SMD LED 22-23/R6GHBHC-A01/2C 데이터시트 - 멀티컬러 - 전압 2.0-3.7V - 전력 60-95mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

22-23 시리즈는 소형화와 높은 신뢰성이 요구되는 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 컴팩트한 멀티컬러 표면 실장 장치(SMD) LED입니다. 이 부품은 기존 리드 프레임 타입 LED보다 훨씬 작아 인쇄 회로 기판(PCB) 크기와 전체 장비의 공간 점유율을 크게 줄일 수 있습니다. 경량 구조로 인해 공간이 제한된 휴대용 장치에 특히 적합합니다.

이 시리즈는 서로 다른 반도체 재료를 기반으로 한 세 가지 색상 변종으로 제공됩니다: 브릴리언트 레드(R6, AlGaInP), 브릴리언트 그린(GH, InGaN), 블루(BH, InGaN). 모든 변종은 투명 수지 패키지로 공급됩니다. 본 제품은 무연(RoHS) 제조 요구사항을 완전히 준수하며, 표준 적외선 및 기상 리플로우 솔더링 공정과 호환되어 자동화 조립 라인에 쉽게 통합할 수 있습니다. 7인치 직경 릴에 장착된 8mm 테이프에 포장되어 제공됩니다.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 권장 작동 조건이 아닙니다.

• 역방향 전압 (V_R):모든 타입에 대해 5V입니다. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 순방향 전류 (I_F):모든 R6, GH, BH 타입에 대한 최대 연속 DC 순방향 전류는 25mA입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):듀티 사이클 1/10 및 주파수 1kHz에서 지정된 최대 허용 펄스 순방향 전류는 다음과 같이 다릅니다: R6은 60mA, GH는 95mA, BH는 100mA입니다. 이 파라미터는 펄스 동작 응용 분야에 매우 중요합니다.
• 전력 소산 (P_d):장치가 소산할 수 있는 최대 전력은 R6은 60mW, GH와 BH는 95mW입니다. 이 한계는 패키지의 열적 특성에 의해 결정됩니다.
• 작동 및 보관 온도:장치는 -40°C에서 +85°C까지 작동하도록 정격화되었으며, -40°C에서 +90°C까지 보관할 수 있습니다.
• 정전기 방전 (ESD):모든 변종은 2000V(Human Body Model)의 ESD 내전압을 가지며, 이는 표준 수준의 ESD 민감도를 나타냅니다. 적절한 ESD 취급 예방 조치가 필요합니다.
• 솔더링 온도:장치는 피크 온도 260°C에서 10초 동안 리플로우 솔더링을 견딜 수 있으며, 핸드 솔더링의 경우 350°C에서 최대 3초까지 견딜 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 순방향 전류(I_F) 20mA, 주변 온도(T_a) 25°C에서 측정된 것으로, 일반적인 작동 조건을 나타냅니다.

• 광도 (I_v):일반적인 광 출력은 타입별로 크게 다릅니다: R6 (45-180mcd), GH (112-450mcd), BH (28.5-112mcd). GH(그린) 변종이 가장 높은 일반 출력을 제공합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):모든 색상에 대해 넓은 120도 시야각이 일반적이며, 지시등 및 백라이트 응용 분야에 적합한 넓은 방사 패턴을 제공합니다.
• 피크 및 주도파장 (λ_p, λ_d):방출되는 빛의 색상을 정의합니다. 일반적인 값은 다음과 같습니다: R6 (λ_p632nm, λ_d615-630nm), GH (λ_p518nm, λ_d510-540nm), BH (λ_p468nm, λ_d460-480nm).
• 순방향 전압 (V_F):20mA에서 LED 양단의 전압 강하입니다. R6 LED는 일반적인 V_F가 2.0V(최소 1.7V, 최대 2.4V)로 낮은 반면, GH 및 BH 타입은 일반적인 V_F가 3.3V(최소 2.7V, 최대 3.7V)로 더 높습니다. 이는 구동 회로 설계 및 전력 소비 계산을 위한 핵심 파라미터입니다.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 바이어스로 5V가 인가될 때의 누설 전류는 R6 타입에 대해 최대 10μA로 지정됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 I_F= 20mA에서의 광도에 따라 빈으로 분류됩니다. 각 색상 변종마다 고유한 빈닝 구조를 가지고 있습니다.

• R6 (레드):빈 P (45.0-72.0 mcd), Q (72.0-112 mcd), R (112-180 mcd).
• GH (그린):빈 R (112-180 mcd), S (180-285 mcd), T (285-450 mcd).
• BH (블루):빈 N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-72.0 mcd), Q (72.0-112 mcd).

데이터시트는 각 빈 내에서 광도 허용 오차가 ±11%임을 명시합니다. 정밀한 색상 매칭을 위해 주도파장과 순방향 전압도 각각 ±1nm 및 ±0.1V의 허용 오차로 제어됩니다. 이는 일반적으로 포장 라벨의 HUE 및 REF 코드로 표시됩니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 각 LED 타입(R6, GH, BH)에 대한 일반적인 특성 곡선을 제공하며, 이는 비표준 조건에서의 장치 동작을 이해하는 데 필수적입니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

곡선은 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. R6(레드) LED는 GH/그린 및 BH/블루 LED(~3.0V)에 비해 낮은 무릎 전압(~1.8V)을 가지며, 이는 서로 다른 반도체 재료(AlGaInP 대 InGaN)와 일치합니다. 이 그래프는 적절한 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 선택하는 데 매우 중요합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

이 그래프들은 광 출력이 상당한 범위에서 전류와 거의 선형적으로 증가함을 보여줍니다. 그러나 절대 최대 정격 이상으로 작동하면 수명이 단축되고 고장을 일으킬 수 있습니다. 이 곡선들은 설계자가 신뢰성을 유지하면서 원하는 밝기에 맞춰 구동 전류를 최적화하는 데 도움을 줍니다.

4.3 광도 대 주변 온도

모든 LED 타입은 주변 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 특성을 보입니다. 출력은 일반적으로 25°C에서 100%로 정규화됩니다. 감소율은 다양하지만, 이 열적 디레이팅을 이해하는 것은 넓은 온도 범위(예: 자동차 계기판)에서 작동하는 응용 분야에서 고온에서도 충분한 밝기를 유지하기 위해 중요합니다.

4.4 순방향 전류 디레이팅 곡선

이 곡선은 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 규정합니다. 온도가 증가함에 따라 장치의 전력 소산 한계를 초과하고 열 폭주를 일으키는 것을 방지하기 위해 최대 안전 전류가 감소합니다. 신뢰할 수 있는 작동을 위해서는 이 곡선을 준수해야 합니다.

4.5 스펙트럼 분포

이 그래프들은 서로 다른 파장에 걸쳐 방출되는 빛의 상대적 강도를 표시합니다. 이들은 피크 파장(λ_p)을 중심으로 하는 LED의 일반적인 좁은 방출 대역을 보여줍니다. 스펙트럼 대역폭(Δλ)은 표에 제공됩니다(예: R6의 경우 20nm).

4.6 방사 다이어그램

이 극좌표 그래프들은 광 강도의 공간적 분포를 보여주며, 120도 시야각을 확인시켜 줍니다. 패턴은 일반적으로 람베르시안(코사인 형태)이며, 단순한 돔 렌즈를 가진 LED에 흔히 나타납니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 컴팩트한 SMD 풋프린트를 가지고 있습니다. 주요 치수(mm, 명시되지 않은 경우 허용 오차 ±0.1mm)에는 약 2.0mm x 2.0mm의 본체 크기와 일반적인 높이가 포함됩니다. 애노드와 캐소드 패드 위치를 보여주는 상세한 치수 도면이 제공됩니다.

5.2 패드 설계 및 극성 식별

참고용으로 권장 PCB 랜드 패턴(패드 레이아웃)이 포함되어 있지만, 설계자는 특정 공정 요구사항에 따라 이를 수정할 것을 권장합니다. LED의 캐소드 측은 패키지 자체에 녹색 마스크로 명확하게 표시되어 있으며, 이는 조립 중 올바른 방향을 위한 필수 사항입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

본 장치는 표준 적외선 및 기상 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 핵심 파라미터는 피크 솔더링 온도로, 260°C를 10초 이상 초과해서는 안 됩니다. 핸드 솔더링의 경우, 납땜 인두 팁 온도를 350°C로 제한하고 최대 3초 동안만 적용해야 합니다. 이러한 한계는 LED의 내부 구조와 에폭시 렌즈에 대한 손상을 방지합니다. 부품은 습기에 민감하며, 건조제가 포함된 방습 포장으로 배송됩니다. 포장이 개봉된 경우, 리플로우 중 "팝콘 현상"을 피하기 위해 표준 MSL(습기 민감도 등급) 취급 절차를 따라야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

LED는 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며, 7인치 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 포장에는 건조제가 포함된 방습 알루미늄 백이 포함됩니다. 릴 라벨에는 추적성 및 빈 선택을 위한 중요한 정보, 즉 광도 등급(CAT), 주도파장 등급(HUE), 순방향 전압 등급(REF) 코드와 제품 번호(P/N), 로트 번호, 수량이 포함됩니다.

8. 응용 제안

8.1 일반적인 응용 시나리오

• 백라이트:소비자 가전, 자동차 계기판, 산업용 제어판의 기호, 스위치 및 소형 LCD 패널 백라이트에 이상적입니다.
• 상태 표시기:통신 장비(전화, 팩스), 컴퓨터 주변기기, 가전제품의 전원, 연결성, 모드 표시기에 완벽합니다.
• 일반 조명:컴팩트한 크기와 낮은 전력 소비가 우선시되는 장식 조명, 액센트 조명 및 기타 응용 분야에 적합합니다.

8.2 설계 고려사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하여 순방향 전류를 원하는 값(예: 일반 사양의 경우 20mA)으로 제한하십시오. 저항 값을 R = (V_공급- V_F) / I_F.
• 열 관리:전력은 낮지만, 높은 주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 작동할 경우 접합 온도를 안전 한계 내로 유지하기 위해 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 확보하십시오.
• ESD 보호:LED가 사용자가 접근 가능한 위치에 있는 경우, 2000V HBM 정격이 보통 수준이므로 입력 라인에 ESD 보호를 구현하십시오.
• 광학 설계:넓은 시야각으로 인해 백라이트 응용 분야에서 균일한 조명을 달성하기 위해 도광판 또는 확산판이 필요할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

22-23 시리즈의 주요 장점은 매우 작은 폼 팩터(고밀도 PCB 레이아웃 가능)와 단일 패키지 아웃라인에서 세 가지 뚜렷한 밝은 색상을 제공하는 점에 있습니다. 더 큰 스루홀 LED와 비교하여 상당한 공간 및 무게 절감을 제공합니다. 그린과 블루에 InGaN 기술을 사용함으로써 이전 기술보다 더 높은 효율과 밝기를 제공합니다. 자동 피크 앤 플레이스 및 리플로우 솔더링과의 호환성은 제조를 간소화하여 수동 삽입에 비해 조립 비용을 줄입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 피크 파장과 주도파장의 차이는 무엇인가요?

피크 파장(λ_p)은 방출 스펙트럼의 강도가 최대가 되는 단일 파장입니다. 주도파장(λ_d)은 LED 출력의 지각된 색상과 일치하는 단색광의 단일 파장입니다. λ_d는 응용 분야에서 색상 사양과 더 관련이 있습니다.

10.2 LED를 5V 전원으로 직접 구동할 수 있나요?

아니요. LED(특히 V_F가 ~2.0V인 레드 타입)에 5V를 직접 인가하면 과도한 전류가 흘러 장치를 즉시 파괴할 수 있습니다. 항상 전류 제한 메커니즘(저항 또는 레귤레이터)이 필요합니다.

10.3 레드와 그린/블루의 순방향 전압이 다른 이유는 무엇인가요?

순방향 전압은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. AlGaInP(레드)는 InGaN(그린/블루)보다 낮은 밴드갭을 가지고 있어 방출을 달성하는 데 필요한 순방향 전압이 더 낮습니다.

10.4 라벨의 빈 코드(CAT, HUE, REF)를 어떻게 해석하나요?

이 코드들을 통해 엄격하게 제어된 파라미터를 가진 LED를 선택할 수 있습니다. CAT는 광도 빈(예: 레드의 경우 P, Q, R)에 해당합니다. HUE는 주도파장 빈에 해당합니다. REF는 순방향 전압 빈에 해당합니다. 동일한 빈의 LED를 사용하면 제품 전체에 걸쳐 밝기와 색상의 일관성을 보장할 수 있습니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

시나리오: 휴대용 장치용 멀티 상태 표시기 설계설계자는 충전 중(빨강), 완전 충전(초록), 블루투스 활동(파랑)을 표시하기 위해 컴팩트하고 저전력 LED가 필요합니다. 22-23 시리즈는 이상적인 선택입니다. 그들은 다음과 같이 할 것입니다:

1. R6, GH, BH 변종을 선택합니다.
2. 세 개의 별도 구동 회로를 가진 PCB를 설계합니다. 3.3V 시스템 전원 공급 장치의 경우, 직렬 저항을 계산합니다: R_빨강= (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65Ω (표준 68Ω 사용). R_{초록/파랑}= (3.3V - 3.3V) / 0.020A = 0Ω. 이는 공급 전압이 일반적인 V_F에 있음을 나타내며, 저항과 함께 안정적인 작동을 위해서는 정전류 드라이버 또는 약간 더 높은 공급 전압이 필요합니다.
3. 권장 패드 레이아웃에 따라 보드에 LED를 배치하고, 녹색 마스크 마커를 통해 올바른 극성 정렬을 보장합니다.
4. 마이크로컨트롤러를 프로그래밍하여 GPIO 핀(적절한 전류 싱크/소싱 능력 포함)을 통해 LED를 20mA로 구동합니다.
5. 조달 시 동일한 광도 빈(예: 레드/블루의 경우 Q, 그린의 경우 R)을 지정하여 밝기 균일성을 확인합니다.

12. 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전류가 흐를 때 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. 이 현상은 전기발광이라고 하며, 장치 내에서 전자와 정공이 재결합하면서 광자의 형태로 에너지를 방출할 때 발생합니다. 방출되는 빛의 색상(파장)은 활성 영역에 사용된 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. 22-23 시리즈는 적색광에는 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드)를, 녹색 및 청색광에는 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드)을 사용합니다. 이러한 화합물 반도체는 가시광 스펙트럼 전반에 걸쳐 효율적인 빛 생성을 가능하게 합니다. SMD 패키지는 작은 반도체 칩을 투명 에폭시 수지로 캡슐화하여 렌즈 역할을 하며, 광 출력을 형성하고 기계적 및 환경적 보호를 제공합니다.

13. 발전 동향

22-23 시리즈와 같은 SMD LED의 일반적인 동향은 점점 더 높은 광효율(전기 입력 와트당 더 많은 광 출력), 개선된 색 재현성, 더 높은 작동 온도에서의 신뢰성 향상으로 나아가고 있습니다. 패키지는 점점 더 강력한 칩에서 나오는 열을 효율적으로 추출하고 관리하기 위해 계속 발전하고 있습니다. 또한 초소형 장치를 위해 더 작은 패키지 풋프린트가 표준이 되는 소형화 추세도 강합니다. 더 나아가, 제어 전자 장치(예: 정전류 드라이버, PWM 컨트롤러)를 LED 패키지에 직접 통합하는 것이 증가하는 추세이며, 이는 최종 사용자를 위한 회로 설계를 단순화합니다. 기초 재료 과학은 계속 발전하여 효율성의 한계를 넓히고 새로운 파장 범위를 가능하게 하고 있습니다.