SMD LED 19-237B 시리즈 데이터시트 - 패키지 2.0x1.6x0.9mm - 전압 1.7-3.3V - 멀티컬러 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

19-237B 시리즈는 소형화와 높은 신뢰성이 요구되는 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 컴팩트한 멀티컬러 표면 실장 장치(SMD) LED입니다. 이 부품은 기존 리드 프레임 타입 LED에 비해 획기적인 발전을 이루었으며, 인쇄 회로 기판(PCB) 점유 면적을 크게 줄이고, 부품 실장 밀도를 높이며, 궁극적으로 더 작고 가벼운 최종 사용자 장비 개발에 기여합니다. 경량 구조 덕분에 공간과 무게가 중요한 제약 조건인 응용 분야에 특히 적합합니다.

1.1 핵심 장점 및 제품 포지셔닝

19-237B SMD LED의 주요 장점은 미니어처 풋프린트와 표면 실장 기술에서 비롯됩니다. 패키지는 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 공급되어 대량 생산에서 표준인 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와 완벽한 호환성을 보장합니다. 이 호환성은 생산 공정을 간소화하고, 조립 시간을 단축하며, 인적 오류 가능성을 최소화합니다. 또한, 이 장치는 적외선(IR) 및 기상 재플로우 솔더링 공정 모두에 사용할 수 있도록 인증되어 제조 라인 설정에 유연성을 제공합니다. 주요 특징은 서로 다른 반도체 칩 재료에 의해 단일 패키지 풋프린트 내에서 구현되는 멀티컬러 기능입니다. 이 제품은 무연(Pb-free)으로 제조되며, 유해물질 사용 제한(RoHS) 지침을 준수하도록 설계되어 글로벌 환경 및 규제 요구 사항을 충족합니다.

1.2 목표 시장 및 응용 분야

19-237B는 광범위한 소비자, 산업 및 통신 전자 제품을 대상으로 합니다. 주요 응용 분야는 계기판 대시보드 및 멤브레인 스위치의 균일한 조명을 위한 백라이트를 포함합니다. 통신 장비에서는 전화기 및 팩스 기기와 같은 장치의 상태 표시등 및 키패드 백라이트로 사용됩니다. 또한, 액정 디스플레이(LCD), 스위치 패널 및 상징적 아이콘을 위한 평면 백라이트 소스로도 매우 적합합니다. 마지막으로, 범용 설계 덕분에 다양한 산업 분야의 여러 지시등 및 저수준 조명 작업을 위한 다목적 선택지가 됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 신뢰할 수 있는 회로 설계 및 시스템 통합에 중요한 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 동작 조건이 아닙니다. 19-237B 시리즈의 경우, 모든 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다. 모든 색상 코드에 대한 최대 역방향 전압(V_R)은 5V입니다. 최대 연속 순방향 전류(I_F)는 25 mA입니다. 듀티 사이클 1/10 및 주파수 1 kHz에서 적용 가능한 피크 순방향 전류(I_FP)는 다음과 같이 다릅니다: R6(적색) 칩은 60 mA, GH(녹색) 및 BH(청색) 칩은 모두 100 mA입니다. 최대 소비 전력(P_d)은 R6의 경우 60 mW, GH/BH의 경우 95 mW입니다. 인체 모델(HBM) 정전기 방전(ESD) 내전압은 R6의 경우 2000V, GH/BH의 경우 1500V로, 적색 칩이 약간 더 강력한 ESD 보호 기능을 가질 수 있음을 나타냅니다. 동작 온도 범위(T_opr)는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위(T_stg)는 -40°C에서 +90°C입니다. 솔더링 온도 프로파일은 매우 중요합니다: 재플로우 솔더링의 경우, 장치는 260°C에서 10초 동안 견딜 수 있습니다; 핸드 솔더링의 경우, 한계는 350°C에서 3초입니다.

2.2 전기-광학 특성

전기-광학 특성은 Ta=25°C 및 표준 테스트 전류(I_F) 5mA에서 측정되며, 설계를 위한 핵심 성능 지표를 제공합니다.

• 광도(I_v):이는 단위 입체각당 인지되는 광도입니다. 일반적인 범위는 다음과 같습니다: R6: 18.0-57.0 mcd; GH: 28.5-112 mcd; BH: 11.5-28.5 mcd. 녹색 변형이 일반적으로 가장 높은 출력을 제공합니다.
• 시야각(2θ_1/2):광도가 최대 광도의 절반이 되는 전체 각도입니다. 일반적으로 120도로, 영역 조명 및 지시등에 적합한 넓고 확산된 방출 패턴을 나타냅니다.
• 피크 파장(λ_p):스펙트럼 방출이 최대가 되는 파장입니다. 일반적인 값은 다음과 같습니다: R6: 632 nm; GH: 518 nm; BH: 468 nm.
• 주 파장(λ_d):인간의 눈이 인지하는 LED 색상과 일치하는 단일 파장입니다. 범위: R6: 613-627 nm; GH: 520-535 nm; BH: 465-475 nm. 허용 오차는 ±1nm입니다.
• 스펙트럼 방사 대역폭(Δλ):최대 강도의 절반에서의 스펙트럼 폭입니다. 일반적: R6: 20 nm; GH: 35 nm; BH: 25 nm. 녹색에서 볼 수 있는 더 넓은 대역폭은 색 순도에 영향을 줄 수 있습니다.
• 순방향 전압(V_F):테스트 전류에서 LED 양단의 전압 강하입니다. 범위: R6: 1.7-2.2 V; GH: 2.6-3.3 V; BH: 2.6-3.3 V. 허용 오차는 ±0.10V입니다. 이 파라미터는 전류 제한 저항 계산에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류(I_R):5V 역방향 바이어스가 인가될 때의 누설 전류입니다. 최대: R6: 10 μA; GH/BH: 50 μA.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 주요 광학 파라미터를 기반으로 LED를 분류하는 빈닝 시스템을 정의하여 대량 생산에서 일관성을 보장합니다. 설계자는 응용 분야에서 색상과 밝기의 균일성을 보장하기 위해 빈을 지정해야 합니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 I_F=5mA에서 측정된 광도에 따라 빈으로 분류됩니다.

• R6 (적색):빈 M (18.0-28.5 mcd), N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-57.0 mcd).
• GH (녹색):빈 N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-72.0 mcd), Q (72.0-112 mcd).
• BH (청색):빈 L (11.5-18.0 mcd), M (18.0-28.5 mcd).

광도의 허용 오차는 빈 내에서 ±11%입니다.

3.2 주 파장 빈닝 (GH 녹색용)

GH(녹색) LED의 경우, 주 파장에 대한 추가 빈닝이 제공됩니다: 빈 1 (520-525 nm), 빈 2 (525-530 nm), 빈 3 (530-535 nm). 허용 오차는 ±1nm입니다. 이를 통해 정밀한 색상 선택이 가능하며, 색상 의미가 표준화된 상태 표시등과 같은 응용 분야에서 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 각 LED 색상(R6, GH, BH)에 대한 일반적인 특성 곡선이 포함되어 있어, 비표준 조건에서의 장치 동작을 이해하는 데 매우 유용합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

곡선은 순방향 전류와 순방향 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 모든 색상에 대해 전압은 전류와 함께 증가합니다. 주어진 전류에 대해 적색(R6) LED는 녹색 및 청색 LED에 비해 순방향 전압이 현저히 낮으며, 이는 서로 다른 반도체 재료(AlGaInP 대 InGaN)의 특징입니다. 이 차이는 드라이버 회로 설계, 특히 멀티컬러 어레이에서 고려해야 합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

이 그래프는 일반적인 동작 범위(~20mA까지)에서 광도가 순방향 전류와 거의 선형적으로 증가함을 보여줍니다. 그러나 효율(와트당 루멘)은 특정 전류에서 정점을 찍은 후 가열 및 기타 효과로 인해 감소할 수 있습니다. 설계자는 밝기가 무한정 선형적으로 비례한다고 가정해서는 안 됩니다.

4.3 광도 대 주변 온도

이는 열 관리에 매우 중요한 곡선입니다. 모든 색상의 광도는 주변 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 특히 AlGaInP 적색 LED보다 일반적으로 온도에 더 민감한 InGaN 기반 녹색 및 청색 LED의 경우 감소율이 상당합니다. 이는 고온 환경에서 밝기와 수명을 유지하기 위해 방열판 또는 전류 감액이 필요함을 의미합니다.

4.4 순방향 전류 감액 곡선

이 곡선은 주변 온도의 함수로서 최대 허용 연속 순방향 전류를 지정합니다. 온도가 증가함에 따라 장치의 소비 전력 한계를 초과하고 열 폭주를 일으키는 것을 방지하기 위해 최대 허용 전류를 줄여야 합니다. 이 곡선을 준수하는 것은 신뢰성에 필수적입니다.

4.5 스펙트럼 분포

스펙트럼 그래프는 파장에 걸쳐 방출되는 빛의 상대적 강도를 보여줍니다. 적색 LED(R6)는 632 nm 근처에서 더 좁고 명확한 피크를 가집니다. 녹색(GH)은 518 nm 근처에서 더 넓은 피크를, 청색(BH)은 468 nm 근처에서 피크를 가집니다. 이 스펙트럼의 모양과 폭은 빛의 색 재현성과 순도에 영향을 미칩니다.

4.6 방사 다이어그램

극좌표 방사 패턴은 빛의 공간적 분포를 보여줍니다. 각 색상에 대해 제공된 다이어그램은 120도 시야각과 일치하는 일반적인 람베르시안 또는 근접 람베르시안 패턴을 보여줍니다. 강도는 0도(LED 면에 수직)에서 가장 높고 가장자리로 갈수록 감소합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

19-237B LED는 컴팩트한 직사각형 패키지를 가집니다. 주요 치수(mm)는 다음과 같습니다: 길이: 2.0 ±0.2, 너비: 1.6 ±0.2, 높이: 0.9 ±0.1. 캐소드는 패키지의 표시로 식별됩니다. 리드 간격 및 솔더 패드 형상을 포함한 상세한 치수 도면이 제공됩니다.

5.2 권장 패드 레이아웃 및 극성 식별

PCB 설계를 위한 참조용 권장 랜드 패턴(풋프린트)이 포함되어 있으며, 패드 치수는 1.4mm x 0.8mm입니다. 데이터시트는 이것이 권장 사항이며 설계자는 특정 조립 공정 및 신뢰성 요구 사항에 따라 수정해야 한다고 명시합니다. 잘못된 배치를 방지하기 위해 패키지 상단에 명확한 극성 식별(애노드 마크)이 표시됩니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

적절한 취급 및 솔더링은 SMD 부품에 매우 중요합니다. 19-237B는 최대 10초 동안 최고 온도 260°C의 표준 재플로우 솔더링 프로파일에 적합합니다. 수리 작업의 경우, 350°C의 인두 팁으로 핸드 솔더링을 최대 3초 동안 허용합니다. 과도한 열로 인한 LED 칩 또는 플라스틱 패키지 손상을 방지하기 위해 이러한 지침을 따르는 것이 매우 중요합니다. 장치는 사용할 때까지 원래의 방습 포장 상태로 보관해야 합니다. 사양을 초과하는 주변 습도에 노출된 경우, 재플로우 전에 "팝콘 현상"(솔더링 중 증기압으로 인한 패키지 균열)을 방지하기 위해 베이킹 공정이 필요할 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

LED는 엠보싱된 캐리어 테이프에 방습 포장으로 공급됩니다. 테이프 치수가 지정됩니다. 릴은 표준 7인치 직경입니다. 릴의 라벨에는 추적성 및 검증을 위한 주요 정보가 제공됩니다: 고객 부품 번호(CPN), 제조사 부품 번호(P/N), 포장 수량(QTY), 광도 등급(CAT), 색도/주 파장 등급(HUE), 순방향 전압 등급(REF), 로트 번호(LOT No). 이 라벨링 시스템은 올바른 자재 취급 및 재고 관리를 보장합니다.

8. 응용 제안 및 설계 고려 사항

19-237B LED를 사용하여 설계할 때 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 첫째, 항상 LED와 직렬로 전류 제한 저항을 사용하십시오. 공급 전압(V_supply), LED의 순방향 전압(V_F - 신뢰성을 위해 최대값 사용), 원하는 순방향 전류(I_F)를 기반으로 저항 값을 계산하십시오. 공식: R = (V_supply - V_F) / I_F. 저항의 정격 전력을 고려하십시오. 둘째, 열 효과를 고려하십시오. 응용 분야가 높은 주변 온도에서 작동하는 경우, 제공된 곡선에 따라 순방향 전류를 감액하여 수명과 안정적인 광 출력을 유지하십시오. 셋째, 멀티컬러 또는 어레이 응용 분야의 경우, 모든 LED에서 시각적 균일성을 보장하기 위해 엄격한 빈닝 코드(CAT, HUE)를 지정하십시오. 넷째, PCB 패드 설계가 적절한 솔더 필릿과 기계적 강도를 제공하는지 확인하십시오. 마지막으로, 응용 분야용 라이트 가이드 또는 렌즈를 설계할 때 시야각(120°)을 고려하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

더 큰 스루홀 LED와 비교하여 19-237B의 주요 장점은 자동화 조립 및 제품 소형화를 가능하게 하는 미니어처 SMD 풋프린트입니다. SMD LED 환경 내에서 주요 차별화 요소는 특정 2.0x1.6mm 패키지 크기, 넓은 120도 시야각, 단일 패키지 외형에서 세 가지 뚜렷한 기본 색상(적색, 녹색, 청색)의 가용성을 포함합니다. 멀티와트 정격(적색 60mW, 녹색/청색 95mW)과 다른 ESD 정격도 일반 제품과 차별화됩니다. 표준 IR/기상 재플로우와의 호환성 및 명확한 빈닝 구조는 프로토타이핑과 대량, 품질 중심 생산 모두에 적합하게 만듭니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇입니까?

A: 피크 파장(λ_p)은 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 물리적 파장입니다. 주 파장(λ_d)은 인간의 눈이 보는 색상과 일치하는 인지적 단일 파장입니다. 이들은 종종 가깝지만 동일하지는 않으며, 특히 넓은 스펙트럼을 가진 LED의 경우 그렇습니다.

Q: 왜 적색 LED의 순방향 전압이 녹색 및 청색 LED와 다릅니까?

A: 순방향 전압은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 적색 LED는 일반적으로 녹색 및 청색 LED에 사용되는 InGaN(~2.4-3.4 eV)보다 낮은 밴드갭(~1.8-2.0 eV)을 가진 AlGaInP를 사용합니다. 더 높은 밴드갭은 전자를 "밀어넣기" 위해 더 높은 전압을 필요로 합니다.

Q: 릴 라벨의 빈닝 코드(CAT, HUE, REF)를 어떻게 해석합니까?

A: 이 코드는 데이터시트에 정의된 성능 빈에 해당합니다. "CAT"는 광도 빈(예: 녹색의 경우 N, P, Q)입니다. "HUE"는 주 파장/색도 빈(예: 녹색의 경우 1, 2, 3)입니다. "REF"는 순방향 전압 빈입니다. 이를 지정하면 특성이 밀집된 LED를 수신할 수 있습니다.

Q: 이 LED를 20mA로 연속 구동할 수 있습니까?

A: 연속 순방향 전류(I_F)에 대한 절대 최대 정격은 25 mA입니다. 따라서 20mA는 사양 내에 있습니다. 그러나 감액 곡선을 참조하여 결과적인 소비 전력(P_d = V_F * I_F)이 정격 60 mW(R6) 또는 95 mW(GH/BH)를 초과하지 않는지, 특히 높은 주변 온도에서 확인해야 합니다.

11. 실용적 설계 사례 연구

시나리오: 소비자 기기를 위한 멀티컬러 상태 표시등 설계.이 기기는 전원, 대기 및 오류 상태를 표시하기 위해 단일 삼색 표시등(적색/녹색/청색)이 필요합니다. 19-237B 시리즈를 사용하여 설계자는 PCB에 세 개의 LED(R6, GH, BH)를 가까이 배치할 것입니다. 색상 일관성을 보장하기 위해 엄격한 빈을 지정할 것입니다: 예를 들어, 모두 CAT=P로 지정하여 유사한 높은 밝기를 얻고, 녹색 LED에 대해 HUE=2로 지정하여 특정 색조를 얻습니다. 각 색상의 특정 V_F(예: 5V 공급, 10mA에서 적색 1.8V, 녹색/청색 3.0V)에 대해 계산된 전류 제한 저항이 있는 세 개의 별도 드라이버 회로를 설계할 것입니다. 또한 PCB 레이아웃이 적절한 열 방출을 제공하고 자동화 조립 중 신뢰할 수 있는 솔더링을 용이하게 하기 위해 권장 패드 치수를 따르는지 확인할 것입니다.

12. 동작 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면, n형 재료의 전자가 활성 영역에서 p형 재료의 정공과 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛 입자) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 색상(파장)은 활성 영역에 사용된 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 19-237B는 적색 발광에는 AlGaInP를, 녹색 및 청색 발광에는 InGaN을 사용합니다. 플라스틱 패키지는 취약한 반도체 칩을 보호하고, 광 출력을 형성(렌즈)하며, 표면 실장을 위한 전기적 접점을 제공하는 역할을 합니다.

13. 기술 동향

SMD LED 시장은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 증가된 전력 밀도, 더 작은 패키지 크기로 계속 발전하고 있습니다. 향상된 색 재현성과 일관성(더 엄격한 빈닝)으로의 강력한 추세가 있습니다. 또한, 정전류 드라이버 또는 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러와 같은 제어 전자 장치를 LED 패키지("스마트 LED")에 직접 통합하는 것이 점점 더 일반화되고 있습니다. 환경 규제는 유해 물질의 제거와 재활용성 개선을 계속해서 추진하고 있습니다. 19-237B에 구현된 원리—소형화, 자동화 호환성, 멀티컬러 기능—는 고체 조명 및 표시 기술의 이러한 지속적인 발전의 중심에 남아 있습니다.