SMD LED 0201 블루 데이터시트 - 크기 0.6x0.3x0.25mm - 전압 2.8-3.8V - 전력 80mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 0201 패키지 사이즈의 초소형 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 부품은 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계되었으며, 공간이 제한된 응용 분야에 이상적입니다. LED는 인듐 갈륨 질화물(InGaN) 반도체 물질을 사용하여 청색광을 방출하며, 최적의 광 출력을 위한 워터클리어 렌즈를 갖추고 있습니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 LED의 주요 장점은 극도로 작은 점유 면적, 대량 자동화 실장 장비와의 호환성, 그리고 무연 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정에 대한 적합성을 포함합니다. 유해 물질 제한(RoHS) 규정 준수를 충족하도록 설계되었습니다. 목표 응용 분야는 상태 표시기, 전면 패널 및 키패드의 백라이트, 통신 장비의 신호 조명, 사무 자동화 장치, 가전 제품, 실내 간판 등을 포함한 다양한 소비자 및 산업용 전자 제품에 걸쳐 있습니다. 초소형 크기는 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기술과 같은 휴대용 장치에서 특히 가치가 있습니다.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

이 섹션은 표준 테스트 조건에서 LED의 동작 한계와 성능 특성에 대한 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다. 최대 연속 DC 순방향 전류(IF)는 20 mA입니다. 100 mA의 더 높은 피크 순방향 전류는 허용되지만, 1/10 듀티 사이클과 0.1 ms 펄스 폭을 가진 펄스 조건에서만 가능합니다. 최대 전력 소산은 80 mW입니다. 장치는 -40°C에서 +85°C의 온도 범위 내에서 동작하도록 정격되며, -40°C에서 +100°C의 환경에서 보관할 수 있습니다.

2.2 전기-광학적 특성

전기-광학적 특성은 별도로 명시되지 않는 한, Ta=25°C, 순방향 전류(IF) 20 mA에서 측정됩니다. 광도(Iv)는 CIE 명시도 눈 반응 곡선에 맞춰 필터링된 센서를 사용하여 측정한 전형적인 범위가 90.0 mcd에서 224.0 mcd입니다. 광도가 축상 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로 정의되는 시야각(2θ1/2)은 전형적으로 110도로, 넓은 시야 패턴을 나타냅니다. 피크 발광 파장(λp)은 468 nm에 중심을 둡니다. 인지되는 색상을 정의하는 주 파장(λd)은 465 nm에서 475 nm 사이입니다. 스펙트럼 대역폭(Δλ)은 약 25 nm입니다. LED를 통해 20 mA를 구동하는 데 필요한 순방향 전압(VF)은 전형적으로 2.8 V에서 3.8 V 사이입니다. 역전류(IR)는 역전압(VR) 5V에서 최대 10 μA로 지정됩니다; 이 장치는 역바이어스에서 동작하도록 설계되지 않았음을 유의하는 것이 중요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산의 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 색상, 밝기 및 전기적 동작에 대한 특정 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 순방향 전압(VF) 빈닝

LED는 다섯 개의 전압 빈(D7부터 D11까지)으로 분류됩니다. 각 빈은 2.8-3.0 V(D7)부터 3.6-3.8 V(D11)까지 0.2 V 범위를 나타냅니다. 각 빈 내의 허용 오차는 ±0.10 V입니다. 이 빈닝은 특히 여러 LED가 직렬로 연결될 때 안정적인 정전류 구동 회로 설계에 도움이 됩니다.

3.2 광도(IV) 빈닝

광 출력은 네 가지 광도 빈으로 분류됩니다: Q2 (90.0-112.0 mcd), R1 (112.0-140.0 mcd), R2 (140.0-180.0 mcd), S1 (180.0-224.0 mcd). 각 광도 빈의 허용 오차는 ±11%입니다. 이를 통해 응용 분야의 밝기 요구 사항에 기반한 선택이 가능하며, 다중 LED 어레이에서 시각적 일관성을 보장합니다.

3.3 주 파장(WD) 빈닝

색상(주 파장)은 두 개의 빈을 통해 제어됩니다: AC (465.0-470.0 nm) 및 AD (470.0-475.0 nm). 각 파장 빈의 허용 오차는 ±1 nm입니다. 이 엄격한 제어는 특정 색좌표 또는 색상 혼합이 필요한 응용 분야에 필수적입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 곡선(예: 스펙트럼 분포를 위한 그림 1, 시야각을 위한 그림 5)이 참조되지만, 여기서는 그 전형적인 함의를 분석합니다. 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V) 특성은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줄 것입니다. 광도는 지정된 동작 범위 내에서 일반적으로 순방향 전류에 비례합니다. 피크 발광 파장은 접합 온도가 증가함에 따라 약간의 음의 이동을 나타낼 수 있으며, 이는 장치가 가열됨에 따라 청색광의 파장이 아주 약간 짧아질 수 있음을 의미합니다. 넓은 110도 시야각 곡선은 근접한 램버시안 방출 패턴을 나타내며, 좋은 축외 가시성을 제공합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 EIA 표준 0201 패키지 외형을 준수합니다. 주요 치수는 전형적인 본체 길이 0.6 mm, 너비 0.3 mm, 높이 0.25 mm를 포함합니다. 별도로 지정되지 않는 한 모든 치수 허용 오차는 ±0.2 mm입니다. 패키지는 표면 실장을 위한 두 개의 애노드/캐소드 단자를 특징으로 합니다.

5.2 권장 PCB 부착 패드

신뢰할 수 있는 솔더링을 위한 랜드 패턴 설계가 제공됩니다. 권장 패드 레이아웃은 적외선 또는 기상 리플로우 공정에 최적화되어 적절한 솔더 필렛 형성과 기계적 안정성을 보장합니다. 특히 이렇게 작은 부품의 경우 리플로우 중 툼스토닝(한쪽 끝으로 부품이 서는 현상)을 방지하기 위해 이 패턴을 준수하는 것이 중요합니다.

5.3 극성 식별

조립 중 극성을 관찰해야 합니다. 캐소드를 식별하는 특정 마킹 또는 내부 다이 구조에 대해서는 데이터시트를 참조해야 합니다. 잘못된 극성 연결은 LED가 점등되지 않게 하며, 최대 정격을 초과하는 역전압을 가하면 장치가 손상될 수 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 IR 리플로우 솔더링 프로파일

무연(Pb-free) 공정을 위한 J-STD-020B를 준수하는 제안된 리플로우 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 예열 구역(전형적으로 150-200°C, 최대 120초), 260°C를 초과하지 않는 피크 온도까지의 제어된 상승, 사용된 솔더 페이스트에 적합한 액상선 온도 이상 체류 시간(TAL)을 포함합니다. 피크 온도에서의 총 시간은 최대 10초로 제한되어야 합니다. 최적의 프로파일은 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 다르므로, 보드 수준 특성화를 권장합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의가 필요합니다. 솔더링 아이언 팁 온도는 300°C를 초과해서는 안 되며, LED 단자와의 접촉 시간은 단일 솔더링 작업에 대해 최대 3초로 제한해야 합니다. 과도한 열은 반도체 다이 또는 플라스틱 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

6.3 보관 및 취급 조건

LED는 습기에 민감합니다. 원래 밀봉된 방습 백에 건조제와 함께 보관할 때는 ≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH) 조건에서 보관하고 1년 이내에 사용해야 합니다. 백이 개봉되면, "플로어 라이프"는 ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 168시간(7일)입니다. 이 시간을 초과하여 노출된 부품은 솔더링 중 "팝코닝" 또는 패키지 균열을 방지하기 위해 리플로우 전에 흡수된 수분을 제거하기 위한 베이킹 절차(약 60°C에서 최소 48시간)가 필요합니다.

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 않았거나 강력한 화학 물질의 사용은 패키지 재료, 렌즈 또는 내부 본딩을 손상시킬 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

LED는 자동화 조립을 위해 포장되어 공급됩니다. 12 mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 실장됩니다. 이 테이프는 표준 7인치(178 mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 풀 릴에는 4000개가 들어 있습니다. 풀 릴 미만의 수량의 경우, 최소 패키지 수량은 500개입니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

7.2 파트 넘버 해석

파트 넘버는 일반적으로 주요 속성을 인코딩합니다. 전체 명명 규칙은 독점적일 수 있지만, 일반적으로 패키지 크기(0201), 색상(Blue, "B"로 표시), 그리고 잠재적으로 성능 빈 코드를 포함합니다. 정확한 제품은 데이터시트 헤더에 나열된 전체 파트 넘버로 식별됩니다.

8. 응용 제안

8.1 전형적인 응용 회로

안정적이고 신뢰할 수 있는 동작을 위해 LED는 정전압이 아닌 정전류원으로 구동되어야 합니다. 간단한 직렬 저항이 가장 일반적인 전류 제한 방법입니다. 저항 값(R)은 R = (공급 전압 - VF) / IF로 계산되며, 여기서 VF는 데이터시트의 순방향 전압(보수적인 설계를 위해 최대값 사용)이고 IF는 원하는 순방향 전류(예: 20 mA)입니다. 예를 들어, 5V 공급 전압과 VF 3.8V의 경우, R = (5 - 3.8) / 0.02 = 60 Ω입니다. 62 Ω 또는 68 Ω 표준 값 저항이 적합할 것입니다. 정밀도가 요구되거나 배터리 구동 응용의 경우, 전용 LED 드라이버 IC를 권장합니다.

8.2 설계 고려 사항 및 참고 사항

열 관리:전력 소산이 낮지만(최대 80 mW), 패드 주변에 충분한 PCB 구리 면적을 확보하는 것은 열을 발산시켜 LED 효율과 수명을 유지하는 데 도움이 되며, 특히 고주변 온도 환경에서 중요합니다.
ESD 보호:모든 반도체 장치와 마찬가지로, LED는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 조립 중 적절한 ESD 취급 절차를 따라야 합니다.
광학 설계:워터클리어 렌즈는 밝은 점 광원을 제공합니다. 확산되거나 형상화된 광 출력을 위해 외부 도광판, 확산판 또는 렌즈를 제품 하우징에 통합할 수 있습니다.
전류 디레이팅:LED를 최대 정격보다 낮은 전류(예: 20 mA 대신 15 mA)에서 동작시키면 동작 수명을 크게 향상시키고 열 응력을 줄일 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

0201 패키지는 상용 가능한 가장 작은 SMD LED 점유 면적 중 하나를 나타내며, 초소형 설계에서 0402 또는 0603 패키지에 비해 상당한 크기 이점을 제공합니다. InGaN 기술의 사용은 고효율 청색광 방출을 제공합니다. 넓은 110도 시야각과 클리어 렌즈의 조합은 좁은 각도 또는 확산 렌즈 변종과 차별화되며, 넓은 가시성이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 표준 무연 리플로우 프로파일과의 호환성은 현대적인 RoHS 준수 제조 공정과 일치합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 3.3V 공급 전압으로 구동할 수 있나요?
A: 예, 하지만 신중한 설계가 필요합니다. 순방향 전압(2.8-3.8V)이 공급 전압에 가깝기 때문에, 전류 제한 저항 값이 매우 작아져 전류가 VF와 공급 전압의 변동에 매우 민감해집니다. 3.3V 레일에서 안정적인 동작을 위해 전용 로우 드롭아웃 정전류 드라이버를 권장합니다.
Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?
A: 피크 파장(λp)은 LED의 스펙트럼 출력 곡선에서 가장 높은 지점의 파장입니다. 주 파장(λd)은 인간의 눈에 동일한 색상으로 보이는 순수 단색광의 단일 파장을 나타내는 계산된 값입니다. λd는 색상 인지 및 매칭에 더 관련이 있습니다.
Q: 장치가 역방향 동작을 위한 것이 아니라면 왜 역전류 사양이 있나요?
A: 역전류(IR)는 제어된 5V 역바이어스 하에서 테스트된 누설 전류 사양입니다. 이는 동작 조건이 아닌 품질 및 파라미터 테스트입니다. 회로 내에서 역전압을 가하면 장치가 손상될 수 있습니다.
Q: 주문 시 빈 코드를 어떻게 해석하나요?
A: 원하는 VF, IV 및 WD 빈 코드(예: D9, R2, AC)를 지정하여 응용 분야에 맞게 특성이 밀집된 LED를 수령할 수 있도록 할 수 있지만, 이는 가용성과 비용에 영향을 미칠 수 있습니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

사례: 웨어러블 장치 PCB의 상태 표시기
한 설계자가 컴팩트한 피트니스 트래커를 만들고 있습니다. 보드 공간이 극도로 제한적입니다. 블루투스 페어링 상태와 배터리 부족을 나타내기 위해 단일 청색 LED가 필요합니다. 최소한의 점유 면적을 위해 0201 LED가 선택되었습니다. 설계자는 적절한 가시성을 위해 광도 빈 R1(112-140 mcd)을 선택합니다. LED는 시스템 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀을 통해 100Ω 직렬 저항(3.0V 배터리 및 전형적인 VF에 대해 계산됨)으로 구동됩니다. PCB 레이아웃은 권장 패드 형상을 따릅니다. 조립 중 제조사는 제공된 무연 리플로우 프로파일을 사용합니다. 습기에 민감한 부품은 릴이 개봉된 후 PCB가 일주일 이상 보관되었기 때문에 사용 전 베이킹됩니다. 최종 제품은 최소한의 공간과 전력을 소비하는 신뢰할 수 있고 밝은 상태 표시기를 갖습니다.

12. 동작 원리 소개

LED는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 전압이 가해지면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때, 에너지는 광자(빛)의 형태로 방출됩니다. 방출된 빛의 색상(파장)은 반도체 물질의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. 이 특정 LED는 청색광 방출에 해당하는 밴드갭을 가진 InGaN(인듐 갈륨 질화물) 화합물 반도체를 사용합니다. 워터클리어 에폭시 렌즈는 반도체 다이를 캡슐화하고, 기계적 보호를 제공하며, 광 출력 패턴을 형성합니다.

13. 기술 동향

표시기 및 백라이트 LED의 동향은 지속적인 초소형화, 증가된 효율(단위 전력당 더 많은 광 출력, 루멘/와트로 측정), 그리고 더 높은 신뢰성을 향해 나아가고 있습니다. 패키지 설계는 열 성능을 개선하여 작은 패키지에서 더 높은 구동 전류를 허용하도록 발전하고 있습니다. 온도와 수명에 걸친 파장 안정성에 대한 지속적인 개발도 진행 중입니다. 고급 반도체 물질과 에피택셜 성장 기술의 채택은 더 작은 칩 크기에서도 색좌표에 대한 더 엄격한 제어와 더 높은 밝기를 가능하게 합니다. LED 패키지 자체 내에 전류 제한 저항 또는 보호 다이오드를 통합하는 것과 같은 통합은 회로 설계를 단순화하고 보드 공간을 절약하는 또 다른 동향입니다.