SMD LED 91-21SURC/S530-A6/TR7 데이터시트 - 2.0x1.25x1.1mm - 2.0V - 60mW - 선명한 적색 - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 부품 번호 91-21SURC/S530-A6/TR7로 식별되는 표면 실장 장치(SMD) LED에 대한 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 부품은 소형화, 신뢰성 및 효율적인 조립이 요구되는 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 단색의 선명한 적색 LED입니다.

이 LED의 핵심 장점은 약 2.0mm x 1.25mm x 1.1mm 크기의 컴팩트한 EIA 표준 패키지에 있습니다. 이 작은 설치 면적은 인쇄 회로 기판(PCB) 크기를 크게 줄이고, 더 높은 부품 실장 밀도를 허용하며, 필요한 저장 공간을 줄이며, 궁극적으로 더 작은 최종 사용자 장비의 개발에 기여합니다. 그 가벼운 무게는 소형 및 휴대용 응용 분야에 이상적인 선택이 되게 합니다. 또한, 이 패키지는 자동 픽 앤 플레이스 장비와 완벽하게 호환되어 대량 생산 환경에서 높은 부착 정확도와 일관성을 보장합니다.

본 제품은 주요 환경 및 안전 지침을 준수합니다. 무연(Pb-free) 부품으로 제조되었으며, 제품 자체는 RoHS(유해물질 제한) 준수 버전의 사양을 유지합니다. 또한 EU REACH 규정을 준수하고 할로겐 프리 요구사항을 충족하며, 브롬(Br)과 염소(Cl) 함량은 각각 900 ppm 미만, 그 합계는 1500 ppm 미만입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 값들은 연속 동작을 위한 것이 아닙니다.

• 역전압 (V_R): 5V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F): 25 mA. 신뢰할 수 있는 장기 운전을 위해 권장되는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP): 60 mA. 이 전류는 1 kHz에서 듀티 사이클 1/10의 펄스 조건 하에서 인가될 수 있습니다.
• Power Dissipation (P_d): 60 mW. 이는 주변 온도(T)가 25°C일 때 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력입니다._a) 25°C. 더 높은 온도에서는 감액(derating)이 필요할 수 있습니다.
• 동작 온도 (T_opr): -40°C ~ +85°C. 본 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 작동하도록 설계되었습니다.
• 보관 온도 (T_stg): -40°C ~ +100°C.
• Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 2000V. 적절한 ESD 처리 절차를 따라야 합니다.
• 솔더링 온도: 리플로우 솔더링의 경우, 최대 10초 동안 피크 온도 260°C가 지정됩니다. 핸드 솔더링의 경우, 터미널당 최대 3초 동안 솔더링 인두 팁 온도가 350°C를 초과하지 않아야 합니다.

2.2 전기-광학 특성

달리 명시되지 않는 한, 전기-광학 특성은 주변 온도 25°C, 순방향 전류 20 mA의 표준 시험 조건에서 측정됩니다. 이 매개변수들은 광 출력과 전기적 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_v): 전형값은 1232 mcd(밀리칸델라)이며, 최소값은 802 mcd입니다. 이는 그 크기에 비해 매우 밝은 출력을 나타냅니다.
• 시야각 (2θ)_1/2): 25도 (일반적). 이는 상대적으로 좁은 시야각으로, 광 출력이 전방향 빔에 집중됩니다.
• 피크 파장 (λ_p): 632 nm (typical). 이는 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• Dominant Wavelength (λ_d): 624 nm (typical). 이는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, 색상을 선명한 빨간색으로 정의합니다.
• Spectral Bandwidth (Δλ): 20 nm (typical). 이는 최대 강도의 절반에서 측정된 방출 스펙트럼의 폭(FWHM)을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F): 2.0V (typical), 20 mA에서 1.7V (min)부터 2.4V (max)까지의 범위를 가집니다. LED의 V_F 는 음의 온도 계수를 가지므로, 열 폭주를 방지하기 위해 외부 전류 제한 저항이 필수적입니다.
• 역방향 전류 (I_R): 역전압 5V에서 최대 10 µA.

2.3 소자 선별 및 Binning

이 LED는 선명한 적색을 구현하기 위해 AlGaInP (Aluminum Gallium Indium Phosphide) 칩 소재를 사용합니다. 수지 렌즈는 무색 투명하여 광 출력을 극대화하고 색 순도를 유지합니다. 데이터시트에는 주요 파라미터에 대한 빈닝 시스템이 존재함을 나타내지만, 발췌문에는 구체적인 빈 코드 상세 내용은 제공되지 않습니다. 일반적으로 이러한 시스템은 다음에 대한 등급을 포함합니다:

• 광도 (CAT): 측정된 광 출력을 기준으로 LED를 그룹화합니다.
• 주파장 / 색조 (HUE): 정확한 색좌표를 기준으로 LED를 그룹화합니다.
• Forward Voltage (REF): LED를 V 특성에 따라 그룹화합니다._F characteristics.

이 빈닝(binning) 방식을 통해 설계자는 백라이트 어레이나 상태 표시등 클러스터와 같이 일관성이 요구되는 애플리케이션에 맞춰 성능이 매우 근접하게 일치하는 LED를 선택할 수 있습니다.

3. 성능 곡선 분석

본문에 구체적인 그래프는 상세히 설명되어 있지 않지만, 이러한 LED의 일반적인 전기-광학 특성 곡선에는 다음이 포함될 것입니다:

• 상대 광도 대 순방향 전류 (I_v 대 I_F): 이 곡선은 발광 출력이 전류에 따라 어떻게 증가하는지를 보여주며, 일반적으로 고전류 영역에서는 발열과 효율 저하로 인해 준선형적인 양상을 띱니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류 (V_F 대 I_F): 이는 다이오드의 I-V 곡선으로, 지수 관계를 보여줍니다. 구동 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 상대 발광 강도 대 주변 온도 (I_v vs. T_a): 이 곡선은 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 열 담금 효과를 보여줍니다. 이를 이해하는 것은 고출력 또는 고주변온도 응용 분야에서의 열 관리에 핵심적입니다.
• Spectral Power Distribution: 632 nm를 중심으로 약 20 nm 대역폭을 가지는 다양한 파장에서 방출되는 빛의 강도를 나타내는 그래프.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 패키지 외형 치수

이 LED는 표준 SMD 패키지에 장착되어 있습니다. 주요 치수(표준값, mm 단위, 특별히 명시되지 않은 한 공차 ±0.1)는 본체 길이 약 2.0 mm, 너비 1.25 mm, 높이 1.1 mm를 포함합니다. 패키지에는 납땜을 위한 애노드/캐소드 단자가 두 개 있습니다. 극성 표시기(패키지의 노치 또는 표시일 가능성 있음)가 캐소드를 식별합니다. 정확한 납땜 및 정렬을 보장하기 위해 PCB 상의 정밀한 패드 레이아웃 설계를 위해서는 상세한 기계 도면을 참조해야 합니다.

4.2 운송 및 취급용 포장

부품은 자동화 조립에 적합한 테이프 앤 릴 형태로 공급됩니다. 12mm 너비의 테이프에 포장되어 7인치 직경의 릴에 감겨 있으며, 각 릴에는 1000개가 들어 있습니다. 습기 민감도를 고려하여, 각 릴은 건제와 함께 알루미늄 습기 방지 백 내부에 밀봉됩니다. 백에 부착된 라벨에는 제품 번호, 로트 번호, 수량 및 앞서 언급된 빈닝 코드(CAT, HUE, REF)를 포함한 중요 정보가 제공됩니다.

5. 솔더링, 조립 및 취급 가이드라인

5.1 저장 및 습기 민감성

본 LED는 습기에 민감합니다. 밀봉된 포장을 개봉하기 전에는 ≤ 30°C, ≤ 90% RH 조건에서 보관해야 합니다. 개봉 후, "플로어 라이프"(부품이 공장 내 주변 환경에 노출될 수 있는 시간)는 ≤ 30°C, ≤ 60% RH 조건에서 72시간입니다. 사용하지 않은 부품은 새로운 건조제와 함께 방습 포장지에 재밀봉해야 합니다. 건조제 표시기가 변색되었거나 노출 시간을 초과한 경우, 솔더링 전에 60 ± 5°C에서 24시간 동안 베이킹 처리가 필요합니다.

5.2 리플로우 솔더링 프로파일

무연(Pb-free) 리플로우 솔더링 프로파일이 지정됩니다:

• 예열: 주변 온도에서 60-120초 내에 150-200°C까지 상승 (최대 상승률 3°C/초).
• 리플로우: 액상선(217°C) 이상 유지 시간은 60~150초여야 합니다. 최고 온도는 260°C를 초과해서는 안 되며, 최고 온도의 5°C 이내 유지 시간은 최대 10초입니다. 255°C 이상 유지 시간은 30초를 초과해서는 안 됩니다.
• 냉각: 최대 냉각 속도 6°C/초.

동일 부품에 대해 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 가열 또는 냉각 중에는 LED에 기계적 응력을 가하지 마십시오.

5.3 핸드 솔더링 및 리워크

핸드 솔더링이 불가피한 경우, 팁 온도 ≤ 350°C의 솔더링 아이언을 사용하여 각 단자에 ≤ 3초 동안 열을 가하십시오. 아이언 출력은 ≤ 25W이어야 합니다. 각 단자를 솔더링할 때마다 최소 2초의 냉각 간격을 두십시오. 재작업은 강력히 권장하지 않습니다. 절대적으로 필요한 경우, SMD 부품용으로 설계된 전문 더블헤드 솔더링 아이언을 사용하여 두 단자를 동시에 가열하고 PCB 패드나 부품을 손상시키지 않고 부품을 들어 올려야 합니다. 재작업이 LED 성능에 미치는 영향을 반드시 확인해야 합니다.

6. 응용 제안 및 설계 고려사항

6.1 대표적인 응용 분야

이 고휘도, 컴팩트 SMD LED는 다음과 같은 다양한 응용 분야에 적합합니다:

• 소비자 및 산업용 실내 장비의 소형 상태 표시기.
• LCD 패널, 멤브레인 스위치 및 심볼용 평면 백라이트.
• 사무 자동화 장비(프린터, 스캐너)의 표시기 및 백라이트.
• 배터리 구동 장치 표시등(예: 휴대용 공구, 의료 기기).
• 오디오/비디오 장비의 표시등.
• 자동차 대시보드(보조 지시등) 및 제어 스위치 백라이트.
• 통신 장비 지시등(전화기, 팩스기).

6.2 핵심 설계 고려사항

• 전류 제한: 순방향 전류를 설정하기 위해 외부 직렬 저항은 필수입니다. 구동 회로는 전류 스파이크나 절대 최대 정격 초과를 방지하도록 설계되어야 합니다.
• 열 관리: 전력 소모는 낮지만, PCB 패드를 통한 효과적인 열 경로를 확보하는 것은 발광 강도와 장기적 신뢰성을 유지하는 데 중요합니다. 특히 주변 온도가 높거나 최대 전류에 가깝게 구동할 때 더욱 그러합니다.
• ESD 보호: 입력 라인에 적절한 ESD 보호 장치를 구현하고, 조립 과정에서 적절한 취급 절차를 따르십시오.
• 광학 설계: 25도의 시야각은 방향성 빔을 제공합니다. 더 넓은 조명을 위해서는 2차 광학 소자(확산판, 도광판)가 필요할 수 있습니다.

7. 신뢰성 및 품질 보증

제품은 90% 신뢰 수준과 10% Lot Tolerance Percent Defective (LTPD)로 수행되는 포괄적인 신뢰성 테스트를 거칩니다. 주요 테스트 항목은 다음과 같습니다:

• 리플로우 솔더링 저항 (260°C/10s).
• 열 충격 (-10°C ~ +100°C).
• 온도 사이클링 (-40°C ~ +100°C).
• 고온/고습 보관 (85°C/85% RH, 1000시간 바이어스 인가).
• 고저온 보관.
• DC 수명 시험 (20 mA, 1000 시간)

본 시험들은 다양한 환경 및 운전 스트레스 조건에서 LED의 견고성을 검증하여, 최종 제품의 품질 및 내구성에 관한 산업 표준을 충족함을 보장합니다.

8. 기술적 비교 및 차별화

기존의 스루홀 LED 기술과 비교하여, 이 SMD LED는 상당한 장점을 제공합니다: PCB에 직접 장착되어 크기가 극히 작고, 고속 자동화 조립에 적합하며, 더 나은 열 성능을 발휘합니다. SMD LED 범주 내에서, 이 제품의 주요 차별점은 작은 2.0mm 패키지에서 매우 높은 발광 강도(1232 mcd typ)를 제공하고, AlGaInP 기술로 선명한 빨간색을 구현하며, 환경 규정(RoHS, REACH, Halogen-Free)을 완벽히 준수한다는 점입니다. 좁은 시야각은 전방향 발광이 아닌 집속된 빔이 필요한 용도에 더욱 우수합니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

9.1 5V 전원에서 이 LED를 20 mA로 구동하려면 어떤 저항 값을 사용해야 합니까?

옴의 법칙 사용: R = (V_supply - V_F) / I_F. 일반적인 V_F 가 2.0V일 때, R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. 최대 V_F (2.4V)를 고려하고 전류가 25 mA를 초과하지 않도록 최악의 경우를 계산하면: R_분 = (5V - 1.7V) / 0.025A = 132 Ω. 표준 150 Ω 저항이 좋은 시작점이며, 일반적인 LED에서 약 20 mA를 공급합니다. 회로의 실제 전류는 항상 확인하십시오.

9.2 이 LED를 PWM(펄스 폭 변조)을 사용하여 디밍할 수 있습니까?

Yes, PWM is an effective method for dimming LEDs. The forward current during the "on" pulse should not exceed the peak forward current rating (60 mA at 1/10 duty cycle, 1 kHz). For dimming, ensure the PWM frequency is high enough (typically >100 Hz) to avoid visible flicker.

9.3 저장 및 취급 절차가 왜 그렇게 엄격합니까?

플라스틱 수지 패키지는 공기 중의 수분을 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 수분이 급격히 팽창하여 내부 박리 또는 "팝콘 현상"을 일으켜 패키지를 균열시키고 LED를 파괴할 수 있습니다. Moisture-Sensitive Level (MSL) 및 베이킹 절차는 이러한 고장 모드를 방지합니다.

10. 작동 원리 및 기술

이 LED는 AlGaInP 반도체 기술을 기반으로 합니다. 다이오드의 접합 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. AlGaInP 소재에서 이 재결합은 가시광선 스펙트럼의 적색에서 황색 영역에 해당하는 광자의 형태로 에너지를 주로 방출합니다. 알루미늄, 갈륨, 인듐, 인의 특정 합금 구성은 정확한 밴드갭 에너지를 결정하며, 따라서 방출되는 빛의 주 파장을 결정합니다. 본 제품의 경우 선명한 적색입니다. Water-clear 에폭시 수지 렌즈는 칩을 캡슐화하여 기계적 보호를 제공하고 출력 광속을 형성합니다.