SMD LED 19-213 데이터시트 - 브릴리언트 그린 - 120° 시야각 - 2.7-3.2V - 25mA - 워터클리어 레진 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

19-213은 현대적이고 컴팩트한 전자 애플리케이션을 위해 설계된 표면실장 장치(SMD) LED입니다. 인듐갈륨질화물(InGaN) 칩 기술을 활용하여 선명한 녹색광 출력을 생성합니다. 이 부품의 주요 장점은 미니어처 크기로, PCB(인쇄회로기판) 점유 면적을 크게 줄이고, 더 높은 부품 집적도를 허용하며, 최종 사용자 장비의 전반적인 소형화에 기여합니다. 가벼운 구조는 공간과 무게가 중요한 제약 조건인 애플리케이션에 이상적인 선택이 되게 합니다.

LED는 7인치 직경 릴에 감겨진 8mm 테이프에 패키징되어 있어, 고속 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와 완벽하게 호환됩니다. 이 호환성은 대량 생산을 위한 제조 공정을 간소화합니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

19-213 SMD LED의 핵심 장점은 SMD 폼 팩터와 재료 규정 준수에서 비롯됩니다. 기존 리드 프레임의 제거로 PCB에 대한 더 강력한 연결과 높은 진동 환경에서 더 나은 성능을 제공합니다. 본 제품은 무연으로 분류되며, EU의 RoHS(유해물질 제한) 지침을 준수하고 REACH(화학물질의 등록, 평가, 승인 및 제한) 규정을 준수합니다. 또한 할로겐 프리로, 브롬(Br)과 염소(Cl) 함량이 각각 900 ppm 미만이고 합계가 1500 ppm 미만이어서 환경 친화적인 설계에 적합합니다.

타겟 애플리케이션은 다양하며, 표시기 및 백라이트 기능에 중점을 둡니다. 주요 시장에는 자동차 내장(예: 계기판 및 스위치 백라이트), 통신 장비(예: 전화기 및 팩스 기계의 표시등), 소비자 가전(예: LCD, 스위치 및 심볼용 평면 백라이트)이 포함됩니다. 범용적인 특성으로 인해 다양한 다른 표시기 애플리케이션에도 적합합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 정의된 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다. 이러한 한계와 전형적인 값을 이해하는 것은 신뢰할 수 있는 회로 설계에 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동 조건이 아닙니다.

• 역방향 전압 (VR): 5V- 5V를 초과하는 역방향 바이어스 전압을 가하면 즉시 접합 파괴가 발생할 수 있습니다. 데이터시트는 장치가 역방향 작동을 위해 설계되지 않았음을 명시적으로 언급합니다; 이 정격은 주로 IR 테스트 조건을 위한 것입니다.
• 순방향 전류 (IF): 25mA- LED를 통해 흐를 수 있는 최대 연속 DC 전류입니다. 이 값을 초과하면 과도한 열이 발생하여 광속 감가가 가속되거나 파괴적인 고장이 발생할 수 있습니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP): 100mA: 두 가지 프로파일을 지정합니다: 리플로우 솔더링(260°C 피크, 최대 10초) 및 핸드 솔더링(350°C 납땜 인두 팁, 단자당 최대 3초).
• 전력 소산 (Pd): 95mW- 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력으로, VF * IF로 계산됩니다. 이 한계 근처에서 작동하려면 PCB의 신중한 열 관리가 필요합니다.
• 정전기 방전 (ESD): 150V (HBM)- 이 휴먼 바디 모델 정격은 중간 수준의 ESD 민감도를 나타냅니다. 조립 및 취급 중 적절한 ESD 처리 절차는 잠재적 또는 즉각적인 고장을 방지하기 위해 필수적입니다.
• 작동 온도 (Topr): -40°C ~ +85°C- 장치가 게시된 사양 내에서 기능이 보장되는 주변 온도 범위입니다.
• 저장 온도 (Tstg): -40°C ~ +90°C- 비작동 상태에서의 저장 온도 범위입니다.
• 솔더링 온도 (Tsol): Specifies two profiles: Reflow soldering (peak of 260°C for up to 10 seconds) and Hand soldering (iron tip at 350°C for up to 3 seconds per terminal).

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 달리 명시되지 않는 한 Ta=25°C 및 IF=5mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다. 이들은 LED의 광학적 성능을 정의합니다.

• 광도 (Iv): 45 - 112 mcd (최소 - 최대)- 밀리칸델라로 측정된 LED의 인지된 밝기입니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템이 사용됨을 나타냅니다(섹션 3에서 상세 설명). 전형적인 값은 명시되지 않으며, 이 범위 내 어딘가에 있습니다.
• 시야각 (2θ1/2): 120° (전형적)- 광도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 각도 범위입니다. 이는 매우 넓은 시야각으로, 오프축 위치에서 가시성이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.
• 피크 파장 (λp): 518 nm (전형적)- 방출된 빛의 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λd): 520 - 535 nm- LED의 출력과 동일한 인지된 색상을 유발할 단색광의 단일 파장입니다. 이는 색상 사양을 위한 핵심 파라미터이며 빈닝됩니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ): 35 nm (전형적)- 방출 스펙트럼의 너비로, 최대 전력의 절반에서 측정됩니다(반치폭 - FWHM). 35nm 값은 InGaN 녹색 LED의 특징입니다.
• 순방향 전압 (VF): 2.70 - 3.20 V- 테스트 전류 5mA로 구동될 때 LED 양단의 전압 강하입니다. 이 범위도 빈닝 대상입니다. 이 파라미터의 허용 오차는 빈 값에서 ±0.05V입니다.
• 역방향 전류 (IR): 50 μA (최대)- 지정된 역방향 전압(5V)이 인가될 때의 최대 누설 전류입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 색상과 밝기 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 19-213은 세 가지 독립적인 빈닝 파라미터를 사용합니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 IF=5mA에서 측정된 광도에 따라 네 개의 빈(P1, P2, Q1, Q2)으로 분류됩니다. 빈의 범위는 다음과 같습니다: P1 (45.0-57.0 mcd), P2 (57.0-72.0 mcd), Q1 (72.0-90.0 mcd), Q2 (90.0-112.0 mcd). 빈 값에 ±11%의 허용 오차가 적용됩니다. 설계자는 애플리케이션에 필요한 밝기 수준을 충족시키기 위해 적절한 빈을 선택해야 합니다.

3.2 주 파장 빈닝

색상 일관성은 주 파장을 세 그룹으로 빈닝하여 관리합니다: X (520-525 nm), Y (525-530 nm), Z (530-535 nm). ±1nm의 허용 오차가 적용됩니다. 이는 특정 배치의 모든 LED가 매우 유사한 녹색 색조를 생성하도록 보장합니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 0.1V 단계로 다섯 그룹으로 빈닝됩니다: 29 (2.70-2.80V), 30 (2.80-2.90V), 31 (2.90-3.00V), 32 (3.00-3.10V), 33 (3.10-3.20V). 허용 오차는 ±0.05V입니다. VF 빈을 알면, 특히 여러 LED를 직렬로 구동할 때 더 정밀한 전류 제한 회로 설계에 도움이 될 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 비표준 조건에서 LED의 동작을 이해하는 데 필수적인 여러 전형적인 특성 곡선이 포함되어 있습니다.

4.1 상대 광도 대 주변 온도

이 곡선은 주변 온도(Ta)가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 모든 LED와 마찬가지로, 19-213은 온도 상승에 따라 광속 감가를 경험합니다. 설계자는 LED 또는 그 환경이 따뜻해질 수 있는 애플리케이션에서 이 열적 감가를 고려하여 최대 작동 온도에서 충분한 밝기가 유지되도록 해야 합니다.

4.2 상대 광도 대 순방향 전류

이 그래프는 구동 전류와 광 출력 사이의 비선형 관계를 설명합니다. 전류를 증가시키면 밝기가 증가하지만, 효율(와트당 루멘)은 일반적으로 열 발생 증가로 인해 더 높은 전류에서 감소합니다. 또한 전류가 최대 정격에 접근함에 따라 광 출력이 포화되는 것을 보여줍니다.

4.3 순방향 전압 대 순방향 전류 (IV 곡선)

IV 곡선은 회로 설계의 기본입니다. 다이오드에서 전압과 전류 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 전형적인 순방향 전압 근처의 곡선 "무릎"은 LED가 상당히 빛을 내기 시작하는 지점입니다. 이 곡선은 적절한 전류 제한 방법(예: 저항값 또는 정전류 드라이버 설정)을 선택하는 데 중요합니다.

4.4 방사 패턴

극좌표도는 광 강도의 공간적 분포를 묘사합니다. 19-213의 120° 시야각은 넓고 람베르시안과 유사한 방출 패턴을 초래합니다. 이는 광범위한 영역 조명과 다양한 각도에서 보아야 하는 표시기에 대한 적합성을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

데이터시트는 중요한 치수를 포함한 LED 패키지의 상세한 2D 도면을 제공합니다. 주요 측정값에는 전체 길이, 너비, 높이, 솔더 패드의 크기와 위치, 캐소드 식별자(일반적으로 모서리의 노치 또는 녹색 표시)의 위치가 포함됩니다. 지정되지 않은 모든 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 이 도면은 CAD 소프트웨어에서 PCB 랜드 패턴(풋프린트)을 생성하는 데 필수적입니다.

5.2 극성 식별

정확한 극성은 작동에 매우 중요합니다. 패키지에는 캐소드(-) 단자를 식별하기 위한 시각적 마커가 포함되어 있습니다. 설계자와 조립 기술자는 PCB에 부품을 올바르게 배향하기 위해 치수 도면을 참조해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

이 가이드라인을 준수하는 것은 LED를 손상시키지 않고 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 달성하는 데 중요합니다.

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

권장되는 무연 리플로우 온도 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다: 150-200°C 사이의 예열 구역(60-120초), 액상선(217°C) 이상 시간(60-150초), 260°C를 초과하지 않는 피크 온도, 피크에서 최대 시간(10초). 최대 상승 속도는 6°C/초, 최대 냉각 속도는 3°C/초입니다. 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링 주의사항

핸드 솔더링이 필요한 경우 극도의 주의가 필요합니다. 납땜 인두 팁 온도는 350°C 이하여야 하며, 각 단자와의 접촉 시간은 3초를 초과해서는 안 됩니다. 저전력 인두(≤25W)를 권장합니다. 각 단자를 솔더링할 때마다 최소 2초의 간격을 두어 열 방출을 허용해야 합니다.

6.3 저장 및 습기 민감도

LED는 건조제와 함께 습기 방지 배리어 백에 포장됩니다. 부품을 사용할 준비가 될 때까지 백을 열어서는 안 됩니다. 개봉 후 사용하지 않은 LED는 ≤30°C 및 ≤60% 상대 습도에서 저장하고 168시간(7일) 이내에 사용해야 합니다. 저장 시간을 초과하거나 건조제가 습기 흡수를 나타내는 경우, 사용 전 60±5°C에서 24시간 동안 베이킹 처리가 필요합니다. 이는 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지하기 위함입니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

부품은 데이터시트에 지정된 치수의 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프는 표준 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 자동 조립 장비와의 호환성을 위해 릴 치수(허브 직경, 플랜지 직경, 너비)가 제공됩니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 여러 주요 코드가 포함되어 있습니다: P/N(제품 번호), QTY(포장 수량), CAT(광도 등급/빈), HUE(색도/주 파장 등급), REF(순방향 전압 등급), LOT No(추적 가능한 로트 번호). 이 라벨링을 이해하는 것은 재고 관리 및 생산에서 올바른 성능 빈을 사용하는 데 중요합니다.

8. 애플리케이션 설계 고려사항

8.1 전류 제한은 필수

데이터시트는 외부 전류 제한 저항(또는 정전류 드라이버)을반드시사용해야 한다고 강조합니다. LED는 순방향 전압을 약간 초과하는 작은 전압 증가에 대해 전류가 급격하게 지수적으로 증가하는 특성을 보입니다. 전류 제한 없이는 공급 전압의 사소한 변동조차도 전류가 최대 정격을 초과하게 하여 즉각적인 고장을 초래할 수 있습니다.

8.2 열 관리

패키지 자체가 열을 소산하지만, 열 제거의 주요 경로는 솔더 패드를 통해 PCB 구리로 전달되는 것입니다. 높은 주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 작동하는 애플리케이션의 경우, 적절한 열 릴리프가 있는 PCB, 더 넓은 구리 트레이스, 또는 열을 소산하는 데 도움이 되는 그라운드 플레인에 연결된 전용 열 패드 사용을 고려하십시오.

8.3 ESD 보호

150V HBM ESD 정격을 고려할 때, 정전기 방전이 발생하기 쉬운 환경, 특히 LED가 사용자가 접근 가능한 경우 LED에 연결된 라인에 기본적인 ESD 보호(예: 서지 보호 다이오드 또는 직렬 저항 사용)를 포함하는 것이 좋습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

19-213은 매우 넓은 120° 시야각과 워터클리어 레진의 조합을 통해 주로 차별화됩니다. 많은 표시기 LED는 시야각을 넓히기 위해 확산 레진을 사용하지만, 이는 피크 온축 강도를 감소시킵니다. 19-213은 클리어 레진으로 넓은 각도를 달성하여, 오프축 가시성을 유지하면서 직접 온축에서 더 높은 인지된 밝기를 제공할 수 있습니다. 현대 환경 규정(RoHS, REACH, 할로겐 프리)에 대한 완전한 준수는 대부분의 새로운 설계에 있어 표준적이지만 필수적인 요구사항이기도 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 5V 공급 전압에서 어떤 저항값을 사용해야 하나요?

저항값(R)은 원하는 순방향 전류(IF)와 특정 LED 빈의 순방향 전압(VF)에 따라 다릅니다. 옴의 법칙을 사용하십시오: R = (공급 전압 - VF) / IF. 예를 들어, 5V 공급 전압, VF 3.0V(빈 31), 목표 IF 20mA: R = (5 - 3.0) / 0.020 = 100 옴. 항상 저항의 전력 소산을 계산하십시오: P_저항 = (공급 전압 - VF) * IF. 이 경우, P = 2V * 0.02A = 0.04W이므로, 표준 1/8W(0.125W) 저항으로 충분합니다.

10.2 이 LED를 PWM 신호로 구동하여 디밍할 수 있나요?

네, 펄스 폭 변조(PWM)는 LED 디밍을 위한 훌륭한 방법입니다. LED를 빠르게 켜고 끄는 방식으로 작동합니다. 인지된 밝기는 듀티 사이클(LED가 켜져 있는 시간의 백분율)에 비례합니다. PWM 디밍은 색상 변화를 일으킬 수 있는 아날로그 디밍(전류 감소)과 달리 LED의 색상 일관성을 유지합니다. 가시적인 깜빡임을 피하기 위해 PWM 주파수가 충분히 높아야 합니다(일반적으로 >100Hz).

10.3 저장 및 베이킹 공정이 왜 그렇게 중요한가요?

SMD 패키지는 대기 중의 습기를 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 습기는 빠르게 증발하여 패키지 내부에 증기압을 생성할 수 있습니다. 이는 내부 박리, 레진 균열 또는 와이어 본드 고장으로 이어질 수 있습니다. 이를 "팝콘 현상"이라고 합니다. 습기 민감 포장 및 베이킹 절차는 이 고장 모드를 방지하기 위해 설계되었습니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

11.1 패널 백라이트용 다중 LED 어레이

작은 LCD 또는 스위치 패널을 백라이트하기 위해 여러 개의 19-213 LED를 어레이로 배열할 수 있습니다. 순방향 전압 빈닝으로 인해, LED를 직렬로 연결하는 것보다 각각 자체 전류 제한 저항이 있는 병렬 연결이 일반적으로 더 신뢰할 수 있습니다. 이 구성은 개별 LED 간의 VF 변동이 불균일한 전류 분배와 밝기를 유발하지 않도록 보장합니다. 여러 병렬 LED 채널을 위해 설계된 정전류 드라이버 IC는 더 큰 어레이에 대해 가장 균일하고 효율적인 솔루션을 제공할 것입니다.

11.2 마이크로컨트롤러와 함께하는 상태 표시기

마이크로컨트롤러 GPIO 핀에서 직접 구동할 때는 핀의 전류 공급/싱크 능력을 확인해야 합니다. 많은 MCU 핀은 20-25mA의 한계를 가지며, 이는 이 LED의 최대값과 잘 맞습니다. 회로는 LED와 MCU 핀과 접지 사이(전류 싱크 구성) 또는 VCC(전류 소스 구성)에 연결된 직렬 저항으로 구성됩니다. 저항값은 MCU의 출력 전압(예: 3.3V)과 LED의 VF를 사용하여 계산됩니다.

12. 동작 원리 소개

19-213 LED는 인듐갈륨질화물(InGaN)로 제작된 반도체 다이오드 구조를 기반으로 합니다. 다이오드의 접합 전위(약 2.7-3.2V)를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체의 활성 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 구성은 반도체의 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출된 빛의 파장(색상)을 직접 결정합니다. 이 경우, 합금은 녹색 스펙트럼(520-535 nm)에서 광자를 생성하도록 조정됩니다. 워터클리어 에폭시 레진 캡슐런트는 반도체 칩을 보호하고 기계적 안정성을 제공하며, 방출된 빛을 120° 시야각으로 형성하는 렌즈 역할을 합니다.

13. 기술 트렌드 및 배경

19-213은 SMD LED 시장에서 성숙하고 널리 채택된 기술을 대표합니다. 이 분야의 트렌드는 몇 가지 주요 발전을 지속적으로 추구하고 있습니다. 첫째, 광 효율 증가(전기 입력 와트당 더 많은 광 출력)를 위한 지속적인 추구가 있으며, 이는 에너지 효율을 향상시킵니다. 둘째, 특히 녹색 스펙트럼에서 더 높은 색 순도와 채도를 위한 추구가 활발히 진행 중입니다. 셋째, 패키지 소형화는 계속되고 있으며, 19-213보다 더 작은 폼 팩터가 초소형 장치에서 일반화되고 있습니다. 마지막으로, 통합이 증가하는 추세로, 다색 LED(RGB) 또는 통합 제어 회로가 있는 LED(예: I2C 어드레서블 LED)가 여러 기능을 단일 패키지로 결합하여 설계와 조립을 단순화하고 있습니다. 신뢰성, 넓은 가용성 및 규정 준수에 중점을 둔 19-213은 방대한 표시기 및 조명 애플리케이션 생태계의 기본 구성 요소 역할을 합니다.