SMD LED LTST-C990NRKT-PO 데이터시트 - AlInGaP 적색 - 20mA - 900-2240mcd - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 장치(SMD) LED 램프의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 부품은 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계되었으며, 공간이 제한된 응용 분야에 이상적인 소형 폼 팩터를 특징으로 합니다. 주요 기능은 다양한 전자 장비에서 시각적 표시기 또는 백라이트 소스로 사용되는 것입니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 LED는 현대 전자 제조에 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 적색 발광에 고광 효율을 제공하는 Ultra Bright AlInGaP (Aluminum Indium Gallium Phosphide) 칩을 사용합니다. 이 소자는 EIA 표준을 준수하는 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 포장되어 고속 자동 피크 앤 플레이스 장비와 완벽하게 호환됩니다. 또한, PCB에의 신뢰성 있는 부착을 보장하기 위해 무연(Pb-free) 조립 라인에서 일반적으로 사용되는 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정을 견디도록 설계되었습니다. 본 제품은 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 준수합니다.

목표 적용 분야는 통신 장비, 사무 자동화 장치, 가전 제품 및 산업 제어 시스템을 포함하여 광범위합니다. 구체적인 용도로는 키패드 및 키보드의 백라이트, 상태 표시등, 마이크로디스플레이 통합, 일반 신호 또는 심볼 조명 등이 있습니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 LED의 절대 한계 및 동작 특성을 상세히 설명합니다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 파라미터는 주변 온도(Ta) 25°C에서 정의됩니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 전력 소산 (Pd): 62.5 mW. 이는 LED 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 순방향 피크 전류 (I_F(PEAK)): 60 mA. 이는 최대 허용 순간 순방향 전류로, 일반적으로 열 응력을 관리하기 위해 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 규정됩니다.
• 연속 DC 순방향 전류 (I_F): 25 mA. 이는 연속 동작 시 권장되는 최대 전류입니다.
• 역전압 (V_R): 5 V. 이 값을 초과하는 역전압을 인가하면 항복 및 고장이 발생할 수 있습니다.
• 동작 온도 범위: -30°C ~ +85°C. LED가 정상 작동하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위: -40°C ~ +85°C. 비작동 상태에서 보관할 수 있는 온도 범위입니다.
• Infrared Soldering Condition: 260°C에서 10초. 리플로우 솔더링 중 패키지가 견딜 수 있는 최대 열 프로파일.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 표준 테스트 조건에서 측정한 대표적인 성능 파라미터입니다.

• 광도 (I_V): 900.0 - 2240.0 mcd (millicandela). 순방향 전류 (I_F) 20mA에서 측정됨. 광도는 명시(CIE 눈 반응) 곡선에 근사하는 센서와 필터 조합을 사용하여 측정됩니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템이 사용됨을 나타냅니다 (섹션 4 참조).
• 시야각 (2θ_1/2): 75도. 이는 중심축(0°)에서 측정된 광도의 절반 값이 되는 전체 각도입니다. 75도 각도는 비교적 넓은 시야각을 제공합니다.
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 639 nm (나노미터). 이는 방출되는 빛의 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d): 624.0 - 632.0 nm. 이는 CIE 색도도에서 유래된 것으로, 스펙트럼의 적색 영역에 있는 LED의 지각 색상을 나타냅니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ): 20 nm. 이는 발광 피크의 반치폭(FWHM)으로 측정된 스펙트럼 대역폭을 나타냅니다. 20nm의 값은 단색 AlInGaP 적색 LED의 전형적인 수치입니다.
• 순방향 전압 (V_F): 1.7 - 2.5 V. LED가 20mA로 구동될 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 이 범위는 반도체 칩의 일반적인 제조 공차를 고려한 것입니다.
• 역방향 전류 (I_R): 10 μA (최대). 최대 역방향 전압(5V)이 인가되었을 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.

3. Binning System 설명

애플리케이션의 일관성을 보장하기 위해, LED는 제조 후 주요 광학 파라미터를 기준으로 분류(빈닝)됩니다.

3.1 광도(Luminous Intensity) Binning

이 LED의 주요 빈닝 파라미터는 광도입니다. 제품은 여러 빈으로 분류되며, 각 빈은 20mA 구동 시 정의된 최소 및 최대 광도 값을 가집니다. 릴 또는 포장에 인쇄된 빈 코드를 통해 설계자는 애플리케이션에 맞는 일관된 밝기의 LED를 선택할 수 있습니다. 각 빈 내 허용 오차는 +/- 15%입니다. 빈 목록은 다음과 같습니다:

• Bin Code V2: 900.0 - 1120.0 mcd
• Bin Code W1: 1120.0 - 1400.0 mcd
• Bin Code W2: 1400.0 - 180.0 mcd
• Bin Code X1: 1800.0 - 2240.0 mcd

더 높은 빈 코드(예: X1)를 선택하면 더 높은 최소 밝기가 보장되며, 이는 균일한 높은 가시성이 요구되거나 구동 전류가 제한될 수 있는 애플리케이션에서 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 LED의 동작에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다. 데이터시트에 포함된 일반적인 곡선은 주요 파라미터 간의 관계를 보여줍니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 LED를 통해 흐르는 전류와 양단 전압 간의 비선형 관계를 보여줍니다. 일반적으로 본 소자에서 약 1.7V~2.0V 정도인 곡선의 '무릎(Knee)' 부분에서 LED가 본격적으로 빛을 내기 시작합니다. 이 무릎 전압 이상에서는 전압이 약간만 증가해도 전류가 크게 증가합니다. 따라서 LED는 고정 전압원이 아닌 전류 제한 기구로 구동됩니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

이 그래프는 구동 전류에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 대부분의 LED의 경우, 권장 동작 범위(본 장치의 경우 최대 25mA) 내에서 그 관계는 대략 선형적입니다. LED를 최대 연속 정격 전류 이상으로 구동하면 비례적으로 더 많은 빛이 생성되지 않으며 과도한 열이 발생하여 수명과 신뢰성이 저하됩니다.

4.3 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯은 서로 다른 파장에서 방출되는 상대적 복사 에너지를 보여줍니다. 20 nm 반치폭으로 정의되는 특성적인 형태를 가진, 639 nm(피크 파장)를 중심으로 한 단일 우세 피크를 특징으로 할 것입니다. 이는 단색 빨간색 출력을 확인시켜 줍니다.

5. Mechanical and Packaging Information

5.1 Device Dimensions and Polarity

LED 패키지는 PCB 풋프린트 설계에 중요한 특정 물리적 치수를 가집니다. 데이터시트는 상세한 치수 도면을 제공합니다. 주요 특징으로는 전체 길이, 너비 및 높이가 포함됩니다. 패키지에는 또한 극성 표시기(일반적으로 노치, 녹색 점 또는 한쪽 끝의 캐소드 마크)가 있어 올바른 전기적 연결(애노드 대 캐소드)을 보장하기 위해 PCB 풋프린트와 정확히 정렬되어야 합니다.

5.2 권장 PCB 부착 패드 레이아웃

PCB용 권장 랜드 패턴(구리 패드 레이아웃)이 제공됩니다. 이 패턴은 리플로우 시 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 보장하고, 적절한 서멀 릴리프를 제공하며, 솔더 브리징을 방지하도록 설계되었습니다. 이 권장 사항을 따르는 것은 성공적인 조립과 장기적인 기계적 안정성에 필수적입니다.

5.3 Tape and Reel 포장 사양

자동화 조립을 위해 부품은 릴에 실린 캐리어 테이프로 공급됩니다. 데이터시트에는 각 LED를 담는 테이프 포켓의 치수, 테이프 너비 및 릴 치수(직경 7인치)가 명시되어 있습니다. 표준 릴 수량은 3000개입니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다. 참고사항에는 커버 테이프, 최대 연속 누락 부품 수(2개) 및 잔량 최소 주문 수량(500개)에 대한 세부 정보가 포함됩니다.

6. 납땜, 조립 및 취급 지침

6.1 권장 IR 리플로우 프로파일

무연 솔더링 공정의 경우 손상을 방지하기 위해 특정 열 프로파일을 권장합니다. 주요 매개변수는 다음과 같습니다:

• 예열 온도: 150-200°C
• 예열 시간: 최대 120초
• 최고 체온: 최대 260°C
• 260°C 초과 시간: 최대 10초 (최대 2회의 리플로우 사이클 허용)

프로파일은 JEDEC 표준에 따라 개발되어야 하며, 생산에 사용되는 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐으로 검증되어야 합니다.

6.2 저장 조건

플라스틱 패키지의 습기 민감도(MSL 3)로 인해 적절한 저장이 매우 중요합니다.

• 밀봉 패키지: 30°C 이하, 상대습도 90% 이하에서 보관하십시오. 포장일로부터 1년 이내에 사용하십시오.
• 개봉 패키지: 습기 방지 백에서 꺼낸 부품의 경우, 주변 환경은 30°C와 60% 상대습도를 초과해서는 안 됩니다. IR 리플로우는 일주일 이내에 완료하는 것이 권장됩니다. 일주일 이상 보관할 경우, LED를 60°C에서 최소 20시간 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 '팝코닝' 현상을 방지해야 합니다.

6.3 세정

솔더링 후 세정이 필요한 경우, 승인된 용제만 사용해야 합니다. LED를 상온의 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만으로 담그는 것이 규정되어 있습니다. 강력하거나 규정되지 않은 화학 물질은 플라스틱 렌즈와 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

6.4 정전기 방전(ESD) 주의

LED 내부의 반도체 칩은 정전기 방전 및 서지 전압에 민감합니다. 취급 시 주의사항: 접지된 손목 스트랩이나 방전 장갑을 사용하고, 모든 장비 및 작업대가 적절히 접지되어 있는지 확인하십시오.

7. 응용 설계 고려사항

7.1 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 소자입니다. 구동 회로 설계에서 가장 중요한 부분은 전류 조절입니다. 특히 여러 개의 LED를 병렬로 연결할 때 균일한 휘도를 보장하기 위해 각 LED와 직렬로 전류 제한 저항을 배치해야 합니다.. 간단한 구동 회로는 전압원(V_CC), LED 및 직렬 저항(R_S). 저항값은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R_S = (V_CC - V_F) / I_F, 여기서 V_F 원하는 전류 I에서 LED의 순방향 전압입니다._F (예: 20mA). 각 LED에 저항을 사용하면 V의 미세한 변동을 보상할 수 있습니다._F 장치마다.

7.2 열 관리

전력 소모는 낮지만(최대 62.5 mW), 효과적인 열 관리는 LED 수명을 연장하고 안정적인 광 출력을 유지합니다. PCB 자체가 방열판 역할을 합니다. LED의 솔더 패드에서 PCB의 구리 평면으로의 양호한 열적 연결을 확보하는 것이 열 방산에 도움이 됩니다. 절대 최대 전류 및 온도 한계에서 LED를 장시간 동작시키는 것을 피하십시오.

7.3 적용 범위 및 한계

본 LED는 일반 목적의 전자 장비용입니다. 고장이 안전을 위협할 수 있는 탁월한 신뢰성이 요구되는 적용 분야(예: 항공, 의료 생명 유지 장치, 교통 안전 시스템)의 경우, 설계에 반영하기 전에 추가적인 자격 심사 및 부품 제조업체와의 협의가 필요합니다.

8. 기술적 비교 및 차별화

GaAsP(갈륨 비소 인화물) 적색 LED와 같은 구형 기술과 비교하여, 여기에 사용된 AlInGaP 칩은 현저히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 큰 밝기를 얻을 수 있습니다. 돔 렌즈 설계는 지정된 75도 시야각을 달성하는 데 도움이 되어, 축상 밝기와 축외 가시성 사이의 좋은 균형을 제공합니다. 자동화된 배치 및 IR 리플로우와의 호환성은 대량 생산에 있어 비용 효율적인 선택이 되게 하며, 이는 수동 납땜이 필요한 LED와 차별화됩니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술적 매개변수 기준)

Q: 보드 상의 다른 LED에 비해 내 LED가 어둡거나 밝기가 일정하지 않은 이유는 무엇인가요?
A: 가장 일반적인 원인은 병렬로 연결된 각 LED에 개별적인 전류 제한 저항을 사용하지 않았기 때문입니다. 순방향 전압(V_F) LED 간 전류 분배가 불균일해질 수 있습니다. 각 LED마다 직렬 저항을 반드시 사용하십시오. 또한 동일한 광도 빈(Luminous Intensity Bin)의 LED를 사용하는지 확인하십시오.

Q: 저항 없이 3.3V로 이 LED를 구동할 수 있나요?
A: 아니요. LED를 3.3V와 같은 전원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흐르게 되어 최대 정격 순방향 전류(25mA)를 초과하여 소자를 파손할 가능성이 높습니다. 전류를 안전한 값(예: 20mA)으로 제한하기 위해 직렬 저항은 필수입니다.

Q: 데이터시트에 순방향 전압 범위가 1.7V에서 2.5V로 표시되어 있습니다. 저항 계산 시 어떤 값을 사용해야 하나요?
A: 낮은 V_F LED에서도 목표 전류(예: 20mA)를 초과하지 않도록 보수적으로 설계하려면 계산 시 최소 V_F 값(1.7V)을 사용하십시오. 이렇게 하면 V_F가 높은 LED의 경우 저항값이 약간 더 높아지고 전류가 약간 낮아지지만, 모든 장치의 안전성을 보장합니다.

Q: 저장에 있어 'MSL 3'은 무엇을 의미합니까?
A> Moisture Sensitivity Level 3 indicates the package can be exposed to factory floor conditions (≤30°C/60% RH) for up to 168 hours (one week) before it requires baking prior to reflow soldering. Exceeding this time risks internal package damage during the high-temperature reflow process.

10. Design and Usage Case Study

시나리오: 10개의 균일하게 밝은 빨간색 LED로 상태 표시 패널을 설계합니다.
1. Circuit Design: 5V 공급 전압을 사용하십시오. 목표 전류 I_F = 20mA. 일반적인 순방향 전압 V_F 를 2.1V로 가정하고, 저항 R_S = (5V - 2.1V) / 0.020A = 145 Ohms를 계산합니다. 가장 가까운 표준값은 150 Ohms입니다. 10개의 LED 각각의 애노드에 150옴 저항을 하나씩 직렬로 연결하십시오. 모든 캐소드 측을 접지에 연결하십시오.
2. PCB 레이아웃: 데이터시트에서 권장하는 랜드 패턴을 사용하십시오. PCB 실크스크린의 극성 표시가 LED의 극성 표시기와 일치하는지 확인하십시오. 열 방산 및 전기적 회로 복귀를 위한 견고한 접지면을 제공하십시오.
3. Procurement: 모든 10개의 LED가 유사한 밝기를 가지도록, 필요한 광도 빈 코드(예: 1400-1800 mcd용 W2)를 유통업체에 명시하십시오.
4. 조립: 권장되는 IR 리플로우 프로파일을 따르십시오. 조립 후 세척이 필요한 경우 이소프로필 알코올을 사용하십시오.
이 접근 방식은 표시기 패널의 신뢰할 수 있는 작동, 일관된 시각적 외관 및 장기적인 안정성을 보장합니다.

11. 동작 원리 소개

LED는 반도체 다이오드입니다. 그 핵심은 AlInGaP와 같은 직접 천이형 밴드갭 재료로 만들어진 p-n 접합입니다. 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 전자가 정공과 재결합할 때 에너지가 방출됩니다. LED에서는 이 에너지가 광자(빛 입자)의 형태로 방출됩니다. 방출된 광자의 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. AlInGaP는 적색광에 해당하는 밴드갭을 가집니다. 돔 형태의 에폭시 렌즈는 반도체 칩을 보호하고 광 출력 빔을 형성하여 칩으로부터 더 많은 빛을 추출하고 시야각을 정의하는 역할을 합니다.

12. 기술 동향

SMD 표시기 LED의 일반적인 동향은 계속해서 더 높은 효율, 더 작은 패키지 크기, 그리고 향상된 신뢰성을 향해 나아가고 있습니다. AlInGaP가 고효율 적색 및 황색 LED를 위한 주도적인 기술로 남아 있는 동안, InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드)과 같은 다른 재료들은 청색, 녹색 및 백색 스펙트럼을 담당합니다. LED 칩이 기존의 플라스틱 패키지 없이 직접 실장되는 칩 스케일 패키징(CSP) 분야에서도 지속적인 개발이 이루어져 더욱 소형화된 폼 팩터를 가능하게 합니다. 더 나아가, 회로 설계를 단순화하고 성능 일관성을 향상시키기 위해 정전류 드라이버와 같은 제어 전자부품을 LED 패키지 자체 내에 통합하는 추세도 증가하고 있습니다.