SMD LED 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T 사양 - Blue 468nm - 2.8x3.5x0.8mm - 3.1V - 40mW - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

19-117/BHC-ZL1M2RY/3T는 높은 신뢰성과 효율적인 조립이 요구되는 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 소형 표면 실장형 블루 LED입니다. 이 부품은 기존 리드 프레임 LED 대비 획기적인 발전을 이루어, 기판 공간 활용도와 제조 효율성 측면에서 상당한 이점을 제공합니다.

1.1 핵심 장점 및 제품 포지셔닝

이 LED의 주요 장점은 초소형 폼팩터로, 이는 직접적으로 더 작은 인쇄 회로 기판(PCB) 설계를 가능하게 합니다. 이러한 크기 감소는 부품 실장 밀도를 높여 제한된 공간 내에서 더 복잡한 기능 구현을 허용합니다. 또한, 부품 자체와 최종 조립 장비 모두에 대한 보관 요구 사항이 줄어들어 물류 및 제품 하우징에서 전반적인 비용 절감으로 이어집니다.

경량 구조로 제작되어 무게가 중요한 설계 요소인 휴대용 및 소형 전자 장치에 특히 적합합니다. 이 부품은 산업 표준 8mm 테이프에 장착되어 직경 7인치 릴로 공급되며, 대량 생산에 필수적인 고속 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와의 완전한 호환성을 보장합니다.

1.2 목표 애플리케이션 및 시장

이 LED는 다용도로 사용되며 몇 가지 주요 적용 분야에서 활용됩니다. 주요 사용 사례로는 계기판, 대시보드 표시등 및 멤브레인 스위치의 백라이트가 있으며, 일관된 청색 출력으로 선명한 조명을 제공합니다. 통신 분야에서는 전화기 및 팩스 기기와 같은 장치의 상태 표시등 및 키패드 백라이트로 사용됩니다.

또한 액정 디스플레이(LCD), 기호 및 다양한 스위치 인터페이스 뒤의 평면 백라이트 솔루션에 사용됩니다. 범용적인 특성으로 인해 신뢰할 수 있는 청색 광원이 필요한 다양한 소비자, 산업 및 자동차 표시등 응용 분야에 적용할 수 있습니다.

2. 기술 사양 및 심층 해석

절대 최대 정격을 이해하는 것은 애플리케이션 회로에서 LED의 장기적 신뢰성을 보장하고 조기 고장을 방지하는 데 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 소자는 연속 순방향 전류(IF) 10 mA입니다. 이 값을 초과하면 과도한 열이 발생하여 내부 반도체 접합이 열화되고, 광 출력이 급격히 감소하며 결국 파괴적인 고장으로 이어집니다. 펄스 동작의 경우, 피크 순방향 전류(IFP) 40 mA가 허용되지만, 1 kHz 주파수에서 1/10의 엄격한 듀티 사이클 조건에서만 가능합니다. 이는 과열 없이 짧은 순간 더 높은 밝기를 구현할 수 있게 합니다.

총 소비 전력(Pd)는 순방향 전류와 전압의 함수인 40 mW를 초과해서는 안 됩니다. 동작 및 보관 온도 범위는 각각 -40°C ~ +85°C 및 -40°C ~ +90°C로 지정되어 가혹한 환경에서의 사용 적합성을 나타냅니다. 이 부품은 정전기 방전(ESD)에 대한 일정 수준의 보호 기능을 제공하며, Human Body Model(HBM) 기준 2000V로 등급이 매겨져 있어 제어된 환경에서의 취급에는 표준 수준이지만, 조립 시에는 여전히 적절한 ESD 예방 조치가 필요합니다.

2.2 전기-광학적 특성

표준 시험 조건(주변 온도 Ta=25°C, 순방향 전류 5 mA)에서 LED는 주요 성능 매개변수를 나타냅니다. 광도(Iv)는 전형적인 범위를 가지며, 최소값과 최대값은 후술하는 빈닝 시스템에 의해 정의됩니다. 시야각(2θ1/2)는 120도의 넓은 각도를 가지며, 집중된 빔보다는 영역 조명에 적합한 넓고 확산된 방출 패턴을 제공합니다.

스펙트럼 특성은 그 푸른 색상의 핵심입니다. 피크 파장(λp)는 일반적으로 468 나노미터(nm)이며, 지배적인 파장(λd)은 465.0 nm에서 475.0 nm 사이에 있습니다. 스펙트럼 대역폭(Δλ)은 약 25 nm로, 파란색의 순도를 정의합니다. 순방향 전압(VF5mA 시험 전류를 달성하는 데 필요한 )는 2.50V에서 3.10V까지 범위를 가집니다. 이 파라미터는 LED 양단의 전압 강하와 필요한 전류 제한 저항 값을 결정하므로 회로 설계에 매우 중요합니다.

3. Binning System 설명

대량 생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈(Bin)으로 분류됩니다. 이 시스템을 통해 설계자는 특정 애플리케이션에 필요한 최소 기준을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도(Luminous Intensity) Binning

광출력은 L1, L2, M1, M2의 네 가지 별개의 빈으로 분류됩니다. L1 빈은 가장 낮은 출력 범위(11.5 - 14.5 mcd)를 나타내며, M2 빈은 가장 높은 출력 범위(22.5 - 28.5 mcd)를 나타냅니다. 설계자는 빈 코드를 지정하여 제품의 최소 밝기 수준을 보장할 수 있으며, 이는 균일한 패널 조명이 필요한 응용 분야나 특정 가시성 표준을 충족시키는 데 필수적입니다.

3.2 주파장(Dominant Wavelength) Binning

청색광의 색상은 주도 파장 빈닝을 통해 제어됩니다. 'X'(465.0 - 470.0 nm)와 'Y'(470.0 - 475.0 nm) 두 개의 빈이 정의됩니다. 'X' 빈은 약간 더 짧은 파장으로 더 진한 청색을 내는 반면, 'Y' 빈은 약간 더 긴 파장으로 청록색 계열에 가깝습니다. 이를 통해 어레이 내 서로 다른 LED 간의 색상 일치를 달성하거나 브랜드 또는 미적 이유로 특정 청색 톤을 보장할 수 있습니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 9(2.50 - 2.70V), 10(2.70 - 2.90V), 11(2.90 - 3.10V) 세 가지 범주로 구분(binned)됩니다. 전압 빈을 아는 것은 효율적인 구동 회로 설계에 매우 중요합니다. 개별 전류 조절 없이 여러 LED를 병렬로 연결할 때, 동일하거나 알려진 전압 빈의 LED를 사용하면 전류와 밝기의 변동을 최소화할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 특성 곡선은 다양한 동작 조건에서 LED의 거동에 대한 깊은 통찰을 제공하며, 이는 견고한 시스템 설계에 필수적입니다.

4.1 상대 발광 강도 대 순방향 전류

정전류에 대한 함수로서의 상대 발광 강도를 나타내는 곡선은 일반적으로 비선형입니다. 출력은 전류와 함께 증가하지만 결국 포화 상태에 이릅니다. 더욱 중요한 것은, 권장 전류 이상으로 작동할 경우 접합 온도가 과도하게 상승하여 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 장치의 수명을 단축시킨다는 점입니다. 이 곡선은 설계자가 원하는 밝기와 작동 수명 사이의 최적의 균형을 찾는 데 도움을 줍니다.

4.2 상대 발광 세기 대 주변 온도

LED 성능은 온도에 크게 의존합니다. 주변 온도가 상승함에 따라 발광 출력은 일반적으로 감소합니다. 이 곡선은 그 성능 저하를 정량화합니다. 고온 환경(예: 자동차 대시보드 내부 또는 다른 발열 부품 근처)에 적용되는 경우, 이 데이터는 LED가 모든 작동 조건에서 충분히 밝게 유지되도록 보장하는 데 필수적입니다. 이는 더 높은 밝기 등급(bin)으로 설계하거나 열 관리 전략을 구현해야 할 수 있습니다.

4.3 순방향 전류 감액 곡선

이 곡선은 신뢰성 측면에서 가장 중요한 곡선이라고 할 수 있습니다. 이는 주변 온도에 따른 최대 허용 연속 순방향 전류를 정의합니다. 온도가 상승함에 따라 최대 안전 전류는 감소합니다. 이 디레이팅 곡선을 준수하면 열 폭주를 방지하고 LED가 안전 작동 영역(SOA) 내에서 동작하도록 보장하며, 이는 규정된 수명을 달성하는 데 기본이 됩니다.

4.4 스펙트럼 분포 및 방사 패턴

스펙트럼 분포도는 468 nm를 중심으로 다양한 파장에서 방출되는 빛의 강도를 보여줍니다. 방사 패턴도(일반적으로 극좌표도)는 패키지에서 공간적으로 빛이 어떻게 방출되는지를 설명합니다. 120도의 넓은 시야각은 램버시안 또는 준-램버시안 방출 패턴을 확인시켜 주며, 이 패턴에서는 칩에 수직인 방향에서 강도가 가장 높고 각도가 넓어질수록 감소합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수 및 공차

이 LED는 표준 SMD 패키지를 채택하고 있습니다. 핵심 치수로는 PCB 랜드 패턴을 결정하는 본체 크기와 애노드 및 캐소드 단자의 위치가 포함됩니다. 치수도는 별도로 명시되지 않는 한 표준 공차 ±0.1 mm로 모든 주요 측정값을 규정합니다. 이 정보는 PCB 풋프린트를 생성하여 적절한 솔더링 및 정렬을 보장하는 데 사용됩니다.

5.2 극성 식별 및 패드 설계

LED의 정상 동작을 위해서는 극성의 정확한 연결이 필수적입니다. 데이터시트의 패키지 도면에 애노드(Anode)와 캐소드(Cathode)가 명확히 표시되어 있습니다. 일반적으로 소자 자체에 한쪽 패드가 표시되거나 노치(Notch) 또는 베벨(Beveled Edge) 등 형태가 달라 확대하여 육안으로 식별할 수 있습니다. 권장 PCB 패드 레이아웃은 신뢰성 있는 솔더 접합과 적절한 열 및 전기적 연결을 보장합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

LED의 성능과 신뢰성을 유지하기 위해서는 적절한 취급과 솔더링이 매우 중요합니다.

6.1 리플로우 납땜 파라미터

본 부품은 적외선 및 기상 리플로우 공정과 호환됩니다. 특정 무연 솔더링 온도 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터로는 예열 단계(150-200°C, 60-120초), 액상선(217°C) 이상 유지 시간(60-150초), 최고 온도(최대 260°C, 최대 10초 이내)가 포함됩니다. 또한 열 충격을 방지하기 위한 최대 승온 및 냉각 속도도 명시되어 있습니다. 내부 와이어 본딩이나 에폭시 렌즈 손상을 피하기 위해 리플로우 솔더링은 두 번을 초과하여 수행하지 않는 것을 강력히 권장합니다.

6.2 핸드 솔더링 및 리워크 시 주의사항

핸드 솔더링이 불가피한 경우, 각별한 주의가 필요합니다. 솔더링 아이언 팁 온도는 350°C 이하로 유지해야 하며, 각 단자와의 접촉 시간은 3초를 초과해서는 안 됩니다. 저출력 아이언(≤25W) 사용을 권장합니다. 중요한 경고: 손납땜 과정에서 손상이 자주 발생합니다. 리워크 작업의 경우, SMD 부품용으로 설계된 전문 더블헤드 솔더링 아이언을 사용하여 양쪽 단자를 동시에 가열하고, 솔더 조인트나 LED 본체에 무리를 주지 않으면서 부품을 들어 올려야 합니다.

6.3 저장 및 Moisture Sensitivity

LED는 대기 중 습기 흡수를 방지하기 위해 건조제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장됩니다. 부품이 생산에 사용될 준비가 될 때까지 이 백을 열어서는 안 됩니다. 개봉 후, LED는 ≤30°C 및 ≤60% 상대 습도 조건에서 보관 시 168시간(7일) 이내에 사용해야 합니다. 이 노출 시간을 초과할 경우, 수분을 제거하고 고온 리플로우 공정 중 "팝콘" 현상 또는 박리 현상을 방지하기 위해 베이킹 처리(60 ±5°C, 24시간)가 필요합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

본 제품은 자동화 조립을 위한 테이프-릴 포맷으로 공급됩니다. 캐리어 테이프 치수, 포켓 크기 및 릴 치수가 명시되어 있습니다. 각 릴에는 3000개의 부품이 들어 있습니다. 릴과 테이프 재질은 내습성을 갖추어 설계되어, 저장 및 운송 중 부품을 보호합니다.

7.2 라벨 설명 및 모델 번호 체계

포장 라벨에는 고객 부품 번호(CPN), 제조사 부품 번호(P/N), 포장 수량(QTY), 그리고 광도(CAT), 주파장(HUE), 순방향 전압(REF)에 대한 특정 빈 코드 등 여러 주요 필드가 포함되어 있습니다. 추적 가능성을 위해 로트 번호(LOT No.)도 제공됩니다. 이 라벨링을 이해하는 것은 수신된 부품이 주문된 사양과 일치하는지 확인하는 데 필수적입니다.

8. 애플리케이션 설계 고려사항

8.1 회로 설계 및 전류 제한

가장 중요한 설계 규칙은 직렬 전류 제한 저항(또는 고급 응용의 경우 정전류 드라이버)의 필수 사용입니다. LED의 순방향 전압은 음의 온도 계수와 제조 공차를 가지고 있습니다. 전류 제한 없이 공급 전압이 약간 증가하면 전류가 크게, 파괴적일 수 있는 수준으로 증가할 수 있습니다. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_supply - V_F) / I_F, 여기서 V_F 와 I_F 는 목표 동작점입니다.

8.2 엔드유즈에서의 열 관리

LED 자체는 작지만, 그 열을 관리하는 것은 성능과 수명에 중요합니다. 설계자는 LED의 솔더 패드부터 PCB, 그리고 필요시 방열판까지의 열 경로를 고려해야 합니다. LED 풋프린트 주변에 충분한 구리 면적(열 완화 패드)을 가진 PCB를 사용하면 열 방산에 도움이 됩니다. 주변 온도가 높은 응용 분야에서는 디레이팅 곡선을 반드시 참조해야 합니다.

8.3 광학 통합

백라이트 또는 인디케이터 응용 분야에서는 광학 경로를 고려해야 합니다. 넓은 시야각은 확산판이나 도광판을 균일하게 조명하는 데 유리합니다. LED와 조명 표면 사이의 거리, 그리고 반사판이나 렌즈의 사용은 최종 밝기와 균일도에 영향을 미칩니다. 일부 응용 분야에서는 인광체 코팅 렌즈나 원격 인광체 기술을 사용하여 청색을 백색이나 다른 색상으로 변환할 수도 있습니다.

9. 기술적 비교 및 차별화

기존의 스루홀 LED 기술과 비교하여, 이 SMD LED는 핵심 영역에서 우수한 성능을 제공합니다. 리드선이 없어 기생 인덕턴스를 제거하며, 펄스 모드에서 사용 시 더 높은 주파수의 스위칭을 가능하게 합니다(비록 일반적인 용도는 아니지만). SMD 패키지의 열용량이 작아 열응답이 더 빠를 수 있지만, 이는 또한 PCB를 통해 열을 더 효율적으로 방출해야 함을 의미합니다.

블루 SMD LED 범주 내에서, 19-117은 패키지 크기(매우 조밀한 레이아웃 가능), 넓은 시야각(광범위한 조명용), 포괄적인 빈닝 시스템(설계 유연성과 일관성 확보)이라는 특정 조합으로 차별화됩니다. RoHS, REACH 및 무할로겐 표준을 준수하여 환경 규정이 엄격한 글로벌 시장에 적합합니다.

10. 기술적 매개변수에 기반한 자주 묻는 질문(FAQ)

10.1 5V 전원 공급 시 사용해야 할 저항 값은 얼마입니까?

최대 순방향 전압(bin 11 기준 3.10V)과 표준 밝기를 위한 목표 전류 5 mA를 사용할 경우: R = (5V - 3.10V) / 0.005A = 380 Ohms. 가장 가까운 표준값은 390 Ohms입니다. 390 Ohms로 재계산하면 I_F = (5V - 3.10V) / 390 = ~4.87 mA로 안전합니다. 항상 최대 V_F 이 계산을 위해 선택한 빈(bin)에서 전류가 한계를 초과하지 않도록 하십시오.

10.2 더 높은 밝기를 위해 이 LED를 20 mA로 구동할 수 있나요?

아니요. 절대 최대 연속 순방향 전류 정격은 10 mA입니다. 20 mA로 동작하면 이 정격을 초과하여 심각한 과열, 빠른 광도 감소 및 거의 확실한 고장을 초래합니다. 더 높은 밝기를 얻으려면, 더 높은 광도 빈(M1 또는 M2)의 LED를 선택하거나 더 높은 전류가 아닌 여러 개의 LED를 사용하십시오.

10.3 라벨에 있는 bin 코드는 어떻게 해석하나요?

라벨의 CAT, HUE, REF 필드는 빈(Bin)에 대응합니다. 예를 들어, CAT: M2, HUE: X, REF: 10으로 표시된 라벨은 해당 릴의 LED가 광도 22.5~28.5 mcd (M2), 주파장 465.0~470.0 nm (X), 순방향 전압 2.70~2.90V (10) 사이라는 의미입니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

11.1 대시보드 표시기 클러스터

자동차 대시보드에서는 폴리카보네이트 렌즈 뒤에 여러 개의 19-117 LED가 경고 표시등(예: 상향등, 방향지시등)을 조명하는 데 사용될 수 있습니다. 설계자는 밝은 주간 조건에서도 가시성을 보장하기 위해 특정 밝기 등급(예: M1)을 선택할 것입니다. LED는 차량의 12V 시스템에 의해 전류 제한 저항 네트워크 또는 전용 LED 드라이버 IC를 통해 구동됩니다. 넓은 시야각은 표시등이 고르게 밝혀지도록 합니다. 높은 작동 온도 범위(-40 ~ +85°C)는 이러한 가혹한 환경에 필수적입니다.

11.2 저전력 상태 표시기

라우터나 충전기와 같은 콘센트 전원을 사용하는 소비자 기기의 경우, 단일 19-117 LED가 명확한 전원 켜짐/상태 표시를 제공합니다. 5V USB 레일이나 3.3V 논리 레일(적절히 계산된 저항과 함께)에서 5 mA로 구동되므로 전력 소비가 매우 적습니다. 파란색은 종종 "활성" 또는 "연결됨" 상태와 연관됩니다. 작은 크기로 인해 현대 전자제품의 점점 더 얇아지는 디자인에 잘 맞습니다.

12. 동작 원리

19-117 LED는 반도체 광원입니다. 그 핵심은 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)와 같은 재료로 구성된 칩으로, 이는 p-n 접합을 형성합니다. 접합의 내장 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 재결합할 때, 에너지가 광자(빛)의 형태로 방출됩니다. InGaN 재료의 특정 밴드갭 에너지는 방출되는 광자의 파장을 결정하며, 본 제품의 경우 약 468 nm로, 이는 청색광으로 인지됩니다. 에폭시 렌즈는 칩을 캡슐화하여 기계적 보호를 제공하고, 방출된 빛을 원하는 방사 패턴으로 형성합니다.

13. 기술 동향과 맥락

19-117 LED는 전자 소형화 및 스루홀(through-hole)에서 표면 실장 기술(SMT)로의 전환이라는 광범위한 트렌드에 속합니다. 이러한 전환은 자동화된 대량 조립을 가능하게 하여 수동 납땜 단계를 제거함으로써 제조 비용을 절감하고 신뢰성을 향상시킵니다. 특히 LED 산업에서는 지속적인 발전이 광효율(전기 입력 와트당 더 많은 광 출력) 증대, 색상 일관성 및 채도 개선, 고온 및 고전류 조건에서의 신뢰성 향상에 초점을 맞추고 있습니다. 이는 표준 청색 LED이지만, 기반이 되는 재료 과학 및 패키징 기술은 계속 발전하여 후속 세대 부품의 성능 향상을 주도하고 있습니다.