SMD LED 17-21 브릴리언트 옐로우 데이터시트 - 패키지 1.6x0.8x0.6mm - 전압 1.75-2.35V - 전력 60mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

17-21 SMD LED는 고밀도 PCB 응용을 위해 설계된 표면 실장 장치입니다. AlGaInP 반도체 기술을 활용하여 선명한 노란색 광 출력을 생성합니다. 이 부품의 주요 장점은 1.6mm x 0.8mm x 0.6mm의 초소형 크기로, 기존 리드형 LED에 비해 회로 기판에서 상당한 공간 절약을 가능하게 합니다. 이 크기 감소는 최종 제품 설계의 소형화, 부품 보관 요구 사항 감소 및 PCB의 높은 패킹 밀도에 직접적으로 기여합니다. 또한 이 장치는 가벼워 무게가 중요한 요소인 휴대용 및 초소형 전자 응용에 이상적입니다.

이 LED는 단색 타입으로 분류되며 무연(Pb-free) 재료를 사용하여 제작됩니다. EU RoHS 지침, EU REACH 규정을 포함한 주요 환경 및 안전 규정을 준수하며, 브롬(Br)과 염소(Cl) 함량이 각각 900 ppm 미만이고 그 합이 1500 ppm 미만인 할로겐 프리로 분류됩니다. 제품은 8mm 테이프에 공급되며 7인치 직경 릴에 감겨 있어 표준 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와 완벽하게 호환됩니다. 또한 적외선 및 기상 리플로우를 포함한 일반적인 솔더링 공정을 견딜 수 있도록 설계되었습니다.

2. 기술 사양 및 심층 해석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이러한 값은 정상 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 역방향 전압 (VR):5V. 역바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 순방향 전류 (IF):25mA DC. 이는 신뢰할 수 있는 작동을 위해 권장되는 최대 연속 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):60mA. 이 정격은 1kHz에서 듀티 사이클 1/10의 펄스 조건에서 적용됩니다. 더 높은 밝기의 짧은 기간을 허용하지만 연속 구동에는 사용해서는 안 됩니다.
• 전력 소산 (Pd):60mW. 이는 주변 온도(Ta) 25°C에서 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력입니다. 더 높은 온도에서는 감액이 필요할 수 있습니다.
• 정전기 방전 (ESD):2000V (인체 모델). 이는 중간 수준의 ESD 민감도를 나타냅니다. 조립 및 취급 중 적절한 ESD 처리 절차가 필수적입니다.
• 작동 온도 (Topr):-40°C ~ +85°C. 이 장치는 산업용 온도 범위 응용에 적합합니다.
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도:이 장치는 최대 260°C의 피크 온도에서 최대 10초 동안 리플로우 솔더링을 견딜 수 있습니다. 핸드 솔더링의 경우, 솔더링 아이언 팁 온도는 350°C를 초과해서는 안 되며, 접촉 시간은 단자당 3초로 제한해야 합니다.

2.2 전기-광학 특성

이 매개변수는 별도로 명시되지 않는 한 Ta=25°C 및 IF=20mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다. 이는 LED의 광학 및 전기적 성능을 정의합니다.

• 광도 (Iv):최소 28.50 mcd에서 최대 72.00 mcd까지 범위입니다. 일반적인 값은 이 범위 내에 있습니다. 광도에는 ±11%의 허용 오차가 적용됩니다.
• 시야각 (2θ1/2):일반적으로 140도입니다. 이 넓은 시야각은 광범위한 조명 또는 다중 각도에서의 가시성이 필요한 응용에 적합합니다.
• 피크 파장 (λp):일반적으로 591 nm입니다. 이는 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λd):585.50 nm에서 591.50 nm까지 범위입니다. 이는 LED 빛의 색상과 일치하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다. ±1nm의 엄격한 허용 오차가 지정됩니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):일반적으로 15 nm입니다. 이는 최대 강도의 절반(FWHM)에서 방출 스펙트럼의 너비를 정의합니다.
• 순방향 전압 (VF):IF=20mA에서 1.75V에서 2.35V까지 범위입니다. ±0.1V의 허용 오차가 있습니다. 이 매개변수는 전류 제한 회로 설계에 중요합니다.
• 역방향 전류 (IR):VR=5V에서 최대 10 μA입니다. 데이터시트는 이 장치가 역방향 작동을 위해 설계되지 않았음을 명시적으로 언급합니다. 이 테스트는 특성화만을 위한 것입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 매개변수에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 응용에 맞는 특정 성능 기준을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 20mA에서 측정된 광도에 따라 네 개의 빈(N1, N2, P1, P2)으로 분류됩니다.

• N1:28.50 - 36.00 mcd
• N2:36.00 - 45.00 mcd
• P1:45.00 - 57.00 mcd
• P2:57.00 - 72.00 mcd

3.2 주 파장 빈닝

색상(색조)은 주 파장을 두 그룹으로 빈닝하여 제어됩니다.

• D3:585.50 - 588.50 nm
• D4:588.50 - 591.50 nm

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 전원 공급 설계를 돕고 유사한 전기적 특성을 가진 LED를 그룹화하기 위해 빈닝됩니다.

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

이러한 빈 코드(예: 광도의 CAT, 파장의 HUE, 전압의 REF)의 조합은 일반적으로 제품 포장 라벨에 표시되어 정밀한 부품 선택을 가능하게 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 일반적인 전기-광학 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않지만, 이러한 LED의 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 상대 광도 대 순방향 전류:이 곡선은 빛 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 더 높은 전류에서는 가열 효과로 인해 비선형 방식으로 증가합니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류:이것은 다이오드의 I-V 특성으로, 지수 관계를 보여줍니다.
• 상대 광도 대 주변 온도:이 곡선은 접합 온도가 상승함에 따라 빛 출력이 감소하는 열 소광 효과를 보여줍니다.
• 스펙트럼 전력 분포:파장에 따른 방출광의 강도를 보여주는 그래프로, 591 nm의 피크 파장을 중심으로 일반적으로 15 nm의 대역폭을 가집니다.

이 곡선들은 비표준 조건(다른 전류 또는 온도)에서 장치의 동작을 이해하고 효율성과 수명을 위한 구동 회로를 최적화하는 데 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

17-21 SMD LED는 컴팩트한 직사각형 패키지를 가지고 있습니다. 주요 치수(mm)는 본체 길이 1.6, 너비 0.8, 높이 0.6을 포함합니다. 단자 패드는 신뢰할 수 있는 솔더링을 위해 설계되었습니다. 패키지에는 캐소드 식별 마크가 있으며, 이는 조립 중 올바른 방향을 위한 핵심 요소입니다. 지정되지 않은 모든 허용 오차는 ±0.1mm입니다.

5.2 극성 식별

올바른 극성은 LED 작동에 매우 중요합니다. 패키지에는 캐소드(-) 단자를 식별하는 뚜렷한 마크가 있습니다. 설계자는 PCB 풋프린트에 해당 마커를 포함하고 조립 공정이 부품을 올바르게 정렬하도록 해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

적절한 취급은 장치의 신뢰성과 성능을 유지하는 데 중요합니다.

6.1 전류 제한

외부 전류 제한 저항은 필수입니다. LED의 지수적 I-V 특성은 전압의 작은 증가가 크고 파괴적일 수 있는 전류 증가를 유발할 수 있음을 의미합니다. 저항 값은 공급 전압, LED의 순방향 전압(안전을 위해 빈 또는 데이터시트의 최대값 사용) 및 원하는 순방향 전류(연속 25mA 초과 안 함)를 기반으로 계산해야 합니다.

6.2 보관 및 습기 민감도

제품은 건조제와 함께 습기 방지 백에 포장됩니다. 리플로우 중 습기 유발 손상("팝콘 현상")을 방지하기 위해 다음 예방 조치를 취해야 합니다:

• 사용 준비가 될 때까지 습기 방지 백을 열지 마십시오.
• 개봉 후, ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 보관된 경우 168시간(7일) 이내에 부품을 사용하십시오.
• 노출 시간을 초과하거나 건조제가 포화 상태를 나타내는 경우, 리플로우 전에 60±5°C에서 24시간 동안 베이킹 처리가 필요합니다.

6.3 리플로우 솔더링 프로파일

무연(Pb-free) 리플로우 프로파일이 지정됩니다:

• 예열:150-200°C에서 60-120초.
• 액상선 온도 이상 시간 (217°C):60-150초.
• 피크 온도:최대 260°C, 최대 10초 동안 유지.
• 가열 속도:255°C까지 최대 6°C/초.
• 냉각 속도:최대 3°C/초.

리플로우는 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 가열 중 패키지에 기계적 응력을 가하지 말고 솔더링 후 PCB를 휘지 마십시오.

6.4 핸드 솔더링 및 리워크

핸드 솔더링이 필요한 경우, 팁 온도 ≤350°C 및 전력 ≤25W의 솔더링 아이언을 사용하십시오. 단자당 접촉 시간은 ≤3초여야 합니다. 각 단자를 솔더링하는 사이에 최소 2초의 냉각 간격을 두십시오. 리워크는 강력히 권장하지 않습니다. 불가피한 경우, 실리콘 다이에 열 응력을 방지하기 위해 두 단자를 동시에 가열하는 특수 이중 헤드 솔더링 아이언을 사용해야 합니다. 리워크가 LED 특성에 미치는 영향은 사전에 확인해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

LED는 17-21 패키지에 적합한 포켓이 있는 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프 너비는 8mm이며 표준 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 자동 피더와의 호환성을 위해 데이터시트에 상세한 릴 및 캐리어 테이프 치수가 제공됩니다.

7.2 라벨 정보

포장 라벨에는 몇 가지 주요 코드가 포함됩니다:

• P/N:제품 번호 (예: 17-21/Y2C-CN1P2B/3T).
• QTY:포장 수량 (3000개/릴).
• CAT:광도 등급 (예: N1, P2).
• HUE:색도/주 파장 등급 (예: D3, D4).
• REF:순방향 전압 등급 (예: 0, 1, 2).
• LOT No:추적 가능 로트 번호.

8. 응용 제안

8.1 일반적인 응용 시나리오

• 백라이트:자동차 계기판, 소비자 가전 및 산업용 제어판의 지시등, 기호 및 스위치 백라이트에 이상적입니다.
• 상태 표시등:통신 장비(전화, 팩스), 네트워킹 하드웨어 및 가전제품의 전원, 연결성 및 상태 표시에 완벽합니다.
• LCD 평면 백라이트:어레이로 사용하여 소형 단색 또는 세그먼트 LCD 디스플레이에 균일한 백라이트를 제공할 수 있습니다.
• 일반 목적 표시:밝고 신뢰할 수 있으며 컴팩트한 시각적 표시기가 필요한 모든 응용에 적합합니다.

8.2 설계 고려사항

• 구동 회로:항상 정전류 드라이버 또는 직렬 저항이 있는 전압원을 사용하십시오. 저항 값을 계산할 때 순방향 전압 빈닝을 고려하여 다른 생산 배치에서 일관된 밝기를 보장하십시오.
• 열 관리:전력은 낮지만, 고주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 작동할 경우 접합 온도를 관리하고 빛 출력 및 수명을 유지하기 위해 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 확보하십시오.
• ESD 보호:LED가 노출된 위치(예: 패널 표시등)에 있는 경우 민감한 라인에 ESD 보호 다이오드를 포함하십시오.
• 광학 설계:넓은 140도 시야각은 더 집중된 빔이 필요한 경우 라이트 가이드 또는 확산판이 필요할 수 있습니다. 최적의 가시성을 위해 배경에 대한 대비비를 고려하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

17-21 LED는 해당 카테고리에서 특정한 장점을 제공합니다:

• 더 큰 SMD LED(예: 3528, 5050) 대비:17-21은 상당히 작은 풋프린트를 제공하여 초소형 설계를 가능하게 합니다. 일반적으로 더 낮은 최대 빛 출력 및 전력 처리 능력이 트레이드오프입니다.
• 리드형 LED 대비:스루홀 장착이 필요 없어 완전 자동화 조립을 가능하게 하고 보드 크기를 줄이며 구부러진 리드를 제거하여 기계적 견고성을 향상시킵니다.
• 다른 노란색 LED 대비:AlGaInP 기술의 사용은 GaP 기반의 GaAsP와 같은 오래된 기술에 비해 일반적으로 노란색 및 앰버 색상에 대해 더 높은 발광 효율과 더 나은 색상 채도를 제공합니다.
• 주요 차별화 요소:매우 작은 1.6x0.8mm 풋프린트, 넓은 140도 시야각, 할로겐 프리 및 기타 환경 규정 준수, 색상 및 광도 일관성을 위한 상세한 빈닝의 조합입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q1: 5V 공급 전압으로 어떤 저항 값을 사용해야 합니까?

A: 안전을 위해 Bin 2의 최대 VF 2.35V와 목표 IF 20mA를 사용합니다: R = (공급전압 - VF) / IF = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 옴. 가장 가까운 표준 값(예: 130 또는 150 옴)을 사용하십시오. 항상 회로의 실제 전류를 확인하십시오.

Q2: 더 높은 밝기를 위해 이 LED를 30mA로 구동할 수 있습니까?

A: 아니요. 연속 순방향 전류(IF)의 절대 최대 정격은 25mA입니다. 30mA에서 작동하면 이 정격을 초과하여 신뢰성과 수명을 감소시키고 과열로 인한 즉각적인 고장을 일으킬 수 있습니다.

Q3: 시야각이 140도입니다. 더 집중된 빔을 얻으려면 어떻게 해야 합니까?

A: LED 위에 배치되는 렌즈와 같은 외부 광학 부품을 사용해야 합니다. 기본 패키지는 넓은 램버시안 패턴을 방출합니다.

Q4: 자동 광학 검사(AOI) 시스템이 캐소드 마크를 인식하는 데 문제가 있습니다. PCB에서 극성을 식별하는 권장 방법이 있습니까?

A: 예. PCB 풋프린트는 패키지의 캐소드 마크와 일치하는 실크스크린 또는 구리 특징을 포함해야 합니다. 피크 앤 플레이스 머신의 비전 시스템이 이 비대칭성을 인식하도록 프로그래밍되었는지 확인하십시오. 마크의 정확한 위치는 패키지 치수 도면을 참조하십시오.

Q5: 백이 열린 지 10일이 지났으면 부품을 베이킹해야 합니까?

A: 예. 사양은 습기 장벽 백 개봉 후 "플로어 라이프"를 168시간(7일)로 명시합니다. 10일(240시간)이 이를 초과하므로 습기 관련 손상을 방지하기 위해 LED를 리플로우 솔더링에 노출시키기 전에 베이킹 처리(60±5°C에서 24시간)를 수행해야 합니다.

11. 실제 응용 사례 연구

시나리오: 휴대용 의료 기기를 위한 컴팩트 다중 상태 표시등 패널 설계.

요구사항:기기는 전면 패널의 매우 제한된 공간에 6개의 독립적인 상태 표시등(전원, 배터리 부족, 블루투스, 오류, 모드 A, 모드 B)이 필요합니다. 표시등은 다양한 조명 조건에서 명확하게 보여야 하며, 최소한의 전력을 소비하며, 소독제로 청소를 견딜 수 있어야 합니다.

설계 구현:

1. 부품 선택:작은 크기(6개의 LED를 간격을 두고 한 줄에 배치 가능), 좋은 밝기 및 다양한 각도에서 가시성을 보장하는 넓은 시야각으로 인해 모든 표시등에 17-21 브릴리언트 옐로우 LED가 선택되었습니다.
2. 회로 설계:공통 3.3V 레일이 사용됩니다. 일반적인 VF 2.0V와 IF=15mA(밝기와 전력 절약의 균형을 위해)를 사용하여 전류 제한 저항을 계산합니다: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87 옴. 각 LED에 대해 균일한 밝기를 보장하기 위해 91 옴, 1% 허용 오차 저항이 선택됩니다.
3. PCB 레이아웃:LED는 3mm 간격으로 배치됩니다. PCB 풋프린트는 데이터시트의 권장 패드 레이아웃에 따라 설계되며, 캐소드 패드 옆에 명확한 실크스크린 점이 있습니다. 솔더링 및 청소를 단순화하기 위해 LED 주변의 작은 접지 포어는 생략됩니다.
4. 패널 설계:전면 패널에는 각 LED와 정렬된 1.2mm 직경의 구멍이 있습니다. LED의 핫스팟을 부드럽게 하고 균일한 조명 점을 만들기 위해 패널 뒤에 얇은 유백색 확산 필름이 배치됩니다.
5. 소프트웨어 제어:마이크로컨트롤러는 내부 풀업이 비활성화된 오픈 드레인 출력으로 구성된 GPIO 핀을 통해 각 LED를 구동하며, LED/저항 쌍을 통해 접지로 전류를 싱크합니다.
6. 결과:모든 크기, 가시성 및 신뢰성 요구사항을 충족하는 깔끔하고 전문적인 모습의 표시등 패널입니다. BOM에서 일관된 빈닝(CAT=P1 이상, HUE=D4 지정)을 통해 모든 유닛이 균일한 색상과 밝기를 가집니다.

12. 기술 원리 소개

17-21 LED는 기판 위에 성장된 알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드(AlGaInP) 반도체 재료를 기반으로 합니다. 다이오드의 턴온 전압(약 1.8V)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 각각 n형 및 p형 층에서 활성 영역으로 주입됩니다. 이들 전하 캐리어는 복사 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다. 선명한 노란색의 경우, 피크 파장은 약 591 nm로 설계됩니다. 투명 에폭시 수지 캡슐은 반도체 칩을 보호하고, 빛 출력을 형성하는 렌즈 역할을 하며(140도 시야각에 기여), 형광체 또는 염료를 포함할 수 있지만, 이 단색 타입의 경우 색상 순도를 보존하기 위해 수정되지 않았을 가능성이 높습니다.

13. 산업 동향 및 발전

17-21과 같은 초소형 SMD LED 시장은 계속 발전하고 있습니다. 이 제품 세그먼트에 영향을 미치는 주요 동향은 다음과 같습니다:

• 효율성 증가:지속적인 재료 과학 및 칩 설계 개선은 동일하거나 더 작은 패키지 크기에서 더 높은 발광 효율(단위 전력당 더 많은 빛 출력)을 제공하는 것을 목표로 합니다.
• 향상된 신뢰성:자동차 및 산업 응용의 요구는 고온 성능, 습기 저항성 및 수명 향상으로 이어지고 있습니다.
• 더 엄격한 색상 빈닝:다중 LED 표시등 또는 백라이트 어레이와 같은 정밀한 색상 일치가 필요한 응용은 제조사들에게 주 파장 및 광도에 대한 더 좁은 빈닝 허용 오차를 요구하고 있습니다.
• 통합:다중 LED 칩, 전류 제한 저항 또는 제어 IC를 단일 패키지 모듈로 통합하여 최종 사용자 회로 설계를 단순화하고 보드 공간을 절약하는 추세입니다.
• 환경 규정 준수:RoHS 및 REACH와 같은 규정은 더 엄격하고 전 세계적으로 확대되어 완전한 재료 선언 및 할로겐 프리 준수가 차별화 요소가 아닌 표준 기대치가 되고 있습니다.

17-21과 같은 장치는 기본 표시 요구에 대한 성숙하고 최적화된 솔루션을 나타내며, 향후 반복은 이 초소형 클래스의 폼 팩터에 대한 급진적인 변화보다는 위의 동향에 초점을 맞출 가능성이 높습니다.