SMD LED 27-21 블루 데이터시트 - 크기 2.7x2.1x1.2mm - 전압 3.3V - 전력 0.095W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

27-21 SMD LED는 신뢰할 수 있는 표시등 또는 백라이트 기능이 필요한 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 소형 표면 실장 장치입니다. 이 제품의 주요 장점은 기존 리드 프레임 LED에 비해 크게 줄어든 점유 면적으로, 인쇄 회로 기판(PCB)에서 더 높은 부품 밀도, 감소된 보관 요구 사항을 가능하게 하며 궁극적으로 최종 장비의 소형화에 기여합니다. 가벼운 구조는 공간이 제한되고 휴대용 응용 분야에 대한 적합성을 더욱 향상시킵니다.

이 단색 블루 LED는 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 반도체 칩을 사용하여 제작되었으며, 투명 수지로 캡슐화되어 있습니다. 이 제품은 환경 안전성과 광범위한 시장 수용을 보장하는 RoHS(유해 물질 제한) 지침, EU REACH 규정 및 할로겐 프리 표준을 준수하는 무연 제품입니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 역방향 전압 (V_R):5V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴를 일으킬 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):25 mA. 신뢰할 수 있는 동작을 위한 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):100 mA. 이는 순간 서지를 처리하기 위해 펄스 조건(1 kHz에서 듀티 사이클 1/10)에서만 허용됩니다.
• 전력 소산 (P_d):95 mW. 주변 온도(T_a) 25°C에서 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력입니다. 더 높은 온도에서는 감액이 필요합니다.
• 정전기 방전 (ESD):150V (인체 모델). 조립 및 취급 중 적절한 ESD 처리 절차가 필수적입니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 정상적인 장치 동작을 위한 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도:이 장치는 최대 10초 동안 260°C의 피크 온도로 리플로우 솔더링을 견딜 수 있으며, 또는 단자당 최대 3초 동안 350°C의 핸드 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 T_a=25°C 및 I_F=20mA에서 측정되며, 일반적인 동작 조건을 나타냅니다.

• 광도 (I_v):28.5 mcd(최소) ~ 72.0 mcd(최대) 범위이며, 일반적인 허용 오차는 ±11%입니다. 이는 LED의 인지된 밝기를 정의합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):130도 (일반적). 이 넓은 각도는 축외 위치에서도 좋은 가시성을 보장합니다.
• 피크 파장 (λ_p):468 nm (일반적). 스펙트럼 방출이 가장 강한 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):464.50 nm ~ 476.50 nm 범위입니다. 이는 빛의 인지된 색상을 정의하며, ±1 nm의 엄격한 허용 오차를 가집니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):25 nm (일반적). 최대 강도의 절반에서 방출 스펙트럼의 폭(FWHM)입니다.
• 순방향 전압 (V_F):2.70V(최소) ~ 3.70V(최대) 범위이며, 20mA에서 일반적인 값은 3.30V입니다. 이는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 50 µA. 이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용되며, 장치는 역방향 바이어스에서 동작해서는 안 됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 I_F=20mA에서 측정된 광도에 따라 네 개의 빈(N1, N2, P1, P2)으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 응용 분야에 적합한 밝기 등급을 선택할 수 있어 다중 LED 어레이에서 균일한 외관을 보장합니다.

• 빈 N1:28.5 – 36.0 mcd
• 빈 N2:36.0 – 45.0 mcd
• 빈 P1:45.0 – 57.0 mcd
• 빈 P2:57.0 – 72.0 mcd

3.2 주 파장 빈닝

LED는 또한 주 파장에 따라 네 개의 코드(A9, A10, A11, A12)로 빈닝됩니다. 이 엄격한 제어(빈당 약 3 nm)는 정밀한 색상 일치가 필요한 응용 분야에 매우 중요합니다.

• 빈 A9:464.5 – 467.5 nm
• 빈 A10:467.5 – 470.5 nm
• 빈 A11:470.5 – 473.5 nm
• 빈 A12:473.5 – 476.5 nm

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래프를 참조하지만, 그 함의는 설계에 매우 중요합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

I-V 특성은 지수적입니다. 일반적인 3.3V를 초과하는 순방향 전압의 작은 증가는 순방향 전류의 크고 잠재적으로 파괴적인 증가로 이어질 수 있습니다. 이는 LED와 직렬로 외부 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하는 것이 절대적으로 필요함을 강조합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

광도는 정격 한도 내에서 순방향 전류에 거의 비례합니다. 20mA 미만으로 동작하면 출력이 감소하고, 25mA를 초과하면 피크 전류 정격 내에서 순간적으로라도 가속화된 성능 저하 및 수명 단축의 위험이 있습니다.

4.3 온도 의존성

LED 성능은 온도에 민감합니다. 접합 온도가 증가함에 따라 순방향 전압은 일반적으로 약간 감소하는 반면, 광도는 크게 감소할 수 있습니다. 일관된 밝기를 유지하기 위해서는 PCB에 적절한 열 관리가 중요하며, 특히 고밀도 또는 밀폐된 응용 분야에서 더욱 그렇습니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

27-21 패키지는 명목 치수가 2.7mm(길이) x 2.1mm(너비) x 1.2mm(높이)이며, 별도로 명시되지 않는 한 표준 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 상세 치수 도면은 패드 크기, 간격 및 부품 방향을 포함한 PCB 랜드 패턴 설계에 중요한 측정값을 제공합니다.

5.2 극성 식별

캐소드는 일반적으로 LED 패키지의 노치, 녹색 점 또는 모서리 절단과 같은 시각적 표시자로 표시됩니다. 올바른 동작을 보장하기 위해 배치 중 올바른 극성을 관찰해야 합니다.

5.3 테이프 및 릴 패키징

이 장치는 표준 자동 피크 앤 플레이스 장비와 호환되는 7인치 직경 릴에 8mm 캐리어 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 패키징에는 습기 저항성 재료가 포함됩니다: LED를 보관 및 운송 중 주변 습기로부터 보호하기 위한 건조제와 습도 표시 카드가 들어 있는 알루미늄 방습 봉투입니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

무연 리플로우 프로파일이 지정됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다: 150-200°C 사이의 예열 단계 60-120초; 액상선(217°C) 이상 시간 60-150초; 최대 10초 동안 260°C를 초과하지 않는 피크 온도; 그리고 열 충격을 최소화하기 위한 제어된 상승 및 냉각 속도. 리플로우는 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우 극도의 주의가 필요합니다. 팁 온도가 350°C 미만인 솔더링 아이언을 사용하고, 각 단자에 3초를 초과하지 않도록 열을 가하며, 단자 사이에 최소 2초의 냉각 간격을 두십시오. 국부적인 과열을 방지하기 위해 아이언 전력은 25W 이하여야 합니다.

6.3 습기 민감도 및 보관

LED는 습기에 민감합니다. 밀봉된 방습 봉투는 사용 직전까지 열어서는 안 됩니다. 개봉 후 사용하지 않은 LED는 30°C 이하 및 상대 습도 60% 이하의 환경에 보관해야 합니다. 봉투 개봉 후 "플로어 라이프"는 168시간(7일)입니다. 이 시간을 초과하거나 건조제가 포화 상태를 나타내는 경우 사용 전 60°C ±5°C에서 24시간 동안 베이킹 처리가 필요합니다.

7. 적용 제안

7.1 일반적인 적용 시나리오

• 백라이트:소형 크기와 일관된 블루 출력으로 인해 계기판 표시등, 스위치 조명 및 심볼 백라이트에 이상적입니다.
• 통신 장비:전화기 및 팩스 기기와 같은 장치에서 상태 표시등 또는 키패드 백라이트로 사용됩니다.
• LCD 평면 백라이트:소형, 저전력 LCD 디스플레이용 어레이에 사용할 수 있습니다.
• 일반 표시등 용도:소비자 및 산업용 전자 제품에서 전원 상태, 모드 표시 및 기타 신호 기능에 적합합니다.

7.2 설계 고려사항

• 전류 제한:항상 공급 전압(V_CC), LED의 순방향 전압(V_F), 그리고 원하는 순방향 전류(I_F)를 기반으로 계산된 직렬 저항을 사용하십시오. 공식: R = (V_CC- V_F) / I_F. 보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F를 사용하십시오.
• 열 관리:특히 최대 전류 정격에서 또는 그 근처에서 동작할 때 LED 패드에 연결된 충분한 구리 면적이 PCB에 있어 히트 싱크 역할을 하도록 하십시오.
• ESD 보호:LED가 사용자가 접근 가능한 경우 민감한 입력 라인에 ESD 보호 조치를 구현하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

27-21 SMD LED는 그 클래스에서 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 2.7x2.1mm의 점유 면적은 많은 기존 3mm 또는 5mm 스루홀 LED보다 작아 상당한 보드 공간을 절약합니다. 넓은 130° 시야각은 더 좁은 각도의 LED에 비해 더 나은 축외 가시성을 제공합니다. InGaN 기술의 사용은 높은 효율로 밝고 포화된 블루 색상을 생성합니다. 또한 RoHS, REACH 및 할로겐 프리 표준을 준수함으로써 엄격한 환경 규제가 있는 글로벌 시장을 위한 미래 지향적인 선택이 됩니다. 상세한 빈닝 시스템은 시각적 일관성이 필요한 대량 생산에 필요한 예측 가능성을 설계자에게 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

9.1 전류 제한 저항이 왜 필수인가요?

LED의 I-V 특성은 비선형입니다. 저항이 없으면 공급 전압의 작은 증가가 제어되지 않는 큰 전류 서지를 일으켜 25mA의 절대 최대 정격을 빠르게 초과하고 즉시 고장으로 이어집니다. 저항은 안정적인 동작점을 설정합니다.

9.2 5V 전원으로 이 LED를 구동할 수 있나요?

네, 하지만 직렬 저항을 사용해야 합니다. 예를 들어, 5V 공급 전압(V_CC=5V), 일반적인 V_F 3.3V, 목표 I_F 20mA의 경우 저항 값은 R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 옴이 됩니다. 표준 82 또는 100 옴 저항이 적절하며, 정격 전력 P = I²R = (0.02)²* 85 = 0.034W이므로 1/8W 또는 1/10W 저항으로 충분합니다.

9.3 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

피크 파장 (λ_p)은 스펙트럼 출력이 가장 높은 물리적 파장입니다. 주 파장 (λ_d)은 전체 방출 스펙트럼과 눈의 민감도를 고려하여 인간의 눈이 인지하는 색상에 해당하는 계산된 값입니다. 이 블루 LED와 같은 단색 LED의 경우 종종 가깝지만, λ_d가 색상 사양에 더 관련이 있습니다.

9.4 봉투를 개봉한 후 엄격한 "플로어 라이프"가 존재하는 이유는 무엇인가요?

SMD LED는 플라스틱 패키징을 통해 대기 중의 습기를 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 습기는 빠르게 팽창하여 내부 박리 또는 "팝콘 현상"을 일으켜 패키지를 균열시키고 장치를 파괴할 수 있습니다. 플로어 라이프와 베이킹 절차는 이 습기 함량을 관리합니다.

10. 동작 원리

이 LED는 반도체 광자 장치입니다. 접합 전위(약 3.3V)를 초과하는 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 InGaN 칩의 활성 영역으로 주입됩니다. 이들 전하 캐리어는 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다—이 경우 약 468 nm의 파란색입니다. 투명 수지 캡슐화는 칩을 보호하고 렌즈 역할을 하여 방출된 빛을 지정된 130도 시야각으로 형성합니다.

11. 산업 동향 및 배경

27-21 패키지는 SMD LED 시장에서 성숙하고 널리 채택된 폼 팩터로, 크기, 성능 및 제조 가능성의 균형을 나타냅니다. 산업은 초소형화를 위한 더 작은 패키지(예: 2016, 1608)와 조명을 위한 고출력 패키지로 계속 발전하고 있습니다. 이와 같은 구성 요소에 영향을 미치는 주요 동향은 다음과 같습니다: 디스플레이 응용 분야를 위한 고색 정확도 및 일관된 빈닝에 대한 수요 증가; 스마트 LED를 위한 온보드 IC 통합; 그리고 광 효율(루멘/와트)과 신뢰성 향상에 대한 끊임없는 집중. 또한 환경 규정 준수(RoHS, 할로겐 프리)는 글로벌 공급망에서 대부분의 전자 구성 요소에 대한 차별화 요소에서 기본 요구 사항으로 전환되었습니다.