SMD LED 데이터시트 - 적색 확산 AlInGaP - 120° 시야각 - 2.0V 정격 - 72mW 소비전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 확산 렌즈와 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 광원을 사용하여 적색광을 방출하는 표면 실장 장치(SMD) LED의 사양을 상세히 설명합니다. 이 LED는 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립 공정을 위해 설계되어 공간이 제한적이고 대량 생산이 필요한 응용 분야에 이상적입니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

본 부품의 주요 장점은 현대 전자 제조의 표준인 자동화 피크 앤 플레이스 장비 및 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과의 호환성을 포함합니다. 이 부품은 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 패키징되어 효율적인 취급 및 조립을 용이하게 합니다. 본 장치는 RoHS 규정을 준수하여 환경 규제를 충족합니다. 목표 응용 분야는 통신 장비(예: 무선 및 휴대전화), 사무 자동화 장치(예: 노트북 컴퓨터), 네트워크 시스템, 가전 제품 및 실내 간판을 포함하되 이에 국한되지 않는 광범위한 소비자 및 산업용 전자 제품에 걸쳐 있습니다. 상태 표시, 상징 조명 및 전면 패널 백라이트에 일반적으로 사용됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 한계를 초과하여 장치를 작동하면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. 주변 온도(Ta) 25°C에서의 주요 정격은 다음과 같습니다:

• 소비 전력 (Pd):72 mW. 이는 LED 패키지가 열로 안전하게 방산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 연속 순방향 전류 (IF):30 mA DC. 신뢰할 수 있는 작동을 위한 최대 정상 상태 전류입니다.
• 피크 순방향 전류:80 mA, 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용됩니다.
• 작동 온도 범위:-40°C ~ +85°C.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +100°C.

2.2 전기적 및 광학적 특성

별도로 명시되지 않는 한, 일반적인 성능은 Ta=25°C 및 순방향 전류(IF) 20 mA에서 측정됩니다.

• 광도 (Iv):최소 90.0 mcd에서 최대 280.0 mcd까지 범위입니다. 실제 값은 빈 코드에 의해 결정됩니다(섹션 3 참조).
• 시야각 (2θ½):120도 (일반적). 확산 렌즈의 특징인 이 넓은 시야각은 빛이 고도로 방향성을 갖는 대신 넓은 영역에 걸쳐 퍼지도록 보장합니다.
• 주 파장 (λd):631 nm (일반적), 허용 오차 ±1 nm. 이 파라미터는 인지되는 색상(적색)을 정의합니다. 최대 방출 파장(λp)은 일반적으로 639 nm입니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):약 15 nm로, 적색광의 스펙트럼 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (VF):2.0 V (일반적), 20 mA에서 최대 2.4 V입니다. 허용 오차는 ±0.1 V입니다.
• 역방향 전류 (IR):역방향 전압(VR) 5V에서 최대 10 µA입니다. 이 장치는 역방향 바이어스 하에서 작동하도록 설계되지 않았으며, 이 테스트 조건은 특성화를 위한 것임을 유의하는 것이 중요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 로트 간 밝기 일관성을 보장하기 위해, LED는 20 mA에서 측정된 광도에 따라 빈으로 분류됩니다.

3.1 광도 빈닝

빈 코드 및 해당 강도 범위는 다음과 같습니다. 각 빈 내 허용 오차는 ±11%입니다.

• Q2:90.0 – 112.0 mcd
• R1:112.0 – 140.0 mcd
• R2:140.0 – 180.0 mcd
• S1:180.0 – 224.0 mcd
• S2:224.0 – 280.0 mcd

이 시스템을 통해 설계자는 특정 응용 분야에 적합한 밝기 등급을 선택하여 성능과 비용을 균형 있게 조정할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 데이터를 참조하지만, 일반적인 관계는 다음과 같이 설명할 수 있습니다:

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

AlInGaP 재료는 순방향 전압이 전류에 따라 대수적으로 증가하는 특성 I-V 곡선을 나타냅니다. 20mA에서의 일반적인 Vf 2.0V는 구동 회로 설계의 핵심 파라미터입니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

광 출력(광도)은 권장 작동 범위 내에서 순방향 전류에 거의 비례합니다. 최대 DC 전류를 초과하면 빛의 비례적 증가를 얻지 못하고 장치 손상의 위험이 있습니다.

4.3 스펙트럼 분포

방출 스펙트럼은 631 nm(주 파장)를 중심으로 하며 일반적인 반폭은 15 nm로, 포화된 적색을 생성합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 극성

본 장치는 표준 EIA 패키지 풋프린트를 따릅니다. 상세 치수 도면은 데이터시트에 제공되며, 모든 치수는 밀리미터 단위이고 일반 허용 오차는 ±0.2 mm입니다. 캐소드는 일반적으로 패키지의 표시 또는 테이프의 특정 패드 형상으로 식별됩니다. 적절한 솔더 조인트 형성 및 기계적 안정성을 보장하기 위해 적외선 또는 증기상 리플로우 솔더링을 위한 권장 PCB 부착 패드 레이아웃도 명시됩니다.

5.2 테이프 및 릴 패키징

LED는 보호 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며, 7인치(178 mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 패키징은 ANSI/EIA 481 사양을 따릅니다. 주요 참고 사항은 다음과 같습니다: 빈 부품 포켓은 밀봉되며, 릴당 최대 두 개의 연속 누락 부품("램프")이 허용됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 IR 리플로우 솔더링 프로파일

무연(Pb-free) 공정을 위한 J-STD-020B를 준수하는 제안된 온도 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열:150°C ~ 200°C.
• 예열 시간:최대 120초.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 이상 시간:솔더 페이스트 제조업체 사양 및 JEDEC 지침을 따르는 것이 권장됩니다.

보드 설계, 부품 밀도 및 오븐 특성이 다양하기 때문에, 이 프로파일은 일반적인 목표로 사용하고 특정 조립 라인에 맞게 미세 조정해야 합니다.

6.2 수동 솔더링 (솔더링 아이언)

수동 리워크가 필요한 경우, 아이언 팁 온도는 300°C를 초과하지 않아야 하며, 접촉 시간은 솔더 조인트당 최대 3초로 제한해야 합니다. 재솔더링은 한 번만 수행해야 합니다.

7. 보관 및 취급 주의사항

7.1 보관 조건

• 밀봉 패키지:≤ 30°C 및 ≤ 70% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오. 건조제가 들어 있는 원래의 방습 백에 보관할 경우 유통 기한은 1년입니다.
• 개봉 패키지:주변 공기에 노출된 부품은 ≤ 30°C 및 ≤ 60% RH에서 보관해야 합니다. 백을 개봉한 후 168시간(7일) 이내에 IR 리플로우 공정을 완료하는 것이 강력히 권장됩니다.
• 장기 보관 (백 외부):168시간을 초과하여 보관하는 경우, 부품을 건조제가 들어 있는 밀폐 용기 또는 질소 데시케이터에 보관하십시오. 백 외부에서 168시간 이상 보관된 부품은 솔더링 전에 약 60°C에서 최소 48시간 동안 베이크아웃하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

7.2 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올(IPA) 또는 에틸 알코올과 같은 알코올 기반 용제만 사용하십시오. LED를 상온에서 1분 미만 담그십시오. 지정되지 않은 화학 세척제는 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있으므로 사용하지 마십시오.

8. 응용 설계 고려사항

8.1 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 장치입니다. 다수의 LED를 구동할 때 균일한 밝기를 보장하려면 각 LED와 직렬로 전류 제한 저항을 사용하는 것이 필수적입니다. 개별 저항 없이 LED를 직접 병렬로 연결하는 것은 권장되지 않습니다. 장치 간 순방향 전압(Vf)의 약간의 차이가 상당한 전류 불균형을 유발하여 밝기 불균일 및 일부 LED의 과전류를 초래할 수 있기 때문입니다. 데이터시트는 각 LED에 대한 직렬 저항이 있는 권장 회로(회로 A)를 보여줍니다.

8.2 열 관리

소비 전력이 상대적으로 낮지만(72 mW), LED 접합 온도를 지정된 범위 내로 유지하는 것은 장기 신뢰성과 안정적인 광 출력에 중요합니다. LED가 최대 전류 정격 또는 그 근처에서 작동하는 경우, 특히 높은 주변 온도 환경에서 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 사용하도록 하십시오.

8.3 적용 범위 및 제한사항

본 부품은 표준 전자 장비에서 사용하기 위한 것입니다. 항공, 교통 제어, 의료 생명 유지 시스템 또는 안전 장치와 같이 높은 신뢰성이 안전에 중요한 응용 분야를 위해 설계되거나 인증되지 않았습니다. 이러한 응용 분야의 경우, 제조업체와 상의하여 특별히 인증된 부품을 사용해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

기존 LED 기술과 비교하여, AlInGaP LED는 적색 및 호박색에 대해 더 높은 효율과 더 나은 색 채도를 제공합니다. 확산 렌즈 패키지는 넓은 120도 시야각을 제공하며, 이는 집속 빔에 사용되는 협각 LED와 달리 넓은 영역 조명 또는 다중 각도에서의 가시성이 필요한 응용 분야에 유리합니다. 표준 IR 리플로우 공정과의 호환성은 수동 솔더링 또는 웨이브 솔더링이 필요한 LED와 차별화되어 비용 효율적이고 고속의 조립을 가능하게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 5V 공급 전압에 사용할 저항 값은 얼마인가요?

옴의 법칙(R = (Vsupply - Vf_LED) / I_LED)을 사용하고 일반적인 Vf 2.0V 및 원하는 전류 20 mA를 가정하면: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 옴입니다. 표준 150 Ω 저항이 적합할 것입니다. 최악의 조건에서 전류가 최대 정격을 초과하지 않도록 가능한 최대 Vf(2.4V)를 사용하여 항상 계산하십시오.

10.2 더 밝은 섬광을 위해 더 높은 전류로 펄싱할 수 있나요?

예, 데이터시트는 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 80 mA의 피크 순방향 전류를 명시합니다. 이는 스트로브 또는 표시기 응용 분야에서 더 높은 순간 밝기를 달성하는 데 사용될 수 있지만, 시간에 따른 평균 전류가 소비 전력이 72 mW를 초과하지 않도록 해야 합니다.

10.3 주문서의 빈 코드를 어떻게 해석하나요?

빈 코드(예: R2, S1)는 광도 범위에 해당합니다. 주문 시 빈 코드를 지정하면 해당 특정 범위 내의 밝기를 가진 LED를 받을 수 있으며, 이는 제품 외관의 일관성에 중요합니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

11.1 상태 표시 패널 설계

여러 상태 LED가 있는 라우터를 고려해 보십시오. 이 SMD LED를 사용하여 설계자는 다음을 수행합니다:

1. 필요한 가시성에 따라 적절한 밝기 빈(예: 중간 밝기를 위한 R2)을 선택합니다.
2. 권장 패드 치수를 사용하여 PCB 레이아웃을 설계하여 적절한 솔더링 및 정렬을 보장합니다.
3. 각 LED에 대해 시스템의 공급 전압(예: 3.3V 또는 5V)을 기반으로 직렬 전류 제한 저항을 계산하고 배치합니다.
4. 조립 중 권장 IR 리플로우 프로파일을 따릅니다.
5. 조립 보드를 세척해야 하는 경우, 이소프로필 알코올만 사용합니다.

이 접근 방식은 신뢰할 수 있고 균일하며 오래 지속되는 표시등을 보장합니다.

12. 동작 원리

이 LED는 AlInGaP 반도체 재료를 기반으로 합니다. 다이오드의 턴온 임계값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체의 활성 영역에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 층의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출된 빛의 파장(색상)을 정의합니다. 이 경우 약 631 nm의 적색입니다. 확산 에폭시 렌즈에는 방출된 광자의 방향을 무작위화하는 산란 입자가 포함되어 있어 협각 빔 대신 넓고 균일한 시야각을 생성합니다.

13. 기술 동향

SMD LED 기술의 일반적인 동향은 더 높은 광 효율(전기 입력 와트당 더 많은 광 출력), 개선된 색 재현성 및 더 높은 밀도 설계를 가능하게 하는 더 작은 패키지 크기로 계속 발전하고 있습니다. 또한 더 높은 온도 및 전류 작동 조건에서의 신뢰성 향상에도 초점이 맞춰져 있습니다. 이 부품에서 볼 수 있듯이, 무연 솔더링 및 RoHS 준수의 광범위한 채택은 글로벌 전자 제조의 표준 요구 사항으로 남아 있습니다.