SMD LED 19-21 블루 데이터시트 - 치수 2.0x1.25x0.8mm - 전압 2.7-3.7V - 전력 75mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

19-21 SMD LED는 신뢰할 수 있는 표시등 또는 백라이트 솔루션이 필요한 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 소형 표면 실장 장치입니다. 이 제품의 주요 장점은 기존 리드 프레임 LED에 비해 크기가 현저히 줄어들어 인쇄 회로 기판(PCB)에서 더 높은 부품 집적도를 가능하게 한다는 점입니다. 이러한 소형화는 최종 제품 설계의 경량화, 부품 보관 공간 절감, 전반적인 무게 감소에 직접적으로 기여하여 공간이 제한된 휴대용 기기에 이상적입니다.

이 장치는 청색광을 방출하는 InGaN(인듐갈륨질화물) 반도체 칩을 사용하여 제작되었습니다. 캡슐화는 투명 수지로 되어 있어 최대 광 출력을 제공합니다. 이는 단색 타입으로, 고속 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 위해 7인치 직경 릴에 장착된 8mm 테이프에 공급됩니다. 본 제품은 적외선 및 기상 리플로우를 포함한 무연(Pb-free) 솔더링 공정을 완전히 준수합니다. 또한, 주요 환경 및 안전 표준을 준수합니다: RoHS(유해물질 제한) 준수 버전에 포함되며, EU REACH 규정을 준수하고, 할로겐 프리(브롬 <900 ppm, 염소 <900 ppm, 합계 <1500 ppm)입니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 조건에서 또는 이 조건을 초과하여 동작하는 것은 보장되지 않습니다.

• 역방향 전압 (V_R):5V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 순방향 전류 (I_F):20mA (연속). 이는 신뢰할 수 있는 장기 동작을 위한 권장 최대 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):40mA, 펄스 조건(듀티 사이클 1/10, 1kHz)에서만 허용됩니다.
• 전력 소산 (P_d):75mW. 이는 패키지가 열적 한계를 초과하지 않고 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 정전기 방전 (ESD):인체 모델(HBM) 정격 150V. 조립 시 적절한 ESD 취급 주의가 필수적입니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 기능합니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도 (T_sol):리플로우 프로파일 피크 260°C, 최대 10초. 핸드 솔더링 인두 팁 온도는 3초 동안 350°C를 초과해서는 안 됩니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 별도로 명시되지 않는 한, 주변 온도(T_a) 25°C, 순방향 전류(I_F) 20mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다. 이들은 핵심 광 출력 및 전기적 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_v):최소 72.0 mcd에서 최대 180.0 mcd까지 범위입니다. 일반적인 값은 이 빈닝 범위 내에 있습니다(섹션 3 참조).
• 시야각 (2θ_1/2):약 100도입니다. 이는 광도가 피크 값의 절반이 되는 전체 각도입니다.
• 피크 파장 (λ_p):일반적으로 468 나노미터(nm)입니다. 이는 스펙트럼 방출이 가장 강한 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):465.0 nm에서 475.0 nm까지 범위입니다. 이는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로 색상을 정의합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):일반적으로 25 nm입니다. 이는 방출 스펙트럼의 최대 강도의 절반에서의 너비를 측정합니다.
• 순방향 전압 (V_F):20mA에서 2.70V에서 3.70V까지 범위입니다. 이는 LED가 동작할 때 걸리는 전압 강하입니다.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 전압 5V가 인가될 때 최대 50 μA입니다. 이 장치는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다.

중요 참고사항:허용 오차는 광도 ±11%, 주 파장 ±1nm, 순방향 전압 ±0.1V로 지정됩니다. 5V 역방향 전압 조건은 I_R only.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 응용 분야에서 일관된 색상과 밝기를 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 응용 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

I_F= 20mA에서 빈닝됩니다. 코드는 증가하는 밝기 수준을 나타냅니다.

• Q1:72.0 – 90.0 mcd
• Q2:90.0 – 112.0 mcd
• R1:112.0 – 140.0 mcd
• R2:140.0 – 180.0 mcd

3.2 주 파장 빈닝

I_F= 20mA에서 빈닝됩니다. 정확한 청색의 색조를 정의합니다.

• X:465.0 – 470.0 nm
• Y:470.0 – 475.0 nm

3.3 순방향 전압 빈닝

I_F= 20mA에서 빈닝됩니다. 전류 제한 회로 설계 및 병렬 연결 시 균일한 밝기 보장에 중요합니다.

• 10:2.70 – 2.90 V
• 11:2.90 – 3.10 V
• 12:3.10 – 3.30 V
• 13:3.30 – 3.50 V
• 14:3.50 – 3.70 V

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 LED의 다양한 동작 조건에서의 거동을 이해하는 데 중요한 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 광 출력이 순방향 전류와 함께 증가하지만 선형적이지 않음을 보여줍니다. 더 높은 전류에서 포화되는 경향이 있습니다. 권장 20mA를 크게 초과하여 동작하면 밝기 증가에 대한 효과가 감소하는 반면 열이 증가하고 열화가 가속화될 수 있습니다.

4.2 상대 광도 대 주변 온도

LED 효율은 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 일반적으로 주변 온도가 -40°C에서 +85°C로 증가함에 따라 광 출력이 점진적으로 감소하는 것을 보여줍니다. 일관된 밝기를 유지하기 위해서는 응용 분야에서 적절한 열 관리가 필요합니다.

4.3 순방향 전류 디레이팅 곡선

이 그래프는 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 정의합니다. 온도가 상승함에 따라 장치의 전력 소산 한계 내에 머물고 과열을 방지하기 위해 허용 가능한 최대 전류를 줄여야 합니다.

4.4 순방향 전압 대 순방향 전류

이 IV(전류-전압) 특성은 본질적으로 지수적입니다. 순방향 전압의 작은 변화는 전류의 큰 변화를 초래하며, 이는 정전류 드라이버 또는 잘 계산된 직렬 저항의 필요성을 강조합니다.

4.5 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯은 468 nm를 중심으로 하는 단일 피크를 보여주어 단색 청색 출력을 확인시켜 줍니다. 일반적인 25nm 대역폭은 방출된 빛의 스펙트럼 순도를 나타냅니다.

4.6 방사 패턴

이 극좌표 플롯은 시야각을 시각적으로 나타내며, LED 중심축에서 다른 각도에서의 상대 광도를 보여주어 약 100도의 시야각을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

19-21 SMD LED는 소형 직사각형 형태를 가지고 있습니다. 주요 치수(밀리미터)는 길이 약 2.0mm, 너비 약 1.25mm, 높이 약 0.8mm입니다. 별도로 명시되지 않는 한 허용 오차는 일반적으로 ±0.1mm입니다. 패키지는 캐소드 식별 마크를 특징으로 하며, 이는 PCB 조립 시 올바른 방향을 잡는 데 필수적입니다.

5.2 극성 식별

동작을 위해서는 올바른 극성이 필수적입니다. 패키지에는 뚜렷한 캐소드 마크가 포함되어 있습니다. 항상 패키지 도면을 참조하여 실제 부품에서 이 마크를 식별하고 PCB 풋프린트의 해당 마킹과 정렬하십시오.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 전류 제한 요구사항

중요:LED와 직렬로 외부 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버 회로를 반드시 사용해야 합니다. 지수적인 IV 특성은 공급 전압의 약간의 증가가 순방향 전류의 크고 잠재적으로 파괴적인 급증을 일으킬 수 있음을 의미합니다.

6.2 리플로우 솔더링 프로파일

이 장치는 무연 리플로우 솔더링에 적합합니다. 권장 온도 프로파일은 다음과 같습니다:

• 예열:150–200°C, 60–120초.
• 액상선 온도 이상 시간 (217°C):60–150초.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 피크 온도 ±5°C 내 시간:최대 10초.
• 가열 속도:217°C까지 최대 3°C/초, 그 후 피크까지 최대 6°C/초.
• 냉각 속도:제어된 냉각이 권장됩니다.

참고:동일한 장치에서 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.3 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의가 필요합니다:

• 팁 온도가 350°C를 초과하지 않는 솔더링 인두를 사용하십시오.
• 단자당 접촉 시간을 최대 3초로 제한하십시오.
• 정격 전력 25W 이하의 인두를 사용하십시오.
• 열 응력을 피하기 위해 각 단자를 솔더링하는 사이에 최소 2초의 간격을 두십시오.

6.4 보관 및 습도 민감도

부품은 건조제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장되어 있습니다.

• 사용 준비가 될 때까지백을 열지 마십시오.
• 개봉 후 사용하지 않은 LED는 ≤30°C 및 ≤60% 상대 습도에서 보관해야 합니다.
• 백 개봉 후의 "플로어 라이프"는 168시간(7일)입니다.
• 부품이 이 시간을 초과하거나 건조제 지시제 색상이 변하면 베이크아웃이 필요합니다: 리플로우 전 60°C ±5°C에서 24시간.

6.5 리워크 및 수리

솔더링 후 리워크는 강력히 권장되지 않습니다. 절대 불가피한 경우, 솔더 조인트 또는 LED 패키지에 기계적 응력을 방지하기 위해 양쪽 단자를 동시에 가열하고 부품을 균일하게 들어 올리기 위해 듀얼 헤드 솔더링 인두를 사용하십시오. 모든 리워크 후에는 항상 장치 기능을 확인하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 표준 포장

LED는 7인치 직경 릴에 엠보싱된 캐리어 테이프에 공급됩니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 테이프 너비는 8mm입니다.

7.2 릴 및 테이프 치수

릴 허브, 플랜지 및 캐리어 테이프 포켓에 대한 상세한 기계 도면이 데이터시트에 제공되며, 표준 허용 오차는 ±0.1mm입니다.

7.3 라벨 정보

릴 라벨에는 추적성 및 올바른 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:

• CPN:고객 부품 번호(지정된 경우).
• P/N:제조사 제품 번호(예: 19-21/BHC-ZQ1R2N/3T).
• QTY:릴당 포장 수량.
• CAT:광도 빈 코드(예: R1).
• HUE:주 파장/색도 빈 코드(예: X).
• REF:순방향 전압 빈 코드(예: 12).
• LOT No:추적성을 위한 제조 로트 번호.

8. 적용 제안

8.1 일반적인 적용 시나리오

• 백라이트:소형 크기와 균일한 시야각으로 인해 계기판 표시등, 멤브레인 스위치, 키패드 및 심볼 조명에 이상적입니다.
• 통신 장비:전화기, 팩스기 및 네트워킹 하드웨어의 상태 표시등 및 백라이트.
• LCD 평면 백라이트:어레이로 사용하여 소형 LCD 디스플레이의 에지 라이팅을 제공할 수 있습니다.
• 일반 표시등 용도:다양한 소비자 및 산업용 전자 제품의 전원 상태, 모드 선택 및 경고 표시등.

8.2 설계 고려사항

• 회로 설계:항상 적절한 전류 조절을 구현하십시오. 간단한 저항 제한 설계의 경우, 최악의 조건에서도 전류가 20mA를 초과하지 않도록 하기 위해 빈에서 최대 순방향 전압(V_F)을 사용하여 저항값을 계산하십시오.
• PCB 레이아웃:솔더 패드 패턴이 권장 풋프린트와 일치하는지 확인하십시오. LED가 최대 정격 또는 그 근처에서 구동될 경우 적절한 열 완화를 제공하십시오.
• 광학 설계:투명 렌즈는 넓은 시야각을 제공합니다. 집중 또는 확산된 빛을 위해서는 외부 렌즈 또는 라이트 가이드가 필요할 수 있습니다.
• ESD 보호:LED가 사용자가 접근 가능한 위치에 있는 경우, 150V HBM 정격이 상대적으로 낮기 때문에 민감한 라인에 ESD 보호 다이오드를 포함시키십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

더 큰 스루홀 LED와 비교하여, 19-21 SMD 패키지는 현대 전자 제품에 대해 결정적인 장점을 제공합니다:

• 크기 및 무게:극적으로 더 작고 가벼워 소형화를 가능하게 합니다.
• 조립 비용:완전 자동화된 고속 PCB 조립을 가능하게 하여 노동 비용을 절감합니다.
• 신뢰성:표면 실장 구조는 일반적으로 리드가 있는 장치보다 진동 및 기계적 충격에 대한 저항성이 더 좋습니다.
• 열 경로:SMD 패키지는 적절히 설계될 경우 PCB로의 더 직접적인 열 경로를 가질 수 있어 열 방산에 도움이 됩니다.
• SMD 블루 LED 세그먼트 내에서, 이 부품의 주요 차별화 요소는 밝기(최대 180mcd), 정밀한 파장 빈닝, 그리고 엄격한 무할로겐 및 REACH 표준 준수 등의 특정 조합이며, 이는 특정 시장 및 환경 친화적 설계에 중요할 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 5V 공급 전압에서 어떤 저항값을 사용해야 하나요?

옴의 법칙(R = (V_공급- V_F) / I_F)을 사용하고, 전류가 20mA를 절대 초과하지 않도록 하기 위해 최악의 경우(가장 낮은) V_F를 2.7V로 가정합니다: R = (5V - 2.7V) / 0.020A = 115 옴. 가장 가까운 표준 더 높은 값(예: 120 옴)을 사용해야 합니다. 항상 특정 빈의 실제 V_F로 전류를 확인하십시오.

10.2 더 높은 밝기를 위해 이 LED를 30mA로 구동할 수 있나요?

권장되지 않습니다. 연속 순방향 전류에 대한 절대 최대 정격은 20mA입니다. 이 정격을 초과하면 장기 신뢰성이 감소하고, 접합 온도가 상승하며, 루멘 감소가 가속화되어 조기 고장으로 이어질 수 있습니다.

10.3 보관 및 베이킹 공정이 왜 그렇게 중요한가요?

SMD 플라스틱 패키지는 대기 중의 습기를 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 습기는 빠르게 팽창하여 내부 박리 또는 "팝콘" 현상을 일으켜 패키지를 균열시키거나 다이를 손상시킬 수 있습니다. 습기 민감 라벨링 및 베이킹 절차는 이러한 고장 모드를 방지합니다.

10.4 릴에 표시된 빈 코드(예: Q1, X, 12)를 어떻게 해석하나요?

이 코드들은 LED의 성능 그룹을 지정합니다. 예를 들어, "Q1"은 광도가 72-90 mcd 사이임을 의미하고, "X"는 주 파장이 465-470 nm 사이임을 의미하며, "12"는 순방향 전압이 3.10-3.30V 사이임을 의미합니다. 동일한 빈의 부품을 사용하면 제품 전체에 걸쳐 밝기와 색상의 일관성을 보장할 수 있습니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

시나리오: 다중 LED 상태 패널 설계.설계자가 10개의 청색 표시등 LED가 있는 제어판을 만들고 있습니다. 균일한 밝기를 보장하기 위해 동일한 광도 빈(예: R1)의 LED를 지정합니다. LED를 3.3V 레일에서 전원을 공급합니다. 저항 계산에 빈 14(3.7V)의 최대 V_F를 사용하면 음의 저항이 발생하므로, 더 낮은 빈 또는 더 높은 공급 전압을 사용해야 합니다. 그들은 빈 12(최대 V_F3.3V)를 선택합니다. 일반적인 V_F3.2V를 사용한 계산은 R = (3.3V - 3.2V) / 0.020A = 5 옴을 제공합니다. 작은 저항이 필요하며, 실제 전류는 V_F변동에 매우 민감할 것입니다. 이 경우, 여러 LED에 대한 개별 저항보다는 정전류 드라이버 IC가 더 강력한 솔루션이 될 수 있으며, 단위 간의 작은 V_F차이에도 불구하고 안정적인 밝기를 제공합니다.

12. 동작 원리

19-21 LED는 반도체 p-n 접합에서의 전계 발광 원리로 동작합니다. 활성 영역은 InGaN으로 구성됩니다. 다이오드의 턴온 임계값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출된 빛의 파장에 해당합니다—이 경우 약 468 nm의 청색광입니다. 투명 에폭시 수지 캡슐러트는 반도체 칩을 보호하고 기계적 안정성을 제공하며, 광 출력 패턴을 형성하는 렌즈 역할을 합니다.

13. 기술 트렌드

19-21 패키지와 같은 SMD LED의 개발은 전자 제조 분야에서 지속되는 소형화, 효율성 증가 및 더 높은 신뢰성 추세에 의해 주도됩니다. 이 분야의 주요 트렌드는 다음과 같습니다:

• 효율성 증가:지속적인 재료 과학 연구는 InGaN 칩의 내부 양자 효율을 향상시켜 동일한 입력 전류(mA)에 대해 더 높은 광도(mcd)를 얻거나, 동일한 출력에 대해 더 낮은 전력 소비를 목표로 합니다.
• 개선된 열 관리:패키지 재료 및 다이 부착 기술의 발전으로 칩에서 더 나은 열 방산이 가능해져 더 높은 구동 전류 또는 표준 전류에서 개선된 수명을 가능하게 합니다.
• 향상된 색상 일관성:더 엄격한 빈닝 허용 오차 및 더 진보된 웨이퍼 레벨 제조 공정은 주 파장 및 광도의 변동을 줄여주며, 이는 균일한 외관이 필요한 응용 분야에 중요합니다.
• 더 넓은 환경 규정 준수:이 구성 요소에서 볼 수 있는 무할로겐 및 더 엄격한 RoHS/REACH 준수로의 이동은 표준이 되어가고 있으며, 이는 산업의 환경 지속 가능성 및 재료 안전에 대한 초점을 반영합니다.
• 통합:더 넓은 트렌드는 제어 전자 장치(정전류 드라이버 또는 PWM 컨트롤러와 같은)를 LED 다이와 직접 통합하여 더 진보된 패키지 유형으로 만드는 것을 포함하며, 최종 사용자를 위한 회로 설계를 단순화합니다.