주 파장(±1nm), 순방향 전압(±0.1V). 이 공차는 빈 범위 위에 적용되며, 가장 엄격한 공차 분석에서 고려되어야 합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산에서 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 대한 특정 최소 기준을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

장치는 I_F=5mA에서 측정된 광도에 따라 네 개의 빈(M1, M2, N1, N2)으로 분류됩니다.

• M1:18.0 – 22.5 mcd
• M2:22.5 – 28.5 mcd
• N1:28.5 – 36.0 mcd
• N2:36.0 – 45.0 mcd

더 높은 빈(예: N2)을 선택하면 더 밝은 LED가 보장되지만 비용이 더 높을 수 있습니다. 절대 밝기가 중요하지 않지만 여러 표시등 간의 일관성이 중요한 애플리케이션의 경우 단일 빈을 지정하는 것이 필수적입니다.

3.2 주 파장 빈닝

색상 일관성은 네 개의 파장 빈(E4, E5, E6, E7)을 통해 관리됩니다. 이는 여러 LED가 함께 사용되고 색상이 동일하게 보여야 하는 애플리케이션에 중요합니다.

• E4:617.5 – 621.5 nm (더 주황빛 레드)
• E5:621.5 – 625.5 nm
• E6:625.5 – 629.5 nm
• E7:629.5 – 633.5 nm (더 순수한 레드)

3.3 순방향 전압 빈닝

세 개의 전압 빈(00, 0, 1)은 효율적인 전류 제한 회로 설계, 특히 전압 매칭이 전류 분배를 개선할 수 있는 병렬 LED 어레이 설계에 도움이 됩니다.

• 00:1.55 – 1.75 V
• 0:1.75 – 1.95 V
• 1:1.95 – 2.15 V

4. 성능 곡선 분석

데이터시트가 "일반적인 전기-광학 특성 곡선"을 언급하고 있지만, 구체적인 그래프는 본문에 제공되지 않습니다. 표준 LED 동작과 주어진 파라미터를 기반으로 가능한 관계를 추론할 수 있습니다.

4.1 추론된 전류-전압(I-V) 관계

순방향 전압(V_F)은 5mA에서 지정됩니다. 일반적인 AlGaInP 적색 LED의 경우 I-V 곡선은 지수적입니다. 5mA보다 낮은 전류에서 LED를 동작시키면 비례적으로 더 낮은 V_F가 발생합니다(예: 2mA에서 ~1.8-2.0V). 최대 연속 전류인 25mA로 구동하면 V_F가 증가할 가능성이 높으며, 이는 반도체 및 접점의 저항성 발열로 인해 빈 범위의 상한 근처 또는 약간 위의 값에 도달할 수 있습니다. LED의 동적 저항이 매우 낮고 전압의 작은 증가가 전류의 큰 증가를 유발하여 열 폭주 위험이 있으므로 항상 직렬 저항기를 사용하여 전류를 제한해야 합니다.

4.2 광도 대 전류(L-I)

광도는 낮은 ~ 중간 전류 범위(이러한 장치의 경우 최대 ~20mA)에서 순방향 전류에 거의 비례합니다. 정격 광도는 5mA에서 측정됩니다. 20mA에서 동작하면 일반적으로 약 3.5~4배 더 높은 강도를 얻을 수 있지만, 이는 최대 전력 소산 한계(60mW)에 대해 확인해야 합니다. 20mA 및 V_F가 2.0V일 때 전력 소산은 40mW로, 25°C에서 한계 내에 있습니다. 그러나 효율(전기 와트당 광 출력)은 열 증가로 인해 더 높은 전류에서 종종 감소합니다.

4.3 온도 의존성

주요 파라미터는 온도에 민감합니다:

• 순방향 전압 (V_F):온도가 증가함에 따라 감소합니다(음의 온도 계수, 적색 LED의 경우 일반적으로 -2mV/°C). 직렬 저항기가 있는 정전압 소스로 구동되는 경우 전류가 약간 증가할 수 있습니다.
• 광도 (I_v):접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이 감소는 상당할 수 있으며, 종종 25°C 이상에서 °C당 약 0.5-1% 정도입니다. 특히 높은 주변 온도나 더 높은 전류로 구동할 때 일관된 밝기를 유지하려면 PCB에 적절한 열 관리가 필요합니다.
• 주 파장 (λ_d):온도에 따라 약간 이동하며, AlGaInP LED의 경우 일반적으로 약 0.1 nm/°C의 비율입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

데이터시트에는 23-21 SMD 패키지의 상세한 치수 도면이 포함되어 있습니다. 주요 특징은 다음과 같습니다:

• 전체 길이는 2.3 mm이고 너비는 2.1 mm입니다(따라서 23-21 명칭).
• 패키지에는 표면 실장을 위한 하단에 두 개의 애노드/캐소드 단자가 있습니다.
• 캐소드를 구분하기 위한 극성 표시기(상단 또는 하단에 노치 또는 녹색 표시)가 있습니다. 조립 중 올바른 방향은 매우 중요합니다.
• PCB 설계를 위한 권장 랜드 패턴(풋프린트)은 이러한 치수에서 파생되며, 일반적으로 장치 단자보다 약간 큰 솔더 패드를 포함하여 신뢰할 수 있는 솔더 필렛을 보장합니다.
• 명시되지 않은 모든 공차는 ±0.1mm입니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

이 가이드라인을 준수하는 것은 수율과 장기 신뢰성에 매우 중요합니다.

6.1 전류 제한 및 보호

필수사항:LED와 직렬로 외부 전류 제한 저항기를 사용해야 합니다. LED는 전류 구동 장치입니다. 저항기가 없으면 공급 전압(예: 배터리 전압 강하)의 작은 변동조차 순방향 전류의 크고 파괴적인 증가를 유발할 수 있습니다.

6.2 보관 및 습기 민감도

LED는 건조제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장되어 있습니다.

• 개봉 전:≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오.
• 개봉 후:"플로어 라이프"(부품이 주변 공장 공기에 노출될 수 있는 시간)는 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 1년입니다.
• 재건조:건조제가 포화 상태(색상 변화)를 나타내거나 플로어 라이프를 초과한 경우 재건조가 필요합니다: 리플로우 공정 사용 전 60°C ±5°C에서 24시간.

6.3 리플로우 솔더링 프로파일

무연(Pb-free) 리플로우 프로파일이 지정됩니다:

• 예열:150-200°C에서 60-120초.
• 액상선 이상 시간 (TAL):217°C 이상에서 60-150초.
• 피크 온도:최대 260°C, 최대 10초 동안 유지.
• 가열 속도:최대 6°C/초.
• 255°C 이상 시간:최대 30초.
• 냉각 속도:최대 3°C/초.

중요 제한사항:리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 가열 중 패키지에 기계적 응력을 가하지 말고 솔더링 후 PCB를 휘지 마십시오.

6.4 핸드 솔더링 및 리워크

핸드 솔더링은 허용되지만 열 손상을 피하기 위해 극도의 주의가 필요합니다.

• 팁 온도 ≤350°C의 솔더링 아이언을 사용하십시오.
• 단자당 접촉 시간을 ≤3초로 제한하십시오.
• 저출력 아이언(≤25W 용량)을 사용하십시오.
• 각 단자를 솔더링하는 사이에 ≥2초의 냉각 간격을 두십시오.
• 수리/리워크:LED가 솔더링된 후에는 권장되지 않습니다. 불가피한 경우, 듀얼 헤드 솔더링 아이언을 사용하여 두 단자를 동시에 가열하여 제거하여 솔더 조인트와 LED 내부 연결에 가해지는 응력을 최소화하십시오. 리워크 후 기능을 항상 확인하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

제품은 자동 조립을 위한 산업 표준 포장으로 공급됩니다:

• 캐리어 테이프 너비:8 mm.
• 릴 직경:7 인치.
• 릴당 수량:2000 개.

7.2 라벨 정보

릴 라벨에는 추적성과 올바른 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:

• CPN:고객 부품 번호(구매자가 할당).
• P/N:제조사 부품 번호(23-21/R6C-AM1N2AY/2A).
• QTY:포장 수량(2000).
• CAT:광도 등급(예: M1, N2).
• HUE:색도 좌표 및 주 파장 등급(예: E5, E6).
• REF:순방향 전압 등급(예: 00, 1).
• LOT No:추적성을 위한 제조 로트 번호.

8. 애플리케이션 제안 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 자동차 내장:계기판, 스위치 및 제어판의 백라이트.
• 통신 장비:전화기, 팩스기 및 네트워킹 하드웨어의 상태 표시등 및 키패드 백라이트.
• 소비자 가전:소형 LCD 디스플레이의 평면 백라이트, 리모컨, 가전 및 오디오 장비의 멤브레인 스위치 및 기호 백라이트.
• 일반 표시:다양한 전자 장치의 전원 상태, 모드 표시 및 경고 신호.

8.2 핵심 설계 고려사항

1. 전류 구동 회로:항상 직렬 저항기를 사용하십시오. 저항 값은 R = (V_공급- V_F) / I_F를 사용하여 계산하십시오. 빈에서 최대 V_F(예: 2.15V)를 사용하여 가장 높은 전압의 LED에서도 전류가 원하는 수준을 초과하지 않도록 하십시오.
2. 열 관리:저전력이지만, 주변 온도 및 인접 발열 부품의 영향을 고려하십시오. 일관된 밝기를 위해 고온 환경(>70°C)에서 절대 최대 전류(25mA)로 동작하는 것을 피하십시오.
3. 시각적 일관성:여러 LED가 함께 보이는 애플리케이션의 경우, 광도(CAT)와 주 파장(HUE) 모두에 대해 엄격한 빈을 지정하여 균일한 외관을 보장하십시오.
4. PCB 레이아웃:권장 랜드 패턴을 따르십시오. PCB 실크스크린의 극성 표시가 LED의 극성 표시기와 일치하는지 확인하십시오. LED와 다른 부품 사이에 충분한 간격을 확보하십시오.
5. ESD 보호:LED가 사용자 인터페이스에 직접 노출되는 경우 입력 라인에 기본 ESD 보호를 구현하거나, 조립이 ESD 통제 환경에서 수행되도록 하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

23-21 SMD LED는 매우 작은 폼 팩터와 포괄적인 빈닝 시스템을 갖춘 명확한 성능 사양의 조합을 통해 주로 차별화됩니다.

vs. 더 큰 SMD LED (예: 3528, 5050):23-21은 상당히 작은 풋프린트와 낮은 프로파일을 제공하여 더 조밀한 PCB 레이아웃과 더 얇은 최종 제품을 가능하게 합니다. 소형화를 위해 궁극적인 광 출력(루멘)을 절충하여 영역 조명보다는 표시등 수준의 애플리케이션에 이상적입니다.

vs. 칩 LED (패키지 없음):23-21은 통합 렌즈(130° 시야각용)와 솔더링 가능한 단자가 있는 견고한 핸들링 패키지를 제공하여, 특수한 장착 및 와이어 본딩이 필요한 베어 다이에 비해 조립을 단순화합니다.

vs. 스루홀 LED:주요 장점은 자동 조립 호환성, 감소된 기판 공간 및 굽히고 자르는 데 필요한 리드가 없다는 점입니다. 이는 대량 생산에서 더 낮은 조립 비용과 더 높은 신뢰성으로 이어집니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

Q1: 이 LED를 3.3V 또는 5V 논리 공급 전압에 직접 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 항상 직렬 전류 제한 저항기를 사용해야 합니다. 3.3V 공급 전압과 목표 전류 5mA, 최대 V_F가 2.15V인 경우, 최소 저항 값은 R = (3.3V - 2.15V) / 0.005A = 230Ω입니다. 표준 240Ω 또는 270Ω 저항기가 적절할 것입니다.

Q2: 왜 광도 범위(18~45 mcd)가 그렇게 넓나요?
A: 이는 반도체 제조의 자연스러운 변동을 반영합니다. 빈닝 시스템(M1, M2, N1, N2)을 통해 설계에 필요한 최소 밝기 수준을 선택할 수 있습니다. 회로에 최소 25 mcd가 필요한 경우 빈 N1 또는 N2를 지정하면 됩니다.

Q3: 이 LED는 야외 사용에 적합한가요?
A: 동작 온도 범위(-40°C ~ +85°C)는 광범위한 주변 조건을 견딜 수 있음을 시사합니다. 그러나 직사광선, 습기 및 자외선에 장기간 노출되는 것은 데이터시트에서 다루지 않습니다. 야외 사용의 경우 PCB에 추가 보호성 코팅을 고려하고, 명시되지 않은 경우 수지 재료의 자외선 안정성을 확인하십시오.

Q4: 부품 번호의 "R6C"는 무엇을 의미할까요?
A: 여기서 명시적으로 정의되지는 않았지만, 일반적인 LED 부품 번호 체계에서 "R"은 종종 적색을 나타내고, "6"은 주 파장 빈 또는 색상 코드와 관련이 있을 수 있으며, "C"는 투명 수지(장치 선택 가이드에 명시된 대로)를 나타낼 수 있습니다.

LED 사양 용어

LED 기술 용어 완전 설명