SMD LED 27-21 순백색 데이터시트 - 패키지 2.7x2.1mm - 전압 2.7-3.15V - 전력 40mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

27-21 SMD LED는 소형화와 높은 신뢰성이 요구되는 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 컴팩트한 표면 실장 발광 다이오드입니다. 이 부품은 기존의 리드 프레임 타입 LED에 비해 획기적인 발전을 이루어 보드 공간을 크게 줄이고, 패키징 밀도를 높이며, 궁극적으로 더 작고 효율적인 최종 사용자 장비 개발에 기여합니다. 경량 구조 덕분에 공간과 무게가 중요한 제약 조건인 응용 분야에 특히 적합합니다.

이 LED는 황색 확산 수지로 캡슐화된 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 칩 소재를 통해 순백색 빛을 방출합니다. 이 조합은 다양한 지시등 및 백라이트 기능에 적합한 일관되고 확산된 광 출력을 제공합니다. 본 제품은 RoHS(유해물질 제한), EU REACH 규정을 포함한 현대 환경 및 안전 표준을 완전히 준수하며, 브롬 및 염소 함량이 지정된 한도 이하로 유지되는 무할로겐 부품으로 제조됩니다.

2. 기술 사양 및 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 조건에서 또는 이 조건 아래에서의 동작은 보장되지 않으며 회로 설계 시 피해야 합니다.

• 역방향 전압 (V_R):5V. 역바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 순방향 전류 (I_F):10mA (연속). 이는 신뢰할 수 있는 장기 운전을 위한 권장 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):100mA. 이는 펄스 조건(듀티 사이클 1/10 @ 1kHz)에서만 허용되며 연속 구동에는 사용해서는 안 됩니다.
• 전력 소산 (P_d):40mW. 이는 열적 한계를 초과하지 않고 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력으로, 순방향 전압(V_F) * 순방향 전류(I_F)로 계산됩니다.
• 정전기 방전 (ESD) 인체 모델 (HBM):150V. 이는 ESD에 대한 중간 정도의 민감도를 나타냅니다. 적절한 취급 절차(접지된 작업대, ESD 안전 포장 등)가 필수적입니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 이 장치는 산업용 온도 범위로 등급이 매겨져 있습니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도 (T_sol):표준 리플로우 프로파일(피크 260°C, 10초) 및 핸드 솔더링(단자당 최대 350°C, 3초)과 호환됩니다.

2.2 전기-광학 특성

이 매개변수는 주변 온도 25°C, 순방향 전류 5mA의 표준 테스트 조건에서 측정되며, 비교 및 빈닝을 위한 공통 기준점 역할을 합니다.

• 광도 (I_v):57.0 - 112 mcd (밀리칸델라). 넓은 범위는 LED가 특정 출력 그룹(P2, Q1, Q2)으로 분류되는 빈닝 과정을 반영합니다. 일반적인 값은 명시되지 않으며, 이 빈닝된 범위 내에 속합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):140도 (일반적). 이 넓은 시야각은 빛을 산란시키는 황색 확산 수지의 특징으로, 집중된 빔보다는 넓은 조명이 필요한 응용 분야에 LED를 적합하게 만듭니다.
• 순방향 전압 (V_F):2.70V - 3.15V. 이는 5mA로 구동될 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다. LED는 또한 특정 전압 범위(코드 15, 16, 17)로 빈닝됩니다. ±0.1V의 허용 오차가 명시되어 있습니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 50 µA (최대). 이 매개변수는 테스트 목적으로만 사용되며, 장치는 역바이어스 상태에서 동작하도록 설계되지 않았습니다.

중요 참고사항:데이터시트는 역방향 전압 조건이 테스트 전용이며 LED를 역방향으로 동작시켜서는 안 된다고 명시적으로 경고합니다. 설계자는 회로에서 올바른 극성을 보장해야 합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산에서 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 성능 매개변수를 기반으로 테스트되고 "빈"으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 응용 분야 요구에 맞게 엄격하게 제어된 특성을 가진 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 5mA에서의 광 출력을 기준으로 세 개의 빈으로 분류됩니다:

• 빈 P2:57.0 - 72.0 mcd
• 빈 Q1:72.0 - 90.0 mcd
• 빈 Q2:90.0 - 112 mcd

광도에 대해 ±11%의 일반 허용 오차도 명시되어 있습니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

전류 조절 설계를 돕기 위해 LED는 순방향 전압 강하에 따라 빈닝됩니다:

• 빈 15:2.70V - 2.85V
• 빈 16:2.85V - 3.00V
• 빈 17:3.00V - 3.15V

순방향 전압에 대해 ±0.1V의 허용 오차가 명시되어 있습니다.

3.3 색도 좌표 빈닝

색상 일관성을 위해 백색 광 출력은 CIE 1931 색도도 상의 좌표에 따라 빈닝됩니다. 데이터시트는 6개의 빈(1부터 6까지)을 정의하며, 각각은 x,y 색도 좌표 플롯 상의 사변형 영역을 지정하고 ±0.01의 허용 오차를 가집니다. 이 정밀한 빈닝은 선택된 빈 내의 모든 LED가 거의 동일한 백색 색상점을 나타내도록 보장하며, 색상 균일성이 가장 중요한 백라이트 어레이와 같은 응용 분야에 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

PDF에서 "일반적인 전기-광학 특성 곡선"을 언급하고 있지만, 특정 그래프(예: I_V대 I_F, I_V대 온도, 스펙트럼 분포)는 제공된 텍스트에 자세히 설명되어 있지 않습니다. 일반적으로 이러한 곡선은 다음을 보여줍니다:

• 광도 대 순방향 전류 (I_V-I_F):광 출력이 전류와 함께 증가하지만 정격 최대치를 초과하는 높은 전류에서 포화되거나 저하될 수 있는 비선형 관계입니다.
• 광도 대 주변 온도 (I_V-T_a):광 출력은 일반적으로 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 이러한 디레이팅을 정량화하며, 응용 분야의 열 관리에 매우 중요합니다.
• 순방향 전압 대 접합 온도 (V_F-T_j): V_F일반적으로 음의 온도 계수를 가지며, 온도가 증가함에 따라 감소합니다.
• 스펙트럼 파워 분포:가시 파장 스펙트럼 전체에 걸친 빛의 상대적 강도를 보여주는 플롯으로, "백색" 색상 품질(예: 쿨 화이트, 웜 화이트)을 정의합니다.

설계자는 표준 5mA/25°C 테스트 조건 외부에서 LED를 동작시킬 때 성능을 정확하게 예측하기 위해 이러한 곡선을 참조해야 합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

27-21 SMD LED는 컴팩트한 점유 면적을 가집니다. 치수 도면은 달리 명시되지 않는 한 ±0.1mm의 허용 오차를 가진 패키지 크기를 나타냅니다. 도면에서 볼 수 있는 주요 특징으로는 부품 외곽선, 전극 패드 위치 및 극성 표시(캐소드 표시기일 가능성)가 있습니다. 정확한 치수(길이, 너비, 높이)는 PCB 랜드 패턴 설계 및 자동화 장비에 의한 적절한 배치를 보장하는 데 중요합니다.

5.2 극성 식별

패키지에는 캐소드(음극) 단자를 식별하기 위한 표시가 포함되어 있습니다. 장치 손상을 방지하기 위해 조립 중 올바른 극성을 준수해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

이 LED는 적외선 및 증기상 리플로우 공정과 호환됩니다. 권장되는 무연 리플로우 프로파일이 제공됩니다:

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

중요 규칙:동일한 LED 조립체에 대해 리플로우 솔더링을 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우:

• 팁 온도가 350°C 미만인 솔더링 아이언을 사용하십시오.
• 단자당 접촉 시간을 3초로 제한하십시오.
• 용량이 25W 이하인 아이언을 사용하십시오.
• 열 응력을 관리하기 위해 각 단자를 솔더링하는 사이에 최소 2초의 간격을 두십시오.

데이터시트는 손상이 종종 핸드 솔더링 중에 발생한다고 경고하므로 각별한 주의가 필요합니다.

6.3 보관 및 습기 민감도

LED는 방습 재료(건제제가 들어 있는 알루미늄 방습 백 내의 캐리어 테이프)로 포장됩니다.

• 개봉 전:≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH) 조건에서 보관하십시오.
• 개봉 후:"플로어 라이프"는 ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 1년입니다. 사용하지 않은 부품은 방습 포장에 다시 밀봉해야 합니다.
• 베이킹:건제제가 포화 상태를 나타내거나 보관 시간을 초과한 경우, 사용 전 LED를 60 ±5°C에서 24시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

LED는 자동화 조립을 위한 산업 표준 포장으로 공급됩니다:

• 테이프:7인치 직경 릴에 감긴 8mm 폭 테이프.
• 수량:릴당 3000개.
• 캐리어 테이프 및 릴에 대한 상세 치수 도면이 제공되며, 표준 허용 오차는 ±0.1mm입니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 추적성 및 사양을 위한 몇 가지 주요 코드가 포함되어 있습니다:

• P/N:제품 번호 (예: 27-21/T3D-AP2Q2HY/3C).
• QTY:포장 수량.
• CAT:광도 등급 (예: P2, Q1, Q2).
• HUE:색도 좌표 및 주 파장 등급 (예: 빈 1-6).
• REF:순방향 전압 등급 (예: 15, 16, 17).
• LOT No:추적성을 위한 제조 로트 번호.

8. 적용 제안

8.1 일반적인 적용 시나리오

데이터시트는 LED의 작은 크기, 확산광 및 신뢰성을 활용한 몇 가지 주요 응용 분야를 나열합니다:

• 백라이트:계기판 대시보드, 스위치 및 키패드용.
• 통신 장비:전화기 및 팩스 기기의 상태 표시등 및 백라이트로.
• LCD 디스플레이:소형 LCD 패널, 스위치 범례 및 기호에 평평하고 균일한 백라이트를 제공합니다.
• 일반 지시등 용도:컴팩트하고 밝은 백색 지시등이 필요한 모든 응용 분야.

8.2 설계 고려사항 및 주의사항

데이터시트에는 신뢰할 수 있는 동작을 위한 중요한 경고가 포함되어 있습니다:

• 전류 제한은 필수입니다:LED와 직렬로 외부 전류 제한 저항을 항상 사용해야 합니다. 순방향 전압은 약간의 음의 온도 계수를 가지며, 이는 LED가 가열됨에 따라 V_F가 약간 떨어진다는 것을 의미합니다. 저항이 없으면 이로 인해 전류가 크게 증가(열 폭주)하여 LED를 태울 수 있습니다. 저항은 전류를 안정화시킵니다.
• 기계적 응력 피하기:솔더링 중 또는 최종 조립 시 LED 본체에 응력을 가하지 마십시오. 솔더링 후 PCB 휨을 피하십시오.
• 수리:LED가 솔더링된 후 보드를 수리하거나 재작업하는 것은 강력히 권장되지 않습니다. 절대적으로 필요한 경우, 열 응력을 최소화하기 위해 두 단자를 동시에 가열하는 전문적인 더블 헤드 솔더링 아이언을 사용해야 합니다. 단일 지점 재가열은 손상을 일으킬 수 있습니다.
• ESD 보호:장치의 150V HBM 등급으로 인해 취급 및 조립 중 표준 ESD 예방 조치를 구현하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

데이터시트에서 다른 특정 LED 모델과의 직접적인 비교는 제공되지 않지만, 27-21 패키지는 특정 상황에서 명확한 장점을 제공합니다:

• 리드형 LED 대비:주요 장점은 보드 공간과 무게의 극적인 감소로, 현대적이고 소형화된 전자 장치를 가능하게 합니다. 또한 리드 구부리기 및 삽입이 필요 없어 자동화 조립을 간소화합니다.
• 더 큰 SMD LED (예: 3528, 5050) 대비:27-21은 초소형 설계를 위한 더 작은 점유 면적을 제공하지만, 더 큰 패키지에 비해 총 광 출력 또는 열 소산 능력이 떨어질 수 있습니다.
• 클리어 렌즈 LED 대비:황색 확산 수지는 훨씬 더 넓은 시야각(140°)과 더 부드럽고 균일한 외관을 제공하여, 더 집중된 빔을 생성하는 클리어 렌즈와 달리 LED가 직접 보이는 응용 분야에서 우수합니다.

RoHS, REACH 및 무할로겐 표준 준수는 현대 부품에 대한 기본 기대치이지만, 오래된 비준수 재고에 대한 주요 차별화 요소로 남아 있습니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

10.1 직렬 저항이 절대적으로 필요한 이유는 무엇인가요?

LED는 전압 구동이 아닌 전류 구동 장치입니다. 그들의 V-I 곡선은 매우 가파릅니다. 순방향 전압의 작은 변화(온도 변화 또는 제조 편차로 인해 발생할 수 있음)는 전류의 큰 변화를 일으킵니다. 직렬 저항은 간단한 선형 전류 조절기 역할을 하여 동작점을 안정화시키고 LED의 열 폭주 및 파괴를 방지합니다.

10.2 빈 코드(P2, Q1, 15, 16 등)가 제 설계에 어떤 의미가 있나요?

빈닝은 일관성을 보장합니다. 설계에 여러 LED 간의 균일한 밝기가 필요한 경우(예: 백라이트 어레이), 동일한 광도 빈(CAT)의 LED를 지정해야 합니다. 전원 공급 장치에 엄격한 전압 마진이 있는 경우, 더 엄격한 순방향 전압 빈(REF)을 지정하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 색상이 중요한 응용 분야의 경우 색도 빈(HUE)을 지정하는 것이 필수적입니다. 빈닝되지 않았거나 혼합된 빈의 LED를 사용하면 최종 제품에서 가시적인 밝기 또는 색상 변동이 발생할 수 있습니다.

10.3 이 LED를 10mA로 연속 구동할 수 있나요?

예, 10mA는 정격 최대 연속 순방향 전류입니다. 그러나 절대 최대 정격에서 동작하면 장기 신뢰성이 감소하고 접합 온도가 증가할 수 있습니다. 최적의 수명과 안정성을 위해, 특히 열 관리가 제한된 경우 테스트 전류인 5mA 이하에서 LED를 구동하는 것이 권장됩니다.

10.4 시야각이 140도입니다. 이 각도 전체에 걸쳐 광 출력이 균일한가요?

"시야각"(2θ_1/2)은 광도가 0도(직접 온축)에서의 강도의 절반이 되는 각도로 정의됩니다. 황색 확산 수지는 람베르시안과 유사한 방출 패턴을 생성하며, 강도는 온축에서 가장 높고 가장자리로 갈수록 감소합니다. 클리어 렌즈 LED에 비해 광각 시청에 매우 우수한 균일성을 제공하지만, 전체 140°에 걸쳐 완벽한 균일성은 달성되지 않습니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

시나리오: 백라이트 멤브레인 스위치 패널 설계.

1. 선택:27-21 LED는 작은 크기(스위치 아이콘 뒤에 맞음), 확산광(균일한 조명) 및 표면 실장 호환성(스위치 PCB에 자동화 조립 적합) 때문에 선택되었습니다.
2. 회로 설계:밝기와 수명의 균형을 위해 5mA의 정전류가 선택되었습니다. 3.3V 공급 전압과 빈 16의 V_F(일반적 2.93V)를 가정하여 직렬 저항을 계산합니다: R = (V_공급- V_F) / I_F= (3.3V - 2.93V) / 0.005A = 74 옴. 표준 75옴 저항이 선택되었습니다.
3. PCB 레이아웃:랜드 패턴은 패키지 치수 도면에 정확히 따라 설계되었습니다. LED와 멤브레인 층 사이에 적절한 간격이 유지됩니다.
4. 조달:패널의 모든 스위치에서 일관된 백색 색상점을 위해 밝기는 빈 Q1, 색상은 빈 2 또는 3으로 지정하여 LED를 주문합니다.
5. 조립:부품은 사용할 때까지 밀봉된 백에 보관됩니다. PCB는 지정된 프로파일을 사용하여 단일 리플로우 패스를 거칩니다. 취급 중 LED에 가해지는 응력을 피합니다.

12. 동작 원리 소개

27-21 LED는 반도체 p-n 접합을 기반으로 하는 고체 조명원입니다. 활성 영역은 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 화합물 반도체를 사용합니다. 다이오드의 턴온 문턱값(순방향 전압, V_F)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. InGaN과 같은 직접 밴드갭 반도체에서 이 재결합은 주로 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 밴드갭 에너지는 방출되는 빛의 파장을 결정합니다. 청색/UV 발광 InGaN 칩에서 백색 빛을 생성하기 위해 황색 형광체(황색 확산 수지 캡슐화 내에 포함됨)가 사용됩니다. 칩의 청색 빛 일부는 형광체에 흡수되어 황색 빛으로 재방출됩니다. 남은 청색 빛과 변환된 황색 빛의 혼합물은 인간의 눈에 백색으로 인식됩니다. 확산 수지에는 방출된 광자의 방향을 무작위화하는 산란 입자가 포함되어 넓고 균일한 시야각을 생성합니다.

13. 기술 동향 및 발전

27-21과 같은 SMD LED는 성숙하고 널리 채택된 기술을 나타냅니다. 산업의 현재 동향은 이 기반 위에 구축되는 몇 가지 주요 영역에 초점을 맞추고 있습니다:

• 효율 증가 (루멘/와트):에피택셜 성장, 칩 설계 및 형광체 기술의 지속적인 개선은 광 효율을 더욱 높여 동일한 전류에서 더 밝은 광 출력을 허용하거나 동일한 광 출력을 더 낮은 전력 소비와 더 적은 열 발생으로 달성할 수 있게 합니다.
• 향상된 색상 품질 및 일관성:형광체 조성의 발전과 더 정밀한 빈닝 기술(예: 더 엄격한 색상 제어를 위한 3-5단계 맥아담 타원 사용)은 우수한 색 재현 지수(CRI)와 배치 간 더 일관된 색상점을 가진 LED를 가능하게 합니다.
• 소형화:더 작은 장치에 대한 추진은 광학 성능을 유지하거나 개선하면서 더 작은 패키지 크기(예: 2016, 1515)로 이어지고 있습니다.
• 향상된 신뢰성 및 수명:더 나은 패키징 재료 및 열 관리 기술에 대한 연구는 특히 고온 또는 고습 조건에서 LED의 동작 수명과 안정성을 높이는 것을 목표로 합니다.
• 통합 솔루션:트렌드는 내장 드라이버, 컨트롤러 또는 단일 패키지 내 여러 색상 칩(RGB)을 갖춘 LED로 이동하여 최종 사용자를 위한 회로 설계를 단순화하고 있습니다.

표준화된 패키지와 명확하게 정의된 특성을 가진 27-21 LED는 이 진화하는 기술 환경 내에서 신뢰할 수 있는 주력 부품 역할을 합니다.