1. 제품 개요
본 문서는 초소형 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 부품은 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립 공정을 위해 설계되어 대량 생산에 이상적입니다. 컴팩트한 폼 팩터는 다양한 현대 전자 제품에서 공간 제약이 있는 애플리케이션의 요구를 충족시킵니다.
1.1 핵심 장점
이 LED는 설계 엔지니어와 제조업체에게 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 준수하여 환경 안전성을 보장합니다. 부품은 산업 표준인 7인치 릴에 12mm 테이프로 공급되며, 이는 자동화 피크 앤 플레이스 장비와 완벽하게 호환되어 조립 라인을 간소화합니다. 또한 무연(Pb-free) PCB 조립의 표준인 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 전기적 특성은 집적 회로(IC) 논리 레벨과 호환되어 구동 회로 설계를 단순화합니다.
1.2 목표 시장 및 응용 분야
이 SMD LED의 다용도성은 다양한 전자 장비에 적합하도록 합니다. 주요 응용 분야에는 무선 전화기 및 휴대 전화와 같은 통신 장치, 노트북 및 태블릿과 같은 휴대용 컴퓨팅 장비, 네트워킹 시스템이 포함됩니다. 또한 상태 표시를 위한 가전 제품 및 다양한 산업 장비에서도 일반적으로 사용됩니다. 이러한 장치 내의 구체적인 기능으로는 상태 표시기, 전면 패널 및 키패드의 백라이트, 기호 및 신호를 위한 저수준 조명 등이 있습니다.
2. 심층 기술 파라미터 분석
전기적 및 광학적 파라미터에 대한 철저한 이해는 신뢰할 수 있는 회로 설계와 일관된 성능 달성에 중요합니다.
2.1 절대 최대 정격
이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 주변 온도(Ta) 25°C에서 명시됩니다. 최대 연속 DC 순방향 전류(IF)는 30 mA입니다. 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 0.1ms의 펄스 조건에서 80 mA의 피크 순방향 전류가 허용됩니다. 총 전력 소산(Pd)은 72 mW를 초과해서는 안 됩니다. 본 장치는 -40°C ~ +85°C의 온도 범위 내에서 동작하도록 정격되며, -40°C ~ +100°C 환경에서 보관할 수 있습니다.
2.2 전기-광학 특성
이러한 특성은 표준 시험 조건(Ta=25°C, IF=20mA)에서 측정되며, 대표적인 성능을 정의합니다. 광도(Iv)는 정의된 범위 내의 대표값을 가지며, 구체적인 최소값과 최대값은 Binning 섹션에 상세히 명시되어 있습니다. 광축에서의 광도가 절반이 되는 시야각(2θ1/2)은 110도로, 넓은 빔 패턴을 제공합니다. 발광 스펙트럼은 적색 영역으로, 최대 발광 파장(λp)은 639 nm, 주 발광 파장(λd)은 631 nm입니다. 스펙트럼 대역폭(Δλ)은 약 20 nm입니다. 순방향 전압(VF)은 일반적으로 2.0볼트이며, 20mA에서 최대 2.4볼트입니다. 역방향 전류(IR)는 역방향 전압(VR) 5V에서 최대 10 μA로 제한됩니다. 본 소자는 역방향 바이어스 하에서 동작하도록 설계되지 않았음에 유의하십시오.
3. Binning System 설명
대량 생산 시 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 등급(Bin)으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 애플리케이션에 필요한 최소 성능 기준을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.
3.1 광도 등급(Binning)
광도는 각기 다른 등급(Bin)으로 분류되며, 각 등급은 코드(R1, R2, S1, S2)와 20mA에서 측정된 밀리칸델라(mcd) 단위의 최소/최대 광도 범위로 정의됩니다. 예를 들어, R1 등급은 112~140 mcd의 광도를 포함하는 반면, S2 등급은 220~280 mcd를 포함합니다. 각 등급 내에는 +/-11%의 허용 오차가 적용됩니다. 이 시스템은 보장된 최소 밝기 수준의 LED 조달을 가능하게 합니다.
4. 성능 곡선 분석
그래픽 데이터는 다양한 조건에서의 소자 동작에 대한 깊은 통찰력을 제공하며, 이는 견고한 설계에 필수적입니다.
4.1 순방향 전류 대 광도
순방향 전류(IF)와 광도(Iv)의 관계는 일반적으로 동작 범위 내에서 선형적입니다. 전류를 증가시키면 광 출력이 증가하지만, 설계자는 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 절대 최대 전류 및 전력 소산 한계 내에서 동작해야 합니다.
4.2 순방향 전압 대 순방향 전류
이 곡선은 다이오드의 IV 특성을 보여줍니다. 순방향 전압은 전류에 따라 로그적으로 증가합니다. 이 곡선을 이해하는 것은 LED와 직렬로 연결된 전류 제한 저항을 설계하여 원하는 동작점을 설정하고 공급 전압 변동을 보상하는 데 중요합니다.
4.3 온도 의존성
LED 성능은 온도에 민감합니다. 일반적으로 순방향 전압(VF)은 접합 온도가 증가함에 따라 약간 감소하고, 발광 강도(Iv) 또한 감소합니다. 높은 주변 온도 환경이나 고출력 동작을 위한 설계는 이러한 디레이팅을 고려해야 합니다.
5. 기계적 및 패키지 정보
5.1 패키지 치수
본 장치는 산업 표준 SMD 패키지 외형을 준수합니다. 주요 치수는 본체 길이 2.0 mm, 너비 1.25 mm, 높이 1.1 mm입니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수 공차는 일반적으로 ±0.1 mm입니다. 정확한 랜드 패턴 설계를 위해서는 상세한 기계 도면을 참조해야 합니다.
5.2 극성 식별 및 패드 설계
캐소드는 일반적으로 노치, 녹색 점 또는 다른 리드 길이로 장치에 표시됩니다. 리플로우 중 적절한 솔더 조인트 형성을 보장하기 위해 권장 PCB 랜드 패턴(푸트프린트)이 제공됩니다. 이 패턴은 솔더 브리징이나 툼스토닝을 방지하면서도 신뢰할 수 있는 기계적 및 전기적 연결을 달성하는 데 중요합니다.
6. 솔더링 및 조립 지침
적절한 취급 및 조립은 장치의 신뢰성과 성능을 유지하는 데 중요합니다.
6.1 권장 IR 리플로우 프로파일
무연(Pb-free) 솔더링 공정의 경우, J-STD-020과 같은 표준을 준수하는 특정 리플로우 온도 프로파일을 권장합니다. 이 프로파일에는 예열 단계, 온도 상승 구간, 액상선 온도 이상 유지 시간(TAL), 260°C를 초과하지 않는 피크 온도, 그리고 제어된 냉각 속도가 포함됩니다. 이 프로파일을 준수하면 열 충격과 LED 패키지 손상을 방지할 수 있습니다.
6.2 보관 조건
SMD LED는 수분에 민감한 소자(MSD)입니다. 원래의 밀봉된 방습 백에 건조제와 함께 보관할 경우, ≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH) 조건에서 보관해야 하며 1년 이내에 사용해야 합니다. 백이 개봉되면 \"플로어 라이프\"가 시작됩니다. 부품은 ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 보관해야 하며, 168시간(7일) 이내에 처리(리플로우 솔더링)하는 것이 권장됩니다. 더 오래 노출된 경우, 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 \"팝콘 현상\"을 방지하기 위해 베이킹 절차(예: 60°C, 48시간)가 필요합니다.
6.3 세정
납땜 후 세척이 필요한 경우 지정된 용제만 사용해야 합니다. LED를 실온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 침지하는 것은 허용됩니다. 강력하거나 지정되지 않은 화학 물질은 에폭시 렌즈나 패키지 재질을 손상시킬 수 있습니다.
7. 포장 및 취급
부품은 보호 커버 테이프가 부착된 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며, 7인치(178 mm) 직경 릴에 권취됩니다. 표준 릴 수량은 릴당 4000개입니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다. 취급 시 적절한 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다.
8. 응용 노트 및 설계 고려사항
8.1 구동 회로 설계
LED는 전류 구동 소자입니다. 일관된 밝기를 보장하고 전류 편중을 방지하기 위해 병렬 구성의 각 LED에는 자체적인 전류 제한 저항이 필요합니다. 저항값은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (Vcc - VF) / IF. 여기서 Vcc는 공급 전압, VF는 LED 순방향 전압, IF는 원하는 순방향 전류입니다. 정전류원으로 LED를 구동하는 것이 가장 안정적인 방법입니다.
8.2 열 관리
소비 전력은 낮지만, PCB 상의 효과적인 열 관리는 수명을 연장하고 안정적인 광 출력을 유지하는 데 도움이 됩니다. LED 패드 주변에 충분한 구리 면적을 확보하는 것이 열 방산에 도움이 됩니다. 높은 주변 온도나 높은 구동 전류가 관련된 애플리케이션의 경우 열 고려 사항이 더욱 중요해집니다.
8.3 광학 설계
110도의 시야각은 상태 표시등에 적합한 넓은 발광 패턴을 제공합니다. 더 집중된 빔이 필요한 응용 분야의 경우, 렌즈나 라이트 파이프와 같은 2차 광학 부품을 사용할 수 있습니다. 렌즈 색상(이 경우 무색 투명)의 선택은 인지되는 색상과 발산광의 확산에 영향을 미칩니다.
9. 신뢰성 및 주의사항
본 제품은 표준 상업용 및 산업용 전자 장비에서 사용하도록 설계되었습니다. 고장 시 안전에 위험을 초래할 수 있는(예: 항공, 의료 생명 유지 장치 등) 탁월한 신뢰성이 요구되는 적용 분야의 경우, 추가적인 자격 심사 및 부품 제조업체와의 상담이 필수입니다. 항상 공개된 절대 최대 정격 및 권장 작동 조건 내에서 장치를 작동하십시오.
10. 기술 비교 및 동향
이 AlInGaP 기반 적색 LED는 GaAsP와 같은 구형 기술 대비 효율성과 색상 안정성에서 장점을 제공합니다. SMD LED의 동향은 더 높은 광효율(와트당 더 많은 광 출력), 더 작은 패키지 크기, 가혹한 환경 조건에서의 개선된 신뢰성을 지향하며 계속되고 있습니다. 무연 및 RoHS 준수 소재와 공정의 채택은 이제 업계 전반에 걸쳐 표준입니다.
LED 사양 용어
LED 기술 용어 완전 해설
광전 성능
| 용어 | 단위/표현 | 간단한 설명 | 중요성 |
|---|---|---|---|
| 광효율 | lm/W (루멘 퍼 와트) | 전력 1와트당 광속, 수치가 높을수록 에너지 효율이 높음을 의미합니다. | 에너지 효율 등급과 전기 요금을 직접적으로 결정합니다. |
| 광속 | lm (루멘) | 광원이 방출하는 총 빛의 양으로, 일반적으로 "밝기"라고 부릅니다. | 빛이 충분히 밝은지 여부를 결정합니다. |
| 시야각 | ° (도), 예: 120° | 광도가 절반으로 떨어지는 각도, 빔 폭을 결정합니다. | 조명 범위와 균일도에 영향을 미칩니다. |
| CCT (색온도) | K (켈빈), 예: 2700K/6500K | 빛의 온기/냉기, 낮은 값은 황색/따뜻함, 높은 값은 백색/시원함. | 조명 분위기와 적합한 시나리오를 결정합니다. |
| CRI / Ra | 무차원, 0–100 | 물체 색상을 정확하게 재현하는 능력, Ra≥80이면 양호함. | 색상 정확도에 영향을 미치며, 쇼핑몰, 박물관과 같이 높은 요구를 갖는 장소에서 사용됩니다. |
| SDCM | MacAdam 타원 스텝, 예: "5-step" | 색상 일관성 메트릭, 스텝이 작을수록 색상 일관성이 높음을 의미합니다. | 동일 배치의 LED 간 색상 균일성을 보장합니다. |
| 주파장 | nm (나노미터), 예: 620nm (적색) | 컬러 LED의 색상에 해당하는 파장. | 적색, 황색, 녹색 단색 LED의 색조를 결정합니다. |
| Spectral Distribution | 파장 대 강도 곡선 | 파장에 따른 강도 분포를 보여줍니다. | 색 재현도와 품질에 영향을 미칩니다. |
Electrical Parameters
| 용어 | Symbol | 간단한 설명 | 설계 고려사항 |
|---|---|---|---|
| 순방향 전압 | Vf | LED를 켜는 최소 전압, "시동 문턱값"과 유사합니다. | 구동기 전압은 ≥Vf이어야 하며, 직렬 연결된 LED의 전압은 합산됩니다. |
| 순방향 전류 | If | 일반 LED 동작을 위한 전류값. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| 최대 펄스 전류 | Ifp | 어둡게 하거나 깜빡이는 데 사용되는, 짧은 시간 동안 견딜 수 있는 피크 전류. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 역전압 | Vr | LED가 견딜 수 있는 최대 역전압, 이를 초과하면 항복이 발생할 수 있습니다. | 회로는 역접속이나 전압 서지를 방지해야 합니다. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | 칩에서 솔더로의 열 전달 저항으로, 값이 낮을수록 좋습니다. | 높은 열저항은 더 강력한 방열을 요구합니다. |
| ESD Immunity | V (HBM), 예: 1000V | 정전기 방전(ESD) 내성, 수치가 높을수록 취약성이 낮음. | 생산 과정에서 정전기 방지 대책 필요, 특히 민감한 LED의 경우. |
Thermal Management & Reliability
| 용어 | 핵심 지표 | 간단한 설명 | 영향 |
|---|---|---|---|
| 접합 온도 | Tj (°C) | LED 칩 내부의 실제 작동 온도. | 온도가 10°C 낮아질 때마다 수명이 두 배로 늘어날 수 있으며, 너무 높으면 광감쇠와 색변화를 초래합니다. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (시간) | 초기 광도의 70% 또는 80%로 밝기가 감소하는 데 걸리는 시간. | LED "서비스 수명"을 직접 정의합니다. |
| 광유지율 | % (예: 70%) | 시간 경과 후 유지되는 밝기 백분율. | 장기간 사용 시 밝기 유지율을 나타냅니다. |
| 색상 편이 | Δu′v′ 또는 MacAdam ellipse | 사용 중 색상 변화 정도. | 조명 장면에서 색상 일관성에 영향을 미침. |
| Thermal Aging | 재료 열화 | 장기간 고온에 의한 열화. | 휘도 저하, 색상 변화 또는 개방 회로(open-circuit) 고장을 유발할 수 있습니다. |
Packaging & Materials
| 용어 | 일반적인 유형 | 간단한 설명 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| 패키지 유형 | EMC, PPA, 세라믹 | 칩을 보호하고 광학/열 인터페이스를 제공하는 하우징 재료. | EMC: 내열성 우수, 비용 저렴; 세라믹: 방열성 우수, 수명 길다. |
| 칩 구조 | 프론트, 플립 칩 | 칩 전극 배열. | 플립 칩: 더 나은 방열, 더 높은 효율, 고출력용. |
| 형광체 코팅 | YAG, 실리케이트, 나이트라이드 | 블루 칩을 커버하고, 일부를 황색/적색으로 변환하여 혼합하여 백색광을 생성합니다. | 서로 다른 형광체는 효율, CCT 및 CRI에 영향을 미칩니다. |
| 렌즈/광학 | 평면, 마이크로렌즈, TIR | 광 분포를 제어하는 표면의 광학 구조. | 시야각과 광 분포 곡선을 결정합니다. |
Quality Control & Binning
| 용어 | 빈닝 콘텐츠 | 간단한 설명 | 목적 |
|---|---|---|---|
| 광속 빈 | 코드 예: 2G, 2H | 밝기에 따라 그룹화되며, 각 그룹은 최소/최대 루멘 값을 가집니다. | 동일 배치 내 밝기 균일성을 보장합니다. |
| Voltage Bin | 코드 예: 6W, 6X | 순방향 전압 범위별로 그룹화됨. | 드라이버 매칭을 용이하게 하고 시스템 효율을 향상시킵니다. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | 색좌표별로 그룹화하여 좁은 범위를 보장합니다. | 색상 일관성을 보장하여, 하나의 조명기구 내에서 색상 불균일을 방지합니다. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K 등 | CCT별로 그룹화되어 있으며, 각각 해당하는 좌표 범위를 가집니다. | 다양한 장면의 CCT 요구사항을 충족합니다. |
Testing & Certification
| 용어 | Standard/Test | 간단한 설명 | 유의성 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen maintenance test | 일정 온도에서 장기간 조명을 가동하며, 휘도 감소를 기록합니다. | LED 수명 추정에 사용됨 (with TM-21). |
| TM-21 | 수명 추정 표준 | LM-80 데이터를 기반으로 실제 조건에서의 수명을 추정합니다. | 과학적인 수명 예측을 제공합니다. |
| IESNA | 조명공학회 | 광학, 전기, 열적 시험 방법을 다룹니다. | 업계에서 인정받는 시험 기준. |
| RoHS / REACH | 환경 인증 | 유해 물질(납, 수은)이 없음을 보장합니다. | 국제적 시장 접근 요건. |
| ENERGY STAR / DLC | 에너지 효율 인증 | 조명용 에너지 효율 및 성능 인증. | 정부 조달 및 보조금 프로그램에 활용되어 경쟁력을 강화합니다. |