SMD LED 18-225A/R6GHW-B01/3T 데이터시트 - 패키지 3.2x1.6x1.3mm - 전압 2.0V/3.3V - 선명한 적색/녹색 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

18-225A 시리즈는 소형이면서도 고성능의 표면 실장 장치(SMD) LED 솔루션을 대표합니다. 본 데이터시트는 선명한 적색 발광을 위한 R6 (AlGaInP)과 선명한 녹색 발광을 위한 GH (InGaN)이라는 두 가지 주요 칩 재료 변종을 다룹니다. 이 소자는 백색 확산 수지로 패키징되어 있습니다. 그 핵심 장점은 기존의 리드 프레임 타입 LED에 비해 크게 줄어든 점유 면적에 있으며, 이는 PCB 상에서 더 높은 포장 밀도, 감소된 보관 공간 요구사항을 가능하게 하며 궁극적으로 최종 장비의 소형화에 기여합니다. 경량 구조는 또한 공간과 무게가 중요한 제약 조건인 응용 분야에 이상적입니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 한계를 초과하여 소자를 동작시키면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

• 역방향 전압 (V_R):5 V (R6 및 GH 모두). 이를 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 순방향 전류 (I_F):25 mA (R6 및 GH 모두 연속 DC).
• 피크 순방향 전류 (I_FP):R6: 60 mA, GH: 100 mA. 이는 듀티 사이클 1/10, 주파수 1 kHz에서 지정되며, 펄스 동작에 적합합니다.
• 전력 소산 (P_d):R6: 60 mW, GH: 95 mW. 이는 열적 한계를 초과하지 않고 패키지가 소산할 수 있는 최대 허용 전력입니다.
• 정전기 방전 (ESD) 인체 모델 (HBM):R6: 2000 V, GH: 150 V. GH (InGaN) 변종은 ESD에 더 민감하여 더 엄격한 취급 주의가 필요합니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 이는 신뢰할 수 있는 동작을 위한 주변 온도 범위를 정의합니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도 (T_sol):리플로우 솔더링: 최대 10초 동안 피크 260°C. 핸드 솔더링: 최대 3초 동안 350°C.

2.2 전기광학적 특성

이 파라미터들은 별도로 명시되지 않는 한 Ta=25°C 및 표준 시험 전류 I_F=10mA에서 측정됩니다. 이들은 LED의 광 출력 및 전기적 거동을 정의합니다.

• 광도 (I_v):R6: 28.5 ~ 72.0 mcd (전형적). GH: 72.0 ~ 180 mcd (전형적). GH 칩은 동일한 구동 조건에서 상당히 더 높은 광도를 생성합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):130도 (전형적). 이 넓은 시야각은 백색 확산 수지 패키지의 특징으로, 영역 조명 및 표시등에 적합한 람베르트형 방사 패턴을 제공합니다.
• 피크 파장 (λ_p):R6: 632 nm (전형적). GH: 518 nm (전형적). 이는 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주도 파장 (λ_d):R6: 615-625 nm. GH: 520-535 nm. 이는 인간의 눈이 인지하는 LED 색상의 단일 파장입니다. 허용 오차는 ±1nm입니다.
• 스펙트럼 방사 대역폭 (Δλ):R6: 20 nm (전형적). GH: 35 nm (전형적). 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 더 작은 대역폭은 더 포화된 색상을 의미합니다.
• 순방향 전압 (V_F):R6: 1.7-2.4 V (전형적 2.0V). GH: 2.7-3.7 V (전형적 3.3V). 전압 강하는 반도체 재료의 밴드갭 함수입니다. 허용 오차는 ±0.10V입니다.
• 역방향 전류 (I_R):R6: V_R=5V에서 최대 10 μA. GH: V_R=5V에서 최대 50 μA.

3. 빈닝 시스템 설명

LED는 생산 배치 내 일관성과 설계 목적을 위해 주요 광학 파라미터를 기준으로 분류(빈닝)됩니다.

3.1 광도 빈닝

R6 (적색):

• 빈 N: 28.5 - 45.0 mcd
• 빈 P: 45.0 - 72.0 mcd

GH (녹색):

• 빈 Q1: 72.0 - 90.0 mcd
• 빈 Q2: 90.0 - 112 mcd
• 빈 R1: 112 - 140 mcd
• 빈 R2: 140 - 180 mcd

광도 허용 오차는 ±11%입니다.

3.2 주도 파장 빈닝 (GH 녹색 전용)

녹색 LED는 색상 일관성을 제어하기 위해 주도 파장별로 추가로 빈닝됩니다.

• 빈 1: 520 - 525 nm
• 빈 2: 525 - 530 nm
• 빈 3: 530 - 535 nm

주도 파장 허용 오차는 ±1nm입니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 R6 (AlGaInP 적색) 특성

제공된 곡선들은 주요 관계를 설명합니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):지수 관계를 보여줍니다. 순방향 전압은 전류와 함께 증가하며 온도 상승에 따라 약간 감소합니다.
• 광도 대 순방향 전류:포화 효과 이전의 정상 동작 범위에서 광 출력은 전류와 선형적으로 증가합니다.
• 광도 대 주변 온도:내부 양자 효율 감소 및 비방사 재결합 증가로 인해 주변 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소합니다. 이 디레이팅은 열 관리에 매우 중요합니다.
• 순방향 전류 디레이팅 곡선:주변 온도의 함수로서 최대 허용 연속 순방향 전류를 지정합니다. 전력 소산 한계 내에 머물기 위해 더 높은 온도에서는 전류를 줄여야 합니다.
• 스펙트럼 분포:전형적인 대역폭 20 nm으로 약 632 nm 부근의 방사 피크를 보여줍니다.
• 방사 다이어그램:공간적 강도 분포를 묘사하며, 근사 람베르트 패턴을 가진 넓은 130도 시야각을 확인시켜 줍니다.

4.2 GH (InGaN 녹색) 특성

GH 곡선은 유사한 관계를 보여주지만 다른 수치적 값을 가집니다:

• 더 높은 순방향 전압 (전형적 3.3V, R6 대비 2.0V).
• 광도 및 순방향 전압의 다른 온도 의존성.
• 더 넓은 35 nm 대역폭을 가진 518 nm 중심의 스펙트럼.
• 다른 전력 소산 정격(95 mW 대 60 mW)으로 인한 다른 순방향 전류 디레이팅 프로파일.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

SMD 패키지는 다음과 같은 주요 치수를 가집니다 (단위: mm, 별도 명시되지 않는 한 허용 오차 ±0.1mm):

• 길이: 3.2 mm
• 너비: 1.6 mm
• 높이: 1.3 mm ±0.2 mm
• 리드 너비: 0.4 mm ±0.15 mm
• 리드 길이: 0.7 mm ±0.1 mm
• 리드 피치: 1.6 mm

5.2 극성 식별 및 패드 설계

캐소드가 표시되어 있습니다. 권장 솔더 패드 레이아웃이 치수와 함께 제공됩니다: 패드 너비 0.8mm, 길이 0.8mm, 패드 간 간격 0.4mm. 이는 제안사항입니다. 패드 설계는 특정 PCB 제조 공정 및 열 요구사항에 따라 최적화되어야 합니다. 문서는 패드 치수가 개별 요구에 따라 수정될 수 있음을 강조합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 솔더링 공정

이 소자는 적외선 및 기상 리플로우 공정과 호환됩니다. 무연 리플로우 솔더링 프로파일이 지정됩니다:

• 예열: 150-200°C, 60-120초.
• 액상선(217°C) 이상 시간: 60-150초.
• 피크 온도: 최대 260°C.
• 피크 온도 ±5°C 내 시간: 최대 10초.
• 가열 속도: 최대 3°C/초.
• 냉각 속도: 최대 6°C/초.

중요 참고사항:리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 가열 중 LED 본체에 스트레스를 가해서는 안 됩니다. 솔더링 후 PCB가 휘어지지 않아야 합니다.

6.2 보관 및 습기 민감도

부품들은 건조제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장되어 공급됩니다.

• 개봉 전:≤30°C 및 ≤90% RH에서 보관.
• 개봉 후:"플로어 라이프"는 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 1년입니다. 사용하지 않은 부품은 습기 방지 포장에 재밀봉해야 합니다.
• 베이킹:건조제 지시약이 변하거나 보관 시간이 초과된 경우, 사용 전 60±5°C에서 24시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘" 효과를 방지해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

LED는 7인치 직경 릴에 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 적재 수량은 릴당 3000개입니다. 상세한 릴 및 캐리어 테이프 치수는 데이터시트에 제공됩니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 여러 코드가 포함됩니다:

• P/N: 제품 번호 (예: 18-225A/R6GHW-B01/3T).
• QTY: 포장 수량.
• CAT: 광도 등급 (빈 코드, 예: P, R1).
• HUE: 색도 좌표 및 주도 파장 등급 (예: 빈 2).
• REF: 순방향 전압 등급.
• LOT No: 추적 가능한 로트 번호.

8. 응용 제안

8.1 대표적인 응용 시나리오

데이터시트에 나열된 대로:

• 자동차 계기판 및 스위치용 백라이트.
• 통신 장비: 전화기 및 팩스기의 상태 표시등 및 키패드 백라이트.
• 소형 LCD, 스위치 및 심볼용 평면 백라이트.
• 소비자 가전, 산업 제어 및 가전 제품의 일반 목적 표시등 및 상태 표시등.

8.2 핵심 설계 고려사항

전류 제한:외부 전류 제한 저항은절대적으로 필수적입니다. LED의 순방향 전압은 음의 온도 계수와 엄격한 허용 오차를 가집니다. 공급 전압의 작은 증가는 순방향 전류의 크고 파괴적일 수 있는 증가를 초래할 수 있습니다. 저항 값은 공급 전압(V_CC), LED의 전형적 순방향 전압(V_F), 그리고 원하는 순방향 전류(I_F)를 기반으로 계산되어야 합니다: R = (V_CC- V_F) / I_F. 열 관리:작은 SMD 소자이지만, 특히 높은 주변 온도에서 전력 소산(GH의 경우 최대 95mW)을 고려해야 합니다. 순방향 전류 디레이팅 곡선을 준수하십시오. LED 접합에서 열을 전도하기 위해 충분한 PCB 구리 면적(열 패드 설계 사용)을 확보하십시오.ESD 보호:특히 더 민감한 GH (InGaN) 변종에 대해 표준 ESD 취급 절차를 구현하십시오. LED가 사용자가 접근 가능한 영역에 있는 경우 민감한 라인에 ESD 보호 소자를 사용하는 것을 고려하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

18-225A 시리즈는 보드 공간 및 자동화 조립 호환성 측면에서 더 큰 스루홀 LED에 비해 명확한 장점을 제공합니다. SMD LED 환경 내에서 그 주요 차별화 요소는 다음과 같습니다:

• 넓은 시야각 (130°):백색 확산 수지는 매우 넓고 균일한 방사 패턴을 제공하여 집속된 빔보다는 광각 가시성이 필요한 응용 분야에 이상적입니다.
• 듀얼 칩 재료 옵션:동일한 패키지 점유 면적에 AlGaInP (R6)와 InGaN (GH)을 모두 제공함으로써 적색/녹색 표시등 쌍 또는 다색 응용 분야에 설계 유연성을 제공합니다.
• 상세한 빈닝:다중 광도 및 파장 빈의 제공은 엄격한 밝기 또는 색상 일관성이 필요한 응용 분야를 위해 부품을 선택할 수 있게 해줍니다.
• 견고한 리플로우 호환성:명확히 정의된 무연 리플로우 프로파일 및 습기 민감도 취급 정보는 현대적인 대량 생산 공정을 지원합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 5V 또는 3.3V 로직 공급으로 이 LED를 직접 구동할 수 있나요?A:No.항상 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 예를 들어, 5V 공급 및 녹색 LED(V_F~3.3V)에서 I_F=20mA일 때: R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 옴. 다음 표준 값(예: 82 또는 100 옴)을 사용하고 실제 전류 및 전력 소산을 확인하십시오.

Q2: 왜 녹색 LED(GH)의 ESD 정격이 적색(R6)보다 낮나요?A: 이는 근본적인 재료 특성입니다. InGaN 기반 LED(청색, 녹색, 백색)는 일반적으로 AlGaInP 기반 LED(적색, 호박색)에 비해 낮은 ESD 내전압을 가집니다. 이는 녹색 변종에 대해 더 주의 깊은 취급을 필요로 합니다.

Q3: "백색 확산" 수지 색상이 광 출력에 어떤 의미가 있나요?A: 확산 수지는 칩에서 방출된 빛을 산란시켜 더 넓고 균일한 시야각(130°)을 생성하며, 전원이 공급되지 않은 LED를 백색으로 보이게 합니다. 이는 광 출력을 부드럽게 하여 점처럼 보이지 않게 하고 패널 조명에 더 적합하게 만듭니다.

Q4: 주문 시 빈 코드를 어떻게 해석하나요?A: 응용 분야의 밝기 변화 및 색상 편차 허용 오차를 기반으로 필요한 CAT(밝기) 및 HUE(녹색 색상) 빈 코드를 지정하십시오. 비중요 표시등의 경우 더 넓은 빈이 허용 가능하고 비용 효율적일 수 있습니다. 균일성이 핵심인 백라이트 어레이의 경우, 엄격한 빈을 지정하는 것이 중요합니다.

11. 설계 적용 사례 연구

시나리오:다중 상태 표시등이 있는 소형 제어판 설계.요구사항:적색은 "고장", 녹색은 "준비 완료". 공간이 극히 제한적입니다. 표시등은 광각에서 명확하게 보여야 합니다. 조립 공정은 자동화된 SMD 배치 및 리플로우 솔더링을 사용합니다.솔루션 구현:

1. 부품 선택:적색에는 18-225A/R6, 녹색에는 18-225A/GH를 사용합니다. 동일한 3.2x1.6mm 점유 면적이 PCB 레이아웃을 단순화합니다.
2. 회로 설계:3.3V 시스템 레일의 경우:
   • 적색 LED: R = (3.3V - 2.0V) / 0.010A = 130 옴. 130Ω 또는 120Ω 저항 사용. R에서 전력: (1.3V^2)/130Ω ≈ 13mW.
   • 녹색 LED: R = (3.3V - 3.3V) / 0.010A = 0 옴. 이는 문제가 있습니다. 3.3V 공급은 녹색 LED의 전형적 V_F에 있어 저항을 위한 전압 여유가 남지 않습니다. 해결책: a) 더 낮은 전류(예: 5mA) 사용, b) LED 회로에 더 높은 공급 전압 사용, 또는 c) 정전류 드라이버 사용.
3. PCB 레이아웃:LED를 패널 가장자리 근처에 배치하십시오. 열 방산을 위한 작은 구리 영역에 연결된 권장 또는 약간 더 큰 솔더 패드를 사용하십시오. 실크스크린의 극성 표시가 LED의 캐소드 표시와 일치하는지 확인하십시오.
4. 제조:픽 앤 플레이스 머신을 3.2x1.6mm 본체 크기에 맞게 프로그래밍하십시오. 지정된 리플로우 프로파일을 정확히 따르십시오. 즉시 사용하지 않는 경우 개봉된 릴을 드라이 캐비닛에 보관하십시오.
5. 빈닝:동일한 다중 표시등이 있는 이 패널의 경우, 모든 유닛에서 균일한 외관을 보장하기 위해 단일 밝기 빈(예: 적색 CAT P, 녹색 CAT R1)을 지정하십시오.

12. 기술 원리 소개

LED는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 다이오드입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. 이 재결합 동안 방출되는 에너지는 광자(빛)로 방출됩니다. 방출된 빛의 색상(파장)은 활성 영역에 사용된 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다.

• R6 (AlGaInP):알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드는 적색, 주황색 및 호박색 스펙트럼에서 고효율 LED를 생산하는 데 사용되는 재료 시스템입니다. 효율적인 빛 방출에 적합한 직접 밴드갭을 가집니다.
• GH (InGaN):인듐 갈륨 나이트라이드는 청색, 녹색 및 백색 LED를 위한 재료 시스템입니다. 인듐 함량을 변화시킴으로써 밴드갭을 조정할 수 있습니다. 고효율 녹색 발광("녹색 간격")을 달성하는 것은 이 재료 시스템에서 역사적인 도전 과제였습니다.

작은 반도체 칩에서 나오는 빛은 에폭시 또는 실리콘 수지 패키지로 캡슐화됩니다. "백색 확산" 수지는 광자의 방향을 무작위화하는 산란 입자를 포함하여 넓고 균일한 방사 패턴을 생성합니다. 패키지는 또한 기계적 보호, 전기적 접점을 제공하고 열 방산을 돕습니다.

13. 산업 동향

SMD LED 시장은 소형화, 더 높은 효율 및 더 낮은 비용에 대한 수요에 의해 계속 발전하고 있습니다. 18-225A와 같은 소자와 관련된 동향은 다음과 같습니다:

• 효율 증가:에피택셜 성장 및 칩 설계의 지속적인 개선은 더 높은 광 효율(전기 와트당 더 많은 광 출력)로 이어져 더 밝은 표시등 또는 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다.
• 색상 일관성 개선:제조 제어의 발전 및 더 정교한 빈닝 전략은 더 엄격한 색상 및 밝기 허용 오차를 가능하게 하며, 이는 백라이트 어레이 및 풀컬러 디스플레이와 같은 응용 분야에 중요합니다.
• 확장된 색역:새로운 형광체 및 협대역 방출체(양자점과 같은)의 개발은 더 포화된 색상의 LED를 가능하게 하여 디스플레이에 대해 달성 가능한 색 공간을 확장합니다.
• 통합:다중 LED 칩(RGB, RGBW), 제어 IC 및 심지어 수동 소자를 단일 패키지 모듈로 통합하는 추세는 계속되어 최종 제품 조립을 단순화합니다.
• 신뢰성 집중:LED가 자동차, 산업 및 의료 시장에 진입함에 따라 장기 신뢰성 데이터, 고장 모드 분석 및 가혹한 환경 조건(고온, 습도, 열 사이클링)에서의 인증에 대한 강조가 증가하고 있습니다.

더 새롭고 작은 패키지 형식(예: 0201, 01005)이 존재하지만, 3.2x1.6mm 점유 면적은 일반 목적 표시등 및 백라이트 응용 분야에서 인기 있고 견고한 주력 제품으로 남아 있으며, 크기, 밝기, 취급 용이성 및 열 성능의 좋은 균형을 제공합니다.