SMD LED LTST-C19DKFKT-NB 사양서 - 오렌지색 AlInGaP - 20mA - 50mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 소자는 오렌지색 빛을 생성하기 위해 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 칩을 사용합니다. 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계된 이 LED는 업계 표준 8mm 테이프에 7인치 릴에 포장되어 대량 생산 환경에 적합합니다. 소형 풋프린트와 견고한 구조는 다양한 전자 분야에서 공간 제약이 있고 신뢰성 중심의 응용 분야에 적합합니다.

1.1 특징

• 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 준수합니다.
• 고광 효율을 위한 초고휘도 AlInGaP 반도체 칩을 사용합니다.
• 자동화 피크 앤 플레이스 장비를 위해 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 포장됩니다.
• 전자 산업 연합(EIA) 표준 패키지 외곽선을 준수합니다.
• 입력 논리 레벨은 표준 집적 회로(IC) 출력과 호환됩니다.
• 자동화 표면 실장 기술(SMT) 배치 장비와의 호환성을 위해 설계되었습니다.
• 무연(Pb-free) 조립 공정에 사용되는 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 프로파일을 견딥니다.

1.2 응용 분야

이 LED는 신뢰할 수 있고 컴팩트한 표시 또는 백라이트가 필요한 광범위한 전자 장비를 위해 설계되었습니다. 주요 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 통신 장비:라우터, 모뎀 및 핸드셋의 상태 표시기.
• 사무 자동화:키패드, 키보드 및 프린터와 스캐너의 상태 표시등 백라이트.
• 가전 제품:가정용 장치의 전원, 모드 또는 기능 표시기.
• 산업 장비:기계 및 제어 시스템용 패널 표시기.
• 마이크로디스플레이 및 사이니지:상징적 표시기 또는 작은 정보 디스플레이용 저수준 조명.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

다음 섹션은 정의된 조건에서 소자의 동작 한계와 성능 특성에 대한 상세한 분석을 제공합니다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 정격 및 특성은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않으며 회로 설계에서 피해야 합니다.

• 소비 전력(Pd):50 mW. 이는 패키지가 최대 접합 온도를 초과하지 않고 열로 방산할 수 있는 최대 총 전력(전류 * 순방향 전압)입니다.
• 피크 순방향 전류(I_FP):40 mA. 이는 최대 허용 순간 순방향 전류로, 일반적으로 열 상승을 관리하기 위해 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 지정됩니다.
• 연속 순방향 전류(I_F):20 mA. 이는 연속 동작을 위한 최대 권장 DC 전류로, 장기 신뢰성과 안정적인 광 출력을 보장합니다.
• 역방향 전압(V_R):5 V. 이 값을 초과하는 역바이어스 전압을 가하면 접합 항복 및 소자 고장이 발생할 수 있습니다.
• 동작 온도 범위:-30°C ~ +85°C. 소자가 정상적으로 기능하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 열화 없이 비동작 상태로 보관할 수 있는 온도 범위입니다.
• 솔더링 온도:10초 동안 260°C를 견딥니다. 이는 무연 리플로우 솔더링 공정과의 호환성을 정의합니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터는 정상 동작 조건(I_F= 5mA, Ta=25°C)에서 소자의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 광도(I_V):8.2 ~ 28.0 밀리칸델라(mcd). 명시(인간 눈) 반응 곡선과 일치하도록 필터링된 센서를 사용하여 측정된 축상 값입니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템을 통해 관리됩니다.
• 시야각(2θ_1/2):50도. 이는 광도가 축상(0°) 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로, 빔 확산을 정의합니다.
• 피크 방출 파장(λ_P):약 611 nm. 방출된 빛의 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주도파장(λ_d):595 ~ 610 nm. 이는 인간의 눈이 빛의 색상으로 인지하는 단일 파장으로, CIE 색도 좌표에서 파생됩니다. 색상 사양을 위한 핵심 파라미터입니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):약 17 nm. 최대 전력의 절반에서 방출 스펙트럼의 폭으로, 색순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압(V_F):1.70 ~ 2.30 V. 5mA 전류로 구동될 때 LED 양단의 전압 강하입니다. 이 범위도 빈닝을 통해 관리됩니다.
• 역방향 전류(I_R):최대 10 μA. 최대 역방향 전압(5V)이 인가될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터를 기준으로 분류(빈닝)됩니다. 이를 통해 설계자는 응용 분야에 필요한 특정 전압, 밝기 및 색상 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 순방향 전압(V_F) 빈닝

빈은 테스트 전류 5mA에서의 순방향 전압 범위를 정의합니다. 이는 전류 제한 회로 설계, 특히 여러 LED가 병렬로 연결될 때 균일한 전류 분배를 보장하기 위해 중요합니다.

• 빈 D1: V_F= 1.7V ~ 1.9V
• 빈 D2: V_F= 1.9V ~ 2.1V
• 빈 D3: V_F= 2.1V ~ 2.3V
• 빈당 허용 오차: ±0.1V

3.2 광도(I_V) 빈닝

빈은 최소 및 최대 광 출력을 분류하여 밝기 요구 사항에 따라 선택할 수 있게 합니다.

• 빈 K: I_V= 8.2 mcd ~ 11.0 mcd
• 빈 L: I_V= 11.0 mcd ~ 18.0 mcd
• 빈 M: I_V= 18.0 mcd ~ 28.0 mcd
• 빈당 허용 오차: ±15%

3.3 주도파장(λ_d) 빈닝

이 빈닝은 서로 다른 생산 로트 간의 색상 일관성을 보장하며, 일치하는 색상이 필요한 응용 분야에 필수적입니다.

• 빈 N: λ_d= 595 nm ~ 600 nm
• 빈 P: λ_d= 600 nm ~ 605 nm
• 빈 Q: λ_d= 605 nm ~ 610 nm
• 빈당 허용 오차: ±1 nm

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 소자 동작에 대한 통찰력을 제공합니다. 특정 곡선은 데이터시트에 참조되어 있지만, 일반적인 관계는 아래에 설명되어 있습니다.

4.1 전류 대 전압(I-V) 특성

순방향 전압(V_F)은 순방향 전류(I_F)와 대수 관계를 보입니다. 비선형적으로 증가하며, 매우 낮은 전류(턴-온 전압 근처)에서는 급격히 상승하고, 칩 및 패키지 내부의 직렬 저항으로 인해 더 높은 전류에서는 더 선형적으로 증가합니다. 지정된 전류 범위 내에서 LED를 동작시키면 안정적인 V_F와 최적의 효율을 보장합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

광 출력(광도)은 상당한 범위에서 순방향 전류에 거의 비례합니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 열 효과 증가와 드루프(droop)로 인해 효율(와트당 루멘)이 감소할 수 있습니다. 데이터시트의 일반 동작 조건인 5mA는 밝기, 효율 및 수명의 균형을 위해 선택되었습니다.

4.3 온도 의존성

LED 성능은 온도에 민감합니다. 접합 온도가 증가함에 따라:

- 순방향 전압(V_F)은 일반적으로 감소합니다.

- 주어진 전류에 대한 광도가 감소합니다.

- 주도파장이 약간 이동할 수 있습니다(일반적으로 AlInGaP의 경우 더 긴 파장 쪽으로). 일관된 광학 성능을 동작 온도 범위 내에서 유지하려면 PCB 설계에서 적절한 열 관리가 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

소자는 표준 SMD 패키지 외곽선을 준수합니다. 달리 명시되지 않는 한 주요 치수 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 렌즈는 검은색 캡이 있는 워터 클리어로, 산란광 반사를 줄이고 오렌지색 발광의 인지된 밝기를 향상시켜 대비를 높입니다.

5.2 권장 PCB 랜드 패턴

리플로우 중 신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성을 보장하기 위해 제안된 솔더 패드 레이아웃이 제공됩니다. 이 패턴은 좋은 솔더 웨팅, 적절한 정렬 및 충분한 기계적 강도를 용이하게 하면서 솔더 브리징을 최소화하도록 설계되었습니다. 이 권장 사항을 준수하는 것은 조립 수율에 매우 중요합니다.

5.3 극성 식별

캐소드는 일반적으로 소자 본체에 표시되며, 렌즈의 녹색 색조, 노치 또는 점으로 표시되는 경우가 많습니다. 올바른 회로 동작을 보장하기 위해 배치 시 올바른 극성을 관찰해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 IR 리플로우 솔더링 파라미터 (무연 공정)

이 소자는 무연 솔더링에 적합합니다. 중요한 파라미터는 피크 본체 온도가 최대 10초 동안 260°C를 초과하지 않는 것입니다. 완전한 리플로우 프로파일은 다음을 포함합니다:

- 예열/램프:플럭스를 활성화하고 열 충격을 최소화하기 위한 제어된 램프.

- 소킹 영역:일반적으로 최대 120초 동안 150-200°C로 보드 온도를 균일하게 합니다.

- 리플로우 영역:최대 260°C의 피크 온도로, 액상선 이상 시간(TAL)이 제어됩니다.

- 냉각 영역:솔더 접합을 고체화하기 위한 제어된 램프 다운.

프로파일은 특정 PCB 조립을 기반으로 JEDEC 표준 및 솔더 페이스트 제조업체 권장 사항을 따라 개발되어야 합니다.

6.2 핸드 솔더링

수동 솔더링이 필요한 경우 최대 300°C로 설정된 온도 제어 납땜 인두를 사용하십시오. 솔더 패드와의 접촉 시간은 접합당 3초 이하로 제한해야 하며, LED 패키지나 와이어 본드에 열 손상을 방지하기 위해 한 번만 수행해야 합니다.

6.3 보관 및 취급

- ESD 주의사항:LED는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 접지된 손목 스트랩, 방진 매트 및 제어된 환경에서 취급하십시오.

- 습기 민감도:패키지는 Moisture Sensitivity Level (MSL) 3 등급입니다. 원래 밀봉된 습기 차단 백이 열린 경우, 공장 조건(≤30°C/60% RH)에서 1주일(168시간) 이내에 부품을 IR 리플로우에 노출시켜야 합니다. 이 기간을 초과하여 보관하는 경우, 솔더링 전에 최소 20시간 동안 60°C에서 베이킹해야 합니다.

- 장기 보관:개봉되지 않은 백은 ≤30°C 및 ≤90% RH에서 보관해야 하며, 데이트 코드로부터 권장 유통 기한은 1년입니다.

6.4 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올(IPA) 또는 에틸 알코올과 같은 온화한 알코올 기반 용제를 사용해야 합니다. 침지는 상온에서 1분 미만이어야 합니다. 거친 또는 지정되지 않은 화학 물질은 플라스틱 렌즈와 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

소자는 보호 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프에 포장되어 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 공급됩니다. 표준 포장은 릴당 4000개를 포함합니다. 전체 릴 미만의 수량의 경우, 최소 500개 단위로 구매 가능합니다. 테이프 및 릴 치수는 ANSI/EIA-481 표준을 준수하여 자동화 피더와의 호환성을 보장합니다.

7.2 파트 넘버 해석

파트 넘버 LTST-C19DKFKT-NB는 특정 속성을 인코딩합니다:

- LTST:제품군/시리즈 식별자.

- C19DKFKT:패키지 유형, 색상 및 성능 특성을 정의하는 내부 코드.

- NB:접미사는 종종 특정 빈 조합 또는 특별 옵션(예: 특정 V_F/I_V/λ_d빈)을 나타냅니다. 이 접미사에 대한 정확한 빈 코드는 공급업체와 확인해야 합니다.

8. 응용 제안 및 설계 고려사항

8.1 전류 제한

LED는 전류 구동 소자입니다. 항상 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 구동 회로를 사용하십시오. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (V_공급- V_F) / I_F. 데이터시트(또는 선택한 빈)의 최대 V_F를 사용하여 공급 전압 변동 및 부품 허용 오차가 있어도 전류가 최대 정격을 초과하지 않도록 하십시오.

8.2 열 관리

소비 전력은 낮지만, PCB 구리 패드를 통한 효과적인 방열은 수명을 연장하고 안정적인 광 출력을 유지합니다. 열 패드에 연결된 충분한 구리 면적을 사용하고, 특히 높은 주변 온도 환경에서 또는 최대 전류 근처에서 구동할 때 열 확산을 개선하기 위해 내부 또는 하단 층으로의 열 비아를 고려하십시오.

8.3 광학 설계

50도의 시야각은 넓은 빔을 제공합니다. 더 집중된 빔이 필요한 응용 분야의 경우, 2차 광학(렌즈)를 사용할 수 있습니다. 검은색 캡은 측면 눈부심을 줄여, 축외 가시성을 최소화해야 하는 전면 패널 표시기에 LED를 적합하게 만듭니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 AlInGaP 오렌지색 LED는 다른 기술에 비해 뚜렷한 장점을 제공합니다:

- 대 전통적 GaAsP/GaP:AlInGaP는 동일한 구동 전류에 대해 훨씬 더 높은 광 효율과 밝기를 제공하여, 주어진 광 출력에 대해 더 낮은 전력 소비 또는 더 큰 가시성을 제공합니다.

- 대 형광체 변환 LED:직접 발광 AlInGaP LED는 일반적으로 더 좁은 스펙트럼 대역폭(≈17nm)을 가지며, 오렌지색으로 보이도록 필터링된 형광체 변환 백색 LED의 더 넓은 스펙트럼에 비해 더 포화되고 순수한 오렌지색을 제공합니다.

- 대 기타 패키지 크기:표준화된 EIA 패키지는 업계 표준 PCB 풋프린트 및 피크 앤 플레이스 노즐과의 광범위한 호환성을 보장하여 설계 및 조립 복잡성을 줄입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 이 LED를 3.3V 또는 5V 논리 출력에서 직접 구동할 수 있나요?

A: 전류 제한 저항 없이는 직접 구동할 수 없습니다. 순방향 전압은 ~1.8V이므로, 3.3V 또는 5V에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 LED를 파괴할 수 있습니다. 항상 적절한 직렬 저항을 계산하여 사용하십시오.

Q2: 광도 범위(8.2 ~ 28.0 mcd)가 왜 그렇게 넓나요?

A: 이는 반도체 제조의 자연적 변동 때문입니다. 빈닝 시스템(K, L, M)을 통해 응용 분야에 필요한 밝기 등급을 선택할 수 있어 생산 런 내에서 일관성을 보장합니다.

Q3: 피크 파장과 주도파장의 차이는 무엇인가요?

A: 피크 파장(λ_P)은 빛 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주도파장(λ_d)은 CIE 색도 좌표에서 계산되며, 인간의 눈이 색상으로 인지하는 단일 파장을 나타냅니다. λ_d는 색상 사양 및 매칭을 위한 더 관련성 높은 파라미터입니다.

Q4: 이 LED를 몇 번 리플로우할 수 있나요?

A: 데이터시트는 솔더링 조건(260°C, 10초)을 최대 두 번 적용할 수 있다고 명시합니다. 이는 잠재적인 재작업을 고려한 것입니다. 리플로우 사이클을 최소화하는 것이 가장 좋은 방법입니다.

11. 실용 응용 예시

시나리오: 네트워크 스위치용 상태 표시기 설계.

LED는 각 포트에서 "링크 활성"을 표시합니다. 설계는 3.3V 공급 레일을 사용합니다.

1. 전류 선택:적절한 밝기와 긴 수명을 위해 I_F= 5mA를 선택합니다.

2. 저항 계산:보수적인 V_F를 2.3V(데이터시트 최대값)로 가정하면, R = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200Ω입니다. 표준 220Ω 저항은 I_F≈ (3.3-1.8)/220 ≈ 6.8mA를 제공하며, 여전히 안전하고 좋은 밝기를 제공합니다.

3. 빈닝:패널의 모든 포트에서 균일한 외관을 위해, 엄격한 주도파장 빈(예: 빈 P: 600-605nm)과 일관된 광도 빈(예: 빈 L: 11-18mcd)을 지정하십시오.

4. PCB 레이아웃:권장 랜드 패턴을 사용하십시오. 캐소드 패드를 약간 더 큰 구리 푸어에 연결하여 약간의 방열을 제공하십시오.

5. 조립:IR 리플로우 프로파일 지침을 따르십시오. LED가 MSL 3 플로어 라이프를 초과하여 노출된 경우 보드를 베이킹해야 합니다.

12. 동작 원리

이 LED는 반도체 p-n 접합에서 전계 발광 원리에 따라 동작합니다. 활성 영역은 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP)로 구성됩니다. 접합의 턴-온 전압을 초과하는 순방향 바이어스 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 여기서 그들은 방사적으로 재결합하여 광자 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 밴드갭 에너지는 방출된 빛의 파장(색상)을 결정하며, 이 경우 오렌지 스펙트럼(≈605nm 주도파장)에 있습니다. 에폭시 렌즈 패키지는 반도체 칩을 보호하고 기계적 안정성을 제공하며 방출된 빛 패턴을 형성하는 역할을 합니다.

13. 기술 동향

이와 같은 SMD LED의 개발은 광전자 분야의 더 넓은 동향의 일부입니다:

- 효율 증가:지속적인 재료 과학 연구는 AlInGaP 및 기타 화합물 반도체의 내부 양자 효율 및 광 추출 효율을 개선하여 와트당 더 높은 루멘을 이끌어내는 것을 목표로 합니다.

- 소형화:더 작고 밀도 높은 전자 제품에 대한 추진은 광학 성능을 유지하거나 개선하면서 패키지 크기를 계속 줄여나가고 있습니다(예: 0603에서 0402 미터법 풋프린트로).

- 통합:동향에는 색상 혼합을 위해 단일 패키지에 여러 LED 칩(RGB)을 통합하거나, "스마트" 조명 솔루션을 위해 제어 IC와 LED를 결합하는 것이 포함됩니다.

- 신뢰성 및 표준화:자동차, 산업 및 전문 조명 응용 분야의 요구를 충족시키기 위해 엄격한 품질 표준, 더 긴 동작 수명 및 표준화된 테스트/성능 지표(예: 수명 예측을 위한 TM-21)에 중점을 둡니다.