SMD LED LTST-C190KEKT 데이터시트 - AlInGaP 적색 - 130° 시야각 - 1.7-2.5V - 30mA - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTST-C190KEKT는 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계된 표면 실장 장치(SMD) LED 램프입니다. 이는 다양한 전자 장비의 공간이 제한된 애플리케이션을 위한 미니어처 LED 제품군에 속합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 LED는 현대 전자 제조에 적합하도록 하는 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 주요 특징으로는 RoHS(유해 물질 제한) 지침 준수, 효율적인 적색광 방출을 위한 초고휘도 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 인화물) 반도체 칩 활용, 그리고 표준 자동 픽 앤 플레이스 장비와 호환되는 7인치 직경 릴에 감겨진 8mm 테이프 상의 패키징이 포함됩니다. 또한 이 장치는 대량 SMD 조립의 산업 표준인 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환되도록 설계되었습니다.

목표 애플리케이션은 다양하며, 이는 부품의 다용도성을 반영합니다. 주요 시장에는 통신 장비(예: 무선 및 휴대전화), 사무 자동화 장치(예: 노트북 컴퓨터, 네트워크 시스템), 가전제품 및 실내 간판 또는 디스플레이 애플리케이션이 포함됩니다. 이러한 장치 내의 구체적인 기능적 용도로는 키패드 또는 키보드 백라이트, 상태 표시, 마이크로 디스플레이, 신호 또는 심볼 조명 등이 있습니다.

2. 기술 파라미터: 심층적 객관적 해석

LTST-C190KEKT의 성능은 절대 최대 정격 및 표준 전기/광학 특성 세트로 정의되며, 모두 주변 온도(Ta) 25°C에서 명시됩니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 어떤 작동 조건에서도 이를 초과해서는 안 됩니다.

• 전력 소산 (Pd):75 mW. 이는 LED 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_F(PEAK)):80 mA. 이는 최대 순간 순방향 전류로, 1/10 듀티 사이클과 0.1ms 펄스 폭의 펄스 조건에서만 허용됩니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):30 mA. 이는 안정적인 장기 작동을 위한 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 이 값을 초과하는 역방향 전압을 가하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도 범위:-55°C ~ +85°C.
• 적외선 솔더링 조건:260°C 피크 온도를 10초 동안 견딜 수 있으며, 이는 무연(Pb-free) 솔더 리플로우 프로파일에 일반적입니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이는 표준 테스트 조건에서 측정된 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 광도 (I_V):순방향 전류(I_F) 20mA에서 28.0 ~ 112.0 mcd(밀리칸델라). 광도는 명시(CIE) 인간 눈 반응 곡선에 근사하는 센서와 필터 조합을 사용하여 측정됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2):130도. 이는 광도가 중심축(0°)에서 측정된 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 이러한 넓은 시야각은 집중된 빔보다는 넓고 확산된 조명이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.
• 피크 방출 파장 (λ_P):632.0 nm(나노미터). 이는 스펙트럼 파워 출력이 가장 높은 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):I_F=20mA에서 617.0 ~ 631.0 nm. 이는 CIE 색도도에서 도출되며, 빛의 지각된 색상을 가장 잘 설명하는 단일 파장을 나타냅니다. 이 범위는 개별 유닛 간의 잠재적 변동을 나타냅니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):20 nm. 이는 방출 피크의 반값 전폭(FWHM)으로 측정된 스펙트럼 대역폭을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 1.7 ~ 2.5 V. 이는 LED가 작동할 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 이 범위는 반도체 재료의 정상적인 제조 변동을 고려한 것입니다.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 전압(V_R) 5V에서 최대 10 μA(마이크로암페어).

3. 빈닝 시스템 설명

최종 제품의 밝기 일관성을 보장하기 위해, LED는 제조 후 종종 성능 빈으로 분류됩니다.

3.1 광도 빈 코드

적색 LTST-C190KEKT의 경우, 광도는 20mA에서 측정하여 다음과 같이 빈으로 분류됩니다:

• 빈 코드 N:최소 28.0 mcd, 최대 45.0 mcd.
• 빈 코드 P:최소 45.0 mcd, 최대 71.0 mcd.
• 빈 코드 Q:최소 71.0 mcd, 최대 112.0 mcd.

각 빈의 한계에는 +/-15%의 허용 오차가 적용됩니다. 이 빈닝을 통해 설계자는 애플리케이션에 대해 보장된 최소 밝기를 가진 LED를 선택할 수 있으며, 이는 다중 LED 어레이에서 균일한 외관을 달성하는 데 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트(예: 5/11 페이지)에서 특정 그래픽 곡선이 참조되지만, 여기서는 그 일반적인 의미를 분석합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

LED의 I-V 특성은 비선형입니다. 여기서 사용된 AlInGaP 재료의 경우, 일반적인 순방향 전압은 20mA에서 1.7V에서 2.5V까지 범위입니다. 곡선은 턴온 임계값을 넘어서는 전압의 작은 증가가 전류의 급격한 증가로 이어짐을 보여줍니다. 따라서 LED는 열 폭주 및 파괴를 방지하기 위해 정전압원이 아닌 전류 제한 소스에 의해 구동되어야 합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

광 출력(광도)은 상당한 작동 범위에서 순방향 전류에 거의 비례합니다. 그러나 칩 내부에서 발생하는 열 증가로 인해 매우 높은 전류에서는 효율이 떨어질 수 있습니다. 권장되는 20mA 테스트 조건에서 또는 그 이하로 작동하면 최적의 성능과 수명을 보장할 수 있습니다.

4.3 스펙트럼 분포

방출 스펙트럼은 632 nm(피크)를 중심으로 하며 반폭은 약 20 nm입니다. 이는 상대적으로 순수한 적색을 정의합니다. 주 파장(617-631 nm)이 지각되는 색조를 결정합니다. 이 범위 내의 변동은 정상적이며 제조 공정을 통해 관리됩니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 극성 식별

LED는 표준 SMD 패키지에 장착되어 있습니다. 렌즈 색상은 투명하며, 광원은 AlInGaP 칩에서 적색광을 방출합니다. 모든 치수는 달리 명시되지 않는 한 ±0.1 mm의 표준 허용 오차로 밀리미터 단위로 제공됩니다. 패키지에는 배치 중 올바른 방향(극성)을 위한 특징이 포함되어 있으며, 일반적으로 본체의 표시 또는 비대칭 형상으로 표시됩니다. 장치가 작동하려면 올바른 극성이 필수적입니다.

5.2 권장 PCB 부착 패드 레이아웃

리플로우 공정 중 및 이후에 적절한 솔더 접합 형성, 기계적 안정성 및 열 관리를 보장하기 위해 PCB에 대한 권장 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 이 설계를 준수하는 것은 신뢰할 수 있는 솔더 연결을 달성하고 PCB 트레이스를 통해 LED 접합부에서의 열 방출을 관리하는 데 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

이 장치는 무연(Pb-free) 조립에 필수적인 적외선 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. JEDEC 표준을 준수하는 제안 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열:150°C ~ 200°C.
• 예열 시간:최대 120초.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 온도 이상 시간(피크에서):최대 10초. 이 장치는 이 프로파일을 최대 두 번까지 견딜 수 있습니다.

최적의 프로파일은 특정 PCB 설계, 구성 요소, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 달라지므로, 특정 애플리케이션에 대한 특성화를 권장합니다.

6.2 수동 솔더링 (솔더링 아이언)

수동 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의가 필요합니다:

• 아이언 온도:최대 300°C.
• 솔더링 시간:패드당 최대 3초.
• 횟수:열 스트레스를 피하기 위해 한 번만 수행해야 합니다.

6.3 저장 조건

적절한 저장은 솔더링성과 장치 무결성을 유지하는 데 중요합니다.

• 밀봉 패키지(방습 백):≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오. 원래의 방습 백에 건조제와 함께 보관할 경우 유통 기한은 1년입니다.
• 개봉 패키지:주변 환경은 30°C 또는 60% RH를 초과해서는 안 됩니다. 원래 포장에서 꺼낸 구성 요소는 1주일 이내에 IR 리플로우해야 합니다(습기 민감도 레벨 3, MSL 3에 해당). 원래 백 외부에서 더 오래 보관할 경우, 건조제가 들어 있는 밀폐 용기 또는 질소 건조기를 사용하십시오. 1주일 이상 개방된 상태로 보관된 구성 요소는 솔더링 전에 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 \"팝콘 현상\"을 방지해야 합니다.

6.4 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 지정된 용제만 사용해야 합니다. LED를 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것은 허용됩니다. 지정되지 않은 화학 물질은 플라스틱 패키지나 렌즈를 손상시킬 수 있습니다.

7. 애플리케이션 제안 및 설계 고려 사항

7.1 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 장치입니다. 특히 여러 LED가 병렬로 사용될 때 일관된 밝기를 보장하려면 각 LED마다 직렬로 연결된 자체 전류 제한 저항이 있어야 합니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_공급- V_F) / I_F, 여기서 V_F는 원하는 전류 I_F에서 LED의 순방향 전압입니다. 개별 V_F의 변동으로 인해 전류 및 밝기에 상당한 차이가 발생할 수 있으므로, 여러 병렬 LED에 공통 저항을 사용하는 것은 권장되지 않습니다.

7.2 열 관리

전력 소산이 상대적으로 낮지만(최대 75mW), 적절한 열 설계는 LED 수명을 연장하고 안정적인 광 출력을 유지합니다. 권장 PCB 패드 레이아웃을 사용하면 LED 접합부에서 열을 전도하는 데 도움이 됩니다. 최대 30mA DC 정격보다 낮은 전류에서 LED를 작동하면 접합 온도가 낮아지고 장기 신뢰성이 향상됩니다.

7.3 정전기 방전(ESD) 예방 조치

LED는 정전기 방전 및 서지 전압에 민감합니다. 잠재적 또는 치명적인 손상을 방지하기 위해 취급 시 예방 조치가 필요합니다. 장치를 취급할 때 접지된 손목 스트랩이나 방전 장갑을 사용하는 것이 좋습니다. 작업대 및 솔더링 아이언을 포함한 모든 장비는 적절하게 접지되어야 합니다.

8. 패키징 및 주문 정보

8.1 테이프 및 릴 사양

LTST-C190KEKT는 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨진 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 표준으로 공급됩니다. 이 패키징은 자동화 처리를 위한 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

• 릴당 수량:4000개.
• 잔여물 최소 주문 수량(MOQ):500개.
• 포켓 커버리지:테이프의 빈 구성 요소 포켓은 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다.
• 누락 구성 요소:릴에서 허용되는 연속 누락 램프의 최대 수는 2개입니다.

기계 설정 및 호환성 검증을 위해 데이터시트에 테이프 포켓 및 릴에 대한 상세 치수 도면이 제공됩니다.

9. 기술 비교 및 차별화

LTST-C190KEKT는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 인화물) 반도체 재료를 사용합니다. 표준 GaAsP(갈륨 비소 인화물) 적색 LED와 같은 오래된 기술에 비해, AlInGaP는 훨씬 더 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 밝은 출력을 제공합니다. 또한 일반적으로 광 출력과 파장의 더 나은 온도 안정성을 제공합니다. 넓은 130도 시야각은 좁은 빔을 가진 LED와 차별화되는 설계 선택으로, 넓은 각도에서 보여야 하는 영역 조명 및 상태 표시기에 이상적입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

피크 파장 (λ_P):LED가 가장 많은 광 파워를 방출하는 특정 파장입니다. 이는 스펙트럼에서의 물리적 측정값입니다.
주 파장 (λ_d):CIE 색상 차트에서 계산된 값으로, 인간 눈이 지각하는 빛의 색상에 해당합니다. 적색 LED와 같은 단색 광원의 경우, 두 값은 종종 가깝지만, λ_d는 색상 사양 및 빈닝에 사용되는 파라미터입니다.

10.2 LED에 일반적인 순방향 전압을 인가하더라도 전류 제한 저항이 필요한 이유는 무엇인가요?

순방향 전압(V_F)에는 허용 오차 범위(1.7V ~ 2.5V)가 있습니다. 일정한 2.0V를 인가하면, V_F가 1.7V인 낮은 LED는 과도한 전류를 흡수할 수 있고, V_F가 2.5V인 높은 LED는 전혀 켜지지 않을 수 있습니다. 더 중요한 것은, V_F는 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 정전압원은 열 폭주로 이어질 수 있습니다: LED가 가열되면 V_F가 떨어지고, 전류가 증가하여 더 많은 열을 발생시키고, V_F를 더 떨어뜨려 결국 고장에 이릅니다. 직렬 저항(또는 더 나은 방법으로 정전류 드라이버)은 부궤환을 제공하여 작동점을 안정화시킵니다.

10.3 이 LED를 3.3V 또는 5V 논리 신호로 직접 구동할 수 있나요?

아니요. 3.3V 또는 5V 디지털 출력 핀에 직접 연결하면 해당 전압이 LED 양단에 인가됩니다. 일반적인 V_F가 ~2.0V일 때, 초과 전압은 칩과 출력 핀의 작은 내부 저항에 의해서만 제한되는 매우 높은 전류를 흐르게 하여 LED를 즉시 파괴할 가능성이 높습니다. 전압원에서 LED를 구동할 때는 항상 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다.

11. 실용 애플리케이션 예시

시나리오: 네트워크 라우터용 다중 LED 상태 표시 패널 설계.
패널에는 전원, 인터넷 연결, Wi-Fi 활동 등을 표시하기 위해 5개의 적색 상태 LED가 필요합니다. 시스템은 3.3V 공급 레일을 사용합니다.
설계 단계:
1. 작동 전류 선택:I_F= 20mA를 선택합니다. 이는 표준 테스트 조건이며 안전 작동 영역 내에서 좋은 밝기를 제공합니다.
2. 저항 값 계산:보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F(2.5V)를 사용하여 높은 V_F 부품에서도 모든 LED가 켜지도록 합니다. R = (3.3V - 2.5V) / 0.020A = 40 옴. 가장 가까운 표준 값은 39 옴 또는 43 옴입니다.
3. 저항 전력 확인: P_R= I_F²* R = (0.02)²* 39 = 0.0156W. 표준 1/10W(0.1W) 저항으로 충분합니다.
4. 회로 레이아웃:동일한 5개의 회로를 구현합니다. 각 회로는 하나의 LED와 하나의 39옴 저항이 직렬로 연결되어 있으며, 모두 3.3V 레일과 출력으로 설정된 개별 마이크로컨트롤러 GPIO 핀 사이에 연결됩니다. 핀을 LOW(0V)로 구동하면 회로가 완성되어 LED가 켜집니다.
5. PCB 설계:데이터시트의 권장 랜드 패턴을 사용하십시오. 20mA 전류에 대해 적절한 트레이스 폭을 확보하십시오.

12. 작동 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광이라는 과정을 통해 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. 반도체 재료(이 경우 AlInGaP)의 p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 전자가 정공과 재결합할 때, 전도대의 높은 에너지 상태에서 가전자대의 낮은 에너지 상태로 떨어집니다. 에너지 차이는 광자(빛 입자) 형태로 방출됩니다. 방출된 빛의 파장(색상)은 여기서 사용된 AlInGaP 화합물의 기본적인 특성인 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정되어 적색광 방출을 초래합니다.

13. 기술 동향

광전자 산업은 LTST-C190KEKT와 같은 SMD LED에 영향을 미치는 몇 가지 주요 동향과 함께 계속 발전하고 있습니다. 입력 전력당 더 많은 광 출력을 제공하는 발광 효율 증가를 위한 지속적인 추진이 있으며, 이는 에너지 효율을 향상시킵니다. 소형화는 광학 성능을 유지하거나 개선하면서 더 작은 패키지 크기를 추구하는 데 여전히 중요합니다. 다양한 환경 조건에서 향상된 신뢰성과 더 긴 작동 수명 또한 주요 개발 목표입니다. 더욱이, 색상 일관성이 최우선인 고품질 디스플레이 및 조명 애플리케이션의 요구를 충족시키기 위해 색상과 밝기에 대한 더 엄격한 빈닝 허용 오차가 표준이 되어가고 있습니다.