SMD LED 15-21/GHC-YR2U1/3T 데이터시트 - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 95mW - 브릴리언트 그린 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

15-21/GHC-YR2U1/3T는 현대적이고 컴팩트한 전자 애플리케이션을 위해 설계된 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)입니다. 이 부품은 기존의 리드 프레임 타입 LED에 비해 보드 공간 활용도와 전체 시스템 소형화 측면에서 상당한 이점을 제공하는 중요한 발전을 대표합니다.

이 LED의 핵심 장점은 미니어처 풋프린트에 있습니다. 스루홀 부품에 비해 현저히 작은 크기는 설계자가 인쇄 회로 기판(PCB)에서 더 높은 패킹 밀도를 달성할 수 있게 합니다. 이는 직접적으로 보드 크기 감소, 부품 저장 요구 사항 최소화, 그리고 궁극적으로 더 작고 가벼운 최종 사용자 장비의 제작으로 이어집니다. SMD 패키지의 고유한 경량 특성은 무게와 공간이 중요한 제약 조건인 애플리케이션에 이상적인 선택입니다.

이 LED는 단색 타입으로, 브릴리언트 그린 빛을 방출하며, 환경 친화적인 재료로 제작되어 무연(Pb-free)이며 RoHS, EU REACH 및 할로겐 프리 표준(Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)을 준수합니다. 업계 표준인 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프로 공급되어 고속 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 보장합니다. 또한 이 장치는 표준 적외선 및 기상 재류 솔더링 공정을 견딜 수 있도록 설계되었습니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격을 이해하는 것은 장기적인 신뢰성을 보장하고 치명적인 고장을 방지하는 데 중요합니다. 이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 지정합니다.

• 순방향 전류 (IF):25 mA. 이는 정상 작동 조건에서 LED에 인가할 수 있는 최대 연속 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):50 mA. 이 정격은 1 kHz에서 듀티 사이클 1/10의 펄스 조건에서 적용됩니다. 연속 전류 정격을 초과하는 것은 이러한 특정 펄스 조건에서만 허용됩니다.
• 전력 소산 (Pd):95 mW. 이는 주변 온도(Ta) 25°C에서 장치가 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다. 이 정격은 더 높은 주변 온도에서 감액됩니다.
• 정전기 방전 (ESD):150 V (인체 모델). 정전기로 인한 손상을 방지하기 위해 조립 및 취급 중 적절한 ESD 처리 절차를 따라야 합니다.
• 동작 온도 (Topr):-40°C ~ +85°C. 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 기능이 보장됩니다.
• 저장 온도 (Tstg):-40°C ~ +90°C. 장치는 전원이 공급되지 않을 때 이 온도 범위 내에서 보관할 수 있습니다.
• 솔더링 온도 (Tsol):이 장치는 최대 10초 동안 피크 온도 260°C의 재류 솔더링을 견딜 수 있습니다. 핸드 솔더링의 경우, 솔더링 아이언 팁 온도는 350°C를 초과해서는 안 되며, 단자당 접촉 시간은 3초로 제한해야 합니다.

2.2 전기-광학 특성

전기-광학 특성은 지정된 테스트 조건(Ta=25°C, IF=20mA, 별도 명시 없는 경우)에서 LED의 광 출력과 전기적 거동을 정의합니다. 이는 설계 및 성능 검증을 위한 핵심 파라미터입니다.

• 광도 (Iv):최소 140.0 mcd에서 최대 565.0 mcd까지 범위를 가지며, 전형적인 값은 특정 빈에 따라 다릅니다. 광도 허용 오차는 ±11%입니다.
• 시야각 (2θ1/2):130도 (전형적). 이 넓은 시야각은 람베르시안 또는 준-람베르시안 방출 패턴을 나타내며, 넓은 영역 조명이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.
• 피크 파장 (λp):518 nm (전형적). 이는 스펙트럼 파워 분포가 최대에 도달하는 파장입니다.
• 주 파장 (λd):520 nm에서 535 nm까지 범위를 가집니다. 이는 방출된 빛의 색상과 일치하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다. 허용 오차는 ±1 nm입니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):35 nm (전형적). 이는 최대 강도의 절반에서 측정된 방출 스펙트럼의 폭입니다(반치폭 - FWHM).
• 순방향 전압 (VF):2.7V (최소)에서 3.7V (최대)까지 범위를 가지며, 20mA에서의 전형적인 값은 3.3V입니다. 이 파라미터는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (IR):역방향 전압(VR) 5V가 인가될 때 최대 50 μA입니다. 이 장치는 역방향 바이어스에서 동작하도록 설계되지 않았음을 유의하는 것이 중요합니다. 이 테스트 조건은 특성화를 위한 것입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 색상과 밝기 일관성을 보장하기 위해 LED는 핵심 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 15-21/GHC-YR2U1/3T는 2차원 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광도 빈닝

광도는 6개의 구별되는 빈(R2, S1, S2, T1, T2, U1)으로 분류되며, 각 빈은 IF=20mA에서 밀리칸델라(mcd)로 측정된 최소 및 최대 강도의 특정 범위를 정의합니다. 예를 들어, 빈 U1은 450.0에서 565.0 mcd까지의 가장 높은 강도 범위를 나타내는 반면, 빈 R2는 140.0에서 180.0 mcd까지의 가장 낮은 범위를 나타냅니다. 제품 코드 "YR2U1"는 주 파장(Y)과 광도(U1)에 대한 특정 빈을 나타냅니다.

3.2 주 파장 빈닝

인지되는 색상을 정의하는 주 파장은 세 개의 빈(X, Y, Z)으로 분류됩니다. 빈 X는 520.0-525.0 nm, 빈 Y는 525.0-530.0 nm, 빈 Z는 530.0-535.0 nm를 포함합니다. 이는 동일한 파장 빈의 LED가 시각적으로 일관된 색상을 나타내도록 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 장치의 거동을 설명하는 여러 특성 곡선을 제공합니다. 이는 고급 열 및 광학 설계에 필수적입니다.

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):이 곡선은 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 이는 동작점을 결정하고 적절한 전류 제한 저항 또는 드라이버를 설계하는 데 사용됩니다.
• 상대 광도 대 순방향 전류:이 그래프는 구동 전류에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 비선형 관계를 보여주며, 매우 높은 전류에서 효율이 감소할 수 있습니다.
• 상대 광도 대 주변 온도:이 중요한 곡선은 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 감액되는 것을 보여줍니다. 광도는 일반적으로 온도가 상승함에 따라 감소하며, 이는 높은 주변 온도에서 작동하는 설계에서 고려되어야 합니다.
• 순방향 전류 감액 곡선:이 그래프는 주변 온도의 함수로서 최대 허용 연속 순방향 전류를 정의합니다. 온도가 증가함에 따라 장치의 전력 소산 한계 내에 머물도록 최대 전류를 줄여야 합니다.
• 스펙트럼 분포:이 플롯은 파장의 함수로서 상대 광 출력을 보여주며, 518 nm의 피크 파장을 중심으로 전형적인 대역폭 35 nm를 가집니다.
• 방사 다이어그램:이 극좌표 플롯은 광 강도의 공간적 분포를 설명하여 130도의 시야각을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

LED는 컴팩트한 SMD 풋프린트를 가집니다. 주요 치수로는 길이 약 2.0mm, 너비 1.25mm의 본체 크기와 높이 0.8mm가 포함됩니다. 데이터시트는 패드 레이아웃, 전체 크기 및 캐소드 마킹 위치를 포함한 상세한 치수 도면을 제공합니다. 별도 명시되지 않는 한 허용 오차는 일반적으로 ±0.1mm입니다. 캐소드는 올바른 PCB 방향을 위해 명확하게 표시되어 있습니다.

5.2 패키징 사양

장치는 저장 중 주변 습기로 인한 손상을 방지하기 위해 방습 패키징으로 공급됩니다. 부품들은 15-21 패키지 크기에 맞춰진 포켓이 있는 캐리어 테이프에 적재됩니다. 이 캐리어 테이프는 표준 7인치 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 패키징에는 건조제가 포함되어 있으며 알루미늄 방습 백 내부에 밀봉되어 있습니다. 백 라벨에는 제품 번호(P/N), 수량(QTY), 광도 등급(CAT), 색도/파장 등급(HUE), 순방향 전압 등급(REF) 및 로트 번호(LOT No)와 같은 중요한 정보가 포함되어 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

적절한 취급 및 솔더링은 신뢰성에 매우 중요합니다. 주요 주의사항은 다음과 같습니다:

• 전류 제한:외부 전류 제한 저항은 필수입니다. LED의 지수적 I-V 특성은 작은 전압 변화가 큰 전류 서지를 유발하여 즉각적인 고장으로 이어질 수 있음을 의미합니다.
• 습기 민감도:장치는 방습 백에 포장되어 있습니다. 개봉 후, LED는 ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 보관된 경우 168시간(7일) 이내에 사용해야 합니다. 사용하지 않은 부품은 건조제와 함께 다시 백에 넣어야 합니다. 노출 시간을 초과하거나 건조제 지시약 색상이 변경된 경우, 재류 솔더링 전에 60±5°C에서 24시간 동안 베이크아웃이 필요합니다.
• 재류 솔더링 프로파일:무연(Pb-free) 재류 프로파일이 지정되어 있습니다. 주요 파라미터로는 150-200°C 사이의 예열 단계 60-120초, 액상선(217°C) 이상 시간 60-150초, 최대 10초 동안 피크 온도 260°C를 초과하지 않는 것이 포함됩니다. 최대 가열 속도는 6°C/초이며, 최대 냉각 속도는 3°C/초입니다. 재류는 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.
• 핸드 솔더링:수동 수리가 필요한 경우, 팁 온도가 350°C 미만인 솔더링 아이언을 사용하십시오. 단자당 접촉 시간은 3초 미만이어야 하며, 기계적 스트레스를 피하기 위해 제거 시 더블 헤드 솔더링 아이언을 권장합니다. 아이언 파워는 25W 이하여야 합니다.

7. 애플리케이션 제안

7.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

브릴리언트 그린 색상과 컴팩트한 크기는 이 LED를 다양한 애플리케이션에 적합하게 만듭니다:

• 백라이트:자동차 대시보드, 소비자 가전 및 산업용 제어 패널의 심볼, 스위치 및 표시등 백라이트에 이상적입니다.
• 통신 장비:전화기, 팩스 기기 및 네트워킹 하드웨어의 상태 표시등 및 키패드 백라이트로 사용됩니다.
• LCD 평면 백라이트:어레이로 사용되어 소형 단색 또는 컬러 LCD 디스플레이의 에지 라이팅 또는 직접 백라이트를 제공할 수 있습니다.
• 일반 표시:밝고 신뢰할 수 있으며 컴팩트한 상태 표시등이 필요한 모든 애플리케이션.

7.2 설계 고려사항

• 열 관리:전력 소산은 낮지만, 낮은 접합 온도를 유지하는 것은 광 출력과 수명을 극대화하는 핵심입니다. 높은 주변 온도나 높은 구동 전류에서 작동하는 경우 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 확보하십시오.
• 전류 구동 회로:항상 정전류원 또는 직렬 전류 제한 저항이 있는 정전압원을 사용하십시오. 공급 전압(Vs), LED의 순방향 전압(VF, 안전을 위해 최대값 사용), 원하는 순방향 전류(IF)를 기반으로 저항 값을 계산하십시오: R = (Vs - VF) / IF.
• 광학 설계:넓은 130도 시야각은 광범위한 조명을 제공합니다. 집중된 빛을 위해서는 외부 렌즈나 라이트 가이드가 필요할 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

15-21 SMD LED의 주요 차별화 요소는 매우 작은 폼 팩터(2.0x1.25mm)와 상대적으로 높은 광도(U1 빈의 경우 최대 565 mcd)의 결합에 있습니다. 더 큰 SMD LED(예: 3528, 5050)와 비교하여 상당한 보드 공간을 절약합니다. 더 작은 칩 스케일 패키지와 비교하여, 솔더링 가능한 단자가 있는 정의된 패키지로 인해 더 쉬운 취급 및 솔더링을 제공합니다. 브릴리언트 그린을 위한 InGaN 기술의 사용은 이전 기술에 비해 더 높은 효율과 더 나은 색 채도를 제공합니다. 엄격한 환경 표준(RoHS, REACH, 할로겐 프리) 준수는 규제 요구 사항이 엄격한 글로벌 시장에 적합하게 만듭니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 5V 공급 전압으로 어떤 저항 값을 사용해야 합니까?

A: 최대 VF 3.7V와 목표 IF 20mA를 사용합니다: R = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 옴. 전류가 20mA를 초과하지 않도록 보장하기 위해 68 옴과 같은 다음 표준 값(더 높은 값)을 사용하십시오.

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

A: 아니요. 연속 순방향 전류(IF)의 절대 최대 정격은 25 mA입니다. 이 정격을 초과하면 장치에 즉각적이거나 장기적인 손상의 위험이 있습니다. 더 높은 밝기를 위해서는 더 높은 광도 빈(예: T2 또는 U1)의 LED를 선택하십시오.

Q: 백이 열린 지 10일이 되었습니다. 아직 LED를 사용할 수 있습니까?

A: 재류 솔더링에 직접 사용할 수 없습니다. 먼저 60±5°C에서 24시간 동안 베이크아웃을 수행하여 흡수된 수분을 제거하고 재류 중 "팝콘" 현상 손상을 방지해야 합니다.

Q: 캐소드를 어떻게 식별합니까?

A: 패키지에는 치수 도면에 표시된 것처럼 구별되는 캐소드 마크가 있습니다. PCB 풋프린트에서 캐소드 패드는 일반적으로 실크스크린에 표시됩니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 다중 표시등 상태 패널 설계

한 설계자가 12개의 상태 표시등이 있는 컴팩트한 제어 패널을 만들고 있습니다. 공간이 극도로 제한적입니다. 15-21 LED를 선택함으로써, 0.1인치(2.54mm) 그리드에 표시등을 배치할 수 있습니다. 높은 가시성을 위해 U1 밝기 빈을 선택합니다. 공통 5V 레일을 사용하여 PCB를 설계합니다. 각 LED에 대해 직렬로 68옴 0603 저항을 배치합니다. 솔더링을 돕기 위해 캐소드 패드에 열 릴리프 연결을 만들지만 열 방산을 위한 견고한 접지면 연결을 보장합니다. 조립 중에는 습기 처리 절차를 따르고 지정된 재류 프로파일을 사용합니다. 결과는 모든 크기 및 성능 요구 사항을 충족하는 밝고 신뢰할 수 있으며 조밀하게 배치된 표시등 패널입니다.

11. 기술 원리 소개

이 LED는 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 반도체 기술을 기반으로 합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이들의 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 활성층 내 InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다—이 경우 약 518 nm의 브릴리언트 그린입니다. 투명 수지 캡슐은 반도체 다이를 보호하고 1차 렌즈 역할을 하여 130도 방출 패턴을 형성하는 데 도움을 줍니다. SMD 패키지는 기계적 보호, 전기적 연결 및 다이에서 PCB로의 열 경로를 제공합니다.

12. 기술 동향 및 발전

15-21과 같은 SMD LED의 동향은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 더 엄격한 빈닝을 통한 향상된 색상 일관성, 그리고 증가된 신뢰성을 지속적으로 향하고 있습니다. 광학 성능을 유지하거나 개선하면서 더 작은 패키지 크기(예: 칩 스케일 패키지)로의 추진도 있습니다. InGaN 기술의 광범위한 채택은 역사적으로 적색 LED보다 생산하기 어려웠던 고휘도 녹색 및 청색 LED를 가능하게 했습니다. 미래 발전에는 패키지 내 통합 드라이버 또는 제어 회로, 고온에서 효율을 더욱 개선하고 작동 수명을 연장하기 위한 재료 발전이 포함될 수 있습니다. 환경 규정 준수와 지속 가능한 제조 공정에 대한 강조는 업계 전반에 걸쳐 지속적이고 성장하는 추세입니다.