SMD LED LTST-C990KRKT 데이터시트 - 적색 AlInGaP - 20mA - 1.6-2.4V - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 소형 고휘도 표면 실장 장치(SMD) LED 램프의 사양을 상세히 설명합니다. 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계된 이 부품은 광범위한 전자 장비에서 공간이 제한된 애플리케이션에 이상적입니다.

1.1 특징

• RoHS 환경 지침을 준수합니다.
• 최적의 광 분포를 위한 돔 렌즈를 채택했습니다.
• 적색 스펙트럼에서 높은 발광 효율을 제공하는 초고휘도 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 칩을 사용합니다.
• 7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 포장되어 표준 자동 피크 앤 플레이스 장비와 호환됩니다.
• EIA(전자 산업 연합) 표준 패키지 외형을 준수합니다.
• 집적 회로(IC) 출력에 의해 직접 구동되도록 설계되었습니다.
• 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 완벽하게 호환됩니다.

1.2 적용 분야

이 LED는 다음을 포함하되 이에 국한되지 않는 광범위한 애플리케이션에 적합합니다:

• 통신 장치, 사무 자동화 장비, 가전 제품 및 산업 제어 시스템.
• 키패드 및 키보드의 백라이트.
• 상태 및 전원 표시기.
• 마이크로 디스플레이 및 패널 표시기.
• 신호 조명 및 상징적 조명.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

다음 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 모든 값은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

• 전력 소산 (Pd):62.5 mW. 이는 LED 패키지가 열화 없이 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_F(PEAK)):60 mA. 이는 과열을 방지하기 위해 일반적으로 1/10 듀티 사이클과 0.1ms 펄스 폭 조건에서 지정되는 최대 허용 펄스 순방향 전류입니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):25 mA. 이는 신뢰할 수 있는 장기 작동을 위해 권장되는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 작동 온도 범위:-30°C ~ +85°C. 장치가 작동하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 비작동 상태 보관을 위한 온도 범위입니다.
• 적외선 솔더링 조건:260°C 피크 온도를 10초 동안 견딥니다. 이는 무연(Pb-free) 리플로우 공정의 표준입니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이 파라미터들은 표준 테스트 조건(Ta=25°C, I_F=20mA, 별도 명시 없는 경우)에서 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_V):180.0 - 1120.0 mcd (밀리칸델라). CIE 명시(인간 눈) 응답 곡선에 맞춰 필터링된 센서를 사용하여 측정됩니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템을 통해 관리됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2):75도. 이는 광도가 중심축(0°)에서 측정된 값의 절반이 되는 전체 각도입니다. 돔 렌즈가 이 넓은 시야 패턴을 만듭니다.
• 피크 발광 파장 (λ_P):639 nm (일반값). 스펙트럼 전력 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):624.0 - 636.0 nm. CIE 색도도에서 유도된 값으로, 색상(적색)을 정의하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):20 nm (일반값). 피크 강도의 절반에서 측정된 방출 스펙트럼의 대역폭으로, 색 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):1.6 - 2.4 V. LED가 20mA로 구동될 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 이 범위는 드라이버 설계 시 고려해야 합니다.
• 역방향 전류 (I_R):10 μA (최대값). 5V가 역방향 바이어스로 인가될 때의 누설 전류입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

애플리케이션에서 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 광학 파라미터를 기준으로 분류(빈닝)됩니다.

3.1 광도 빈 코드

이 장치는 20mA에서 측정된 최소 및 최대 광도를 기준으로 빈으로 분류됩니다. 각 빈 내의 허용 오차는 +/-15%입니다.

• 빈 S:180.0 - 280.0 mcd
• 빈 T:280.0 - 450.0 mcd
• 빈 U:450.0 - 710.0 mcd
• 빈 V:710.0 - 1120.0 mcd

적절한 빈을 선택하는 것은 여러 LED 간에 균일한 밝기가 필요한 애플리케이션에서 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

특정 그래프가 데이터시트에서 참조되지만(예: 그림1, 그림5), 다음 분석은 제공된 표 형식 데이터와 표준 LED 동작을 기반으로 합니다.

4.1 IV (전류-전압) 곡선 함의

20mA에서 1.6V에서 2.4V까지의 순방향 전압(V_F) 범위는 다이오드의 특성적인 지수 관계를 나타냅니다. 특정 유닛의 실제 V_F는 반도체 재료 특성과 접합 온도에 따라 달라집니다. 설계자는 일관된 전류와 따라서 일관된 밝기를 유지하기 위해 전류 제한 회로가 이 범위를 수용할 수 있도록 해야 합니다.

4.2 온도 특성

지정된 작동 온도 범위는 -30°C ~ +85°C입니다. LED 특성은 온도에 의존한다는 점을 유의하는 것이 중요합니다. 일반적으로 순방향 전압(V_F)은 음의 온도 계수를 가지며(온도 상승에 따라 감소), 광도도 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 특히 최대 전류 정격 근처에서 작동할 때 성능과 수명을 유지하기 위해 PCB에 적절한 열 관리가 필수적입니다.

4.3 스펙트럼 분포

주 파장이 624nm에서 636nm 사이이고 일반적인 스펙트럼 반치폭이 20nm인 이 LED는 포화된 적색광을 방출합니다. 상대적으로 좁은 스펙트럼은 AlInGaP 기술의 특징으로, GaAsP와 같은 구형 기술에 비해 우수한 색 순도를 제공합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 표준 SMD 패키지 외형을 준수합니다. 별도 명시되지 않는 한 모든 치수는 밀리미터 단위이며 일반 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 특정 풋프린트와 높이는 패키지 도면에 정의되어 있으며, 이는 PCB 레이아웃 및 간섭 검사에 필수적입니다.

5.2 권장 PCB 부착 패드 레이아웃

신뢰할 수 있는 솔더링과 기계적 안정성을 보장하기 위해 제안된 랜드 패턴(구리 패드 설계)이 제공됩니다. 이 권장 사항을 따르면 리플로우 공정 중 적절한 솔더 필렛 형성과 정렬을 달성하는 데 도움이 됩니다.

5.3 극성 식별

캐소드는 일반적으로 노치, 녹색 표시 또는 패키지 내 더 짧은 리드와 같은 방식으로 장치에 표시됩니다. 정확한 극성 방향은 장치가 기능하도록 하기 위해 조립 중에 매우 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 파라미터 (무연 공정)

이 장치는 피크 온도 260°C에서 최대 10초 동안 IR 리플로우 솔더링에 적합합니다. 샘플 프로파일이 제안되며, 조립체를 점진적으로 가열하고 열 충격을 최소화하기 위한 예열 단계(150-200°C, 최대 120초)를 포함합니다. 프로파일은 JEDEC 표준에 따라 개발되고 특정 PCB 설계 및 솔더 페이스트로 검증되어야 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 최대 300°C로 설정된 온도 제어 납땜 인두로 수행해야 합니다. LED 단자와의 접촉 시간은 3초를 초과해서는 안 되며, 에폭시 패키지와 반도체 다이에 대한 열 손상을 방지하기 위해 패드당 한 번만 솔더링으로 제한해야 합니다.

6.3 보관 조건

LED는 습기에 민감한 장치(MSL 3)입니다. 원래 밀봉된 방습 봉지에 건조제와 함께 보관할 때는 ≤30°C 및 ≤90% RH에서 보관하고 1년 이내에 사용해야 합니다. 봉지를 개봉한 후에는 보관 환경이 30°C 및 60% RH를 초과해서는 안 됩니다. 주변 공기에 1주일 이상 노출된 부품은 솔더링 중 "팝콘 현상"을 방지하고 흡수된 수분을 제거하기 위해 리플로우 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹해야 합니다.

6.4 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올(IPA) 또는 에틸 알코올과 같은 알코올 기반 용제만 사용해야 합니다. LED는 상온에서 1분 미만으로 침지해야 합니다. 지정되지 않은 화학 세척제는 플라스틱 렌즈나 패키지 재료를 손상시킬 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

부품은 엠보싱된 캐리어 테이프에 공급되며, 너비 8mm, 직경 7인치(178mm) 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 테이프는 부품을 보호하기 위해 커버 테이프로 밀봉됩니다. 포켓 간격 및 방향에 대해 산업 표준(ANSI/EIA 481)이 준수됩니다.

7.2 최소 주문 수량

표준 포장 수량은 릴당 3000개입니다. 잔여 수량의 경우 최소 500개 단위 포장이 가능합니다.

8. 적용 제안

8.1 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 장치입니다. 균일한 밝기를 보장하고 전류 편중을 방지하기 위해, 여러 LED가 병렬로 전압원에 연결되는 경우에도(데이터시트의 "회로 모델 A"와 같이) 각 LED마다 직렬 전류 제한 저항을 사용하는 것이 강력히 권장됩니다. 전류 조절 없이 전압원에서 직접 LED를 구동하는 것("회로 모델 B")은 V_F의 유닛 간 편차로 인해 밝기 변화와 잠재적인 과전류 손상을 초래하므로 권장되지 않습니다.

8.2 설계 고려사항

• 전류 설정:최적의 수명을 위해 권장 20mA DC 순방향 전류 이하에서 작동하십시오. 필요한 밝기를 달성하는 최소 전류를 사용하십시오.
• 열 관리:특히 고주변 온도 환경이나 고전류 애플리케이션에서 열을 발산하기 위해 PCB에 충분한 구리 면적 또는 열 비아가 있는지 확인하십시오.
• ESD 보호:이 장치는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 취급 및 조립 중에 적절한 ESD 제어(손목 스트랩, 접지된 작업대)를 사용해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 AlInGaP 적색 LED는 몇 가지 장점을 제공합니다:

• 더 높은 효율 및 밝기:기존 GaAsP 적색 LED에 비해, AlInGaP 기술은 동일한 구동 전류에서 훨씬 더 높은 광도를 제공합니다.
• 더 나은 온도 안정성:AlInGaP LED는 일반적으로 다른 일부 기술에 비해 온도 상승에 따른 광도 저하가 적습니다.
• 표준화된 패키지:EIA 표준 SMD 풋프린트는 다양한 자동화 조립 장비 및 PCB 설계 라이브러리와의 호환성을 보장하여 설계 및 제조 복잡성을 줄입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 광도 범위(180-1120 mcd)가 왜 이렇게 넓나요?

이 범위는 전체 생산에 걸친 총 편차를 나타냅니다. 빈닝 시스템(S, T, U, V)을 통해 유닛들은 훨씬 더 좁은 그룹으로 분류됩니다. 설계자는 애플리케이션에서 일관성을 보장하기 위해 필요한 빈을 지정합니다.

10.2 이 LED를 25mA로 연속 구동할 수 있나요?

25mA는 절대 최대 DC 전류 정격이지만, 신뢰할 수 있는 장기 작동과 실제 열 조건을 고려하여 구동 회로를 20mA와 같은 더 낮은 전류로 설계하는 것이 좋습니다. 디레이팅은 신뢰성을 높입니다.

10.3 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

피크 파장 (λ_P)은 스펙트럼 출력이 가장 강한 물리적 파장입니다. 주 파장 (λ_d)은 인지된 색상을 정의하는 인간의 색상 지각(CIE 차트)을 기반으로 계산된 값입니다. 이 적색 LED와 같은 단색 광원의 경우, 두 값은 가깝지만 반드시 동일하지는 않습니다.

11. 실용 설계 사례

시나리오:5V 레일로 구동되는 5개의 균일하게 밝은 적색 LED가 필요한 상태 표시 패널 설계.

1. 빈 선택:높고 일관된 밝기를 위해 빈 U(450-710 mcd)를 선택합니다.
2. 구동 전류:밝기와 수명의 좋은 균형을 위해 LED당 18mA를 목표로 합니다.
3. 직렬 저항 계산:옴의 법칙 사용: R = (V_공급- V_F) / I_F. V_F범위(1.6V-2.4V)를 수용하기 위해 보수적인 설계를 위해 최대 V_F를 사용합니다: R = (5V - 2.4V) / 0.018A ≈ 144 Ω. 가장 가까운 표준 값은 150 Ω입니다. 최소 V_F에 대한 전류 재계산: I_F= (5V - 1.6V) / 150Ω ≈ 22.7mA, 이는 여전히 안전한 한계 내에 있습니다. 따라서 각 LED와 직렬로 150Ω, 1/8W 저항을 사용하는 것이 적절합니다.
4. 레이아웃:권장 패드 레이아웃에 따라 LED와 저항을 배치합니다. LED 패드 주변에 열 방출을 위한 구리 푸어를 확보합니다.

12. 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역(이 경우 AlInGaP 칩)에서 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체의 특정 재료 구성(알루미늄, 인듐, 갈륨, 포스파이드)은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다—이 경우 적색입니다. 돔 형태의 에폭시 렌즈는 칩을 보호하고, 반도체로부터의 광 추출을 향상시키며, 방사 패턴을 넓은 시야각으로 형성하는 역할을 합니다.

13. 발전 동향

SMD LED 기술의 일반적인 동향은 더 높은 발광 효율(전기 입력 와트당 더 많은 광 출력), 향상된 신뢰성, 그리고 더 높은 밀도 설계를 가능하게 하는 더 작은 패키지 크기로 계속 나아가고 있습니다. 또한 풀컬러 디스플레이 및 자동차 조명과 같이 정확한 색상 일치와 균일성이 필요한 애플리케이션의 요구를 충족시키기 위해 색상과 광도에 대한 더 엄격한 빈닝 허용 오차에 초점을 맞추고 있습니다. 더 나아가, 패키징 재료의 발전은 더 나은 열 성능과 고습도 및 온도 사이클링과 같은 가혹한 환경 조건에 대한 저항성을 제공하는 것을 목표로 합니다.