SMD LED 0201 적색 AlInGaP 데이터시트 - 치수 0.6x0.3x0.25mm - 전압 1.7-2.4V - 전력 72mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 0201 패키지 크기의 초소형 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 기술을 사용하여 적색 광 출력을 생성합니다. 극도로 작은 치수로 인해 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립 공정 및 공간이 제한적인 응용 분야에 적합합니다.

1.1 핵심 장점

• 초소형 풋프린트:0201 패키지는 표준화된 SMD LED 풋프린트 중 가장 작은 크기 중 하나로, 고밀도 PCB 설계를 가능하게 합니다.
• 자동화 호환성:고속 자동 피크 앤 플레이스 장비 및 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과의 호환성을 위해 설계되었습니다.
• RoHS 준수:본 소자는 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 준수하도록 제조되었습니다.
• IC 호환성:전기적 특성으로 인해 집적 회로 출력과 직접 인터페이싱이 가능합니다.

1.2 목표 시장 및 응용 분야

본 LED는 작은 크기와 신뢰할 수 있는 표시가 필요한 광범위한 소비자 및 산업용 전자 제품을 대상으로 합니다.

• 휴대용 전자 제품:휴대폰, 태블릿, 노트북, 웨어러블 기기의 상태 표시등.
• 네트워크 및 통신 장비:라우터, 스위치, 모뎀의 링크/활동 표시등.
• 가전 제품 및 사무 자동화:전원, 모드 또는 기능 표시등.
• 전면 패널 백라이트:심볼, 아이콘 또는 버튼의 조명.
• 일반 상태/신호 조명:소형이면서 밝은 시각적 표시기가 필요한 모든 응용 분야.

2. 기술 파라미터 심층 분석

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

2.1 절대 최대 정격

이는 어떠한 조건에서도, 순간적으로라도 초과해서는 안 되는 스트레스 한계입니다. 이 한계를 초과하여 동작하면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다.

• 전력 소산(Pd):72 mW. 이는 열로 손실될 수 있는 최대 허용 전력입니다. 이를 초과하면 과열 및 수명 단축으로 이어질 수 있습니다.
• 피크 순방향 전류(I_FP):80 mA. 이는 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용됩니다. 연속 DC 동작용이 아닙니다.
• DC 순방향 전류(I_F):30 mA. 이는 신뢰할 수 있는 장기 동작을 위한 최대 권장 연속 순방향 전류입니다.
• 동작 온도(T_opr):-40°C ~ +85°C. 소자는 이 주변 온도 범위 내에서 기능이 보장됩니다.
• 보관 온도(T_stg):-40°C ~ +100°C. 전원이 공급되지 않은 상태에서 이 범위 내에서 손상 없이 보관할 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 별도로 명시되지 않는 한, 25°C 주변 온도 및 20 mA 순방향 전류(I_F)의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다.

• 광도(I_V):170 - 340 mcd (최소 - 최대). 이는 인간의 눈 반응(CIE 곡선)에 맞춰 필터링된 센서로 측정한 LED의 인지된 밝기입니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템이 사용됨을 나타냅니다(섹션 3 참조).
• 시야각(2θ_1/2):110° (일반값). 이는 광도가 피크(축상) 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 110° 각도는 매우 넓은 시야 원뿔을 제공합니다.
• 피크 발광 파장(λ_p):624 nm (일반값). 이는 광학 발광 스펙트럼의 최고점에서의 파장입니다.
• 주 파장(λ_d):617 - 630 nm. 이는 CIE 색도도에서 도출되며, 인지된 색상(적색)을 가장 잘 설명하는 단일 파장을 나타냅니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):15 nm (일반값). 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 값이 작을수록 더 단색에 가까운 색상을 의미합니다.
• 순방향 전압(V_F):1.7 - 2.4 V. 20 mA로 구동될 때 LED 양단의 전압 강하입니다. 이 범위 또한 빈닝의 대상이 됩니다.
• 역방향 전류(I_R):V_R= 5V에서 100 μA (최대). 본 소자는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다. 이 파라미터는 누설 테스트 목적으로만 사용됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

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

3.1 광도(I_V) 빈닝

LED는 20 mA에서 측정된 광도에 따라 빈으로 분류됩니다.

• 빈 코드 S1:최소 170.0 mcd, 최대 240.0 mcd.
• 빈 코드 S2:최소 240.0 mcd, 최대 340.0 mcd.
• 각 빈 내 허용 오차는 ±11%입니다.

3.2 순방향 전압(V_F) 빈닝

LED는 또한 20 mA에서의 순방향 전압 강하에 따라 빈닝되며, 이는 병렬 회로의 전류 정합 및 전원 공급 설계에 중요합니다.

• 빈 코드 D2:최소 1.7 V, 최대 2.0 V.
• 빈 코드 D3:최소 2.0 V, 최대 2.2 V.
• 빈 코드 D4:최소 2.2 V, 최대 2.4 V.
• 각 빈 내 허용 오차는 ±0.10 V입니다.

4. 성능 곡선 분석

구체적인 그래픽 데이터는 데이터시트에 참조되어 있지만, 이러한 LED의 일반적인 성능 추세는 아래에 설명되어 있습니다.

4.1 전류 대 전압(I-V) 특성

LED는 다이오드와 유사한 I-V 곡선을 나타냅니다. 순방향 전압(V_F)은 전류에 따라 대수적으로 증가합니다. 20 mA에서 지정된 V_F 범위는 전류 제한 회로(일반적으로 직렬 저항) 설계에 매우 중요합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

광 출력(I_V)은 상당한 범위에서 순방향 전류(I_F)에 거의 비례합니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 열 증가로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다. 권장 20-30 mA 이하에서 동작하면 최적의 성능과 수명을 보장합니다.

4.3 온도 의존성

LED 성능은 온도에 민감합니다. 일반적으로 순방향 전압(V_F)은 접합 온도가 증가함에 따라 감소하는 반면, 광도 또한 감소합니다. -40°C ~ +85°C의 지정된 동작 온도 범위는 보장된 성능을 위한 한계를 정의합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

본 소자는 EIA 표준 0201 패키지 외형을 따릅니다. 주요 치수(밀리미터)는 길이 약 0.6mm, 너비 약 0.3mm, 높이 약 0.25mm입니다. 허용 오차는 일반적으로 ±0.2mm입니다. 렌즈는 투명하며, AlInGaP 칩이 적색광을 방출합니다.

5.2 권장 PCB 패드 설계

적절한 솔더링 및 IR 리플로우 중 기계적 안정성을 보장하기 위해 PCB용 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 설계는 일반적으로 소자의 단자보다 약간 큰 두 개의 직사각형 패드를 포함하여 양호한 솔더 필렛 형성을 용이하게 합니다.

5.3 극성 식별

0201 패키지의 경우, 극성은 일반적으로 부품 본체의 표시 또는 테이프 및 릴 포장의 내부 구조로 표시됩니다. 캐소드가 일반적으로 식별됩니다. 설계자는 올바른 배치를 보장하기 위해 테이프 방향 다이어그램을 참조해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

본 소자는 무연(Pb-free) 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. J-STD-020B에 따른 제안 프로파일이 제공되며, 주요 제한 사항은 다음과 같습니다.

• 예열:150-200°C, 최대 120초.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 이상 시간:열 손상 없이 적절한 접합 형성을 보장하기 위해 표준 프로파일 한계 내에 있도록 권장됩니다.

참고:실제 프로파일은 보드 두께, 부품 밀도 및 솔더 페이스트 사양을 고려하여 특정 PCB 어셈블리에 맞게 특성화되어야 합니다.

6.2 보관 및 취급

• 습기 민감도:소자는 건제제와 함께 습기 차단 백에 포장됩니다. 원래 백을 개봉하면, 부품은 주변 습도에 민감합니다.
• 플로어 라이프:건팩 백을 개봉한 후, ≤ 30°C / 60% RH 조건에서 보관 시 168시간(7일) 이내에 IR 리플로우를 완료하는 것이 권장됩니다.
• 장기 보관:168시간을 초과하여 보관할 경우, 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지하기 위해 솔더링 전에 부품을 재건조(예: 60°C, 48시간)해야 합니다.

6.3 세정

솔더링 후 세정이 필요한 경우, 이소프로필 알코올(IPA) 또는 에틸 알코올과 같은 알코올 계 용제만 사용해야 합니다. 침지는 상온에서 1분 미만으로 해야 합니다. 지정되지 않은 화학 물질은 LED 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

7. 포장 및 주문

7.1 테이프 및 릴 사양

부품은 12mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며, 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다.

• 릴당 수량:4000개.
• 최소 주문 수량(MOQ):잔여 수량의 경우 500개.
• 포장 표준:ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

8. 응용 권장사항

8.1 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 소자입니다. 특히 여러 LED가 병렬로 연결될 때 균일한 밝기를 보장하기 위해, 각 LED는 이상적으로 자체 전류 제한 저항을 가져야 합니다. LED를 직렬로 구동하면 동일한 전류가 흐르므로 광도 정합을 촉진합니다.

8.2 열 관리

전력 소산이 낮지만(최대 72mW), 적절한 PCB 레이아웃은 열 방산에 도움이 될 수 있습니다. 솔더 패드 주변에 충분한 구리 면적을 확보하고 PCB의 국부적인 핫스팟에 배치하지 않는 것이 장기적인 신뢰성에 기여합니다.

8.3 설계 검증

초소형 크기로 인해, 솔더링 후 육안 검사에는 확대가 필요할 수 있습니다. 전기적 테스트는 선택한 빈 코드에 대해 순방향 전압 및 광 출력이 예상 범위 내에 있는지 확인해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

본 부품의 주요 차별점은 패키지 크기에 있습니다. 0201 풋프린트는 0402 또는 0603 SMD LED와 같은 일반적인 대안보다 훨씬 작습니다. 이를 통해 더 높은 부품 밀도와 더 컴팩트한 최종 제품이 가능해집니다. 트레이드오프로는 더 큰 패키지에 비해 약간 낮은 최대 전력 소산 및 더 정밀한 조립 장비 필요성이 있을 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문(FAQ)

10.1 3.3V 또는 5V 논리 출력으로 이 LED를 직접 구동할 수 있나요?

아니요. 직렬 전류 제한 저항이 항상 필요합니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_공급- V_F) / I_F. 보수적인 설계를 위해 최대 V_F(2.4V)를 사용하고, 3.3V 공급 전압 및 목표 I_F 20mA일 때, R = (3.3 - 2.4) / 0.02 = 45Ω입니다. 표준 47Ω 저항이 적합할 것입니다.

10.2 빈닝이 중요한 이유는 무엇인가요?

빈닝은 생산 배치 내 색상 및 밝기 일관성을 보장합니다. 여러 LED가 나란히 사용되는 응용 분야(예: 표시등 패널)의 경우, 밝기 또는 색조의 가시적 차이를 피하기 위해 동일한 광도 및 전압 빈 코드를 지정하는 것이 중요합니다.

10.3 절대 최대 DC 전류를 초과하면 어떻게 되나요?

30 mA DC 이상으로 동작하면 접합 온도가 안전 한계를 초과합니다. 이는 광속 감소(LED가 시간이 지남에 따라 어두워짐)를 가속화하고 파괴적 고장으로 이어질 수 있습니다. 항상 권장 DC 순방향 전류 내에서 동작하도록 회로를 설계하십시오.

11. 실용 설계 사례 연구

시나리오:단일 적색 상태 LED가 있는 컴팩트 IoT 센서 모듈 설계. 4층 PCB에서 공간이 극도로 제한적입니다.

구현:최소 풋프린트를 위해 0201 LED가 선택되었습니다. 보드 가장자리 근처에 배치됩니다. 47Ω, 0201 크기 저항이 LED 애노드와 3.3V 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀 사이에 직렬로 배치됩니다. GPIO는 오픈 드레인 출력으로 구성되어 활성화 시 접지로 전류를 싱크합니다. 캐소드는 GPIO 핀에 연결되고, 애노드는 저항을 통해 3.3V에 연결됩니다. 이 구성은 MCU가 GPIO를 로우로 설정하여 LED를 켤 수 있게 합니다. 데이터시트의 랜드 패턴이 PCB 레이아웃에 사용됩니다. 조립 업체에 부품의 습기 민감도 등급(MSL) 및 제어된 리플로우 프로파일 필요성을 알립니다.

12. 동작 원리

본 LED는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 기반으로 합니다. 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체 접합의 활성 영역으로 주입됩니다. 이들의 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)에 해당합니다. 본 경우 적색 스펙트럼(~624 nm)입니다. 투명 에폭시 렌즈는 반도체 칩을 캡슐화하고 광 출력 빔을 형성합니다.

13. 기술 동향

표시등 LED의 일반적인 동향은 전자 장치의 소형화를 지원하기 위해 더 작은 패키지 크기(0201 및 01005와 같은)로 계속 이동하고 있습니다. 또한 효율 증가(단위 전력당 더 많은 광 출력) 및 가혹한 조건에서의 신뢰성 향상에 초점이 맞춰져 있습니다. 더 나아가, 다른 수동 소자 또는 드라이버와의 통합을 다중 칩 모듈로 만드는 것도 개발 영역이지만, 본 제품과 같은 이산 LED는 많은 응용 분야에서 설계 유연성 및 비용 효율성을 위해 필수적으로 남아 있습니다.