SMD LED 0201 블루 데이터시트 - 치수 0.6x0.3x0.25mm - 전압 2.4-3.3V - 전력 99mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 0201 패키지 형식의 초소형 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계되었으며 공간이 제한된 응용 분야에 이상적입니다. 인듐 갈륨 질화물(InGaN) 반도체 재료를 사용하여 물처럼 투명한 렌즈로 청색광을 생성하며, 다양한 표시 및 백라이트 목적에 적합한 넓은 시야각을 제공합니다.

1.1 특징

• 유해물질 제한 지침(RoHS)을 준수합니다.
• 자동 픽 앤 플레이스 조립을 위해 직경 7인치 릴에 감긴 12mm 테이프에 포장됩니다.
• 표준화된 EIA(전자 산업 연합) 패키지 풋프린트.
• 표준 집적 회로(IC) 논리 레벨과의 입력 호환성.
• 자동화된 표면 실장 장비와의 호환성을 위해 설계되었습니다.
• 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정에 사용하기에 적합합니다.
• JEDEC(공동 전자 소자 공학 위원회) 습기 민감도 레벨 3 가속화를 위해 사전 조건화되었습니다.

1.2 응용 분야

이 LED는 신뢰할 수 있고 컴팩트한 상태 표시가 필요한 광범위한 전자 장비를 대상으로 합니다. 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 통신 장치(예: 무선 전화기, 휴대 전화).
• 사무 자동화 장비(예: 노트북 컴퓨터, 네트워크 시스템).
• 가전 제품 및 소비자 가전.
• 산업 제어 및 모니터링 장비.
• 상태 및 전원 표시기.
• 신호 및 상징 조명.
• 전면 패널 및 키패드 백라이트.

2. 기술 파라미터 심층 해석

2.1 절대 최대 정격

다음 파라미터는 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 전력 소산(Pd):99 mW. 이는 LED 패키지가 최대 접합 온도를 초과하지 않고 열로 방산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류(I_FP):100 mA. 이는 과열을 방지하기 위해 일반적으로 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 지정되는 최대 허용 순간 순방향 전류입니다.
• DC 순방향 전류(I_F):30 mA. 이는 신뢰할 수 있는 장기 작동을 위해 권장되는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 동작 온도 범위(T_opr):-40°C ~ +85°C. 장치가 정상적으로 기능하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위(T_stg):-40°C ~ +100°C. 전원이 공급되지 않을 때 장치를 보관하기 위한 온도 범위입니다.

2.2 전기 / 광학 특성

이 파라미터들은 표준 주변 온도(T_a) 25°C에서 측정되며, 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 광도(I_V):I_F= 20mA에서 400 - 1040 mcd(밀리칸델라). 이는 CIE 명시 응답 곡선에 맞추어 필터링된, 인간의 눈이 인지하는 LED의 밝기를 측정합니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템이 사용됨을 나타냅니다.
• 시야각(2θ_1/2):110도(일반적). 이는 광도가 피크 축 값의 절반이 되는 전체 각도입니다. 110° 각도는 매우 넓은 방사 패턴을 제공합니다.
• 피크 방출 파장(λ_P):466 nm(일반적). 광 출력 전력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장(λ_d):I_F= 20mA에서 466 - 476 nm. 이는 CIE 색도도에서 도출된, 빛의 인지된 색상을 가장 잘 나타내는 단일 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):35 nm(일반적). 최대 강도의 절반에서 측정된 스펙트럼 대역폭(반값 전폭 - FWHM)입니다. 35nm 값은 InGaN 청색 LED의 특징입니다.
• 순방향 전압(V_F):I_F= 20mA에서 2.4 - 3.3 V. 지정된 전류에서 동작할 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 이 범위는 서로 다른 전압 빈을 의미합니다.
• 역방향 전류(I_R):V_R= 5V에서 10 μA(최대). 역바이어스가 인가될 때의 작은 누설 전류입니다. 이 장치는 역방향 동작을 위해 설계되지 않았으며, 이 파라미터는 주로 IR 테스트 검증을 위한 것입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

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

3.1 순방향 전압(V_F) 등급

시험 전류 20mA에서 빈닝됩니다. 각 빈의 허용 오차는 ±0.1V입니다.

• 빈 F4:2.4V(최소) ~ 2.7V(최대)
• 빈 F5:2.7V(최소) ~ 3.0V(최대)
• 빈 F6:3.0V(최소) ~ 3.3V(최대)

3.2 광도(I_V) 등급

시험 전류 20mA에서 빈닝됩니다. 각 광도 빈의 허용 오차는 ±11%입니다.

• 빈 T2:400.0 mcd(최소) ~ 540.0 mcd(최대)
• 빈 U1:540.0 mcd(최소) ~ 750.0 mcd(최대)
• 빈 U2:750.0 mcd(최소) ~ 1040.0 mcd(최대)

3.3 색조(주 파장) 등급

시험 전류 20mA에서 빈닝됩니다. 각 빈의 허용 오차는 ±1nm입니다.

• 빈 AC:466.0 nm(최소) ~ 471.0 nm(최대)
• 빈 AD:471.0 nm(최소) ~ 476.0 nm(최대)

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서의 장치 동작을 이해하는 데 필수적인 일반적인 성능 곡선을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 재현되지 않았지만, 그 함의는 아래에서 분석됩니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선)

I-V 특성은 다이오드의 전형적인 비선형입니다. 순방향 전압(V_F)은 양의 온도 계수를 가지며, 이는 주어진 전류에 대해 접합 온도가 증가함에 따라 약간 감소함을 의미합니다. 설계자는 온도 범위에 걸쳐 안정적인 동작을 보장하기 위해 전류 제한 회로를 설계할 때 이를 고려해야 합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

광도는 안전 동작 영역 내에서 일반적으로 순방향 전류에 비례합니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 열 발생 증가(드룹 효과)로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다. 권장되는 20mA 이하에서 동작하면 최적의 효율과 수명을 보장합니다.

4.3 스펙트럼 분포

스펙트럼 출력 곡선은 피크 파장 466nm를 중심으로 하며 FWHM은 약 35nm입니다. 이는 청색의 순도를 정의합니다. 빈닝에 사용되는 주 파장은 인간 눈의 민감도로 가중치가 부여된 이 스펙트럼에서 계산됩니다.

4.4 온도 특성

LED 성능은 온도에 의존합니다. 광도는 일반적으로 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 동작 및 보관 온도 범위(각각 -40°C ~ +85°C 및 -100°C)는 반도체 재료와 패키지 무결성이 유지되도록 보장합니다.

5. 기계적 및 포장 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 0201 패키지 표준을 준수합니다. 주요 치수(밀리미터)는 본체 길이 약 0.6mm, 너비 0.3mm, 높이 0.25mm를 포함합니다. 달리 명시되지 않는 한 모든 치수 허용 오차는 ±0.2mm입니다. 애노드와 캐소드 단자는 올바른 PCB 방향을 위해 명확히 지정되어 있습니다.

5.2 권장 PCB 부착 패드

적외선 또는 기상 리플로우 솔더링을 위한 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 이 권장 패드 레이아웃을 준수하는 것은 신뢰할 수 있는 솔더 접합, 리플로우 중 적절한 자체 정렬 및 LED 다이에서의 효과적인 열 방산을 달성하는 데 중요합니다.

5.3 테이프 및 릴 포장

LED는 너비 12mm의 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 테이프는 직경 7인치(178mm) 릴에 감겨 있습니다. 표준 릴 수량은 릴당 4000개이며, 잔여 로트의 최소 포장 수량은 500개입니다. 포장은 자동화 조립 장비와의 호환성을 보장하기 위해 ANSI/EIA-481 사양을 따릅니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 IR 리플로우 솔더링 프로파일

무연 공정을 위한 J-STD-020B를 준수하는 제안된 리플로우 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열:최대 150-200°C.
• 예열 시간:최대 120초.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 이상 시간:최대 10초(최대 두 번의 리플로우 사이클 권장).

최적의 프로파일은 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 달라진다는 점을 유의하는 것이 중요합니다. 제공된 프로파일은 JEDEC 표준을 기반으로 한 일반적인 목표 역할을 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 초소형 크기로 인해 극도의 주의가 필요합니다. 권장 사항은 다음과 같습니다:

• 인두 온도:최대 300°C.
• 솔더링 시간:접합당 최대 3초.
• LED 본체에 직접 열을 가하지 말고 PCB 패드에 열을 가하십시오.

6.3 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 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

6.4 보관 및 습기 민감도

LED는 습기에 민감합니다(MSL 3).

• 밀봉 패키지:≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오. 포장일로부터 1년 이내에 사용하십시오.
• 개봉 패키지:≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관하십시오. 개봉 후 168시간(7일) 이내에 IR 리플로우를 완료하는 것이 좋습니다.
• 장기 보관(개봉):건조제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 건조기에 보관하십시오.
• 168시간 초과 노출:LED는 솔더링 전에 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 \"팝콘 현상\"을 방지하기 위해 약 60°C에서 최소 48시간 베이킹해야 합니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 회로

이 LED는 순방향 전압보다 높은 전압원에서 구동할 때 전류 제한 메커니즘이 필요합니다. 가장 간단한 방법은 직렬 저항입니다. 저항 값(R_s)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R_s= (V_공급- V_F) / I_F. 예를 들어, 5V 공급, V_F3.0V(일반적), 원하는 I_F20mA인 경우, R_s= (5V - 3.0V) / 0.020A = 100 Ω입니다. 저항의 정격 전력은 최소 I_F²* R_s.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 구동:항상 정전류 또는 직렬 저항이 있는 전압원으로 LED를 구동하십시오. V_F를 초과하는 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흐르고 빠른 고장이 발생합니다.
• 열 관리:전력 소산은 낮지만, 패드 주변에 적절한 PCB 구리 면적을 확보하는 것은 열을 방산하는 데 도움이 되며, 특히 높은 주변 온도 환경이나 더 높은 전류로 구동할 때 중요합니다.
• ESD 보호:민감하다고 명시적으로 언급되지는 않았지만, 모든 반도체 장치를 적절한 정전기 방전(ESD) 예방 조치와 함께 다루는 것이 좋은 관행입니다.
• 광학 설계:넓은 110° 시야각은 넓은 가시성이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 집중된 빛의 경우 외부 렌즈나 도광판이 필요할 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

이 LED의 주요 차별화 요소는 극도로 컴팩트한 0201 풋프린트와 특정 청색 색상점(466-476nm 주 파장)입니다. 더 큰 패키지(예: 0603, 0805)와 비교하여, 0201은 PCB에서 상당한 공간 절약을 제공하여 더 높은 밀도의 설계를 가능하게 합니다. InGaN 기술은 효율적인 청색 발광을 제공합니다. 넓은 시야각과 투명한 렌즈의 조합은 시야각이 제한되지 않는 상태 표시기에 이상적인 밝고 확산된 광원을 만듭니다. 상세한 빈닝 시스템은 여러 LED 간에 엄격한 색상 또는 밝기 일치가 필요한 응용 분야에서 정밀한 선택을 가능하게 합니다.

9. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

9.1 피크 파장과 주 파장의 차이점은 무엇인가요?

피크 파장(λ_P)은 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 물리적 파장입니다. 주 파장(λ_d)은 LED의 출력이 인간의 눈에 보이는 색상과 동일하게 보이는 단색광의 단일 파장을 나타내는 계산된 값입니다. 따라서 λ_d는 색상 사양 및 빈닝과 더 관련이 있습니다.

9.2 이 LED를 30mA로 연속 구동할 수 있나요?

DC 순방향 전류의 절대 최대 정격은 30mA이지만, 게시된 광학 사양에 대한 일반적인 시험 조건 및 권장 동작점은 20mA입니다. 30mA에서 동작하면 더 높은 광 출력을 생성할 수 있지만 더 많은 열을 발생시켜 수명을 단축시키고 색상을 변화시킬 수 있습니다. 신뢰할 수 있는 장기 작동을 위해서는 20mA 이하로 회로를 설계하는 것이 좋습니다.

9.3 장치가 역방향 동작을 위한 것이 아닌데 왜 역방향 전류 사양이 있나요?

역방향 전류(I_R) 사양은 생산 테스트(IR 테스트) 중 측정되는 품질 관리 파라미터입니다. 이는 반도체 접합의 무결성을 보장합니다. 응용에서는 상당한 역방향 전압을 차단하도록 설계되지 않았고 손상될 수 있으므로 의도적으로 역전압을 인가해서는 안 됩니다.

9.4 주문 시 빈 코드를 어떻게 해석하나요?

일관된 성능의 LED를 수신하려면 설계 요구 사항에 따라 순방향 전압(F4/F5/F6), 광도(T2/U1/U2) 및 주 파장(AC/AD)에 대한 빈 코드를 지정해야 합니다. 예를 들어, 중간 전압, 중간-높은 밝기 및 더 푸른 색조를 위한 빈 F5, U1, AC의 부품을 지정할 수 있습니다.

10. 실제 사용 사례

시나리오: 컴팩트 웨어러블 장치 상태 표시기 설계.장치에는 공간이 제한된 작은 PCB가 있습니다. 청색 전원 표시등이 필요합니다. 최소한의 풋프린트를 위해 0201 LED가 선택되었습니다. 설계는 3.3V 마이크로컨트롤러 GPIO 핀을 사용하여 LED를 제어합니다. 직렬 저항은 선택된 전압 빈(예: 빈 F6 최대 3.3V)의 최대 V_F를 사용하여 계산되어 최악의 경우 V_F에서도 충분한 전류를 보장합니다: R_s= (3.3V - 3.3V) / 0.020A = 0 Ω. 이는 실현 가능하지 않습니다. 따라서 더 낮은 V_F빈(F4 또는 F5)을 선택하거나 공급 전압을 높여야 합니다. 빈 F5(최대 V_F=3.0V)를 선택하고 3.6V를 제공하는 소형 부스트 컨버터를 추가하면 R_s= (3.6V - 3.0V) / 0.020A = 30 Ω이 됩니다. PCB 레이아웃은 LED 패드에 열 싱크를 위한 적당한 구리 푸어를 제공합니다. LED는 12mm 테이프 릴에서 자동 픽 앤 플레이스를 사용하여 보드에 배치됩니다.

11. 원리 소개

이 LED는 반도체 광자 장치입니다. 인듐 갈륨 질화물(InGaN)의 이종접합 구조를 기반으로 합니다. 순방향 바이어스 전압이 인가되면, 전자와 정공이 각각 n형 및 p형 반도체 층에서 활성 영역으로 주입됩니다. 이 하전 캐리어들은 복사 재결합을 통해 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 다시 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다—이 경우 청색입니다. 물처럼 투명한 에폭시 렌즈는 반도체 다이를 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며, 지정된 110도 시야각을 달성하기 위해 빛 출력 패턴을 형성합니다.

12. 발전 동향

표시기 응용을 위한 SMD LED의 동향은 소형화, 효율 증가 및 높은 신뢰성으로 계속 진행되고 있습니다. 패키지 크기는 0603에서 0402로, 이제는 0201 및 01005와 같은 더 작은 미터법 등가물로 발전했습니다. 효율 개선(와트당 더 높은 루멘)은 더 낮은 구동 전류에서도 충분한 밝기를 가능하게 하여 전력 소비와 열 부하를 줄입니다. 포장 재료 및 다이 부착 기술의 발전은 장기 신뢰성과 열 사이클링에 대한 저항성을 향상시킵니다. 또한, 정밀한 색 재현이나 조정 가능한 백색광이 필요한 응용 분야를 위해 더 엄격한 빈닝 허용 오차와 더 정교한 색상 혼합 능력에 대한 강조가 증가하고 있지만, 이 특정 장치는 단일 색상 청색 발광체입니다.