SMD LED 23-21B 브릴리언트 오렌지 데이터시트 - 패키지 2.0x1.25x0.8mm - 전압 1.75-2.35V - 전력 60mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

23-21B는 표면 실장 장치(SMD) LED로, 선명한 오렌지색 표시등 또는 백라이트 소스가 필요한 응용 분야에 사용하도록 설계되었습니다. 알갈인피(AlGaInP) 칩 소재를 사용하여 특유의 오렌지색을 생성하며, 투명 수지로 캡슐화되어 있습니다. 이 부품은 기존 리드 프레임 타입 LED보다 훨씬 작아 인쇄 회로 기판(PCB)에서 더 높은 집적도를 가능하게 하며, 장비 크기를 줄이고 제품 전체 무게를 가볍게 하여 공간이 제한된 소형 응용 제품에 이상적입니다.

이 LED의 주요 장점은 표준 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비 및 적외선, 기상 재유동과 같은 주류 솔더링 공정과의 호환성입니다. 무연(Pb-free) 제품으로, RoHS(유해물질 제한) 지침, EU REACH 규정 및 무할로겐 요구 사항(Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)을 준수합니다. 이 장치는 효율적인 제조 처리를 위해 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 공급됩니다.

2. 기술 사양 및 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

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

• 역방향 전압 (VR):5V. 역바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (IF):25 mA. 신뢰할 수 있는 장기 동작을 위한 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):50 mA. 이 펄스 전류(1 kHz에서 1/10 듀티 사이클) 정격은 단기, 비연속 동작을 위한 것입니다.
• 전력 소산 (Pd):60 mW. 주변 온도(Ta) 25°C에서 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력입니다. 이 값은 주변 온도가 증가함에 따라 감소합니다.
• 정전기 방전 (ESD) 인체 모델 (HBM):2000V. 이는 중간 수준의 ESD 강건성을 나타냅니다. 조립 시 표준 ESD 처리 예방 조치(접지된 작업대, 손목 스트랩 등)를 여전히 권장합니다.
• 동작 온도 (Topr):-40°C ~ +85°C. 장치가 동작하도록 규정된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도 (Tsol):재유동 솔더링: 최대 10초 동안 피크 260°C. 핸드 솔더링: 단자당 최대 3초 동안 인두 팁 온도 350°C.

2.2 전기-광학 특성

이 매개변수는 달리 명시되지 않는 한 Ta=25°C 및 IF=20mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다. 이들은 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 광도 (Iv):45.0 ~ 112.0 mcd (밀리칸델라). 실제 출력은 특정 빈(P1, P2, Q1, Q2)에 속합니다. ±11%의 허용 오차가 적용됩니다.
• 시야각 (2θ1/2):130도 (일반적). 이는 광도가 피크 광도(축상)의 절반이 되는 전체 각도입니다. 표시등 응용에 적합한 넓은 시야 패턴을 나타냅니다.
• 피크 파장 (λp):611 nm (일반적). 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λd):600.5 ~ 612.5 nm. 이는 인간의 눈이 빛의 색으로 인지하는 단일 파장입니다. D8부터 D11까지의 범위로 빈닝되며 ±1nm의 허용 오차가 있습니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):17 nm (일반적). 최대 강도의 절반(FWHM)에서 방출 스펙트럼의 너비입니다. 좁은 대역폭은 더 포화되고 순수한 색상을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (VF):IF=20mA에서 1.75 ~ 2.35 V. 이는 세 가지 범위(0, 1, 2)로 빈닝되며 ±0.1V의 허용 오차가 있습니다. 낮은 VF는 일반적으로 더 높은 효율과 적은 열 발생으로 이어집니다.
• 역방향 전류 (IR):VR=5V에서 10 μA (최대). 이는 누설 전류 측정 매개변수입니다. 장치는 역바이어스에서 동작하도록 설계되지 않았습니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 매개변수에 따라 빈으로 분류됩니다. 23-21B는 3차원 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광도 빈닝 (CAT)

IF=20mA에서 각 빈 코드에 대한 최소 및 최대 광도를 정의합니다.

• P1:45.0 - 57.0 mcd
• P2:57.0 - 72.0 mcd
• Q1:72.0 - 90.0 mcd
• Q2:90.0 - 112.0 mcd

3.2 주 파장 빈닝 (HUE)

각 빈 코드에 대한 색상(파장) 범위를 정의합니다.

• D8:600.5 - 603.5 nm
• D9:603.5 - 606.5 nm
• D10:606.5 - 609.5 nm
• D11:609.5 - 612.5 nm

3.3 순방향 전압 빈닝 (REF)

IF=20mA에서 순방향 전압 강하에 따라 LED를 그룹화하며, 이는 전류 제한 저항 계산 및 전원 공급 설계에 중요합니다.

• 0:1.75 - 1.95 V
• 1:1.95 - 2.15 V
• 2:2.15 - 2.35 V

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 장치 동작을 설명하는 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 광도가 순방향 전류와 함께 증가하지만, 특히 높은 전류에서 관계가 완벽하게 선형적이지 않음을 보여줍니다. 이는 정격 광도를 달성하기 위해 지정된 테스트 전류(20mA)에서 LED를 구동하는 것의 중요성을 강조합니다.

4.2 상대 광도 대 주변 온도

이 그래프는 LED에서 일반적인 열 소광 효과를 보여줍니다: 접합 온도가 상승함에 따라(주변 온도 증가 또는 자체 발열로 인해) 광 출력이 감소합니다. 출력은 25°C에서 100%로 정규화됩니다. 설계자는 높은 주변 온도 응용 분야에서 이 감소를 고려해야 합니다.

3.3 순방향 전류 감소 곡선

이것은 중요한 설계 도구입니다. 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 보여줍니다. 주변 온도가 증가함에 따라 장치의 최대 접합 온도 및 전력 소산 정격을 초과하지 않도록 최대 안전 전류를 줄여야 합니다. 예를 들어, 85°C에서 최대 연속 전류는 25°C에서의 25mA 정격보다 현저히 낮습니다.

4.4 순방향 전압 대 순방향 전류

이 IV(전류-전압) 곡선은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 순방향 전압은 전류와 함께 증가합니다. 동작 영역에서 곡선의 기울기는 LED의 동적 저항을 결정하는 데 도움이 됩니다.

4.5 방사 패턴

광 강도의 공간 분포를 보여주는 극좌표 다이어그램입니다. 23-21B는 일반적인 람베르시안 또는 근접 람베르시안 패턴을 보여주며, 시야각이 중심축(0°)에서 멀어질수록 강도가 감소합니다.

4.6 스펙트럼 분포

~611 nm의 피크 파장을 중심으로 한 상대 강도 대 파장 그래프입니다. 정의된 스펙트럼 대역폭을 가진 알갈인피 칩의 단색 특성을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 컴팩트한 SMD 풋프린트를 가집니다. 주요 치수(mm, 달리 명시되지 않는 한 허용 오차 ±0.1mm)는 다음과 같습니다:

- 전체 길이: 2.0 mm

- 전체 너비: 1.25 mm

- 전체 높이: 0.8 mm

- 캐소드 식별자: 패키지의 모따기 또는 표시가 캐소드(음극) 단자를 나타냅니다. 배치 시 올바른 극성 방향이 필수적입니다.

5.2 권장 PCB 랜드 패턴

신뢰할 수 있는 솔더링과 적절한 기계적 정렬을 보장하기 위해 제안된 패드 레이아웃이 제공됩니다. 패드 설계는 부품의 단자를 수용하고 적절한 솔더 필렛 형성을 허용합니다. 이 권장 사항을 따르면 툼스토닝을 방지하고 우수한 열 및 전기적 연결을 보장하는 데 도움이 됩니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 재유동 솔더링 프로파일 (무연)

무연 솔더에 대해 특정 온도 프로파일이 권장됩니다:

- 예열: 150-200°C, 60-120초.

- 액상선 온도 이상 시간 (217°C): 60-150초.

- 피크 온도: 최대 260°C, 10초 이하 유지.

- 가열 속도: 255°C까지 최대 6°C/초, 그 후 피크까지 최대 3°C/초.

- 냉각 속도: 열 응력을 최소화하도록 제어.

중요:동일한 장치에서 재유동 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링

수동 수리가 필요한 경우, 극도의 주의가 필요합니다:

- 솔더링 인두 팁 온도: < 350°C.

- 단자당 접촉 시간: < 3초.

- 솔더링 인두 전력: < 25W.

- 각 단자를 솔더링하는 사이에 최소 2초 간격을 두어야 합니다.

- 제거 시 양쪽 단자에 동시에 균일하게 열을 가하고 기계적 응력을 피하기 위해 더블헤드 솔더링 인두를 사용하는 것이 좋습니다.

6.3 보관 및 습기 민감도

LED는 재유동 중 "팝콘 현상"(패키지 균열)을 일으킬 수 있는 대기 중 수분 흡수를 방지하기 위해 건조제와 함께 방습 배리어 백에 포장됩니다.

- 사용 준비가 될 때까지 백을 열지 마십시오.

- 개봉 후 사용하지 않은 부품은 ≤30°C 및 ≤60% 상대 습도(RH)에서 보관해야 합니다.

- 백 개봉 후 "플로어 라이프"는 168시간(7일)입니다.

- 플로어 라이프를 초과하거나 건조제 지시약이 포화 상태를 나타내면 재유동 전에 60 ±5°C에서 24시간 동안 베이크아웃이 필요합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

장치는 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다:

- 테이프 너비: 8 mm.

- 릴 직경: 7인치 (178 mm).

- 릴당 수량: 2000개.

- 자동 공급기와의 호환성을 위해 릴 치수(허브, 플랜지)가 제공됩니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 추적성과 올바른 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:

- CPN: 고객 제품 번호 (선택 사항).

- P/N: 제조업체 부품 번호 (23-21B/S2C-AP1Q2B/2A).

- QTY: 포장 수량.

- CAT: 광도 빈 코드 (예: Q2).

- HUE: 주 파장 빈 코드 (예: D10).

- REF: 순방향 전압 빈 코드 (예: 1).

- LOT No.: 추적성을 위한 제조 로트 번호.

8. 응용 제안 및 설계 고려 사항

8.1 일반적인 응용 분야

• 백라이트:계기판 표시등, 스위치 조명, 키패드.
• 통신:전화기, 팩스기 및 네트워킹 장비의 상태 표시등 및 백라이트.
• 소비자 가전:다양한 휴대용 및 고정 장치의 심볼 및 상태 표시.
• 일반 목적 표시:밝고 신뢰할 수 있는 오렌지색 표시등이 필요한 모든 응용 분야.

8.2 중요한 설계 고려 사항

1. 전류 제한:외부 전류 제한 저항은절대적으로 필수적입니다. LED의 지수 V-I 특성은 전압의 작은 증가가 크고 파괴적인 전류 증가를 일으킬 수 있음을 의미합니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (Vsupply - VF) / IF, 여기서 VF는 모든 조건에서 안전한 동작을 보장하기 위해 빈의 최대값(예: 2.35V)을 사용해야 합니다.
2. 열 관리:감소 곡선을 고려하십시오. 높은 주변 온도 환경에서 또는 최대 전류 근처에서 구동하는 경우, 충분한 PCB 구리 면적 또는 다른 방법을 통해 열을 소산하고 접합 온도를 안전한 한계 내로 유지하십시오.
3. ESD 보호:2000V HBM 정격이 있지만, ESD가 발생하기 쉬운 환경(예: 사용자가 접근 가능한 표시등)에서 민감한 라인에 과도 전압 억제(TVS) 다이오드나 저항을 포함시키는 것이 좋은 관행입니다.
4. 광학 설계:넓은 130° 시야각은 좋은 축외 가시성을 제공합니다. 더 집중된 빔이 필요한 응용 분야의 경우, 2차 광학(렌즈)가 필요할 것입니다.

9. 기술 비교 및 차별화

23-21B는 알갈인피 기술을 기반으로 하여, 형광체 변환 백색 LED나 오래된 GaAsP 장치와 같은 다른 기술에 비해 오렌지/적색 응용 분야에서 뚜렷한 장점을 제공합니다.

• 형광체 변환 LED 대비:알갈인피는 형광체 변환과 관련된 효율 손실 없이 오렌지-적색 스펙트럼에서 더 높은 광 효율과 더 포화된 색 순도를 제공합니다.
• 오래된 GaAsP LED 대비:알갈인피 기술은 현저히 더 높은 밝기와 더 나은 온도 안정성을 제공합니다.
• 더 큰 리드형 LED 대비:SMD 패키지는 자동화된 조립을 가능하게 하고, 보드 공간을 줄이며, 구부러진 리드와 수동 삽입 오류를 제거하여 신뢰성을 향상시킵니다.
• 주요 차별점:직접 발광 반도체에서 나오는 특정한 선명한 오렌지색, 컴팩트한 SMD 패키지, 현대 환경 규정(RoHS, 무할로겐) 준수의 조합으로 인해 현대 전자 설계에 적합합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q1: 5V 전원 공급 장치와 함께 어떤 저항 값을 사용해야 합니까?

A1: 최악의 경우 최대 VF 2.35V와 원하는 IF 20mA를 사용합니다: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 옴. 가장 가까운 표준 더 높은 값(예: 150 옴)이 안전한 선택이 될 것이며, IF ≈ 17.7mA가 됩니다.

Q2: 더 밝게 하기 위해 이 LED를 30mA에서 구동할 수 있습니까?

A2: 연속 순방향 전류의 절대 최대 정격은 25mA입니다. 30mA에서 동작하면 이 정격을 초과하여 신뢰성과 수명을 감소시키고, 과도한 열을 발생시키며, 잠재적으로 즉시 고장을 일으킬 수 있습니다. 항상 지정된 한계 내에서 동작하십시오.

Q3: 광도 빈이 Q2(90-112 mcd)입니다. 내 설계에서 어떤 출력을 기대할 수 있습니까?

A3: 보수적으로 최소값 90 mcd로 설계할 수 있습니다. 받게 될 실제 장치는 90에서 112 mcd 사이일 것입니다. ±11% 허용 오차가 빈 한계에 적용되므로, Q2로 표시된 특정 장치는 이론적으로 약 80 mcd만큼 낮거나 약 124 mcd만큼 높을 수 있지만, Q2 범위 내에 있을 것입니다.

Q4: 솔더링 프로파일 그래프를 어떻게 해석해야 합니까?

A4: 그래프는 온도(Y축) 대 시간(X축)을 보여줍니다. 리플로우 오븐은 LED 리드에서 측정된 온도가 이 궤적을 따르도록 프로그래밍되어야 합니다: 점진적인 예열, 제어된 상승, 솔더 용융점(217°C) 이상의 특정 시간, 제어된 피크 온도(≤260°C), 제어된 냉각. 특히 온도-시간 한계를 초과하는 등 크게 벗어나면 LED를 손상시킬 수 있습니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

시나리오: 여러 개의 오렌지 LED가 있는 상태 표시 패널 설계.

1. 빈닝 선택:균일한 외관을 위해 주 파장(HUE, 예: D10만)과 광도(CAT, 예: Q1만) 모두에 대해 엄격한 빈을 지정하십시오. 이렇게 하면 모든 표시등이 거의 동일한 색상과 밝기를 갖게 됩니다.
2. 회로 설계:3.3V 마이크로컨트롤러 전원 공급 장치 사용. VF 빈 "1"(최대 2.15V)을 가정하고 더 낮은 전력 소비를 위해 15mA를 목표로 합니다: R = (3.3V - 2.15V) / 0.015A = 76.7 옴. 75 옴 저항을 사용하십시오. 저항에서의 전력: (1.15V^2)/75Ω ≈ 18mW. 1/10W 이상의 저항을 사용하십시오.
3. PCB 레이아웃:권장 랜드 패턴에 따라 LED를 배치하십시오. 특히 여러 LED가 서로 가깝게 배치된 경우 열 소산을 돕기 위해 캐소드 패드에 연결된 작은 구리 푸어를 포함하십시오.
4. 조립:픽 앤 플레이스 기계에 장착될 때까지 릴을 밀봉된 백에 보관하십시오. 리플로우 프로파일을 정확히 따르십시오. 조립 후 LED 근처에서 PCB를 구부리지 마십시오.

12. 동작 원리 소개

23-21B LED는 반도체 p-n 접합에서 전계발광 원리로 동작합니다. 활성 영역은 기판 위에 에피택셜 성장된 알갈인피(AlGaInP) 층으로 구성됩니다. 접합의 내재 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 여기서 그들은 복합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 알갈인피 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다—이 경우 선명한 오렌지색(~611 nm)입니다. 투명 에폭시 수지는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며, 광 출력 패턴을 형성하는 1차 렌즈 역할을 합니다.

13. 기술 동향 및 맥락

23-21B와 같은 SMD LED는 표시등 및 저전력 조명 응용 분야의 주류 패키징 기술을 나타내며, 대부분 스루홀 LED를 대체했습니다. 이 분야의 동향은 계속해서 다음과 같은 방향으로 진행되고 있습니다:

- 소형화:초고밀도 보드를 위한 더 작은 패키지 풋프린트(예: 0402, 0201 미터법).

- 효율 증가:에피택셜 성장 및 칩 설계의 지속적인 개선으로 더 높은 광 효율(전기 와트당 더 많은 광 출력)을 얻습니다.

- 신뢰성 향상:개선된 패키징 재료 및 공정으로 더 긴 동작 수명과 가혹한 환경 조건(온도, 습도)에서 더 나은 성능을 제공합니다.

- 통합:스마트 조명 응용을 위한 다중 칩 패키지(RGB, 다색) 및 통합 컨트롤러(IC)가 있는 LED의 성장.

- 확장된 스펙트럼:전체 가시 스펙트럼과 자외선(UV) 및 적외선(IR)까지 효율적으로 색상을 생성하는 반도체 소재 개발. 알갈인피가 적색-오렌지-호박색-황색 범위를 지배하는 동안, InGaN과 같은 다른 소재는 청색, 녹색 및 백색 LED에 사용됩니다.

23-21B는 목표 색상 및 응용 범위에 대해 성능, 크기 및 비용의 균형을 제공하는 신뢰할 수 있고 표준화된 부품으로 이 풍경에 맞춰져 있습니다.