SMD LED 19-213/G6W-FN1P1B/3T 데이터시트 - 브릴리언트 옐로우 그린 - 2.0x1.25x1.1mm - 최대 2.35V - 60mW

1. 제품 개요

19-213/G6W-FN1P1B/3T는 고밀도 전자 조립을 위해 설계된 표면 실장 장치(SMD) LED입니다. 소형 폼 팩터로 인해 더 작은 인쇄 회로 기판(PCB) 설계, 감소된 보관 요구사항이 가능하며 궁극적으로 최종 장비의 소형화에 기여합니다. 경량 구조로 인해 공간과 무게가 중요한 제약 조건인 응용 분야에 특히 적합합니다.

이 LED는 단색 타입으로, 브릴리언트 옐로우 그린 빛을 방출합니다. 알갈인피(AlGaInP, 알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 반도체 재료를 사용하여 제작되었으며, 이 재료는 노란색에서 적색 파장 스펙트럼에서 높은 효율로 알려져 있습니다. 장치는 물 분산 수지 패키지에 캡슐화되어 있어 넓은 시야각을 달성하는 데 도움이 됩니다.

본 제품은 무연(Pb-free), RoHS 준수, EU REACH 준수, 할로겐 프리 등 주요 환경 및 안전 표준을 준수하며, 브롬(Br)과 염소(Cl) 함량은 엄격하게 지정된 한도(Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm) 미만으로 제어됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정되며, 어떠한 동작 조건에서도 초과해서는 안 됩니다.

• 역방향 전압 (VR):5 V. 역방향으로 이보다 높은 전압을 가하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (IF):25 mA. 이는 LED를 통해 지속적으로 흐를 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):60 mA. 이 정격은 1 kHz에서 듀티 사이클 1/10의 펄스 조건에서 적용됩니다. 멀티플렉싱 회로와 같이 짧은 시간 동안 더 높은 순간 전류를 허용합니다.
• 전력 소산 (Pd):60 mW. 이는 장치가 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다. 이 한도를 초과하면 과열 및 수명 단축으로 이어질 수 있습니다.
• 동작 온도 (Topr):-40°C ~ +85°C. LED는 이 주변 온도 범위 내에서 기능하도록 설계되었습니다.
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +90°C. 장치는 동작하지 않을 때 이 범위 내에서 보관할 수 있습니다.
• 정전기 방전 (ESD) 인체 모델 (HBM):2000 V. 이는 LED의 정전기 민감도를 나타냅니다. 조립 및 취급 시 적절한 ESD 처리 절차를 따라야 합니다.
• 솔더링 온도 (Tsol):본 장치는 최대 10초 동안 260°C에서 리플로우 솔더링을 견디거나, 터미널당 최대 3초 동안 350°C에서 핸드 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

전기-광학 특성은 Ta=25°C 및 IF 20mA(일반적인 테스트 조건)에서 측정됩니다. 이 파라미터들은 LED의 광 출력 및 전기적 동작을 정의합니다.

• 광도 (Iv):최소 28.5 mcd에서 최대 57.0 mcd까지 범위입니다. 실제 값은 빈닝 프로세스에 의해 결정됩니다(섹션 3 참조). 광도에는 ±11%의 허용 오차가 적용됩니다.
• 시야각 (2θ1/2):일반적으로 130도입니다. 이는 광도가 0도(축상)에서의 광도의 절반이 되는 전체 각도입니다. 넓은 시야각은 물 분산 수지의 결과로, 넓은 조명이 필요한 응용 분야에 적합하게 만듭니다.
• 피크 파장 (λp):일반적으로 575 nm입니다. 이는 방출된 빛의 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λd):570.0 nm에서 574.5 nm까지 범위입니다. 이는 방출된 빛의 색상과 가장 잘 일치하는 것으로 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다. ±1 nm의 허용 오차가 있습니다.
• 스펙트럼 방사 대역폭 (Δλ):일반적으로 20 nm입니다. 이 파라미터는 최대 강도의 절반에서 측정된 방출된 빛의 스펙트럼 폭을 나타냅니다(반치폭 - FWHM).
• 순방향 전압 (VF):IF=20mA에서 1.75 V에서 2.35 V까지 범위입니다. 특정 값은 전압 빈에 의해 결정됩니다(섹션 3 참조). ±0.1V의 허용 오차가 적용됩니다.
• 역방향 전류 (IR):역방향 전압(VR) 5V가 인가될 때 최대 10 μA입니다. 이 장치는 역방향 동작을 위해 설계되지 않았음을 유의하는 것이 중요합니다. 이 테스트 조건은 특성화를 위한 것입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터를 기반으로 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 균일성을 위한 특정 응용 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 IF=20mA에서 측정된 광도에 따라 세 개의 빈(N1, N2, P1)으로 분류됩니다.

• 빈 N1:28.5 mcd (최소) ~ 36.0 mcd (최대)
• 빈 N2:36.0 mcd (최소) ~ 45.0 mcd (최대)
• 빈 P1:45.0 mcd (최소) ~ 57.0 mcd (최대)

더 좁은 빈(예: P1만)을 선택하면 어레이의 모든 LED가 매우 유사한 밝기를 갖도록 보장합니다.

3.2 주 파장 빈닝

LED는 옐로우 그린 빛의 정확한 색조를 제어하기 위해 세 개의 빈(CC2, CC3, CC4)으로 분류됩니다.

• 빈 CC2:570.0 nm (최소) ~ 571.5 nm (최대)
• 빈 CC3:571.5 nm (최소) ~ 573.0 nm (최대)
• 빈 CC4:573.0 nm (최소) ~ 574.5 nm (최대)

이 빈닝은 다중 LED 표시기나 백라이트 유닛과 같이 색상 일관성이 가장 중요한 응용 분야에서 매우 중요합니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

LED는 전원 공급 설계 및 직렬/병렬 회로의 전류 매칭을 관리하기 위해 세 개의 전압 빈(0, 1, 2)으로 그룹화됩니다.

• 빈 0:1.75 V (최소) ~ 1.95 V (최대)
• 빈 1:1.95 V (최소) ~ 2.15 V (최대)
• 빈 2:2.15 V (최소) ~ 2.35 V (최대)

동일한 전압 빈의 LED를 사용하면 전류 제한 저항 계산이 단순화되고 구동 전류의 균일성이 향상됩니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 LED의 동작을 설명하는 여러 특성 곡선을 제공합니다. 이를 이해하는 것은 견고한 회로 설계의 핵심입니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

I-V 곡선은 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 이 LED의 경우, 일반적인 동작 전류 20 mA에서 순방향 전압은 빈에 따라 1.75V에서 2.35V 사이에 있습니다. 이 곡선은 정전압 소스보다는 전류 제한 장치(저항 또는 정전류 드라이버)를 사용하는 것의 중요성을 강조합니다. 왜냐하면 전압의 작은 증가가 크고 잠재적으로 파괴적인 전류 증가를 일으킬 수 있기 때문입니다.

4.2 상대 광도 대 주변 온도

이 곡선은 광 출력의 온도 의존성을 보여줍니다. 광도는 일반적으로 주변 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 예를 들어, 최대 동작 온도인 +85°C에서 광 출력은 25°C에서보다 현저히 낮을 수 있습니다. 설계자는 높은 주변 온도에서 동작하는 응용 분야에서 충분한 밝기를 유지하기 위해 이 디레이팅을 고려해야 합니다.

4.3 상대 광도 대 순방향 전류

이 그래프는 광 출력이 순방향 전류와 함께 증가하지만, 특히 높은 전류에서 관계가 완벽하게 선형적이지 않음을 보여줍니다. 권장 연속 전류(25 mA) 이상으로 동작하면 밝기 증가에 대한 수익이 감소하는 반면, 발열이 크게 증가하고 루멘 감소가 가속화될 수 있습니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 곡선은 약 575 nm(옐로우 그린)에서 단일 피크와 일반적인 FWHM 20 nm를 가진 LED의 단색 특성을 확인시켜 줍니다. 좁은 대역폭은 AlGaInP 기반 LED의 특징입니다.

4.5 순방향 전류 디레이팅 곡선

이 중요한 곡선은 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 순방향 전류를 규정합니다. 온도가 증가함에 따라 장치의 전력 소산 및 열 한계 내에 머물도록 허용 가능한 최대 전류를 줄여야 합니다. 장기간의 신뢰성 있는 동작을 위해 디레이팅 곡선을 엄격히 따라야 합니다.

4.6 방사 패턴

방사 패턴(또는 공간 분포)은 일반적으로 확산 패키지의 경우 람베르트 또는 근사 람베르트 형태로, 넓은 130도 시야각을 확인시켜 줍니다. 이 패턴은 집속된 빔보다는 균일하고 넓은 영역의 조명이 필요한 응용 분야에 이상적입니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

LED는 컴팩트한 SMD 풋프린트를 가지고 있습니다. 주요 치수(mm, 지정되지 않은 경우 허용 오차 ±0.1mm)는 다음과 같습니다:

• 전체 길이: 2.0 mm
• 전체 너비: 1.25 mm
• 전체 높이: 1.1 mm
• 리드(터미널) 치수 및 간격은 PCB 랜드 패턴 설계를 위해 제공됩니다.

캐소드는 일반적으로 패키지의 표시 또는 특정 패드 형상(예: 노치 또는 녹색 표시)으로 식별됩니다. 설계자는 극성을 올바르게 식별하고 솔더 패드 레이아웃을 설계하기 위해 상세 치수 도면을 참조해야 합니다.

5.2 방습 포장 및 릴 정보

LED는 주변 습도로 인한 손상을 방지하기 위해 방습 포장으로 공급되며, 이는 MSL(습기 민감도 등급) 준수에 매우 중요합니다.

• 포장:장치는 8mm 너비의 캐리어 테이프에 포장되어 7인치 직경의 릴에 감겨 있습니다.
• 수량:릴당 3000개.
• 방습 백:릴은 건제 및 습도 표시 카드와 함께 알루미늄 방습 백 안에 밀봉됩니다.
• 라벨 정보:릴 라벨에는 부품 번호(P/N), 수량(QTY) 및 광도(CAT), 주 파장(HUE), 순방향 전압(REF)에 대한 특정 빈닝 코드와 같은 중요한 정보가 포함됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

적절한 취급 및 솔더링은 신뢰성에 필수적입니다.

6.1 보관 및 취급

• 사용 준비가 될 때까지 방습 백을 열지 마십시오.
• 개봉 후 사용하지 않은 LED는 ≤30°C 및 ≤60% 상대 습도에서 보관해야 합니다.
• 백 개봉 후의 "플로어 라이프"는 168시간(7일)입니다. 이를 초과하거나 건제 표시기가 포화 상태를 나타내면 사용 전 LED를 60 ±5°C에서 24시간 동안 베이킹해야 합니다.
• 취급 중에는 항상 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 따르십시오.

6.2 리플로우 솔더링 프로파일 (무연)

권장 리플로우 프로파일은 무연(SAC) 솔더 합금에 매우 중요합니다.

• 예열:150-200°C에서 60-120초.
• 액상선 이상 시간 (TAL):217°C 이상에서 60-150초.
• 피크 온도:최대 260°C, 최대 10초 동안 유지.
• 램프 속도:피크까지 최대 가열 속도 6°C/초; 최대 냉각 속도 3°C/초.
• 중요:동일한 장치에서 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.3 핸드 솔더링

수동 수리가 필요한 경우 극도의 주의가 필요합니다:

• 팁 온도 ≤350°C의 솔더링 아이언을 사용하십시오.
• 각 터미널에 ≤3초 동안 열을 가하십시오.
• 저전력 아이언(≤25W)을 사용하십시오.
• 각 터미널을 솔더링하는 사이에 최소 2초의 간격을 두어 열 충격을 피하십시오.
• 제거의 경우, 양쪽 터미널을 동시에 가열하고 LED에 기계적 스트레스를 피하기 위해 듀얼 팁 솔더링 아이언을 권장합니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

• 백라이트:자동차 및 소비자 가전에서 스위치, 심볼 및 소형 계기판 표시기의 백라이트에 이상적입니다.
• 상태 표시기:통신 장비(전화, 팩스), 네트워킹 하드웨어 및 산업용 제어 패널의 전원, 연결 또는 상태 표시기에 완벽합니다.
• 일반 조명:다양한 전자 장치에서 낮은 수준의 일반 표시 목적에 적합합니다.
• LCD 평면 백라이트:소형 단색 LCD 디스플레이의 에지 라이팅을 제공하기 위해 어레이로 사용될 수 있습니다.

7.2 설계 고려사항 및 주의사항

• 전류 제한은 필수:외부 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버는 반드시 항상 LED와 직렬로 사용해야 합니다. 지수적인 I-V 특성은 작은 전압 변화가 큰 전류 변화를 일으키며, 이는 LED를 즉시 파괴할 수 있음을 의미합니다.
• 열 관리:패키지는 작지만, 전력 소산(최대 60mW)은 열을 발생시킵니다. 특히 높은 주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 동작할 때 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 사용하십시오.
• 광학 설계:넓은 130도 시야각은 넓은 방사를 제공합니다. 더 지시된 빛을 위해서는 외부 렌즈 또는 라이트 가이드가 필요할 수 있습니다.
• 일관성을 위한 빈닝:다중 LED 응용(어레이, 백라이트)의 경우, 균일한 색상과 밝기를 달성하기 위해 주 파장(HUE)과 광도(CAT)에 대해 좁은 빈을 지정하십시오.
• 기계적 스트레스 피하기:솔더링된 LED 주변에서 PCB를 구부리거나 힘을 가하지 마십시오. 이는 패키지 내부의 반도체 다이 또는 와이어 본드를 균열시킬 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

19-213 LED는 해당 카테고리에서 몇 가지 주요 장점을 제공합니다:

• 크기 장점:2.0 x 1.25 mm 풋프린트는 기존 리드형 LED(예: 3mm 또는 5mm 라운드)보다 훨씬 작아 PCB에서 더 높은 부품 밀도를 가능하게 합니다.
• 넓은 시야각:물 분산 패키지의 130도 각도는 많은 투명 렌즈 SMD LED보다 우수하여 2차 광학 장치 없이 더 넓은 영역에 걸쳐 더 균일한 조명을 제공합니다.
• 환경 규정 준수:RoHS, REACH 및 할로겐 프리 표준을 완전히 준수하여 최신 글로벌 환경 규정 및 자동차 내장과 같은 민감한 응용 분야에 적합합니다.
• 견고한 빈닝:명확하게 정의된 3x3x3 빈닝 매트릭스(강도, 파장, 전압)는 설계자에게 최종 제품의 광학 및 전기적 성능을 정밀하게 제어할 수 있게 하여 수율과 일관성을 향상시킵니다.
• 호환성:표준 8mm 테이프에 포장되어 자동 피크 앤 플레이스 머신과 호환되므로 대량 자동 조립 라인에 원활하게 통합됩니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

9.1 전류 제한 저항이 절대적으로 필요한 이유는 무엇인가요?

LED의 순방향 전압에는 범위(1.75V-2.35V)와 음의 온도 계수(VF는 온도 상승에 따라 감소)가 있습니다. VF보다 약간 높은 전압 소스에 직접 연결하더라도 전류는 제어 불가능하게 상승하며, 회로의 기생 저항에 의해서만 제한되어 거의 확실히 25mA의 절대 최대 정격을 초과하고 즉시 고장을 일으킵니다. 저항은 예측 가능하고 안전한 동작 전류를 설정합니다.

9.2 3.3V 또는 5V 전원으로 이 LED를 구동할 수 있나요?

예, 하지만 직렬 저항을 사용해야 합니다. 예를 들어, 3.3V 전원과 목표 전류 20mA, 일반적인 VF 2.1V를 가정하면: R = (Vsupply - VF) / IF = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60 옴. 가장 가까운 표준 값(예: 62 옴)을 선택하고 저항의 실제 전류 및 전력 소산을 계산하십시오. 보수적인 설계를 위해 전류가 너무 낮아지지 않도록 빈의 최대 VF를 사용하거나, 너무 높아지지 않도록 최소 VF를 사용하십시오.

9.3 피크 전류(60mA)에서 LED를 지속적으로 동작시키면 어떻게 되나요?

펄스 피크 전류 정격에서 지속적으로 동작하는 것은 절대 최대 정격을 위반하는 것입니다. 이는 심각한 과열을 일으키고, 루멘 감소를 극적으로 가속화하며(LED가 빠르게 어두워짐), 거의 확실히 짧은 시간 내에 치명적인 고장으로 이어질 것입니다. 60mA 정격은 매우 짧은 펄스에만 해당됩니다.

9.4 릴 라벨의 빈 코드를 어떻게 해석하나요?

라벨에는 CAT:N2, HUE:CC3, REF:1과 같은 코드가 포함됩니다. 이는 해당 릴의 모든 LED가 36.0에서 45.0 mcd(N2) 사이의 광도, 571.5에서 573.0 nm(CC3) 사이의 주 파장, 1.95에서 2.15V(1) 사이의 순방향 전압을 가짐을 알려줍니다. 주문 시 이러한 정확한 빈을 지정하여 응용 분야에 대한 성능 일관성을 보장할 수 있습니다.

9.5 보관 및 베이킹 절차가 왜 그렇게 중요한가요?

SMD 패키지는 공기 중의 습기를 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 과정에서 이 갇힌 습기는 빠르게 증기로 변하여 엄청난 내부 압력을 생성합니다. 이는 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있습니다. 즉, 에폭시 수지가 리드 프레임에서 박리되거나 실리콘 다이가 균열될 수 있습니다. 방습 백과 엄격한 플로어 라이프/베이킹 규칙은 이러한 고장 모드를 방지합니다.

10. 실용적 설계 및 사용 사례

10.1 다중 LED 상태 표시 패널 설계

시나리오:10개의 동일한 옐로우 그린 상태 표시기가 있는 제어 패널 설계.

설계 단계:

1. 빈 지정:10개의 LED가 모두 동일하게 보이도록 하려면 광도(예: P1: 45-57mcd)와 주 파장(예: CC3: 571.5-573.0nm) 모두에 대해 단일하고 좁은 빈을 지정하십시오. 이는 약간 더 비용이 들 수 있지만 시각적 균일성을 보장합니다.
2. 회로 설계:공통 5V 레일에서 각 LED를 자체 전류 제한 저항으로 독립적으로 구동할 계획입니다. 이는 병렬 연결에서 발생할 수 있는 전류 편중 문제를 피합니다. 지정된 전압 빈(예: 빈 1 최대 VF=2.15V)의 최대 VF를 사용하여 저항 값을 계산하십시오. R = (5V - 2.15V) / 0.020A = 142.5Ω. 150Ω 표준 저항을 사용하십시오. 실제 IF는 약 19mA로 안전하며 약간의 여유를 제공합니다.
3. PCB 레이아웃:일관된 방향으로 LED를 배치하십시오. LED의 열 패드(해당되는 경우) 아래 또는 리드 주변에 작은 구리 영역을 제공하여 열 방산을 돕습니다. 특히 패널이 따뜻한 환경에서 동작할 경우.
4. 조립:리플로우 프로파일을 정확히 따르십시오. 조립 후 낮은 배율로 육안 검사를 수행하여 적절한 솔더 필렛 및 정렬을 확인하십시오.

11. 동작 원리 소개

이 LED는 반도체 p-n 접합에서의 전계 발광 원리로 동작합니다. 활성 영역은 알갈인피(AlGaInP, 알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드)로 구성됩니다. 접합의 내장 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 거기서 그들은 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출된 빛의 파장(색상)에 해당합니다. 이 경우 약 575 nm(옐로우 그린)입니다. 물 분산 수지 캡슐레이터는 빛을 산란시켜 방사 패턴을 넓혀 넓은 130도 시야각을 달성합니다.

12. 기술 동향 및 배경

19-213과 같은 SMD LED는 광전자 분야에서 소형화, 신뢰성 향상 및 자동화된 대량 생산 공정과의 호환성을 향한 지속적인 동향을 나타냅니다. 스루홀에서 표면 실장 패키징으로의 전환은 더 작고 가벼우며 견고한 전자 조립의 필요성에 의해 주도되었습니다. AlGaInP 재료의 사용은 앰버에서 적색 스펙트럼에서 높은 효율과 우수한 색 채도를 제공합니다. 이 클래스 장치의 미래 동향에는 더욱 작아지는 크기, 광 효율 증가(전기 와트당 더 많은 광 출력), 그리고 더 작은 풋프린트에서 더 높은 구동 전류와 밝기를 허용하는 향상된 열 성능 패키지가 포함될 수 있습니다. 환경 규정 준수(RoHS, 할로겐 프리)에 대한 강조는 전자 산업 전반에 걸쳐 영구적이고 성장하는 동향이기도 합니다.