SMD LED 15-21/BHC-AN1P2/2T 데이터시트 - 블루 - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

15-21/BHC-AN1P2/2T는 고밀도 부품 배치가 필요한 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 소형 표면 실장형 블루 LED입니다. 주요 장점은 기존 리드 프레임 LED에 비해 크게 줄어든 점유 면적으로, 더 작은 인쇄 회로 기판(PCB) 설계와 더 컴팩트한 최종 제품을 가능하게 합니다. 이 소자는 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 칩 기술을 사용하여 제작되었으며, 물처럼 투명한 수지로 캡슐화되어 청색 스펙트럼의 빛을 방출합니다. RoHS, REACH 및 무할로겐 지침을 완전히 준수하여 환경 친화적인 제조 공정에 적합합니다.

1.1 핵심 장점

이 LED의 주요 이점은 초소형 크기(2.0mm x 1.25mm x 0.8mm)로, 이는 저장 공간 절감과 PCB상의 더 높은 포장 밀도에 직접적으로 기여합니다. 가벼운 무게는 휴대용 및 초소형 응용 분야에 이상적입니다. 부품은 직경 7인치 릴에 장착된 8mm 테이프에 공급되어 고속 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 보장합니다. 또한 표준 적외선 및 기상 재류 솔더링 공정을 견디도록 설계되어 효율적인 대량 생산을 용이하게 합니다.

1.2 목표 애플리케이션

이 LED는 다용도로 사용되며 다양한 조명 및 표시 역할에 사용됩니다. 일반적인 애플리케이션으로는 계기판 대시보드, 스위치 및 키패드의 백라이트가 있습니다. 통신 장비에서는 전화기 및 팩스 기기와 같은 장치의 상태 표시등 및 백라이트로 사용됩니다. 또한 액정 디스플레이(LCD)의 평면 백라이트 및 신뢰할 수 있는 컴팩트한 청색 광원이 필요한 범용 표시등 기능에 적합합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

본 섹션은 Absolute Maximum Ratings 및 Electro-Optical Characteristics 표에 정의된 바와 같이, 본 장치의 주요 전기적, 광학적 및 열적 사양에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 Absolute Maximum Ratings

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 동작 조건이 아닙니다. 최대 역전압(V_R)은 5V입니다. 이를 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다. 연속 순방향 전류(I_F) 정격은 25mA입니다. 펄스 동작의 경우, 1kHz에서 듀티 사이클 1/10 조건에서 최대 순방향 전류(I_FP) 100mA가 허용됩니다. 최대 소비 전력(P_d)은 순방향 전압과 전류의 곱으로 계산된 95mW입니다. 본 장치는 Human Body Model (HBM) 기준 150V의 정전기 방전(ESD)을 견딜 수 있습니다. 동작 온도 범위(T_opr)는 -40°C ~ +85°C이며, 저장 온도(T_stg)는 약간 확장된 -40°C ~ +90°C입니다. 솔더링 온도 프로파일은 매우 중요합니다: 리플로우의 경우, 최대 10초 동안 피크 온도 260°C가 규정되어 있습니다; 핸드 솔더링의 경우, 터미널당 3초 동안 솔더링 인두 팁 온도가 350°C를 초과해서는 안 됩니다.

2.2 전기-광학 특성

이 매개변수들은 주변 온도 25°C, 순방향 전류 20mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다. 광도(I_v)는 빈닝 시스템에 의해 정의된 넓은 범위 내에서 전형적인 값을 가지며, 최소 28.5 mcd에서 최대 72.0 mcd입니다. 시야각(2θ1/2)은 일반적으로 130도로, 넓고 확산된 발광 패턴을 나타냅니다. 피크 파장(λ_p)은 일반적으로 468 nm이며, 주 파장(λ_d)은 464.5 nm에서 476.5 nm 사이로, 인지되는 파란색을 정의합니다. 스펙트럼 대역폭(Δλ)은 일반적으로 25 nm입니다. 순방향 전압(V_F)은 2.7V(최소)에서 3.7V(최대) 범위이며, 20mA에서의 전형적인 값은 3.3V입니다. 역방향 전류(I_R)는 매우 낮으며, 완전한 5V 역바이어스에서 최대 50 µA입니다.

3. Binning System 설명

생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 밝기와 색상 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 등급(Binning)

광 출력은 N1 (28.5-36.0 mcd), N2 (36.0-45.0 mcd), P1 (45.0-57.0 mcd), P2 (57.0-72.0 mcd)의 네 가지 별개의 등급으로 분류됩니다. 각 등급 내에는 ±11%의 허용 오차가 적용됩니다. 설계자는 애플리케이션의 최소 밝기 수준을 설계할 때 이 변동을 고려해야 합니다.

3.2 주도 파장 빈닝

색상(주도 파장) 또한 색조 변동을 제어하기 위해 빈닝됩니다. 빈은 A9 (464.5-467.5 nm), A10 (467.5-470.5 nm), A11 (470.5-473.5 nm), A12 (473.5-476.5 nm)입니다. ±1nm의 허용 오차가 지정됩니다. 이 빈닝은 백라이트 어레이와 같이 여러 LED 간의 색상 일관성이 중요한 애플리케이션에서 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

PDF에는 일반적인 전기-광학 특성 곡선에 대한 섹션이 표시되어 있지만, 추출된 텍스트에는 구체적인 그래픽 데이터(예: I-V 곡선, 전류 대비 광도, 온도 대비 파장)가 제공되지 않습니다. 완전한 데이터시트에서 이러한 곡선들은 비표준 조건에서의 소자 동작을 이해하는 데 필수적입니다. 설계자들은 일반적으로 이러한 곡선에 의존하여 다양한 동작 전류와 주변 온도에서의 성능을 예측하며, 이는 직접적으로 광 출력, 순방향 전압 및 장기 신뢰성에 영향을 미칩니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

해당 LED는 15-21 SMD 패키지 표준을 준수합니다. 주요 치수는 길이 약 2.0mm, 너비 약 1.25mm, 높이 약 0.8mm입니다. 패키지 도면에는 솔더 패드(일반적으로 0.6mm x 0.9mm)의 위치와 크기, 이들 사이의 간격, 그리고 전체 공차(별도 명시되지 않는 한 일반적으로 ±0.1mm)가 명시되어 있습니다. 이 정밀한 치수 데이터는 정확한 PCB 랜드 패턴(풋프린트)을 생성하여 적절한 솔더링과 정렬을 보장하는 데 매우 중요합니다.

5.2 극성 식별

캐소드(음극 단자)는 일반적으로 소자에 표시되어 있으며, 패키지의 작은 노치, 녹색 점 또는 모따기된 모서리로 표시되는 경우가 많습니다. 제공된 치수 도면은 이 표시를 명확하게 나타내야 합니다. 소자가 정상적으로 작동하려면 조립 시 올바른 극성 방향이 필수적입니다.

6. 납땜 및 조립 지침

적절한 취급 및 솔더링은 장치의 무결성과 성능 유지에 매우 중요합니다.

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

무연 리플로우 프로파일이 지정되어 있습니다. 예열 구간은 60-120초 동안 150°C에서 200°C까지 상승해야 합니다. 솔더 액상선 온도(217°C) 이상 유지 시간은 60-150초여야 합니다. 최고 온도는 260°C를 초과해서는 안 되며, 이 최고 온도에서의 유지 시간은 최대 10초입니다. 최대 상승 속도는 6°C/초, 최대 하강 속도는 3°C/초입니다. 동일한 장치에 대해 리플로우 솔더링은 두 번을 초과하여 수행해서는 안 됩니다.

6.2 저장 및 Moisture Sensitivity

LED는 건제제가 포함된 Moisture-resistant barrier bag에 포장됩니다. 부품을 사용할 준비가 될 때까지 봉투를 개봉해서는 안 됩니다. 개봉 전 저장 조건은 ≤30°C 및 ≤90% RH이어야 합니다. 개봉 후, "floor life"는 ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 1년입니다. 건제제 지시약이 포화 상태를 나타내거나 저장 기간을 초과한 경우, 솔더링 중 "popcorning" 손상을 방지하기 위해 리플로우 전 60±5°C에서 24시간 동안 베이킹 처리가 필요합니다.

6.3 핸드 솔더링 및 수리 시 주의사항

핸드 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의가 요구됩니다. 팁 온도 350°C 미만, 정격 전력 25W 미만의 솔더링 아이언을 사용해야 합니다. 단자당 접촉 시간은 3초를 초과해서는 안 됩니다. 각 단자를 솔더링할 때 최소 2초의 간격을 두어야 합니다. 초기 솔더링 후 수리는 강력히 권장하지 않습니다. 불가피한 경우, 패키지에 기계적 스트레스를 가하지 않도록 양쪽 단자를 동시에 가열할 수 있는 전문용 더블 헤드 솔더링 아이언을 사용해야 합니다.

7. Packaging and Ordering Information

7.1 포장 사양

본 제품은 15-21 패키지에 맞춤 제작된 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 테이프는 표준 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있으며, 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 자동 공급기와의 호환성을 보장하기 위해 릴, 테이프 및 커버 테이프의 치수는 데이터시트 도면에 제공됩니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 여러 주요 코드가 포함되어 있습니다: P/N (제품 번호: 15-21/BHC-AN1P2/2T), QTY (포장 수량: 2000), CAT (광도 등급, 예: N1, P2), HUE (색도/주 파장 등급, 예: A10, A12), REF (순방향 전압 등급), LOT No (추적 가능한 로트 번호). CPN 필드는 고객의 내부 부품 번호를 위한 것입니다.

8. 응용 설계 제안

8.1 전류 제한 요구사항

LED는 전류 구동 소자입니다. 열 폭주 및 파손을 방지하기 위해 회로 설계 시 직렬 전류 제한 저항은 반드시 필요합니다. 데이터시트에 따르면 순방향 전압의 약간의 증가가 전류의 급격한 증가를 초래할 수 있습니다. 저항값은 공급 전압(V_supply), LED의 일반적인 순방향 전압(V_F, 예: 3.3V), 그리고 원하는 동작 전류(I_F, 반드시 ≤25mA 연속)를 기반으로 계산해야 합니다. 공식은 R = (V_supply - V_F) / I_F 입니다.

8.2 열 관리 고려사항

LED는 크기가 작지만 열을 발생시킵니다(최대 95mW). 특히 높은 주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 장기간 안정적으로 작동하려면, 솔더 접합부와 LED 다이 자체에서 열을 전도시켜 제거할 수 있도록 충분한 PCB 구리 면적(열 완화 패드)을 사용해야 합니다. 최대 정격보다 낮은 전류에서 작동하면 수명과 신뢰성이 크게 향상됩니다.

9. 기술적 비교 및 차별화

15-21 패키지 LED의 주요 차별점은 대형 SMD LED(예: 3528, 5050)나 스루홀 LED에 비해 초소형 크기로, 설계의 소형화를 가능하게 한다는 점입니다. 다른 소형화된 LED와 비교했을 때 주요 장점은 균일한 조명을 위한 130도의 넓은 시야각, 엄격한 환경 규정(RoHS, Halogen-Free) 준수, 그리고 자동 리플로우 조립을 위한 견고한 사양을 포함합니다. 상세한 빈닝 시스템은 설계자에게 색상과 밝기에 대한 예측 가능한 성능 파라미터를 제공합니다.

10. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

Q: 저항 없이 5V 전원으로 이 LED를 직접 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 이렇게 하면 거의 확실하게 LED가 파손됩니다. 반드시 8.1절에 설명된 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다.
Q: Peak Wavelength(최대 파장)과 Dominant Wavelength(주파장)의 차이는 무엇인가요?
A: 피크 파장(λ_p)은 방출 스펙트럼의 강도가 가장 높은 파장입니다. 주도파장(λ_d)은 LED의 지각된 색상과 일치하는 단색광의 단일 파장입니다. 색상 사양에는 λ_d가 더 관련이 있습니다.
Q: 주문 시 빈 코드(예: P2 A11)를 어떻게 해석해야 하나요?
A> The bin code specifies the guaranteed performance range. "P2" means the luminous intensity is between 57.0 and 72.0 mcd. "A11" means the dominant wavelength is between 470.5 and 473.5 nm. You should select bins that meet your application's minimum brightness and color consistency requirements.
Q: 이 LED는 자동차 계기판 조명에 적합한가요?
A: 계기판 백라이트용으로 기재되어 있지만, '응용 제한' 섹션에서는 자동차 안전 시스템과 같은 고신뢰성 응용 분야에는 다른 제품이 필요할 수 있다고 명시하고 있습니다. 이러한 중요한 응용 분야의 경우, 제조업체와 상담하고 가능하면 AEC-Q102 인증 부품을 사용하는 것이 필요합니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 휴대용 의료 기기를 위한 소형 상태 표시 패널 설계.
설계에는 좁은 공간에 네 개의 청색 상태 LED가 필요합니다. 소형 크기 때문에 15-21 패키지가 선택되었습니다. 설계자는 적절한 가시성을 보장하기 위해 P1 광도 빈(45-57 mcd)을 선택합니다. 색상 일관성을 위해 A10 파장 빈(467.5-470.5 nm)이 선택됩니다. 회로는 3.3V 레일로 구동됩니다. 20mA에서의 전형적인 V_F 3.3V를 사용하여, 매우 작은 직렬 저항(예: 0-1 Ohm) 또는 마진을 위해 18mA로 설정된 정전류 드라이버가 사용될 것입니다. PCB 레이아웃에는 방열을 위한 접지면에 연결된 열 패드가 포함됩니다. 조립은 지정된 리플로우 프로파일을 따르며, 습기 민감 소자는 백 개봉 후 규정된 플로어 라이프 내에 사용됩니다.

12. 동작 원리

이 LED는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광 원리로 동작합니다. 활성 영역은 InGaN으로 만들어집니다. 접합의 내부 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 다시 방출되는 빛의 파장(색상), 이 경우 청색을 결정합니다. 워터클리어 수지 캡슐화는 반도체 다이를 보호하고 광 출력 빔을 형성하는 렌즈 역할을 합니다.

13. 기술 동향

15-21 패키지와 같은 SMD LED의 발전은 전자 장치의 소형화 및 기능 증대라는 지속적인 추세에 의해 주도됩니다. 이 분야의 주요 동향으로는 광 출력(고효율)을 유지하거나 증가시키면서 패키지 크기의 지속적인 축소, 고급 빈닝 및 칩 기술을 통한 개선된 색 재현성과 일관성, 그리고 가혹한 환경(고온, 고습)에서 작동을 위한 향상된 신뢰성이 포함됩니다. 더 나아가, 지능형 드라이버와의 통합 및 디스플레이 응용을 위한 마이크로 LED 어레이의 개발은 고체 조명 기술의 중요한 미래 방향을 나타냅니다.