SMD LED 노란색 확산 AlInGaP 사양서 - 120도 시야각 - 1.8-2.4V 순방향 전압 - 72mW 소비 전력 - 한국어 기술 데이터시트

1. 제품 개요

본 문서는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 사용하여 확산 노란색 광 출력을 생성하는 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 사양을 상세히 설명합니다. 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계된 이 부품은 소형 풋프린트를 특징으로 하여 다양한 전자 장비의 공간 제약이 있는 응용 분야에 적합합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 LED의 주요 장점은 유해 물질 제한(RoHS) 지침 준수, 자동화 피크 앤 플레이스 장비 호환성, 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정 적합성을 포함합니다. 이는 대량 생산을 용이하게 하기 위해 7인치 직경 릴에 8mm 표준 테이프로 공급됩니다. 장치는 수분 민감도에 대해 JEDEC 레벨 3 표준으로 사전 처리됩니다. 목표 응용 분야는 통신 인프라, 사무 자동화 장비, 가전 제품, 산업용 제어판 및 실내 간판에 이릅니다. 구체적인 용도로는 상태 표시등, 상징 조명, 전면 패널 백라이트 등이 있습니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

표준 조건에서 장치의 동작 한계와 성능에 대한 포괄적인 이해는 신뢰할 수 있는 회로 설계에 매우 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계 이하 또는 이 한계에서의 동작은 보장되지 않습니다. 모든 값은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

• 소비 전력(Pd):72 mW. 이는 장치가 열로 방출할 수 있는 최대 허용 전력입니다.
• 피크 순방향 전류(I_F(피크)):80 mA. 이 전류는 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 0.1ms의 펄스 조건에서만 허용됩니다.
• 연속 순방향 전류(I_F):30 mA DC. 이는 연속 동작을 위한 최대 권장 전류입니다.
• 동작 온도 범위:-40°C ~ +85°C.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +100°C.

2.2 전기 및 광학적 특성

이 파라미터들은 정상 동작 조건에서 장치의 일반적인 성능을 정의하며, 별도로 명시되지 않는 한 Ta=25°C 및 테스트 전류(I_F) 20mA에서 측정됩니다.

• 광도(I_V):최소 140.0 mcd에서 최대 450.0 mcd까지 범위입니다. 일반적인 값은 이 범위 내에 있습니다. 광도는 명시(CIE) 눈 반응 곡선에 근사하는 센서와 필터 조합을 사용하여 측정됩니다.
• 시야각(2θ_1/2):120도 (일반적). 광도가 축 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로 정의되는 이 넓은 시야각은 확산 렌즈의 결과로, 표시등 응용 분야에 적합한 넓고 균일한 조명 패턴을 제공합니다.
• 피크 방출 파장(λ_P):약 592 nm (일반적). 이는 스펙트럼 전력 분포가 최대에 도달하는 파장입니다.
• 주 파장(λ_d):584.5 nm에서 594.5 nm 사이로 지정됩니다. 이는 인간의 눈이 색상(노란색)을 정의하기 위해 인지하는 단일 파장으로, CIE 색도 좌표에서 도출됩니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):약 15 nm (일반적). 이는 방출된 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타냅니다.
• 순방향 전압(V_F):20mA에서 1.8 V (최소)에서 2.4 V (최대)까지 범위입니다. 일반적인 값은 이 범위 내에 있습니다. 이 파라미터는 드라이버 설계 및 전원 공급 장치 선택에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류(I_R):역방향 전압(V_R) 5V가 인가될 때 최대 10 μA입니다. 장치가 역방향 바이어스에서 동작하도록 설계되지 않았음을 유의하는 것이 중요합니다. 이 테스트 조건은 특성화를 위한 것입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산의 일관성을 보장하고 설계자가 특성이 밀집된 LED를 선택할 수 있도록 장치는 주요 파라미터를 기준으로 빈으로 분류됩니다.

3.1 순방향 전압(V_f) 빈닝

단위는 I_F= 20mA에서 측정된 볼트(V)입니다. 각 빈의 허용 오차는 ±0.1V입니다.

• 빈 D2:1.8V (최소) ~ 2.0V (최대)
• 빈 D3:2.0V (최소) ~ 2.2V (최대)
• 빈 D4:2.2V (최소) ~ 2.4V (최대)

3.2 광도(I_V) 빈닝

단위는 I_F= 20mA에서 측정된 밀리칸델라(mcd)입니다. 각 빈의 허용 오차는 ±11%입니다.

• 빈 R2:140.0 mcd ~ 180.0 mcd
• 빈 S1:180.0 mcd ~ 224.0 mcd
• 빈 S2:224.0 mcd ~ 280.0 mcd
• 빈 T1:280.0 mcd ~ 355.0 mcd
• 빈 T2:355.0 mcd ~ 450.0 mcd

3.3 주 파장(W_d) 빈닝

단위는 I_F= 20mA에서 측정된 나노미터(nm)입니다. 각 빈의 허용 오차는 ±1nm입니다.

• 빈 H:584.5 nm ~ 587.0 nm
• 빈 J:587.0 nm ~ 589.5 nm
• 빈 K:589.5 nm ~ 592.0 nm
• 빈 L:592.0 nm ~ 594.5 nm

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 다양한 파라미터 간의 관계를 보여주는 일반적인 특성 곡선이 포함되어 있습니다. 이 곡선들은 비표준 조건에서 장치 동작을 이해하는 데 필수적입니다.

4.1 전류 대 전압(I-V) 특성

이 곡선은 순방향 전압(V_F)과 순방향 전류(I_F) 사이의 관계를 보여줍니다. AlInGaP LED의 경우 이 곡선은 일반적으로 지수적입니다. 설계자는 이를 사용하여 원하는 동작 전류에 필요한 구동 전압을 결정하고 소비 전력(P_d= V_F* I_F)을 계산합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

이 그래프는 광 출력(I_V)이 구동 전류(I_F)에 따라 어떻게 변하는지 나타냅니다. 이 관계는 권장 동작 범위 내에서는 일반적으로 선형이지만 더 높은 전류에서는 포화됩니다. 전류를 통한 밝기 제어가 필요한 회로 설계에 매우 중요합니다.

4.3 온도 의존성

순방향 전압과 광도가 주변 온도에 따라 어떻게 변하는지를 보여주는 곡선이 일반적으로 포함됩니다. 광도는 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 감소하는 반면, 순방향 전압은 감소합니다. 이 정보는 극한 온도 환경에서 동작하는 응용 분야에 매우 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 극성

장치는 산업 표준 SMD 패키지 외형을 따릅니다. 상세한 기계 도면은 길이, 너비, 높이, 리드 간격 및 전체 허용 오차(일반적으로 ±0.2mm)를 지정합니다. 패키지는 지정된 120도 시야각을 달성하기 위해 확산 렌즈를 특징으로 합니다. 극성은 캐소드 표시 또는 장치 풋프린트의 특정 패드 형상으로 표시됩니다.

5.2 권장 PCB 부착 패드 레이아웃

신뢰할 수 있는 솔더링과 적절한 열 관리를 보장하기 위한 랜드 패턴 설계가 제공됩니다. 여기에는 솔더 브리징을 방지하고 리플로우 공정 중 강력한 기계적 결합을 보장하기 위한 권장 솔더 패드 치수와 간격이 포함됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 IR 리플로우 솔더링 프로파일

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

• 예열 온도:150°C ~ 200°C.
• 예열 시간:최대 120초.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 이상 시간:최대 10초 (리플로우 사이클을 두 번을 초과하지 않는 것이 권장됨).

최적의 프로파일은 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 달라지므로 이에 따라 특성화되어야 함을 강조합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우 다음 제한 사항을 준수해야 합니다:

• 솔더링 아이언 온도:최대 300°C.
• 솔더링 시간:접합당 최대 3초. 이는 한 번만 수행해야 합니다.

6.3 보관 및 취급 조건

적절한 보관은 수분 흡수를 방지하는 데 매우 중요하며, 이는 리플로우 중 "팝콘 현상"(패키지 균열)을 일으킬 수 있습니다.

• 밀봉 패키지:≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오. 1년 이내에 사용하십시오.
• 개봉 패키지:≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관하십시오. 구성 요소는 노출 후 168시간(7일) 이내에 리플로우되어야 합니다. 더 긴 보관을 위해서는 건조제가 있는 밀폐 용기 또는 질소 건조기를 사용하십시오.
• 베이킹:168시간 이상 노출된 경우, 수분을 제거하기 위해 조립 전 약 60°C에서 최소 48시간 동안 베이킹하십시오.

6.4 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우 지정된 용제만 사용하십시오. 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것이 권장됩니다. 지정되지 않은 화학 물질은 LED 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

7. 응용 설계 고려사항

7.1 구동 방식

LED는 전류 구동 장치입니다. 여러 LED를 구동할 때 균일한 밝기를 보장하려면 전류 제한 저항과 직렬로 연결하거나, 바람직하게는 정전류원으로 구동해야 합니다. 순방향 전압(V_F)의 변동으로 인해 LED를 직접 병렬로 연결하는 것은 권장되지 않으며, 이는 상당한 전류 불균형과 밝기 불균일을 초래할 수 있습니다.

7.2 열 관리

소비 전력이 상대적으로 낮지만(최대 72mW), 특히 높은 주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 동작할 때 PCB의 적절한 열 설계는 여전히 중요합니다. 과도한 접합 온도는 광 출력을 감소시키고 장치 수명을 단축시킵니다. 솔더 패드 주변에 충분한 구리 면적을 확보하는 것이 열 방산에 도움이 됩니다.

7.3 적용 시 주의사항

이 제품은 표준 상업용 및 산업용 전자 장비에서 사용하기 위한 것입니다. 항공, 의료 생명 유지 또는 운송 제어 시스템과 같이 예외적인 신뢰성이 요구되거나 고장이 안전을 위협할 수 있는 응용 분야에는 특별한 상담이 필요합니다. 설계자는 모든 절대 최대 정격 및 권장 동작 조건을 준수해야 합니다.

8. 포장 및 릴 사양

LED는 커버 테이프로 밀봉된 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며, 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다. 자동화 조립 장비와의 호환성을 보장하기 위해 테이프 포켓 및 릴 허브/플랜지에 대한 주요 치수 세부 사항이 제공됩니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 AlInGaP 노란색 LED의 주요 차별화 요소는 확산 렌즈로 가능해진 넓은 120도 시야각과 AlInGaP 재료 시스템의 특정 색상 특성의 조합입니다. 이 재료 시스템은 일반적으로 다른 일부 노란색 발광 기술에 비해 높은 발광 효율과 온도 및 전류에 대한 우수한 색상 안정성을 제공합니다. V_F, I_V 및 λ_d에 대한 상세한 빈닝 구조는 색상 또는 밝기가 중요한 응용 분야에서 정밀한 선택을 가능하게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

피크 파장(λ_P)은 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 물리적 파장입니다. 주 파장(λ_d)은 인간의 색상 인지(CIE 좌표)를 기반으로 계산된 값으로, LED의 인지된 색상과 일치하는 순수 스펙트럼 색상의 단일 파장을 나타냅니다. 설계 목적상, 주 파장은 색상 사양에 더 관련이 있습니다.

10.2 이 LED를 30mA로 연속 구동할 수 있나요?

예, 30mA DC는 최대 연속 순방향 전류 정격입니다. 그러나 최적의 수명과 신뢰성을 위해 절대 최대값 이하, 예를 들어 일반적인 테스트 전류인 20mA에서 동작하는 것이 종종 좋습니다. 실제 구동 전류는 응용 분야의 필요한 밝기와 열 조건에 따라 결정되어야 합니다.

10.3 패키지를 개봉한 후 리플로우에 엄격한 시간 제한이 있는 이유는 무엇인가요?

SMD 패키지는 대기 중의 수분을 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 수분이 빠르게 증발하여 패키지를 균열시키거나 내부 계면을 박리시킬 수 있는 내부 압력을 생성할 수 있습니다. 이를 "팝콘 현상"이라고 합니다. 168시간의 플로어 라이프는 지정된 온도 및 습도 한계 내에서 보관된다고 가정할 때 이 위험이 관리되는 최대 권장 노출 시간입니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 네트워크 라우터용 다중 표시등 상태 패널 설계패널에는 여러 개의 노란색 상태 LED가 균일하게 밝아야 합니다. 설계자는 시각적 변동을 최소화하기 위해 동일한 광도 빈(예: 빈 T1: 280-355 mcd)에서 LED를 선택합니다. 전원 공급 설계를 단순화하기 위해 더 좁은 순방향 전압 빈(예: 빈 D3: 2.0-2.2V)의 LED를 선택합니다. LED는 20mA로 설정된 정전류 드라이버를 사용하여 12V 레일에서 직렬 스트링 구성으로 구동되어 각 LED를 통해 동일한 전류가 흐르고 완벽한 밝기 일치를 보장합니다. 넓은 120도 시야각은 사무실 환경에서 다양한 각도에서 표시등이 명확하게 보이도록 합니다. PCB 레이아웃에는 권장 패드 형상과 열 방산을 위한 접지면으로의 작은 열 릴리프 연결이 포함됩니다.

12. 동작 원리

이 LED는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 이종 구조를 기반으로 합니다. 재료의 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 바이어스 전압이 인가되면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 복합 시 방사적으로 재결합합니다. 이 재결합 중에 방출되는 에너지는 노란색 파장 범위(약 590 nm)의 광자에 해당합니다. 반도체 칩을 캡슐화하는 확산 에폭시 렌즈는 방출된 빛을 산란시켜 좁은 빔에서 지정된 120도 시야각으로 방사 패턴을 넓혀 표시등 응용 분야에 적합한 더 확산되고 균일한 외관을 생성합니다.

13. 기술 동향

표면 실장 LED 기술은 더 높은 효율, 더 작은 패키지 크기 및 개선된 색 재현성을 지속적으로 발전시키고 있습니다. AlInGaP는 고효율 적색, 주황색 및 노란색 LED를 위한 지배적인 재료로 남아 있지만, 효율 한계를 더욱 확장하기 위한 에피택셜 구조 및 형광체 시스템 최적화에 대한 연구가 계속되고 있습니다. 패키징 동향에는 동일한 풋프린트 내에서 개선된 열 관리 설계와 초슬림 소비자 가전 제품을 위한 더 얇은 프로파일 개발이 포함됩니다. 자동화 및 신뢰성 추구는 테이프 및 릴 포장과 리플로우 솔더링 호환성에 대한 표준을 계속해서 개선하고 있습니다.