SMD LED 15-21/S2C-AQ2R2B/2T 사양 - 브릴리언트 오렌지 - 20mA - 60mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

15-21/S2C-AQ2R2B/2T는 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 반도체 기술을 활용하여 브릴리언트 오렌지 색상을 발광하는 표면 실장 장치(SMD) LED입니다. 이 부품은 공간과 무게가 중요한 제약 조건인 고밀도 PCB 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 소형 폼 팩터는 기존의 리드 프레임 타입 LED에 비해 보드 크기와 장비 치수를 크게 줄일 수 있습니다.

LED는 7인치 직경 릴에 감겨진 8mm 테이프에 패키징되어 있어 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비와 완벽하게 호환됩니다. 단일 색상 타입이며, 무연(Pb-free), RoHS, EU REACH 및 할로겐 프리 규정(Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)을 준수합니다. 이 장치는 적외선 및 증기 위상 리플로우 솔더링 공정 모두에 적합합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 역방향 전압 (VR):5 V. 역바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (IF):25 mA. 안정적인 동작을 위한 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):60 mA. 이는 1 kHz에서 듀티 사이클 1/10의 펄스 조건에서만 허용됩니다. 연속 동작에는 사용해서는 안 됩니다.
• 소비 전력 (Pd):60 mW. 주변 온도(Ta) 25°C에서 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력입니다. 이 값은 온도가 상승함에 따라 감소합니다.
• 정전기 방전 (ESD) 인체 모델 (HBM):2000 V. 이는 장치의 정전기 민감도를 나타냅니다. 적절한 ESD 처리 절차가 필수적입니다.
• 동작 온도 (Topr):-40°C ~ +85°C. 장치가 동작하도록 규정된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도:이 장치는 최고 온도 260°C에서 최대 10초 동안 리플로우 솔더링을 견딜 수 있으며, 또는 단자당 350°C에서 최대 3초 동안 핸드 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 별도로 명시되지 않는 한, 표준 테스트 조건 Ta=25°C 및 IF=20 mA에서 측정됩니다. 이들은 LED의 광학 및 전기적 성능을 정의합니다.

• 광도 (Iv):90.0 mcd(최소) ~ 180.0 mcd(최대) 범위이며, 일반적인 허용 오차는 ±11%입니다. 이는 광원의 인지된 밝기입니다.
• 시야각 (2θ1/2):일반적으로 130도입니다. 이는 광도가 0도(축상)에서의 광도의 절반이 되는 전체 각도입니다.
• 피크 파장 (λp):일반적으로 611 nm입니다. 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λd):600.5 nm ~ 612.5 nm 범위입니다. 이는 LED의 인지된 색상과 가장 잘 일치하는 단일 파장으로, 허용 오차는 ±1 nm입니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):일반적으로 17 nm입니다. 최대 강도의 절반에서의 스펙트럼 폭(FWHM)입니다.
• 순방향 전압 (VF):20 mA에서 1.75 V(최소) ~ 2.35 V(최대) 범위이며, 허용 오차는 ±0.1V입니다.
• 역방향 전류 (IR):역방향 전압(VR) 5V가 인가될 때 최대 10 μA입니다. 이 장치는 역바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 파트 넘버 15-21/S2C-AQ2R2B/2T에는 빈 코드(A, Q2, R2, B)가 포함되어 있습니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 IF=20mA에서 측정된 광도에 따라 분류됩니다.

• 빈 Q2:90.0 mcd ~ 112.0 mcd
• 빈 R1:112.0 mcd ~ 140.0 mcd
• 빈 R2:140.0 mcd ~ 180.0 mcd

파트 넘버의 "R2"는 이 장치가 이 시리즈의 가장 높은 밝기 빈에 속함을 나타냅니다.

3.2 주 파장 빈닝

LED는 색조를 제어하기 위해 주 파장에 따라 분류됩니다.

• 빈 D8:600.5 nm ~ 603.5 nm
• 빈 D9:603.5 nm ~ 606.5 nm
• 빈 D10:606.5 nm ~ 609.5 nm
• 빈 D11:609.5 nm ~ 612.5 nm

파트 넘버의 "A"는 일반적으로 이러한 파장 빈 중 하나(예: 일반적인 오렌지 색상의 경우 D10 또는 D11)에 해당할 가능성이 높습니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압에 따른 분류는 일관된 전류 구동 회로 설계에 도움이 됩니다.

• 빈 0:1.75 V ~ 1.95 V
• 빈 1:1.95 V ~ 2.15 V
• 빈 2:2.15 V ~ 2.35 V

파트 넘버의 "B"는 순방향 전압 빈을 나타냅니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 LED의 다양한 동작 조건에서의 거동을 이해하는 데 중요한 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 광 출력이 전류에 선형 비례하지 않음을 보여줍니다. 효율 저하 및 열 효과로 인해 더 높은 전류에서 준선형적으로 증가합니다. 권장 20mA를 크게 초과하여 동작하면 밝기 증가 효과가 줄어들고 수명이 단축될 수 있습니다.

4.2 상대 광도 대 주변 온도

광도는 주변 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이는 반도체 LED의 특성입니다. 이 곡선을 통해 설계자는 자동차 계기판과 같은 응용 분야에 중요한 고온 환경에서의 밝기 손실을 추정할 수 있습니다.

4.3 순방향 전류 감액 곡선

이 그래프는 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 정의합니다. 온도가 상승하면 장치의 소비 전력 한계 내에 머물고 열 폭주를 방지하기 위해 최대 전류를 줄여야 합니다.

4.4 순방향 전압 대 순방향 전류

이 IV(전류-전압) 곡선은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 전압은 전류에 대해 로그적으로 증가합니다. 이 곡선은 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버 설계에 필수적입니다.

4.5 방사 패턴 및 스펙트럼 분포

방사 패턴(극좌표도)은 130도 시야각을 시각적으로 나타냅니다. 스펙트럼 분포 플롯은 AlGaInP LED의 단색 특성을 확인시켜 주며, 일반적인 FWHM 17 nm로 약 611 nm 근처의 단일 피크를 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

15-21 SMD LED는 소형 직사각형 패키지를 가지고 있습니다. 주요 치수(mm, 별도 명시되지 않는 한 허용 오차 ±0.1mm)에는 전체 길이, 너비 및 높이가 포함됩니다. 데이터시트는 칩 배치, 렌즈 형상 및 리드 프레임을 보여주는 상세 도면을 제공합니다. 캐소드 마크는 조립 중 올바른 극성 방향을 위해 패키지에 명확하게 표시되어 있습니다.

5.2 극성 식별

올바른 극성은 필수적입니다. 5V를 초과하는 역방향 전압을 인가하면 LED가 즉시 손상될 수 있습니다. 패키지에는 치수 도면에 표시된 것처럼 뚜렷한 캐소드 식별자(일반적으로 녹색 점, 노치 또는 모따기된 모서리)가 있습니다. 설계자는 PCB 풋프린트가 이 방향과 일치하도록 해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

무연 리플로우 프로파일이 지정됩니다:

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

동일 장치에서 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우 각별한 주의가 필요합니다:

• 팁 온도가 350°C 미만인 솔더링 아이언을 사용하십시오.
• 접촉 시간을 단자당 최대 3초로 제한하십시오.
• 정격 전력 25W 이하의 아이언을 사용하십시오.
• 각 단자를 솔더링하는 사이에 최소 2초 간격을 두십시오.

핸드 솔더링은 열 손상의 위험이 높습니다.

6.3 보관 및 습기 민감도

LED는 건조제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장되어 공급됩니다.

• 사용 준비가 될 때까지 백을 열지 마십시오.
• 개봉 후 사용하지 않은 LED는 ≤30°C 및 ≤60% 상대 습도에서 보관해야 합니다.
• 백 개봉 후 "플로어 라이프"는 168시간(7일)입니다.
• 노출 시간이 초과되었거나 건조제 지시약 색상이 변경된 경우, 솔더링 중 "팝콘" 손상을 방지하기 위해 리플로우 전에 60 ±5°C에서 24시간 동안 베이크아웃이 필요합니다.

6.4 중요 주의사항

• 전류 제한:외부 전류 제한 저항은 필수입니다. LED의 지수적 V-I 특성은 작은 전압 변화가 큰 전류 변화를 일으켜 저항 없이는 즉시 소손으로 이어질 수 있음을 의미합니다.
• 기계적 응력:솔더링 중 또는 최종 응용 분야에서 LED 본체에 응력을 가하지 마십시오. 조립 후 PCB를 휘지 마십시오.
• 수리:솔더링 후 수리는 강력히 권장되지 않습니다. 절대적으로 필요한 경우, 패드 손상을 피하기 위해 양쪽 단자를 동시에 가열하고 구성 요소를 균일하게 들어 올리기 위해 듀얼 헤드 솔더링 아이언을 사용하십시오. 수리 시도 후 LED 기능을 확인하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

장치는 7인치(178mm) 직경 릴에 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다.

• 캐리어 테이프 너비:8 mm.
• 포켓 피치:상세 치수 도면에 따름.
• 릴당 수량:2000개.

릴, 캐리어 테이프 및 커버 테이프 치수에 대한 상세 도면은 별도로 명시되지 않는 한 ±0.1mm 허용 오차로 제공됩니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 추적성 및 올바른 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:

• CPN:고객의 제품 번호.
• P/N:제조사의 제품 번호 (예: 15-21/S2C-AQ2R2B/2T).
• QTY:포장 수량.
• CAT:광도 등급 (예: R2).
• HUE:색도/주 파장 등급 (예: A).
• REF:순방향 전압 등급 (예: B).
• LOT No:추적성을 위한 제조 로트 번호.

8. 응용 제안

8.1 일반적인 응용 시나리오

• 자동차 내장:계기판 계기, 스위치 및 제어판의 백라이트.
• 통신 장비:전화기 및 팩스 기기의 상태 표시등 및 키패드 백라이트.
• 소비자 가전:소형 LCD 디스플레이, 스위치 조명 및 상징적 표시등용 평면 백라이트.
• 일반 표시등 용도:소형, 밝은, 오렌지색 상태 표시등이 필요한 모든 응용 분야.

8.2 설계 고려사항

• 구동 회로:항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 저항 값을 R = (공급 전압 - VF) / IF를 사용하여 계산하십시오. 여기서 VF는 견고한 설계를 위해 최대 빈 값(2.35V)에서 선택해야 합니다.
• 열 관리:패키지가 작지만, 열이 광 출력과 수명을 감소시키므로 최대 전류 근처 또는 고주변 온도에서 동작하는 경우 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 확보하십시오.
• 광학 설계:130도 시야각은 넓은 빔을 제공합니다. 더 집중된 빛을 위해서는 외부 렌즈 또는 라이트 파이프가 필요할 수 있습니다.
• ESD 보호:장치가 2kV HBM 등급을 가지고 있더라도 LED가 사용자가 접근 가능한 위치에 있는 경우 입력 라인에 ESD 보호를 구현하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

기존의 스루홀 LED 또는 더 큰 SMD 패키지와 비교하여, 15-21은 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 크기 & 무게:초소형 풋프린트로 더 높은 패킹 밀도와 더 가벼운 최종 제품을 가능하게 하며, 휴대용 및 소형화 장치에 중요합니다.
• 자동화 호환성:테이프 및 릴 포장은 고속 자동화 조립에 최적화되어 제조 비용을 줄입니다.
• 성능:AlGaInP 재료 사용은 기존 기술에 비해 오렌지/적색 스펙트럼 범위에서 높은 발광 효율을 제공합니다.
• 규정 준수:현대 환경 규정(RoHS, 할로겐 프리, REACH)에 대한 완전한 준수가 내장되어 있어 최종 제품의 규정 준수 프로세스를 단순화합니다.

고려해야 할 잠재적 사항은 열 성능입니다; 매우 작은 크기는 더 많은 열 질량을 가진 더 큰 패키지에 비해 열 방산을 제한할 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 5V 공급 전압으로 어떤 저항 값을 사용해야 합니까?

빈 2의 최대 순방향 전압(2.35V)과 권장 전류(20mA)를 사용합니다: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 옴. 가장 가까운 표준 값인 130 옴 또는 150 옴이 적절할 것입니다. 항상 회로의 실제 전류를 확인하십시오.

10.2 더 밝게 하기 위해 이 LED를 30mA로 구동할 수 있습니까?

아니요. 연속 순방향 전류(IF)의 절대 최대 정격은 25 mA입니다. 30 mA에서 동작하면 이 정격을 초과하여 신뢰성과 수명이 크게 감소하고 즉시 고장을 일으킬 수 있습니다. 필요한 경우 피크 전류(60mA 펄스)는 매우 짧은 듀티 사이클에만 사용하십시오.

10.3 보드가 뜨거워지면 밝기가 왜 떨어집니까?

이는 "상대 광도 대 주변 온도" 곡선에 표시된 것처럼 LED 반도체의 기본 특성입니다. 온도가 증가하면 반도체 내에서 비방사 재결합이 증가하여 효율이 감소합니다. 적절한 열 설계로 이 효과를 완화할 수 있습니다.

10.4 백을 한 달 전에 열었습니다. 아직 LED를 사용할 수 있습니까?

주의 없이는 사용할 수 없습니다. 습기 민감도 등급은 백 개봉 후 168시간(7일) 이내 사용을 요구합니다. 초과한 경우, 고온 솔더링 공정 중 내부 박리를 방지하기 위해 흡수된 수분을 제거하기 위해 리플로우 솔더링 전에 LED를 60°C에서 24시간 동안 베이크해야 합니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

사례: 상태 표시등 패널 설계
한 설계자가 20개의 오렌지색 상태 표시등이 있는 제어판을 만들고 있습니다. 그들은 밝기(R2 빈)와 소형 크기 때문에 15-21/S2C-AQ2R2B/2T를 선택합니다.

1. 회로 설계:공통 5V 레일이 사용됩니다. 보수적인 VF 2.35V를 사용하여 각 LED에 대해 150옴 전류 제한 저항이 선택되어 약 17.7mA의 전류가 흐르며, 이는 25mA 최대값 안전하게 아래입니다.
2. PCB 레이아웃:소형 풋프린트로 20개의 LED 모두를 단일 행에 배치할 수 있습니다. 풋프린트의 캐소드 마크는 조립 오류를 방지하기 위해 패키지 도면과 명확하게 정렬됩니다.
3. 제조:테이프 및 릴 포장으로 PCB 조립업체가 자동 픽 앤 플레이스 기계를 사용하여 20개 구성 요소 모두를 빠르고 정확하며 안정적으로 장착할 수 있습니다.
4. 결과:패널은 균일하고 밝은 오렌지색 표시등을 가지며, 일관된 색상(파장 빈닝 덕분)과 밝기(광도 빈닝 덕분)를 가지며, 효율적이고 안정적으로 제조되었습니다.

12. 원리 소개

15-21 LED는 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 반도체 재료를 기반으로 합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이들의 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다—이 경우 브릴리언트 오렌지(~611 nm). 에폭시 수지 렌즈는 반도체 다이를 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며, 지정된 130도 시야각을 달성하기 위해 광 출력 패턴을 형성합니다.

13. 발전 동향

15-21과 같은 SMD LED의 진화는 몇 가지 주요 산업 동향을 따릅니다:

• 소형화:점점 더 작은 전자 장치를 가능하게 하기 위한 패키지 크기의 지속적인 축소(예: 0603에서 0402, 0201 미터법 크기로).
• 효율 증가:에피택셜 성장 및 칩 설계의 지속적인 개선으로 더 높은 발광 효율(전기 와트당 더 많은 광 출력)을 얻어 전력 소비 및 열 부하를 줄입니다.
• 신뢰성 향상:패키징 재료 및 다이 부착 기술의 개선으로 더 긴 동작 수명과 가혹한 조건(고온, 고습)에서 더 나은 성능을 이끌어냅니다.
• 고급 빈닝:전체 색상 디스플레이 및 자동차 조명 클러스터와 같이 높은 색상 일관성을 요구하는 응용 분야에 의해 추진되어 색상(파장) 및 플럭스에 대한 더 엄격한 빈닝 허용 오차가 표준이 되어 가고 있습니다.
• 통합:여러 LED 칩(RGB 또는 백색 + 색상)을 단일 패키지에 통합하거나 "스마트 LED" 모듈을 위한 제어 IC를 통합하는 추세입니다.

15-21이 성숙하고 신뢰할 수 있는 기술을 나타내는 동안, 새로운 패키지는 더 작은 풋프린트 또는 더 높은 효율을 제공할 수 있지만, 동작의 기본 원리와 주요 응용 가이드라인은 대체로 일관되게 유지됩니다.