SMD LED 15-21/S3C-AP1Q2/2T 데이터시트 - 적황색 - 2.0V - 60mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 소형 고성능 표면 실장 장치(SMD) LED의 사양을 상세히 설명합니다. 이 부품은 현대적인 전자 조립 공정에 맞게 설계되어 공간이 제한된 응용 분야에서 광 출력, 신뢰성 및 통합 용이성의 균형을 제공합니다.

1.1 핵심 장점 및 제품 포지셔닝

이 LED의 주요 장점은 미니어처 풋프린트로, 인쇄 회로 기판(PCB) 크기를 크게 줄이고 더 높은 부품 포장 밀도를 가능하게 합니다. 이는 더 컴팩트한 최종 제품 설계로 이어집니다. 이 부품은 가벼워 휴대용 및 소형 전자 장치에 특히 적합합니다. 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 제공되어 대량 생산에 사용되는 표준 자동 피크 앤 플레이스 장비와의 호환성을 보장합니다.

1.2 타겟 시장 및 응용 분야

이 LED는 다용도로 여러 주요 응용 분야를 타겟으로 합니다. 주요 용도는 계기판 대시보드, 스위치 및 심볼에 대한 백라이트입니다. 또한 전화기 및 팩스 기기와 같은 장치에서 상태 표시기 및 백라이트로 사용되는 통신 장비에도 적합합니다. 더 나아가, 소형 LCD 패널의 평면 백라이트 및 적황색 신호가 필요한 일반 목적 표시기 응용 분야에도 사용할 수 있습니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션은 표준 테스트 조건(Ta=25°C)에서 정의된 LED의 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴를 일으킬 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):25 mA. 장기간 신뢰성 있는 작동을 위한 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):60 mA (듀티 사이클 1/10 @ 1kHz). 이 정격은 멀티플렉싱 또는 펄스 작동 방식에 유용한 더 높은 전류의 짧은 펄스를 허용합니다.
• 전력 소산 (P_d):60 mW. 장치가 열적 한계를 초과하지 않고 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 정전기 방전 (ESD) 인체 모델 (HBM):2000 V. 이는 중간 수준의 ESD 강건성을 나타냅니다. 적절한 취급 절차가 여전히 권장됩니다.
• 작동 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 장치가 기능하도록 지정된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도:이 장치는 최대 10초 동안 최고 온도 260°C의 리플로우 솔더링 또는 단자당 최대 3초 동안 350°C의 핸드 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터는 일반 작동 조건(I_F=20mA, Ta=25°C)에서 LED의 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_v):45.0 mcd (최소), 112.0 mcd (최대). 전형적인 값은 이 넓은 범위 내에 있으며, 이는 빈닝 시스템을 통해 관리됩니다(섹션 3 참조). 시야각(2θ_1/2)은 일반적으로 130도로, 넓고 확산된 방사 패턴을 제공합니다.
• 스펙트럼 특성:
  • 피크 파장 (λ_p):일반적으로 621 nm.
  • 주 파장 (λ_d):605.5 nm (최소), 625.5 nm (최대). 이는 인간의 눈이 인지하는 파장이며, 빈닝 대상이기도 합니다.
  • 스펙트럼 대역폭 (Δλ):일반적으로 18 nm로, 색상의 순도를 정의합니다.
• 전기적 특성:
  • 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 1.70 V (최소), 2.00 V (전형), 2.40 V (최대). 이 상대적으로 낮은 전압은 AlGaInP 재료 기술의 특징입니다.
  • 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 10 μA (최대). 중요한 참고 사항으로, 이 장치는 역바이어스 작동을 위해 설계되지 않았습니다. 이 테스트 파라미터는 누설 특성화만을 위한 것입니다.

2.3 열적 고려사항

LED 성능은 온도에 크게 의존합니다. 순방향 전류 디레이팅 곡선은 설계에 필수적입니다. 주변 온도(T_a)가 25°C 이상으로 증가함에 따라, 과열 및 가속화된 열화를 방지하기 위해 최대 허용 연속 순방향 전류를 선형적으로 감소시켜야 합니다. 디레이팅 곡선은 접합 온도가 안전한 한계 내에 유지되도록 보장하는 특정 관계를 제공합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산에서 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 파라미터를 기준으로 분류(빈닝)됩니다. 이를 통해 설계자는 밝기와 색상에 대한 특정 응용 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

광 출력은 네 개의 빈(P1, P2, Q1, Q2)으로 분류되며, 각각 45.0 mcd에서 112.0 mcd까지의 특정 범위를 포함합니다. 예를 들어, 빈 Q2에는 90.0에서 112.0 mcd 사이의 광도를 가진 LED가 포함됩니다. 각 빈 내에는 ±11%의 허용 오차가 적용됩니다.

3.2 주 파장 빈닝

색상(주 파장)은 605.5 nm에서 625.5 nm까지 약 4nm 간격으로 다섯 개의 빈(E1 ~ E5)으로 분류됩니다. 예를 들어, 빈 E4는 617.5 ~ 621.5 nm를 포함합니다. 각 파장 빈 내에는 ±1nm의 더 엄격한 허용 오차가 유지됩니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

데이터시트는 순방향 전압 허용 오차가 ±0.1V임을 언급하지만, V_F에 대한 특정 빈닝 테이블은 발췌문에 제공되지 않았습니다. 이 엄격한 허용 오차는 일관된 전류 구동 회로 설계에 도움이 됩니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 LED의 동작에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다.

4.1 스펙트럼 분포

스펙트럼 곡선은 621 nm를 중심으로 한 단일하고 명확한 피크를 보여주며, AlGaInP 칩 재료에서 나오는 적황색 발광을 확인시켜 줍니다. 좁은 대역폭은 좋은 색상 채도를 나타냅니다.

4.2 방사 패턴

극좌표 다이어그램은 빛의 공간적 분포를 보여줍니다. 일반적인 130도 시야각이 확인되며, 0도(칩에 수직)에서 강도가 가장 높고 측면으로 갈수록 점차 감소하는 근-람버시안(코사인) 방사 패턴을 보입니다.

4.3 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 전압은 매우 낮은 전류에서 급격히 상승한 후 정상 작동 범위(20mA에서 약 2.0V)에서 더 선형적으로 증가합니다.

4.4 상대 광도 대 순방향 전류

이 그래프는 작동 범위 내에서 광 출력이 순방향 전류에 거의 비례함을 보여주지만, 매우 높은 전류에서는 열 증가로 인해 효율이 약간 떨어질 수 있습니다.

4.5 상대 광도 대 주변 온도

이것은 열적 소광을 보여주는 중요한 곡선입니다. 주변 온도가 증가함에 따라 광도가 감소합니다. 온도가 최대 작동 한계에 접근함에 따라 출력이 크게 떨어질 수 있으며, 이는 고온 환경에서의 설계에 있어 핵심 요소입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 LED는 "15-21" SMD 패키지 외곽선을 따릅니다. 상세 치수 도면은 길이, 너비, 높이 및 리드 위치를 표준 허용 오차 ±0.1mm로 지정합니다(별도 명시되지 않는 한). 이 정보는 PCB 풋프린트 설계 및 간섭 검사에 매우 중요합니다.

5.2 극성 식별

패키지에 명확한 캐소드 마크가 표시되어 있으며, 조립 중 올바른 방향 설정에 필수적입니다. LED를 역극성으로 설치하면 발광하지 않을 뿐만 아니라 역방향 전압 응력을 받을 수 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

적절한 취급은 신뢰성에 매우 중요합니다.

6.1 전류 제한

외부 전류 제한 저항은 필수입니다. LED의 지수적 I-V 특성은 전압의 작은 증가가 크고 파괴적일 수 있는 전류 증가를 일으킬 수 있음을 의미합니다. 저항은 작동점을 설정합니다.

6.2 습기 민감도 및 보관

부품은 건제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장됩니다. 부품을 사용할 준비가 될 때까지 봉지를 열지 마십시오. 개봉 후 사용하지 않은 LED는 30°C/60%RH 이하의 조건에 보관하고 168시간(7일) 이내에 사용해야 합니다. 이를 초과할 경우, 솔더링 중 "팝콘" 손상을 방지하기 위해 리플로우 전에 60±5°C에서 24시간 동안 베이킹이 필요합니다.

6.3 리플로우 솔더링 프로파일

상세한 무연 리플로우 프로파일이 제공됩니다:

• 예열:150-200°C에서 60-120초.
• 액상선 온도 이상 시간 (217°C):60-150초.
• 피크 온도:최대 260°C, 10초 이하 유지.
• 가열/냉각 속도:각각 최대 6°C/초 및 3°C/초.

리플로우는 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 가열 중 LED 본체에 가해지는 응력을 피해야 합니다.

6.4 핸드 솔더링 및 리워크

핸드 솔더링이 필요한 경우, 낮은 출력의 솔더링 아이언(<25W)을 사용하여 아이언 팁 온도가 350°C 이하이고 단자당 3초 이하로 적용해야 합니다. 단자 사이에는 >2초의 냉각 간격이 필요합니다. 리워크는 강력히 권장되지 않습니다. 불가피한 경우, 솔더 접합부에 기계적 응력을 방지하기 위해 두 단자를 동시에 가열하는 특수 더블 헤드 솔더링 아이언을 사용해야 합니다. 리워크 중 열 손상 가능성을 사전에 평가해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

LED는 포켓 및 스프로킷 홀에 대해 지정된 치수를 가진 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프는 표준 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 2000개가 포함됩니다.

7.2 릴 및 라벨 상세 정보

빈 릴의 치수가 제공됩니다. 릴 라벨에는 중요한 정보가 포함됩니다:

• 고객 부품 번호 (CPN)
• 제조사 부품 번호 (P/N): 15-21/S3C-AP1Q2/2T
• 포장 수량 (QTY)
• 광도 등급 (CAT)
• 색도/주 파장 등급 (HUE)
• 순방향 전압 등급 (REF)
• 로트 번호 (LOT No.)

이 추적성은 품질 관리 및 생산에서 부품 매칭에 필수적입니다.

8. 응용 노트 및 설계 고려사항

8.1 회로 설계

항상 순방향 전류를 설정하기 위해 직렬 저항을 사용하십시오. R = (V_supply- V_F) / I_F 공식을 사용하여 저항값을 계산하십시오. 여기서 V_F는 최악의 조건에서도 전류가 한계를 초과하지 않도록 데이터시트의 최대값(2.4V)으로 취해야 합니다. 저항의 전력 정격(P = I_F²* R)을 고려하십시오.

8.2 열 관리

패키지가 작지만, PCB를 통한 효과적인 방열은 특히 고주변 온도 환경에서 또는 최대 전류 근처에서 구동할 때 밝기와 수명을 유지하는 데 중요합니다. 디레이팅 곡선을 사용하여 응용 분야의 예상 최대 주변 온도에 대한 안전 작동 전류를 결정하십시오. PCB의 LED 패드 주변에 충분한 구리 면적을 확보하여 열 확산체 역할을 하도록 하십시오.

8.3 광학 통합

넓은 130도 시야각은 2차 광학 장치 없이 넓고 균일한 조명이 필요한 응용 분야에 이 LED를 적합하게 만듭니다. 더 지향성 있는 빛을 위해서는 외부 렌즈 또는 도광판이 필요할 수 있습니다. 투명 수지 덕분에 패키지 자체 내에서 빛 흡수가 최소화됩니다.

9. 규정 준수 및 재료 정보

이 제품은 여러 주요 환경 및 안전 지침을 준수하며, 이는 현대 전자 제조에 상당한 이점입니다. 유해물질 제한(RoHS) 지침과 일치하는 무연(Pb-free)임이 확인되었습니다. 또한 화학 물질에 관한 EU의 REACH 규정도 준수합니다. 더 나아가, 브롬(Br) 및 염소(Cl) 함량이 각각 900 ppm 미만이고 그 합이 1500 ppm 미만인 무할로겐 요구 사항을 충족하여 폐기 시 환경 영향을 줄입니다.

10. 기술 비교 및 차별화

기존의 스루홀 또는 더 큰 SMD LED와 비교하여, 이 15-21 패키지의 주요 차별화 요소는 차세대 컴팩트 설계를 가능하게 하는 탁월한 소형화입니다. AlGaInP 반도체 재료의 사용은 온도 및 수명에 걸쳐 좋은 색상 안정성을 가진 효율적인 적황색 빛을 제공하며, 이는 종종 GaAsP와 같은 오래된 기술보다 우수합니다. 넓은 시야각, 강력한 SMT 호환성 및 완전한 환경 규정 준수의 조합은 보드 공간이 귀중한 비용 민감한 대량 응용 분야를 위한 현대적이고 신뢰할 수 있는 선택입니다.

11. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

11.1 5V 전원 공급 시 사용해야 할 저항값은 얼마인가요?

최대 V_F 2.4V 및 목표 I_F 20mA를 사용합니다: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 옴. 가장 가까운 표준값인 130Ω 또는 150Ω이 적합할 것입니다. 저항 전력 소산은 P = (0.020)²* 130 = 0.052W이므로, 표준 1/8W(0.125W) 저항으로 충분합니다.

11.2 공급 전압이 V_F?

No.와 일치한다면 전류 제한 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있나요? 이는 강력히 권장되지 않습니다. 순방향 전압에는 허용 오차(1.7V ~ 2.4V)가 있으며 온도에 따라 변합니다. 예를 들어 2.0V로 고정된 공급 전압은 낮은 V_F를 가진 LED에서 과도한 전류를 유발하여 빠른 고장을 일으킬 수 있습니다. 안정적이고 안전한 작동을 위해서는 직렬 저항이 필수적입니다.

11.3 포장 봉지를 개봉 후 보관 시간이 7일로 제한되는 이유는 무엇인가요?

SMD 패키지는 공기 중의 습기를 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 습기가 빠르게 증발하여 내부 압력을 생성하여 패키지 박리 또는 다이 균열("팝콘 현상")을 일으킬 수 있습니다. 7일 제한 및 베이킹 절차는 이 고장 모드를 방지하기 위한 중요한 품질 관리입니다.

11.4 라벨의 빈 코드(예: Q2, E4)를 어떻게 해석하나요?

빈 코드는 해당 릴에 있는 LED의 성능 그룹을 알려줍니다. "Q2"는 고휘도 LED(90-112 mcd)를 나타냅니다. "E4"는 617.5-621.5 nm 범위의 주 파장을 나타냅니다. 동일한 빈의 부품을 사용하면 제품 전체에 걸쳐 밝기와 색상의 일관성을 보장합니다.

12. 실용적인 설계 및 사용 예시

12.1 계기판 스위치 백라이트

자동차 계기판에서 여러 스위치에 균일하고 신뢰할 수 있는 백라이트가 필요합니다. 이러한 LED 여러 개를 반투명 스위치 캡 뒤에 배치할 수 있습니다. 넓은 시야각으로 인해 스위치 표면 전체에 걸쳐 균일한 조명이 보장됩니다. 낮은 작동 전압으로 인해 간단한 저항 네트워크를 통해 차량의 규제된 5V 또는 3.3V 시스템에서 직접 구동할 수 있습니다. 고온 작동 범위(-40°C ~ +85°C)는 자동차 환경에 적합합니다.

12.2 네트워크 장치 상태 표시기

라우터 또는 모뎀의 "링크 활동" 또는 "전원" 표시기의 경우, 단일 LED가 명확한 시각적 신호를 제공합니다. 적황색은 매우 잘 보입니다. 이 부품은 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀으로 구동할 수 있습니다. 직렬 저항이 GPIO와 LED 애노드 사이에 연결되고, 캐소드는 접지에 연결됩니다. 마이크로컨트롤러 펌웨어는 핀을 토글하여 고정 또는 깜빡이는 패턴을 만들 수 있습니다. SMD 형식은 전면 패널 PCB에서 매우 낮은 프로파일 설계를 가능하게 합니다.

13. 동작 원리

이 LED는 알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드(AlGaInP)로 만들어진 반도체 칩을 기반으로 합니다. 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체 접합의 활성 영역으로 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 다시 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다. 이 경우 적황색 스펙트럼(605-625 nm)입니다. 칩 내에서 생성된 빛은 상부 표면을 통해 추출되고 패키지의 투명 에폭시 수지 렌즈에 의해 형성됩니다.

14. 기술 트렌드

표시기 및 백라이트 LED 기술의 일반적인 트렌드는 계속해서 더 높은 효율(단위 전력당 더 많은 광 출력), 15-21과 같은 패키지를 넘어선 증가된 소형화 및 더 넓은 색 영역을 향해 나아가고 있습니다. 또한 더 높은 온도 및 습도와 같은 가혹한 조건에서 신뢰성 및 수명 향상에 강력한 초점이 맞춰져 있습니다. 정전류 드라이버 또는 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러와 같은 제어 전자 장치를 LED 패키지에 직접 통합하는 것은 또 다른 발전하는 트렌드로, 최종 사용자를 위한 회로 설계를 단순화합니다. 더 나아가, 지속 가능성을 위한 추진력은 RoHS 및 REACH를 넘어서는 점점 더 엄격한 환경 규정을 충족하기 위한 재료 발전을 계속해서 촉진하고 있습니다.