LTSA-G6SPVAKTU SMD LED 사양서 - 호박색 AlInGaP - 140mA - 2.65V - 530mW - 중국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고신뢰성 애플리케이션을 위해 설계된 표면 실장 소자(SMD) LED의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 소자는 알루미늄 인듐 갈륨 인화물(AlInGaP) 반도체 재료를 사용하여 호박색 빛을 생성하며, 크리스탈 클리어 렌즈에 캡슐화되어 있습니다. 그 설계는 현대 전자 조립 공정과 가혹한 운영 환경의 엄격한 요구 사항을 충족시키기 위한 것입니다.

1.1 핵심 경쟁력 및 목표 시장

이 LED의 주요 설계 장점은 자동화된 표면 실장 장비 및 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과의 호환성을 포함하며, 이는 대량 생산에 매우 중요합니다. 그 패키지는 EIA 표준 크기를 준수하여 교환성을 보장하고 기존 PCB 레이아웃에의 통합을 용이하게 합니다. AEC-Q101 표준(개정판 D)에 대한 핵심 인증 획득은 자동차 전자 분야, 특히 차량 내부의 비핵심 액세서리 애플리케이션에의 적합성을 부각시킵니다. 또한 이 소자는 유해물질 제한(RoHS) 지침을 준수합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

LED의 성능은 특정 전기적, 광학적 및 열적 조건에서 정의되며, 일반적으로 주변 온도(Ta) 25°C에서 측정됩니다.

2.1 절대 최대 정격

이러한 정격은 소자에 영구적인 손상을 초래할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다. 주요 한계값으로는 최대 소비 전력 530mW, 피크 순방향 전류 400mA (듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 0.1ms의 펄스 조건에서), 그리고 5mA에서 200mA까지의 연속 DC 순방향 전류 범위가 있습니다. 소자의 동작 및 보관 온도 범위는 -40°C에서 +110°C입니다. 인체 모델(HBM, ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 Class 2 준수)에 따르면 최대 2kV의 정전기 방전(ESD)을 견딜 수 있습니다. 이 패키지는 최대 온도 260°C, 최대 10초 동안의 적외선 리플로우 솔더링을 견딜 수 있으며, 이는 무연(Pb-free) 조립 공정 표준을 준수합니다.

2.2 열적 특성

열 관리는 LED의 성능과 수명에 매우 중요합니다. 표준 1.6mm 두께, 16mm² 구리 패드를 가진 FR4 PCB에 장착할 경우, 반도체 접합부에서 주변 공기까지의 열저항(RθJA)의 전형적인 값은 50°C/W입니다. 접합부에서 솔더 접점까지의 열저항(RθJS)의 전형적인 값은 30°C/W로, 열이 회로 기판으로 발산되는 더 직접적인 경로를 제공합니다. 최대 허용 접합부 온도(Tj)는 125°C입니다. 이 온도를 초과하면 광 출력 감쇠가 가속화되고 치명적인 고장을 초래할 수 있습니다.

2.3 전기 및 광학 특성

이는 표준 테스트 조건(IF = 140mA, Ta=25°C)에서 측정된 일반적인 성능 파라미터입니다. 발광 강도(Iv)는 최소 7.1 칸델라(cd)에서 최대 11.2 cd까지의 범위를 가집니다. 빛의 공간 분포는 120도의 넓은 시야각(2θ½)을 특징으로 하며, 이는 중심축 ±60도에서 발광 강도가 피크 값의 절반이 됨을 의미합니다. 발광 피크 파장(λP)은 약 625 나노미터(nm)입니다. 인지되는 색상을 결정하는 주 파장(λd)은 612 nm에서 624 nm 사이로 규정됩니다. 색 순도를 나타내는 스펙트럼 대역폭(Δλ)의 일반적인 값은 18 nm입니다. LED를 140mA로 구동하는 데 필요한 순방향 전압(VF)의 범위는 1.90V에서 2.65V입니다. 12V의 역방향 바이어스가 인가될 때, 역방향 누설 전류(IR)의 일반적인 값은 10 μA이며, 비록 이 소자가 역방향 바이어스 동작을 위해 설계된 것은 아닙니다.

3. Binning 시스템 설명

응용에서의 일관성을 보장하기 위해, LED는 제조 후 주요 파라미터에 따라 서로 다른 성능 등급(Bin)으로 분류됩니다. 제품 라벨에 인쇄된 Binning 코드 형식은 다음과 같습니다: Vf 등급 / Iv 등급 / Wd 등급 (예: F/EA/3).

3.1 순방향 전압(Vf) 등급

LED의 140mA 조건에서의 순방향 전압 강하에 따라, 다섯 개의 전압 등급(C부터 G까지)으로 분류됩니다. C 등급: 1.90V ~ 2.05V, D 등급: 2.05V ~ 2.20V, E 등급: 2.20V ~ 2.35V, F 등급: 2.35V ~ 2.50V, G 등급: 2.50V ~ 2.65V. 각 등급의 허용 오차는 ±0.1V입니다. 이를 통해 설계자는 일관된 전압 요구 사항을 가진 LED를 전류 조절 회로에 선택할 수 있습니다.

3.2 발광 강도(Iv) 등급

광 출력은 두 가지 강도 등급으로 나뉩니다. EA 등급의 강도 범위는 7.1 cd에서 9.0 cd(20.0~25.2 루멘에 상당)이며, EB 등급의 범위는 9.0 cd에서 11.2 cd(25.2~31.3 루멘)입니다. 각 강도 등급의 허용 오차는 ±11%입니다. 이러한 등급 분류는 다수의 LED가 필요한 응용 분야에서 균일한 휘도를 보장합니다.

3.3 주 파장(Wd) 등급 분류

색상(주 파장)은 색상 일관성을 유지하기 위해 세 가지 등급으로 구분됩니다. 2등급: 612 nm ~ 616 nm, 3등급: 616 nm ~ 620 nm, 4등급: 620 nm ~ 624 nm. 각 파장 등급의 허용 오차는 ±1 nm입니다. 이는 지시등 그룹이나 백라이트와 같이 정밀한 색상 매칭이 필요한 응용 분야에서 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

그래프 데이터는 다양한 조건에서 소자의 거동에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다.

4.1 상대 발광 강도 vs. 순방향 전류

특성 곡선은 순방향 전류(IF)와 상대 발광 강도 간의 관계를 보여줍니다. 광 출력은 전류 증가에 따라 증가하지만 비선형 관계를 나타냅니다. 권장 전류(예: 200mA)보다 훨씬 높은 전류에서 동작하는 경우, 광 출력의 수익 체감을 가져올 수 있으며 동시에 발열을 급격히 증가시키고 성능 저하를 가속화할 수 있습니다. 이 곡선은 정전류원 또는 전류 제한 저항을 통한 적절한 전류 구동의 중요성을 강조합니다.

4.2 정방향 전압 대 정방향 전류

이 IV 곡선은 다이오드의 전압과 전류 간의 지수 관계를 설명합니다. 전류가 급격히 증가하기 시작하는 "변곡점" 전압은 AlInGaP 재료 시스템의 특징입니다. 이 곡선은 지정된 VF 범위와 온도 변화에서 원하는 동작 전류를 달성하기 위해 전원에 충분한 전압 여유를 확보하도록 구동 회로 설계에 매우 중요합니다.

4.3 공간 분포 (방사 패턴)

극좌표도는 공간 방사 패턴을 묘사하여 120도의 시야각을 확인시켜 줍니다. 이 패턴은 일반적으로 램버시안(Lambertian)형 또는 이에 가까워, 강도가 시야각의 코사인에 비례함을 의미합니다. 이러한 넓고 균일한 분포는 상태 표시등과 같이 넓은 면적의 조명이나 넓은 시야각 가시성이 필요한 응용 분야에 매우 적합합니다.

5. 기계 및 패키징 정보

5.1 패키지 크기 및 극성

이 LED는 표준 SMD 패키지 크기를 준수합니다. 상세한 기계 도면은 길이, 너비, 높이, 리드 피치 및 전체 공차(일반적으로 ±0.2mm)를 규정합니다. 애노드 리드 프레임이 장치의 주요 방열판 역할도 한다는 점에 유의해야 합니다. 효과적인 방열을 촉진하기 위해 올바른 PCB 패드 설계는 이 애노드 패드에 연결되어야 합니다. 캐소드는 일반적으로 패키지의 노치 또는 녹색 표시와 같은 시각적 표시로 식별됩니다.

5.2 권장 PCB 표면 실장 패드 레이아웃

그림은 적외선 리플로우 솔더링을 위한 인쇄회로기판(PCB) 상의 최적 구리 패드 설계를 보여줍니다. 이 레이아웃은 신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성, LED 방열판(애노드)에서 PCB로의 적절한 열 전달을 보장하며, 리플로우 과정 중 발생할 수 있는 툼스톤(한쪽 끝이 들리는) 현상의 위험을 최소화합니다. 패드의 크기와 형상은 최대의 납땜성과 기계적 강도를 위해 리드 프레임과 일치하도록 설계되었습니다.

6. 솔더링, 조립 및 조작 가이드

6.1 적외선 리플로우 솔더링 프로파일

J-STD-020 표준에 따른 상세한 온도-시간 도표는 무연 솔더 페이스트의 권장 리플로우 프로파일을 규정합니다. 주요 파라미터는 예열 온도 상승률, 소킹 시간 및 온도, 액상선 이상 시간(TAL), 피크 온도(260°C 이하) 및 냉각 속도를 포함합니다. 이 곡선을 준수하는 것은 열 충격, 박리 또는 솔더 접합 결함을 방지하고, 동시에 습기에 민감한 소자(MSL 레벨 2)가 적절히 처리되도록 보장하는 데 중요합니다.

6.2 저장 및 습기 민감성

JEDEC J-STD-020 표준에 따르면, 이 LED는 수분 민감도 등급(MSL) 2급으로 분류됩니다. 건조제가 포함된 밀봉 방습 백에 보관하고, ≤30°C 및 ≤70% RH 조건에서 저장할 경우 유통기한은 1년입니다. 일단 백을 개봉하면, 규정된 작업장 수명 내(MSL2의 경우, 일반적으로 ≤30°C/60% RH 조건에서 168시간)에 부품을 사용하거나, 리플로우 솔더링 전에 재건조(예: 60°C에서 48시간)를 수행하여 솔더링 과정에서 흡수된 수분이 증발하여 발생하는 "팝콘" 현상 손상을 방지해야 합니다.

6.3 세척

용접 후 세정이 필요한 경우 지정된 용매만 사용해야 합니다. LED를 실온에서 에탄올 또는 이소프로판올에 1분 이내로 담그는 것은 허용됩니다. 자극적이거나 지정되지 않은 화학 물질을 사용하면 에폭시 렌즈나 패키지 마킹이 손상될 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 사양

7.1 테이프 및 릴 포장

자동화 조립을 위해 LED는 엠보싱된 캐리어 테이프에 제공되며 커버 테이프로 밀봉됩니다. 캐리어 테이프 치수, 포켓 치수 및 공급 방향은 모두 EIA-481 표준을 따릅니다. 부품은 표준 7인치(178mm) 직경 릴에 권취됩니다. 완전한 한 릴은 1000개를 포함합니다. 부분 릴(잔량)의 최소 주문 수량은 500개입니다. 포장 사양은 허용되는 최대 연속 빈 포켓 수(2개)도 규정합니다.

7.2 릴 치수

기계 도면은 표준 SMT 피더 장비와의 호환성을 보장하기 위해 릴의 허브 직경, 플랜지 직경, 전체 너비 및 키잉(keying) 특징을 상세히 설명합니다.

8. 응용 가이드 및 설계 고려사항

8.1 목표 적용 시나리오

주요 적용 분야는 자동차 전자제품, 특히 부속품 기능입니다. 여기에는 실내 조명, 비중요 지시등의 계기판 백라이트, 중앙 콘솔 조명 및 차량 내 기타 안전 비중요 신호 적용이 포함됩니다. 그 AEC-Q101 인증은 자동차 환경에서의 전형적인 온도, 습도 및 운전 스트레스에 대한 보증을 제공합니다.

8.2 설계 고려사항

• 전류 구동:반드시 정전류 구동기 또는 직렬 전류 제한 저항을 사용하십시오. 전원 전압(Vcc), LED의 최대 순방향 전압(분급된 VF max 기준) 및 필요 작동 전류(IF)에 따라 저항값을 계산하십시오. 공식 사용: R = (Vcc - VF) / IF. 저항의 정격 전력이 충분한지 확인하십시오(P = (Vcc - VF) * IF).
• 열 관리:애노드는 방열 패드입니다. PCB 설계 시, 방열기 역할을 할 수 있도록 이 패드에 충분한 구리 호일을 연결해야 합니다. 대전류 또는 고온 환경에서 작동할 경우, 내부층 또는 바닥층에 연결된 방열 비아를 사용하면 열 방출을 크게 개선하고 낮은 접합 온도를 유지할 수 있습니다.
• ESD 보호:정격이 2kV HBM임에도 불구하고, 신뢰성을 높이기 위해 민감한 입력 라인에 ESD 보호 다이오드를 설치하거나, 조립 구역에서 정전기 방지 조작 규정을 적용하는 것이 권장됩니다.
• 광학 설계:120도 시야각은 넓은 커버리지를 제공합니다. 집중광의 경우 외부 2차 광학 부품(렌즈)이 필요할 수 있습니다. 크리스탈 클리어 렌즈는 진정한 앰버 칩 색상이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.

9. 기술 대비 및 차별화

표준 DIP LED와 비교하여 이 SMD 소자는 상당한 장점을 가집니다: 훨씬 적은 공간을 차지하며, 얇은 설계에 적합한 낮은 프로필, 자동화 조립에 더 적합하며, PCB를 통한 더 나은 열 성능을 제공합니다. SMD 앰버색 LED 시장 세분화에서 주요 차별화 요소는 명확한 자동차 등급 AEC-Q101 인증, 120도의 넓은 시야각, 색상 및 강도 일관성을 위한 상세한 빈(Bin) 시스템입니다. 앰버색에 사용된 GaAsP와 같은 구형 기술과 비교할 때, AlInGaP 기술의 사용은 일반적으로 더 높은 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

10.1 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

피크 파장(λP)은 스펙트럼 파워 분포가 최대값에 도달하는 단일 파장입니다. 주 파장(λd)은 CIE 색도도에서 유래하며, LED의 지각된 색상과 일치하는 순수 단색광의 단일 파장을 나타냅니다. 색상 규격 적용에 있어 λd가 더 관련성이 높습니다.

10.2 3.3V 전원으로 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있나요?

아니요. 순방향 전압은 최대 2.65V에 달할 수 있습니다. 이를 3.3V 전원에 직접 연결하면, 전류는 다이오드의 동적 저항과 전원 내부 저항에 의해서만 제한되어 절대 최대 정격 전류를 초과하여 LED가 즉시 손상될 가능성이 큽니다. 항상 전류 제한 저항이나 레귤레이터가 필요합니다.

10.3 이 LED는 브레이크등이나 방향지시등과 같은 안전 관련 중요 응용 분야에 적합한가요?

데이터시트는 명시적으로 "액세서리 응용(accessory applications)"에 적합하다고 명시하며, 고장이 안전을 위협할 수 있는 응용의 경우 제조사에 문의할 것을 권고합니다. 외부 신호와 같은 안전 관련(safety-critical) 기능에는, 더 엄격한 인증(예: 개별 LED용 AEC-Q102)을 갖추고 신뢰성 등급이 다른 부품을 선택해야 합니다.

10.4 라벨에 표기된 분류 코드 F/EA/3는 어떻게 해석해야 합니까?

이는 특정 성능 서브셋을 나타냅니다: F = 순방향 전압 2.35V ~ 2.50V. EA = 발광 강도 7.1 cd ~ 9.0 cd. 3 = 주 파장 616 nm ~ 620 nm. 이를 통해 단일 생산 로트 또는 프로젝트 내에서 LED를 정밀하게 매칭할 수 있습니다.

11. 실제 설계 및 사용 예시

시나리오:자동차 인포테인먼트 제어 노브용 상태 표시등을 설계한다. 이 표시등은 넓은 시야각에서 가시성을 확보해야 하며, 차량의 12V 시스템(현지에서 5V로 안정화됨)에서 작동하고 일관된 색상과 밝기를 유지해야 한다.

실행 계획:

1. 선정:더 높은 밝기(EB)와 일관된 오렌지-앰버 색상(3등급)을 얻기 위해 F/EB/3 등급의 LED를 선택합니다. 전압 등급(F)은 드라이버 설계 참고용입니다.
2. 회로도:5V 전원 레일을 사용합니다. 직렬 저항 계산: R = (5V - 2.5V_max) / 0.14A ≈ 17.9Ω. 표준 18Ω 저항을 선택하며, 정격 전력은 최소 (5V-2.5V)*0.14A = 0.35W 이상이어야 합니다. 0.5W 저항 사용을 권장합니다.
3. PCB 레이아웃:권장되는 패드 레이아웃에 따라 패키지를 설계합니다. 애노드 패드를 최상층의 대면적 구리박막에 연결하고, 여러 개의 방열 비아를 통해 내부 접지층에 연결하여 열을 방출합니다. 전류 제한 저항은 LED 근처에 배치하십시오.
4. 조립:지정된 적외선 리플로우 솔더링 프로파일을 준수하십시오. 방습 백 개봉 후, 릴이 작업장 수명 내에 사용되도록 하십시오.
5. 결과:자동차 실내 환경에 적합한, 신뢰할 수 있고 밝기가 균일하며 시야각이 넓은 호박색 표시등.

12. 기술 원리 소개

이 LED는 기판 위에 성장된 알루미늄인듐갈륨인화물(AlInGaP) 반도체 재료를 기반으로 합니다. 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 그곳에서 재결합하며 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 격자 구조 내 알루미늄, 인듐, 갈륨의 특정 비율은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출되는 빛의 파장(색상)에 직접적으로 대응합니다. 본 사례에서는 호박색(약 615nm)에 해당합니다. 수정처럼 투명한 에폭시 수지 봉지는 반도체 칩을 보호하고, 광 출력을 형성하는 렌즈 역할을 하며, 형광체나 염료를 포함할 수 있습니다(순수 호박색 AlInGaP LED의 경우 일반적으로 투명합니다). 애노드와 캐소드 리드는 전기적 연결과 기계적 고정을 제공하며, 애노드 프레임은 활성 접합부의 열을 효과적으로 방출하도록 설계되었습니다.

13. 업계 동향과 발전

자동차 및 산업용 SMD LED의 전반적인 추세는 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 더 높은 전력 밀도, 더 가혹한 온도 및 습도 조건에서의 신뢰성 향상, 그리고 더 엄격한 빈(Binning)을 통한 색상 일관성 강화 방향으로 나아가고 있습니다. 동시에 열 성능을 유지하거나 개선하면서 소형화 방향으로도 발전하고 있습니다. 플립칩 설계 및 세라믹 기판과 같은 첨단 소재 및 패키징 기술의 도입이 이러한 한계를 지속적으로 확장하고 있습니다. 또한 복잡한 조명 시스템을 위해 드라이버와 제어 회로를 '스마트 LED' 모듈에 통합하는 것이 새로운 트렌드로 부상하고 있습니다. 여기에 설명된 부품은 표면 실장 광전자 장치의 더 넓은 생태계 내에서 성숙하고 신뢰할 수 있는 솔루션을 대표하며, 목표 응용 분야에 맞게 성능, 비용 및 제조 가능성을 균형 있게 제공합니다.