SMD LED 17-215/BHC-BP2Q2M/3T Blue Chip 데이터시트 - 2.0x1.25x0.8mm - 3.35V Typ - 20mA - 75mW - English Technical Document

1. 제품 개요

17-215/BHC-BP2Q2M/3T는 InGaN(인듐 갈륨 질화물) 반도체 칩을 사용하여 청색광을 생성하는 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)입니다. 이 부품은 현대적이고 자동화된 전자 제조 공정을 위해 설계되어, 기존의 리드 프레임 LED에 비해 더 높은 보드 밀도와 최종 장비의 소형화를 가능하게 하는 컴팩트한 설치 면적을 제공합니다.

1.1 핵심 장점 및 제품 포지셔닝

이 LED의 주요 장점은 SMD 패키지에서 비롯됩니다. 크기가 현저히 작아 인쇄 회로 기판(PCB) 면적을 줄이고, 저장 공간 요구 사항을 낮추며, 궁극적으로 더 작고 가벼운 전자 장치 개발에 기여합니다. 패키지의 가벼운 특성은 미니어처 및 휴대용 애플리케이션에 특히 적합합니다. 이 제품은 현대적인 환경 및 제조 표준을 준수하는 범용 지시등 및 백라이트 솔루션으로 포지셔닝됩니다.

1.2 규정 준수 및 환경 사양

이 부품은 여러 주요 산업 표준을 준수합니다. 무연(Pb-free) 제품으로 제조됩니다. 사용된 재료는 EU REACH 규정을 준수합니다. 또한, 할로겐 프리 요구사항을 충족하며, 브롬(Br)과 염소(Cl) 함량이 각각 900 ppm 미만이고, 그 합계가 1500 ppm 미만입니다. 이 제품은 RoHS(유해 물질 제한) 지침의 사양 내에 있도록 설계되었습니다.

2. 기술 파라미터: 심층적 객관적 해석

다음 섹션에서는 데이터시트에 정의된 장치의 전기적, 광학적 및 열적 특성에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다. 특별히 언급되지 않는 한, 모든 파라미터는 주변 온도(Ta) 25°C에서 규정됩니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서 또는 이 조건 하에서의 동작은 보장되지 않으며 회로 설계 시 피해야 합니다.

• 역전압 (VR): 5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (IF): 20 mA. 이는 신뢰성 있는 동작을 위해 권장되는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP): 100 mA. 이는 펄스 조건(1 kHz에서 듀티 사이클 1/10)에서만 허용되며, DC 설계에는 사용해서는 안 됩니다.
• 전력 소산 (Pd): 75 mW. 이는 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력으로, 순방향 전압(VF) * 순방향 전류(IF)로 계산됩니다.
• 정전기 방전(ESD) 인체 모델(HBM): 150 V. 이는 ESD에 대한 중간 정도의 민감도를 나타내며, 적절한 취급 절차가 필요합니다.
• 동작 온도(Topr): -40°C ~ +85°C. 본 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 기능합니다.
• 보관 온도 (Tstg): -40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도: 본 장치는 최고 온도 260°C에서 최대 10초간 리플로우 솔더링을 견딜 수 있으며, 단자당 350°C에서 최대 3초간 핸드 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기-광학적 특성

이는 정상 작동 조건(IF=20mA)에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 광도 (Iv): 57.00 mcd에서 112.00 mcd까지의 범위를 가집니다. 구체적인 값은 빈닝(binning) 공정에 따라 결정됩니다(섹션 3 참조).
• 시야각 (2θ1/2): 130도 (일반적). 이는 광축(0도)에서 측정된 최대 광도의 절반이 되는 광도의 각도 폭을 정의합니다.
• 피크 파장 (λp): 468 nm (일반적). 이는 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주파장 (λd): 467.50 nm에서 473.50 nm 사이의 범위입니다. 이는 LED의 출력 색상과 일치한다고 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, Binning의 대상이기도 합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ): 25 nm (typical). 이는 방출 스펙트럼의 반치폭(FWHM)입니다.
• 순방향 전압(VF): 20mA에서 2.75 V부터 3.95 V까지 범위를 가지며, 전형적인 값은 약 3.35V입니다. 이 파라미터는 빈(Binned) 처리됩니다 (Section 3 참조).
• 역방향 전류(IR): 역전압 5V 인가 시 최대 50 μA. 데이터시트는 본 장치가 역방향 동작을 위해 설계되지 않았음을 명시하며, 이 파라미터는 테스트 목적으로만 제공됩니다.

허용오차에 관한 중요 참고사항: 데이터시트에 명시된 제조 허용오차: 광도(±11%), 주파장(±1nm), 순방향 전압(±0.1V). 이는 엄격한 파라미터 제어가 필요한 설계 시 반드시 고려되어야 합니다.

3. Binning System 설명

반도체 제조 과정에서 발생하는 자연적인 변동을 관리하기 위해, LED는 성능 등급(Bin)으로 분류됩니다. 이를 통해 생산 로트 내의 일관성을 보장합니다. 17-215 모델은 세 가지 독립적인 등급 분류 기준을 사용합니다.

3.1 광도(Luminous Intensity) Binning

LED는 20mA에서의 광 출력에 따라 세 가지 빈으로 분류됩니다:
P2: 57.00 - 72.00 mcd
Q1: 72.00 - 90.00 mcd
Q2: 90.00 - 112.00 mcd

3.2 주파장(Dominant Wavelength) Binning

색상(푸른색조)은 두 개의 파장 구간으로 분류하여 제어됩니다:
A10: 467.50 - 470.50 nm
A11: 470.50 - 473.50 nm

3.3 순방향 전압 빈닝

전류 조절 설계를 돕기 위해, LED는 20mA에서의 순방향 전압 강하에 따라 빈닝됩니다:
5: 2.75 - 3.05 V
6: 3.05 - 3.35 V
7: 3.35 - 3.65 V
8: 3.65 - 3.95 V

특정 제품 코드 17-215/BHC-BP2Q2M/3T는 주어진 유닛에 대한 빈닝 조합을 나타냅니다(예: B는 Blue, P2/Q2는 intensity, M은 wavelength 등, 라벨 설명에 따름).

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 5페이지에 일반적인 전기-광학 특성 곡선을 언급하고 있지만, 구체적인 그래프는 본문 내용에 제공되지 않았습니다. 일반적으로 이러한 곡선에는 다음이 포함됩니다:

• 상대 발광 강도 대 순방향 전류 (I-I 곡선): 일반적으로 비선형적인 방식으로 전류가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지 보여주며, 결국 포화 상태에 도달합니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류 (V-I 곡선): 다이오드의 지수적 관계를 보여주며, 전류 제한 회로 설계에 중요합니다.
• 상대 발광 강도 대 주변 온도: 접합 온도 상승에 따른 광 출력 감소를 보여주며, 열 관리의 핵심 고려 사항입니다.
• Spectral Power Distribution: 468nm 피크를 중심으로 약 25nm 대역폭을 가지며, 각 파장에서 방출되는 빛의 강도를 나타내는 그래프.

설계자는 비표준 조건(다른 전류, 온도)에서의 성능을 모델링하기 위해 이러한 곡선에 대한 그래픽 데이터시트를 참조해야 합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 소형 직사각형 SMD 패키지를 가지고 있습니다. 주요 치수(mm, 명시되지 않은 한 공차 ±0.1mm)는 다음과 같습니다:
- 전체 길이: 2.0 mm
- 총 너비: 1.25 mm
- 총 높이: 0.8 mm
- 리드(단자) 치수와 간격은 표준 0603(임페리얼) 또는 유사한 풋프린트 호환성을 위해 정의됩니다. 캐소드는 일반적으로 패키지 상의 표시자로 식별됩니다.

5.2 극성 식별

올바른 극성은 필수적입니다. 패키지에는 캐소드 단자를 표시하는 시각적 표시기(노치, 점, 또는 경사진 모서리 등)가 포함되어 있습니다. PCB 풋프린트 설계는 이 방향과 일치해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

조립 과정에서의 신뢰성 확보와 손상 방지를 위해 본 지침을 준수하는 것이 매우 중요합니다.

6.1 리플로우 솔더링 프로파일 (무연)

권장 온도 프로파일은 매우 중요합니다:
- 예열(Pre-heating): 150-200°C에서 60-120초.
- Time Above Liquidus (217°C): 60-150초.
- 최고 온도: 최대 260°C.
- 최고 온도 ±5°C 내 유지 시간: 최대 10초.
- 가열 속도: 최대 3°C/초.
- 냉각 속도: 최대 6°C/초.
제한: 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 불가피한 경우:
- Iron tip temperature: < 350°C.
- 단자당 접촉 시간: ≤ 3초.
- 인두기 전력: ≤ 25W.
- 각 단자마다 솔더링 간격을 최소 2초 이상 유지하십시오.
핸드 솔더링은 열 손상 위험이 더 높습니다.

6.3 저장 및 습기 민감성

LED는 건조제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장되어 있습니다.
1. 사용 준비가 될 때까지 백을 개봉하지 마십시오.
2. 개봉 후 사용하지 않은 LED는 30°C 이하, 상대 습도 60% 이하에서 보관해야 합니다.
3. 개봉 후 "floor life"는 168시간(7일)입니다.
4. 이를 초과하거나 건조제 지시약이 변색된 경우, 사용 전 60 ±5°C에서 24시간 동안 베이크아웃(bake-out)이 필요합니다.

6.4 사용 시 주의사항

• 전류 제한: 외부 전류 제한 저항은 필수LED의 지수적 V-I 특성은 작은 전압 변화가 큰 전류 변화를 유발하여 저항 없이는 즉시 소손으로 이어진다는 것을 의미합니다.
• 스트레스 회피: 납땜 시 패키지에 기계적 스트레스를 가하지 말고, 조립 후 PCB를 휘지 않도록 하십시오.
• 수리: 권장하지 않음. 반드시 필요할 경우, 듀얼 팁 납땜 인두를 사용하여 두 단자를 동시에 가열한 후 부품을 들어 올려 패드 손상을 피하십시오. 수리 후 장치 기능을 확인하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 Tape and Reel 사양

부품은 7인치 직경 릴에 산업 표준 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다.
- 테이프 폭: 8 mm.
- 릴 당 포켓 수: 3000 pieces.
상세한 릴, 캐리어 테이프 및 커버 테이프 치수는 데이터시트 도면에 제공됩니다.

7.2 Label 설명

릴 라벨에는 추적 가능성과 검증을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:
- CPN: 고객사 부품 번호.
- P/N: 제조사 부품 번호 (예: 17-215/BHC-BP2Q2M/3T).
- 수량: 포장 수량.
- CAT: 광도 등급 (예: P2, Q1, Q2).
- 색상: 색도/주 파장 등급 (예: A10, A11).
- REF: 순방향 전압 등급 (예: 5, 6, 7, 8).
- LOT No: 추적 가능성을 위한 제조 LOT 번호.

8. 적용 제안 및 설계 고려사항

8.1 대표적인 적용 시나리오

• Backlighting: 계기판 대시보드, 멤브레인 스위치 및 키패드용.
• Telecommunication Equipment: 전화기, 팩스 기기 및 네트워킹 장비용 상태 표시등 및 백라이트.
• LCD 디스플레이: 소형 단색 또는 컬러 LCD용 에지 조명 또는 직접 백라이트.
• 일반 표시: 소비자 및 산업용 전자제품의 전원 상태, 모드 표시기 및 기타 시각적 신호 표시.

8.2 회로 설계 시 고려사항

1. Current Drive: 항상 직렬 저항을 사용하십시오. 저항 값 R = (Vsupply - VF) / IF로 계산합니다. 최악의 경우 전류 계산을 위해 빈(bin)의 최대 VF(예: 3.95V)를 사용하여 IF가 20mA를 초과하지 않도록 하십시오.
2. 열 관리: While power dissipation is low, ensure adequate PCB copper or ventilation if operating at high ambient temperatures (>70°C) to maintain light output and longevity.
3. ESD 보호: LED가 사용자가 접근 가능한 경우 입력 라인에 ESD 보호를 구현하고, 조립 시 ESD 안전 처리 절차를 따르십시오.

8.3 애플리케이션 제한사항

데이터시트에는 중요한 고지 사항이 포함되어 있습니다. 본 제품은 일반 상업 및 산업용 애플리케이션을 목적으로 합니다. 아니다 고장 시 심각한 결과를 초래할 수 있는 고신뢰성 애플리케이션을 위해 특별히 설계되거나 적격화된 것이 아닙니다. 여기에는 다음이 포함되지만 이에 국한되지 않습니다:
- 군사, 항공우주 또는 항공 시스템.
- 자동차 안전 또는 보안 시스템 (예: 브레이크 등, 에어백 표시기).
- 생명 유지 또는 중대한 의료 장비.
이러한 응용 분야에는 적절한 자격과 신뢰성 데이터를 갖춘 부품을 조달해야 합니다.

9. 기술적 비교 및 차별화

While a direct comparison requires specific competitor data, key differentiators of this LED platform can be inferred:\p>

• 대형 SMD LED(예: 3528, 5050) 대비: 17-215의 주요 장점은 최소한의 설치 면적(약 0603 사이즈)로, 가장 높은 밀도의 표시등 또는 백라이트 포인트 구현이 가능하다는 점입니다.
• 스루홀 LED 대비: 수동 납땜과 리드 굽힘 응력 제거로 인한 대용량 공간 절약, 자동 픽앤플레이스 호환성 및 향상된 신뢰성을 제공합니다.
• vs. Non-Binned LEDs: 3단계 빈닝(광도, 파장, 전압)은 설계자에게 예측 가능하고 일관된 성능을 제공하며, 이는 균일한 외관이 필요하거나 병렬 배열에서 정밀한 전류 매칭이 필요한 애플리케이션에 필수적입니다.
• Compliance: RoHS, REACH 및 무할로겐 규정 준수는 표준적인 기대사항이지만 여전히 핵심 시장 요구사항으로 남아 있습니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술적 매개변수 기준)

Q1: 더 높은 밝기를 위해 이 LED를 30mA로 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 연속 순방향 전류(IF)의 절대 최대 정격은 20mA입니다. 이 정격을 초과하면 신뢰성이 저하되며 즉각적이거나 조기 고장을 일으킬 수 있습니다. 100mA 피크 정격은 매우 짧은 펄스에만 적용됩니다.

Q2: 순방향 전압 범위가 넓습니다(2.75-3.95V). 회로를 어떻게 설계해야 하나요?
A: 최악의 경우(가장 높은) VF를 기준으로 설계하여 모든 유닛에 대해 전류 제한 저항이 적절한 전류 제어를 제공하도록 해야 합니다. 저항 계산 시 최대 VF(3.95V)를 사용하면 실제 VF가 더 낮더라도 어떤 LED도 20mA 한도를 초과하지 않도록 보장할 수 있습니다.

Q3: 이 LED를 두 번 이상 납땜하면 어떻게 되나요?
A: 데이터시트는 리플로우를 두 번 이상 수행해서는 안 된다고 명시적으로 규정하고 있습니다. 추가적인 열 사이클은 내부 와이어 본드에 스트레스를 주고, 에폭시 렌즈를 열화시키거나, 패키지의 박리를 일으켜 신뢰성이 저하되거나 치명적인 고장을 초래할 수 있습니다.

Q4: LED의 동작 온도 등급은 -40°C ~ +85°C입니다. 90°C에서도 작동할까요?
A: 동작 온도는 등급(규격)이며 성능 사양이 아닙니다. 90°C에서 즉시 고장나지는 않을 수 있지만, 발광 강도가 현저히 감소하고 수명이 극단적으로 단축되며, 정상 작동이 보장되지 않습니다. 시스템을 설계할 때 LED의 주변 환경이 규정된 등급 범위 내에 유지되도록 하십시오.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

시나리오: 10개의 균일한 파란색 LED로 상태 표시 패널 설계.
1. Binning Selection: 시각적 균일성을 보장하기 위해 Luminous Intensity(예: 모든 Q2: 90-112 mcd)와 Dominant Wavelength(예: 모든 A10: 467.5-470.5 nm) 모두에 대해 tight bin을 지정하십시오. 이는 특별 주문 요구사항일 수 있습니다.
2. Circuit Design: 5V 전원과 bin 8의 최악의 경우 VF 3.95V를 사용합니다. 필요한 저항 R = (5V - 3.95V) / 0.020A = 52.5 Ohms. 가장 가까운 표준값(예: 56 Ohms)을 사용하십시오. 일반적인 VF 3.35V에 대한 실제 전류를 재계산: I = (5V - 3.35V) / 56 = 29.5mA. 이는 20mA 정격을 초과합니다! 따라서 최대 가능 전류를 계산하려면 최소 VF(2.75V)를 사용해야 합니다: I_max = (5V - 2.75V) / 56 = 40.2mA. 이는 위험합니다. 해결책은 더 큰 저항을 사용하는 것입니다. 마진을 위해 15mA를 목표로: R = (5V - 2.75V) / 0.015A ≈ 150 Ohms. 이렇게 하면 전류가 10mA(VF=3.95V)에서 15mA(VF=2.75V) 사이에 유지되어 모든 bin에 대해 20mA 한도를 안전하게 미달합니다.
3. 레이아웃: LED는 일관된 방향으로 배치하십시오. 필요한 경우 작은 서멀 릴리프 패드를 제공하되, 양호한 솔더 필렛이 형성되도록 하십시오.
4. 조립: 리플로우 프로파일을 정확히 따르십시오. 개봉한 릴은 7일 이내에 사용하지 않을 경우 드라이 캐비닛에 보관하십시오.

12. 동작 원리 소개

이 LED는 반도체 p-n 접합에서의 전기발광 원리로 작동합니다. 활성 영역은 InGaN으로 구성되어 있습니다. 다이오드의 순방향 문턱전압을 초과하는 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이들 전하 캐리어가 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)—이 경우 청색(~468 nm)—을 결정합니다. 에폭시 수지 패키지는 반도체 칩을 보호하고, 광 출력 빔을 형성(130도 시야각)하며, 납땜을 위한 기계적 구조를 제공하는 역할을 합니다.

13. 기술 트렌드와 맥락

17-215 LED는 SMD LED 기술의 성숙 단계를 나타냅니다. 이 분야의 주요 동향은 다음과 같습니다:
- 효율 증가: 에피택셜 성장 기술의 지속적인 발전은 와트당 더 많은 루멘(효율)을 생산하여 주어진 광 출력에 대한 전력 소비를 줄이는 것을 목표로 합니다.
- 소형화: 더 작은 패키지(예: 0402, 0201 임페리얼 사이즈)로의 추세는 계속해서 더 높은 밀도의 조명 어레이와 더 작은 장치로의 통합을 가능하게 합니다.
- 색상 일관성 향상: 빈닝 알고리즘 및 웨이퍼 레벨 제조 공정 관리의 발전으로 매개변수 분포가 더욱 좁아져, 고가의 정밀 빈닝 선별 필요성이 감소합니다.
- 신뢰성 향상: 백색 LED용으로 더욱 견고한 패키지 재료, 다이 부착 방법 및 형광체에 대한 연구는 특히 고온 및 고습 조건에서 작동 수명을 연장하는 데 중점을 둡니다.
- 스마트 통합: 더 넓은 트렌드로는 패키지 수준에서 LED 칩에 제어 회로(예: 정전류 드라이버, 어드레싱 기능)를 직접 통합하는 것이 있으나, 이는 소형 인디케이터보다 파워 LED에서 더 일반적입니다.

이 부품은 확립된 제조 공정을 활용하여 기본적인 인디케이터 및 백라이트 요구에 대한 신뢰할 수 있고 비용 효율적이며 표준화된 솔루션으로서의 위치를 차지하고 있습니다.