SMD LED 12-21 딥 레드 1206 패키지 데이터시트 - 치수 3.2x1.6x1.1mm - 전압 1.75-2.35V - 전력 60mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

12-21 SMD LED는 고밀도 전자 조립을 위해 설계된 소형 표면 실장 장치입니다. AlGaInP 칩 기술을 활용하여 일반적인 주 파장 650 nm의 딥 레드 빛을 방출합니다. 주요 장점은 기존 리드형 LED에 비해 크게 줄어든 점유 면적으로, 최종 제품의 소형화를 가능하게 합니다. 이 부품은 7인치 릴 내 8mm 테이프에 포장되어 고속 자동 피크 앤 플레이스 및 솔더링 장비와 완벽하게 호환됩니다. 단색, 무연(Pb-free) 장치로 RoHS, EU REACH 및 할로겐 프리 표준(Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)을 준수합니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

소형화된 1206 패키지 형식(약 3.2mm x 1.6mm)은 더 작은 인쇄 회로 기판(PCB) 설계, 더 높은 부품 집적 밀도, 그리고 감소된 보관 및 운송 비용을 가능하게 합니다. 경량 구조로 인해 휴대용 및 공간 제약이 있는 응용 분야에 이상적입니다. 주요 타겟 시장에는 소비자 가전, 산업 제어 및 자동차 내장, 특히 계기판, 스위치 패널 및 멤브레인 키패드의 백라이트 기능이 포함됩니다. 또한 통신 장치(예: 전화, 팩스)의 상태 표시등 및 일반 목적 표시등 응용에도 적합합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 정의된 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이상에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 역방향 전압 (V_R):5V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):25 mA. 연속적으로 인가될 수 있는 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):60 mA (듀티 사이클 1/10, 1 kHz). 이 정격은 펄스 동작을 위한 것으로, 평균 전력 소산을 줄입니다.
• 전력 소산 (P_d):T_a=25°C에서 60 mW. 허용 가능한 최대 전력 손실로, V_F* I_F로 계산됩니다. 이 정격은 주변 온도가 증가함에 따라 감소합니다.
• 정전기 방전 (ESD):2000V (인체 모델). 중간 정도의 ESD 민감도를 나타내며, 적절한 취급 절차가 필요합니다.
• 동작 및 보관 온도:-40°C ~ +85°C (동작), -40°C ~ +90°C (보관). 신뢰할 수 있는 기능 및 비동작 보관을 위한 환경 범위를 지정합니다.
• 솔더링 온도:리플로우: 최대 10초 동안 피크 260°C. 핸드 솔더링: 단자당 최대 3초 동안 350°C. 조립 공정 제어에 중요합니다.

2.2 전기-광학 특성

T_a=25°C 및 I_F=20 mA에서 측정된 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 광도 (I_v):28.5 ~ 72.0 mcd (밀리칸델라). LED의 인지된 밝기입니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템을 통해 관리됩니다(섹션 3 참조).
• 시야각 (2θ_1/2):120도 (일반적). 이 넓은 각도는 백라이트 및 확산 표시등 응용에 적합한 넓은 방사 패턴을 제공합니다.
• 피크 파장 (λ_p):650 nm (일반적). 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):629.5 ~ 645.5 nm. 이는 인간의 눈이 인지하는 LED 색상의 단일 파장으로, 역시 빈닝을 통해 관리됩니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):20 nm (일반적). 최대 강도의 절반에서 측정된 방출 스펙트럼의 폭(FWHM)입니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 1.75 ~ 2.35 V. LED가 동작할 때 걸리는 전압 강하입니다. 낮은 V_F는 시스템 효율을 향상시킬 수 있습니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 10 μA. 장치가 역방향 바이어스될 때 발생하는 작은 누설 전류입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈으로 분류됩니다. 12-21 LED는 세 가지 독립적인 빈닝 기준을 사용합니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 20mA에서 측정된 광도에 따라 네 개의 빈(N1, N2, P1, P2)으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 응용 분야에 적합한 밝기 등급을 선택할 수 있어 다중 LED 어레이에서 균일한 외관을 보장합니다.

• 빈 N1:28.5 - 36.0 mcd
• 빈 N2:36.0 - 45.0 mcd
• 빈 P1:45.0 - 57.0 mcd
• 빈 P2:57.0 - 72.0 mcd

3.2 주 파장 빈닝

색상 일관성은 주 파장을 네 개의 코드(E7, E8, E9, E10)로 빈닝하여 제어됩니다. 이는 정밀한 색상 매칭이 필요한 응용 분야에서 매우 중요합니다.

• 빈 E7:629.5 - 633.5 nm
• 빈 E8:633.5 - 637.5 nm
• 빈 E9:637.5 - 641.5 nm
• 빈 E10:641.5 - 645.5 nm

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 전류 제한 저항 계산을 돕고 직렬 연결된 스트링에서의 전력 소산을 관리하기 위해 빈닝됩니다. 세 개의 빈(0, 1, 2)이 정의됩니다.

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

4. 성능 곡선 분석

제공된 텍스트에서 특정 그래프가 상세히 설명되지는 않았지만, 이러한 LED의 일반적인 성능 곡선에는 설계에 중요한 다음 관계들이 포함될 것입니다:

• I-V (전류-전압) 곡선:순방향 전압과 전류 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 무릎 전압은 약 1.8V입니다. V_F를 약간 초과하는 전압 증가는 크고 파괴적일 수 있는 전류 증가를 유발하므로 전류 제한 저항이 필수적입니다.
• 광도 대 순방향 전류:광도는 최대 정격까지 전류에 거의 선형적으로 증가합니다. I_F=20mA 이상에서 동작하면 밝기는 증가하지만 전력 소산 및 접합 온도도 증가합니다.
• 광도 대 주변 온도:내부 양자 효율 감소 및 기타 열적 효과로 인해 주변 온도가 상승함에 따라 광도는 일반적으로 감소합니다. 이는 고온 환경에서의 주요 고려사항입니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 약 650nm에서 피크를 보이며 ~20nm의 FWHM을 가져 딥 레드 색상 점을 확인시켜 줍니다.
• 순방향 전압 대 온도: V_F는 음의 온도 계수를 가지며, 접합 온도가 증가함에 따라 감소함을 의미합니다. 이는 정전류 구동 안정성에 영향을 줄 수 있습니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 도면

LED는 표준 1206 (3216 미터법) SMD 풋프린트를 따릅니다. 주요 치수(mm, 지정되지 않은 경우 허용 오차 ±0.1mm)에는 전체 길이(3.2), 너비(1.6), 높이(1.1)가 포함됩니다. 도면은 캐소드 식별 표시(일반적으로 패키지의 녹색 줄무늬 또는 모따기된 모서리)를 지정합니다. PCB 상의 권장 랜드 패턴(솔더 패드) 치수는 신뢰할 수 있는 솔더링에 중요하며 일반적으로 적절한 필릿을 형성하기 위해 장치 단자보다 약간 더 큽니다.

5.2 극성 식별

올바른 방향은 매우 중요합니다. 캐소드는 장치에 표시되어 있습니다. 이 표시(예: 색상 띠, 노치)를 식별하려면 데이터시트 다이어그램을 참조해야 합니다. 잘못된 극성은 LED가 점등되지 않게 하며 5V 이상의 역방향 전압을 인가하면 손상될 수 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

LED는 적외선 및 증기상 리플로우와 호환됩니다. 무연(Pb-free) 온도 프로파일이 지정됩니다:

• 예열:60-120초 동안 150-200°C. 열 충격을 최소화하기 위한 점진적인 가열.
• 액상선 이상 시간 (217°C):60-150초.
• 피크 온도:최대 260°C, 10초를 초과하지 않도록 유지.
• 최대 상승 속도:초당 3°C.
• 최대 하강 속도:초당 6°C.

중요 참고:패키지 및 와이어 본드에 과도한 열 응력을 피하기 위해 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링 지침

수리 작업이 필요한 경우:

• 팁 온도 < 350°C의 솔더링 아이언을 사용하십시오.
• 각 단자에 < 3초 동안 열을 가하십시오.
• 정격 전력 < 25W의 아이언을 사용하십시오.
• 각 단자를 솔더링하는 사이에 최소 2초 간격을 두십시오.
• 제거 시에는 두 단자를 동시에 가열하고 기계적 응력을 피하기 위해 듀얼 팁 솔더링 아이언을 권장합니다.

핸드 솔더링은 열 손상 위험이 더 높으며 생산에서는 피해야 합니다.

6.3 보관 및 습도 민감도

장치는 건제와 함께 습기 방지 백에 포장되어 있습니다.

• 개봉 전:≤30°C 및 ≤90% RH에서 보관하십시오.
• 개봉 후 (플로어 라이프):≤30°C 및 ≤60% RH에서 1년. 사용하지 않은 장치는 습기 방지 백에 다시 밀봉해야 합니다.
• 베이킹:건제 지시약 색상이 변하거나 보관 시간을 초과한 경우, 사용 전 60 ±5°C에서 24시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

LED는 7인치 직경 릴에 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 테이프 치수(포켓 크기, 피치)는 자동 공급기와의 호환성을 보장하기 위해 지정됩니다. 릴은 배치 장치에 장착하기 위한 특정 허브, 플랜지 및 외부 치수를 가집니다.

7.2 라벨 설명

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

• P/N:전체 제품 번호 (예: 12-21/R8C-AN1P2B/2D).
• QTY:릴 상의 수량.
• CAT (또는 광도 등급):광도 빈 코드 (예: P1).
• HUE (색도/파장 등급):주 파장 빈 코드 (예: E9).
• REF (순방향 전압 등급):전압 빈 코드 (예: 1).
• LOT No:품질 추적을 위한 제조 로트 번호.

8. 응용 설계 권장사항

8.1 일반적인 응용 회로

가장 일반적인 구동 방법은 직렬 전류 제한 저항입니다. 저항 값 (R_s)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R_s= (V_공급- V_F) / I_F. 빈에서 최대 V_F(예: 빈 2의 경우 2.35V)를 사용하면 최악의 경우 LED 변동에서도 충분한 전류를 보장합니다. 5V 공급 전압 및 I_F=20mA의 경우: R_s= (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5Ω. 표준 130Ω 또는 150Ω 저항이 적합합니다. 저항의 정격 전력은 최소 (I_F²* R_s) 이상이어야 합니다.

8.2 설계 고려사항 및 주의사항

• 전류 제한은 필수입니다:"주의사항"에서 강조된 바와 같이, 외부 전류 제한 메커니즘(저항 또는 정전류 드라이버)이 절대적으로 필요합니다. 전압원에 직접 연결하면 LED가 파괴됩니다.
• 열 관리:단일 LED는 약 60mW만 소산하지만, 고밀도 어레이 또는 고주변 온도에서의 동작은 PCB 레이아웃에 대한 열 방산 주의가 필요합니다. 다른 열원 근처에 배치하지 마십시오.
• ESD 보호:조립 중 ESD 안전 취급 절차를 구현하십시오. 민감한 환경에서는 회로 수준의 ESD 보호가 필요할 수 있습니다.
• 광학 설계:120도의 시야각은 넓은 커버리지를 제공합니다. 집중된 빛을 위해서는 2차 광학(렌즈)가 필요합니다. 투명 수지 패키지는 다이 색상이 허용되거나 외부 확산판과 함께 사용될 때 적합합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

기존 스루홀(예: 3mm, 5mm) 레드 LED와 비교하여 12-21 SMD LED는 다음을 제공합니다:

• 크기 감소:크게 줄어든 점유 면적과 프로파일로 현대적 소형화 설계를 가능하게 합니다.
• 자동화 호환성:대량, 저비용 표면 실장 조립을 위해 설계되었습니다.
• 향상된 신뢰성:SMD 패키지는 종종 PCB로 향하는 더 나은 열 경로를 가지며 응력을 유발할 수 있는 구부러진 리드가 없습니다.
• 다른 일부 SMD 레드 LED(예: 레드용 InGaN 사용)와 비교할 때, AlGaInP 기술은 일반적으로 레드/앰버 스펙트럼에서 더 높은 효율과 더 포화된 색상을 제공합니다.

주요 트레이드오프는 스루홀 부품에 비해 더 정밀한 PCB 제조 및 조립 공정이 필요하다는 점입니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

10.1 3.3V 공급 전압에서 어떤 저항을 사용해야 하나요?

최대 V_F2.35V 및 목표 I_F20mA를 사용합니다: R = (3.3 - 2.35) / 0.02 = 47.5Ω. 표준 47Ω 저항을 사용하십시오. 전류 확인: I = (3.3 - 2.0[일반적]) / 47 ≈ 27.7mA, 이는 25mA 연속 정격을 초과합니다. 안전을 위해 68Ω 저항을 선택하십시오: I = (3.3 - 2.0) / 68 ≈ 19.1mA, 이는 사양 내에 있습니다.

10.2 이 LED를 PWM 신호로 구동하여 밝기를 제어할 수 있나요?

예. 펄스 폭 변조(PWM)는 LED 디밍을 위한 훌륭한 방법입니다. 각 펄스의 피크 전류가 절대 최대 정격(I_FP= 10% 듀티 사이클 펄스의 경우 60mA)을 초과하지 않도록 하십시오. 주파수는 가시적인 깜빡임을 피할 수 있을 만큼 충분히 높아야 합니다(일반적으로 >100Hz).

10.3 보관 및 베이킹 정보가 왜 그렇게 중요한가요?

SMD 플라스틱 패키지는 공기 중의 수분을 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 수분이 빠르게 증발하여 패키지 박리 또는 다이 균열("팝콘 현상")을 일으킬 수 있는 내부 압력을 생성할 수 있습니다. 보관 조건 및 베이킹 절차는 이러한 고장 모드를 방지합니다.

10.4 주문 시 빈 코드를 어떻게 해석하나요?

제품에서 일관된 외관을 위해 광도(CAT), 주 파장(HUE) 및 선택적으로 순방향 전압(REF)에 대한 원하는 빈을 지정하십시오. 예를 들어, "CAT=P1, HUE=E9"를 요청하면 모든 LED가 유사한 밝기와 매우 특정한 딥 레드 색조를 가지게 됩니다. 지정하지 않으면 생산된 혼합물을 받을 수 있습니다.

11. 실용 응용 예시

11.1 자동차 계기판 스위치 백라이트

이 응용 분야에서는 여러 개의 12-21 LED가 계기판의 반투명 스위치 캡 또는 심볼 뒤에 배치됩니다. 넓은 120도 시야각은 심볼 전체에 걸쳐 균일한 조명을 보장합니다. 일반적으로 차량의 12V 시스템(전압 조정기를 통해)에서 병렬 스트링으로 구동되며, 각 스트링에는 자체 전류 제한 저항이 있습니다. -40°C ~ +85°C의 동작 범위는 자동차 내장 환경에 적합합니다. 파장(HUE 빈)의 일관성은 다른 내장 조명의 색상과 일치시키기 위해 여기서 매우 중요합니다.

11.2 네트워크 라우터 상태 표시등

단일 LED를 사용하여 전원 또는 네트워크 활동을 표시할 수 있습니다. 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀에 의해 구동됩니다. 회로에는 직렬 저항(MCU의 3.3V 또는 5V 출력에 대해 계산됨) 및 MCU 핀이 20mA를 직접 공급할 수 없는 경우 트랜지스터가 포함될 수 있습니다. 딥 레드 색상은 매우 잘 보입니다. SMD 패키지는 라우터 케이싱의 작은 표시등 창에 매우 가깝게 배치될 수 있게 합니다.

12. 동작 원리 소개

12-21 LED는 반도체 광자 장치입니다. 그 핵심은 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 재료로 만들어진 칩입니다. 다이오드의 접합 전위(∼1.8V)를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. 이 재료 시스템에서는 이 재결합 에너지의 상당 부분이 열이 아닌 광자(빛)로 방출됩니다. AlGaInP 층의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다—이 경우 약 650 nm의 딥 레드입니다. 투명 에폭시 수지 패키지는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며, 빛 출력을 120도 패턴으로 형성하는 기본 렌즈 역할을 합니다.

13. 기술 트렌드 및 배경

1206 SMD LED는 성숙하고 널리 채택된 패키징 기술을 나타냅니다. LED 패키징의 현재 트렌드는 초소형화 및 고밀도 어레이를 위해 더 작은 풋프린트(예: 0805, 0603, 0402)로 이동하고 있습니다. 또한 전통적인 플라스틱 패키지를 제거하여 최소 크기와 최적의 열 성능을 제공하는 칩 스케일 패키지(CSP)로의 강력한 트렌드도 있습니다. 레드 발광의 경우, AlGaInP가 여전히 매우 효율적이지만, 형광체 변환 LED 및 새로운 반도체 재료에 대한 발전이 계속되고 있습니다. 또한, 고급 조명 응용 분야를 위해 제어 전자 장치(예: 정전류 드라이버, PWM 컨트롤러)를 LED 패키지에 직접 통합하는 것("스마트 LED")이 점점 더 일반화되고 있습니다. 12-21 LED는 신뢰성, 단순성 및 표준 SMT 공정과의 호환성으로 인해 높이 평가되는 시장의 잘 확립되고 비용 최적화된 세그먼트에 위치하고 있습니다.

14. 응용 제한 면책 조항

이 제품은 일반 상업 및 산업 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 다음과 같은 고신뢰성 또는 안전 중요 시스템에서의 사용에 대해 특별히 검증되거나 보장되지 않습니다:

• 군사 또는 항공우주 장비
• 자동차 안전 시스템 (예: 브레이크 등, 에어백 제어)
• 의료 생명 유지 장비

이러한 응용 분야에서는 확장된 온도 범위, 향상된 신뢰성 테스트 및 다른 검증 절차를 가진 다른 제품이 필요합니다. 이 문서의 사양은 명시된 한계 내에서 그리고 구성 요소로서의 개별 단위에 대해서만 성능을 보장합니다. 시스템 수준의 성능 및 신뢰성은 최종 제품 설계자의 책임입니다.