SMD LED 27-21/GHC-YR1S2M/3C 데이터시트 - 2.0x1.25x0.8mm - 최대 3.95V - 95mW - 브릴리언트 그린 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

27-21 SMD LED는 고밀도 전자 어셈블리를 위해 설계된 소형 표면 실장 장치입니다. 주요 장점은 기존 리드 프레임 타입 LED에 비해 크게 줄어든 점유 면적에 있으며, 이는 더 작은 인쇄 회로 기판(PCB) 설계, 더 높은 부품 실장 밀도, 그리고 궁극적으로 더 컴팩트한 최종 사용자 장비를 가능하게 합니다. 이 장치는 가벼워서 특히 소형 및 공간 제약이 있는 응용 분야에 적합합니다.

핵심 기술은 물처럼 투명한 수지로 캡슐화된 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 반도체 칩을 사용하여 브릴리언트 그린 빛을 방출합니다. 이는 단색 타입 LED로, 표준 자동 피크 앤 플레이스 어셈블리 장비와 호환되는 형태로 공급됩니다. 본 제품은 주요 환경 및 안전 지침을 준수하며, 무연(Pb-free), RoHS 준수, EU REACH 준수, 할로겐 프리(브롬 <900 ppm, 염소 <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)입니다.

1.1 주요 특징 및 장점

• 소형화:더 작은 보드 설계와 더 높은 실장 밀도를 가능하게 합니다.
• 자동화 친화적:7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 포장되어 자동 실장 시스템과 호환됩니다.
• 견고한 공정 호환성:적외선 및 기상 리플로우 솔더링 공정 모두에 적합합니다.
• 환경 규정 준수:무연, RoHS, REACH, 할로겐 프리 표준을 준수합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이상으로 동작하는 것은 보장되지 않습니다.

• 역방향 전압 (V_R):5 V - 역방향으로 인가할 수 있는 최대 전압입니다.
• 순방향 전류 (I_F):25 mA - 최대 연속 DC 순방향 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):100 mA - 듀티 사이클 1/10, 주파수 1 kHz에서 허용되는 최대 펄스 순방향 전류입니다.
• 전력 소산 (P_d):95 mW - 주변 온도(T_a) 25°C에서 장치가 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 정전기 방전 (ESD) 인체 모델 (HBM):150 V - ESD에 대한 중간 정도의 민감도를 나타내며, 적절한 취급 절차가 필요합니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C - 안정적인 동작을 위한 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도 (T_sol):리플로우: 최대 10초 동안 피크 260°C. 핸드 솔더링: 단자당 최대 3초 동안 350°C.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 별도로 명시되지 않는 한, 표준 시험 조건 T_a=25°C 및 I_F=20 mA에서 측정됩니다. 이는 LED의 광학 및 전기적 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_v):112 ~ 285 mcd (밀리칸델라). 전형값은 명시되지 않았으며, 이는 후술할 빈닝 시스템을 통해 성능이 관리됨을 나타냅니다.
• 시야각 (2θ_1/2):130도 (전형적). 이 넓은 시야각은 다양한 각도에서의 가시성이 중요한 표시기 및 백라이트 응용 분야에 적합하게 합니다.
• 피크 파장 (λ_p):518 nm (전형적). 스펙트럼 방출이 가장 강한 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):520 ~ 535 nm. 이는 인간의 눈이 인지하는 LED 색상의 단일 파장입니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):35 nm (전형적). 최대 강도의 절반에서 측정된 방출 스펙트럼의 폭(FWHM)입니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F=20 mA에서 2.75 ~ 3.95 V. 이 범위는 회로 설계, 특히 전류 제한 저항 계산에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 50 μA (최대).

중요 참고사항:데이터시트는 주요 파라미터에 대한 허용 오차를 명시합니다: 광도(±11%), 주 파장(±1 nm), 순방향 전압(±0.1 V). 또한 역방향 전압 조건은 시험 목적으로만 사용되며, LED는 역방향 바이어스로 동작해서는 안 된다고 명시적으로 경고합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 일관된 색상과 밝기를 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 이 장치는 3차원 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광도 빈닝

빈은 코드 R1, R2, S1, S2로 정의되며, I_F=20 mA에서 측정된 최소 및 최대 광도 값을 가집니다.

• R1:112 - 140 mcd
• R2:140 - 180 mcd
• S1:180 - 225 mcd
• S2:225 - 285 mcd

3.2 주 파장 빈닝

빈은 코드 X, Y, Z로 정의되며, 정확한 그린 색조를 제어합니다.

• X:520 - 525 nm
• Y:525 - 530 nm
• Z:530 - 535 nm

3.3 순방향 전압 빈닝

빈은 코드 5, 6, 7, 8로 정의되며, 특히 여러 LED가 병렬로 연결될 때 균일한 전류 구동 회로 설계에 중요합니다.

• 5:2.75 - 3.05 V
• 6:3.05 - 3.35 V
• 7:3.35 - 3.65 V
• 8:3.65 - 3.95 V

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 비표준 조건에서의 장치 동작을 이해하는 데 필수적인 전형적인 전기-광학 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프는 제공된 텍스트에 상세히 설명되지 않았지만, 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 상대 광도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 이는 고출력 또는 고주변 온도 응용 분야의 열 관리에 중요합니다.
• 상대 광도 대 순방향 전류:구동 전류와 광 출력 사이의 비선형 관계를 설명합니다. 권장 전류 이상으로 동작하면 효율이 저하되고 열화가 가속화됩니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류 (I-V 곡선):지수 관계를 보여주며, 전류 제한 회로의 필요성을 강조합니다. 전압의 작은 증가는 크고 파괴적일 수 있는 전류 증가를 유발할 수 있습니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 약 518 nm에서 피크와 약 35 nm 대역폭을 보여 브릴리언트 그린 색상 포인트를 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

27-21 SMD LED는 컴팩트한 직사각형 패키지를 가집니다. 주요 치수(mm, 별도 명시되지 않는 한 일반 허용 오차 ±0.1mm)는 전체 길이, 너비, 높이 및 패드 간격과 크기를 포함합니다. 이 치수들은 적절한 솔더링 및 정렬을 보장하기 위한 PCB 랜드 패턴 설계에 매우 중요합니다. 극성은 패키지의 표시로 나타나며, 이는 PCB 풋프린트의 해당 표시와 정렬되어야 합니다.

5.2 극성 식별

올바른 극성은 장치 동작에 필수적입니다. 데이터시트의 패키지 도면은 캐소드(음극) 단자를 표시하며, 일반적으로 패키지의 노치, 점, 또는 베벨 에지와 같은 시각적 마커로 표시됩니다. PCB 풋프린트 설계는 어셈블리 오류를 방지하기 위해 이 마커를 포함해야 합니다.

6. 솔더링 및 어셈블리 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

본 장치는 무연 리플로우 공정과 호환됩니다. 권장 온도 프로파일은 열 충격과 손상을 방지하는 데 중요합니다:

• 예열:150–200°C에서 60–120초.
• 액상선 이상 시간 (TAL):217°C 이상에서 60–150초.
• 피크 온도:최대 260°C, 10초 이하 유지.
• 상승 속도:초당 최대 6°C.
• 255°C 이상 시간:최대 30초.
• 냉각 속도:초당 최대 3°C.

중요 제한사항:동일 장치에서 리플로우 솔더링은 2회를 초과하여 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의가 필요합니다:

• 팁 온도가 350°C 미만인 솔더링 아이언을 사용하십시오.
• 단자당 접촉 시간을 3초 이하로 제한하십시오.
• 정격 전력 25W 이하의 아이언을 사용하십시오.
• 각 단자 솔더링 사이에 최소 2초 간격을 두어 냉각 시간을 확보하십시오.

6.3 보관 및 습기 민감도

LED는 건조제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장됩니다.

• 개봉 전:≤30°C 및 ≤60% 상대 습도에서 보관하십시오.
• 플로어 라이프:방습 백 개봉 후, 부품은 168시간(7일) 이내에 사용해야 합니다.
• 재건조:플로어 라이프를 초과하거나 건조제 지시약 색상이 변한 경우, 리플로우 솔더링 전에 60 ±5°C에서 24시간 동안 베이크아웃이 필요합니다.

6.4 수리 및 재작업

솔더링 후 수리는 강력히 권장되지 않습니다. 불가피한 경우, 솔더 접합부에 기계적 스트레스를 방지하기 위해 두 단자를 동시에 가열하는 전용 더블 헤드 솔더링 아이언을 사용해야 합니다. 수리 중 LED 손상 가능성이 높으므로 사전에 평가해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

본 장치는 자동 어셈블리를 위해 테이프 앤 릴 형태로 공급됩니다.

• 캐리어 테이프 너비:8 mm.
• 릴 직경:7 인치.
• 릴당 수량:3000 개.
• 습기 민감도 등급 (MSL):7일 플로어 라이프 및 베이킹 요구사항으로 암시되며, 일반적으로 MSL 3에 해당합니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 추적성과 올바른 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:

• P/N:제품 번호 (예: 27-21/GHC-YR1S2M/3C).
• CAT:광도 등급 (예: S2).
• HUE:색도 좌표 및 주 파장 등급 (예: Y).
• REF:순방향 전압 등급 (예: 6).
• LOT No:추적성을 위한 제조 로트 번호.

8. 응용 제안 및 설계 고려사항

8.1 전형적인 응용 시나리오

• 백라이트:넓은 시야각과 일관된 색상 덕분에 계기판 표시기, 스위치 조명, LCD 및 심볼용 평면 백라이트에 이상적입니다.
• 통신 장비:전화기 및 팩스 기기와 같은 장치의 상태 표시기 및 키패드 백라이트.
• 일반 목적 표시:소형, 신뢰성 높은, 밝은 그린 표시기가 필요한 모든 응용 분야.

8.2 중요한 설계 고려사항

1. 전류 제한은 필수:LED는 전류 구동 장치입니다. LED와 직렬로 외부 전류 제한 저항을 항상 사용해야 합니다. 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_supply- V_F) / I_F. 최악의 조건에서 전류가 25 mA를 초과하지 않도록 보장하기 위해 빈 또는 데이터시트의 최대 V_F를 사용하십시오.
2. 열 관리:전력 소산은 낮지만, 낮은 접합 온도를 유지하는 것이 장기 신뢰성과 안정적인 광 출력의 핵심입니다. 고주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 동작하는 경우 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 확보하십시오.
3. ESD 보호:취급 및 어셈블리 중 표준 ESD 예방 조치를 구현하십시오. 응용 환경이 정전기 방전에 취약한 경우, 민감한 라인에 과도 전압 억제(TVS) 다이오드나 저항을 추가하는 것을 고려하십시오.
4. 일관성을 위한 빈닝:균일한 외관이 필요한 응용 분야(예: 다중 LED 어레이)의 경우, 광도(CAT)와 주 파장(HUE)에 대해 엄격한 빈을 지정하십시오. 동일한 제조 로트(LOT No.)의 LED를 사용하면 일관성을 더욱 향상시킵니다.

9. 기술 비교 및 차별화

27-21 SMD LED는 주로 크기, 성능 및 신뢰성 기능의 균형을 통해 차별화됩니다.

• 대형 리드 프레임 LED 대비:점유 면적과 무게를 획기적으로 줄여 현대적인 소형화 설계를 가능하게 합니다. SMD 형식은 더 빠르고 신뢰성 높은 자동화 어셈블리를 허용합니다.
• 기타 SMD 그린 대비:130도 시야각, InGaN 칩의 브릴리언트 그린 색상, 포괄적인 환경 규정 준수(할로겐 프리, REACH)의 특정 조합은 이러한 요소가 우선시되는 광범위한 소비자 및 산업 응용 분야에 적합하게 합니다.
• 통합 규정 준수:주요 글로벌 규정(RoHS, REACH, 할로겐 프리)에 대한 사전 준수는 통합업체의 인증 부담을 줄여 규제 시장에서 상당한 이점을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 전류 제한 저항이 왜 절대적으로 필요한가요?

A1: LED의 I-V 특성은 지수적입니다. 전형값을 초과하는 순방향 전압의 작은 증가는 전류를 매우 크게 증가시켜, 즉시 25 mA의 절대 최대 정격을 초과하고 장치를 파괴할 수 있습니다. 저항은 선형적이고 예측 가능한 전압 강하를 제공하여 전류를 안정화시킵니다.

Q2: 저항 없이 3.3V 전원으로 이 LED를 구동할 수 있나요?

A2: 아니요. 3.3V가 V_F 범위(2.75-3.95V) 내에 있더라도, 특정 LED의 실제 V_F는 빈닝 없이는 알 수 없습니다. 3.3V 전원이 V_F가 3.0V인 LED에 직접 3.3V를 인가하면 과도한 전류가 흐를 수 있습니다. 항상 직렬 저항을 사용하십시오.

Q3: 백을 개봉한 후 7일 플로어 라이프를 초과하면 어떻게 되나요?

A3: 플라스틱 패키지가 습기를 흡수합니다. 리플로우 솔더링 중 이 습기가 급격히 팽창하여 내부 박리 또는 \"팝콘 현상\"을 일으켜 패키지를 균열시키고 고장으로 이어질 수 있습니다. 60°C에서 24시간 동안 베이킹하면 이 흡수된 습기를 제거합니다.

Q4: 리플로우가 2 사이클로 제한되는 이유는 무엇인가요?

A4: 각 리플로우 사이클은 장치에 상당한 열 스트레스를 가합니다. 여러 사이클은 내부 와이어 본드를 열화시키고, 솔더 접합부를 약화시키거나, 반도체 칩 자체를 손상시켜 신뢰성을 저하시킬 수 있습니다.

11. 실용 응용 사례 연구

시나리오: 소비자 가전 제품용 다중 표시기 상태 패널 설계.

1. 요구사항:\"전원 켜짐\" 및 \"모드 활성\" 표시기를 위한 10개의 균일한 브릴리언트 그린 LED.
2. 설계 단계:
   • 회로 설계:5V 전원이 사용 가능합니다. 최대 V_F 3.95V 및 목표 I_F 20 mA를 사용하여 R = (5V - 3.95V) / 0.02A = 52.5Ω을 계산합니다. 가장 가까운 표준 값(예: 56Ω)을 선택합니다. 실제 전류 재계산: I_F= (5V - 3.2V_typ) / 56Ω ≈ 32 mA (너무 높음). 더 현실적인 전형 V_F 3.2V를 사용하여 재반복: R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω. 이는 17.8 mA(V_F=3.95V)와 20 mA(V_F=3.2V) 사이의 안전한 전류를 제공합니다. 91Ω 또는 100Ω 저항이 좋은 선택입니다.
   • PCB 레이아웃:올바른 극성 정렬로 LED를 배치합니다. 표시기가 각도에서 보이는 경우 130도 시야각 원뿔을 위한 충분한 간격을 확보하십시오.
   • 조달:유통업체에게 엄격한 빈을 지정하십시오: 예: CAT=S2 (225-285 mcd) 및 HUE=Y (525-530 nm)로 모든 10개 표시기의 밝기와 색상 일관성을 보장합니다. 동일한 LOT No.의 부품 요청이 권장됩니다.
   • 어셈블리:리플로우 프로파일을 정확히 따르십시오. 밀봉 백 개봉 후 7일 이내에 LED를 사용하십시오.

12. 동작 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광이라는 과정을 통해 전기 에너지를 직접 빛으로 변환하는 반도체 장치입니다. 27-21 LED의 핵심은 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 반도체 재료로 만들어진 칩입니다. 이 반도체의 P-N 접합에 순방향 전압이 인가되면, N형 물질의 전자가 활성 영역에서 P형 물질의 정공과 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛 입자) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. InGaN은 청색에서 녹색 스펙트럼의 빛에 해당하는 밴드갭을 가집니다. 이 장치에서는 조성이 조정되어 약 518 nm의 피크 파장을 가진 브릴리언트 그린 빛을 생성합니다. 물처럼 투명한 에폭시 수지 캡슐러는 칩을 보호하고 렌즈 역할도 하여 광 출력을 지정된 130도 시야각으로 형성합니다.

13. 기술 동향 및 배경

27-21 LED는 고체 조명의 더 넓은 진화 내에서 성숙하고 널리 채택된 기술을 나타냅니다. 이 제품 분야에 영향을 미치는 주요 동향은 다음과 같습니다:

• 지속적인 소형화:더 작고 얇으며 더 많은 기능을 가진 전자 장치에 대한 추진력은 광학 성능을 유지하거나 개선하면서 더 작은 LED 패키지(예: 0201, 01005 크기)의 개발을 촉진합니다.
• 향상된 효율 및 휘도:에피택셜 성장 및 칩 설계의 지속적인 개선은 더 높은 광 효율(단위 전기 입력당 더 많은 광 출력)로 이어져 동일한 패키지 크기에서 더 낮은 전력 소비 또는 더 높은 밝기를 가능하게 합니다.
• 색상 일관성 및 고급 빈닝:디스플레이 및 자동차 응용 분야의 요구는 더 엄격한 빈닝 허용 오차와 더 정교한 다중 파라미터 빈닝(예: 플럭스, 파장, 순방향 전압을 단일 코드로 결합)의 사용을 촉진하여 대형 어레이에서 완벽한 균일성을 달성합니다.
• 기능 통합:제어 회로(정전류 드라이버와 같은) 또는 다중 색상 칩(RGB)을 단일 패키지에 통합하여 시스템 설계를 단순화하고 PCB 점유 면적을 줄이는 추세입니다.
• 신뢰성 및 가혹 환경 적합성:고온 및 고습 조건에서 향상된 성능을 가진 LED 개발로 자동차, 산업 및 실외 응용 분야로의 사용이 확대되고 있습니다. 이 데이터시트에서 강조된 환경 규정 준수(할로겐 프리, REACH)는 글로벌 규제 동향에 대한 직접적인 대응입니다.

27-21은 표준 구성 요소이지만, 그 설계는 컴팩트하고 자동화 가능한 형식에서 신뢰성, 규정 준수 및 성능에 대한 이러한 산업 수요를 반영합니다.