SMD LED LTST-B680VEKT 데이터시트 - AlInGaP 레드 - 20mA - 710-1400mcd - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 장치(SMD) LED의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 부품은 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계되었으며, 공간이 제한된 응용 분야에 적합한 소형 폼 팩터를 특징으로 합니다. LED는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 재료를 사용하여 적색 광 출력을 생성합니다. 그 설계는 표준 적외선 리플로우 솔더링 공정과 호환되어 대량 생산에 이상적입니다.

1.1 특징

• 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 준수합니다.
• 자동 픽 앤 플레이스 장비용으로 7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 포장됨.
• 표준 EIA(Electronic Industries Alliance) 패키지 외형.
• 입력이 집적 회로(IC) 논리 레벨과 호환됩니다.
• 적외선 리플로우 솔더링 프로파일과의 호환성을 위해 설계되었습니다.
• JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) Moisture Sensitivity Level 3에 따라 사전 컨디셔닝되었습니다.

1.2 응용 분야

본 LED는 다음을 포함하되 이에 국한되지 않는 광범위한 전자 장비에 적합합니다:

• 통신 장치 (예: 무선 전화기, 휴대 전화).
• 사무 자동화 장비 (예: 노트북 컴퓨터, 네트워크 시스템).
• 가전제품 및 소비자 가전.
• 산업 제어 및 계측 패널.
• 실내 간판 및 디스플레이 응용.

2. Package Dimensions and Mechanical Data

이 LED는 표준 SMD 패키지를 채택하고 있습니다. 렌즈는 투명 워터 클리어입니다. 주요 치수는 길이, 너비, 높이를 포함하며, 상세 치수도에 별도로 명시되지 않는 한 일반 공차는 ±0.2mm입니다. 극성은 패키지 상의 캐소드 마크로 표시됩니다. 적절한 솔더 조인트 형성과 열 관리를 보장하기 위해 적외선 또는 기상 리플로우 솔더링을 위한 권장 PCB 부착 패드 레이아웃이 제공됩니다.

3. 기술 사양 심층 분석

3.1 절대 최대 정격

이 정격은 해당 값을 초과할 경우 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 전력 소산 (Pd): Ta=25°C에서 130 mW.
• 피크 순방향 전류 (I_F(peak)): 100 mA (펄스 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 0.1ms).
• 연속 순방향 전류 (I_F): 50 mA DC.
• 역전압 (V_R): 5 V. 참고: 본 장치는 역바이어스 상태에서 동작하도록 설계되지 않았으며, 이 등급은 주로 테스트 조건을 위한 것입니다.
• 동작 온도 범위 (T_opr): -40°C ~ +100°C.
• 저장 온도 범위 (T_stg): -40°C ~ +100°C.

3.2 전기 및 광학 특성

이는 주변 온도(T_a) 25°C, 순방향 전류(I_F달리 명시되지 않는 한, 20 mA의 (전류) 기준입니다.

• 광도 (I_V): 최소 710 mcd에서 최대 1400 mcd까지의 범위를 가집니다. CIE 명시야 시감도 곡선에 근사하도록 필터링된 센서를 사용하여 측정되었습니다.
• 시야각 (2θ_1/2): 120도 (일반적). 이는 중심축에서 측정된 광도의 절반 값이 되는 전체 각도입니다.
• 주 파장 (λ_d): 617.0 nm에서 630.0 nm 사이로, 인지되는 빨간색을 정의합니다. 허용 오차는 ±1 nm입니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ): 약 15 nm (일반적), 방출되는 빛의 스펙트럼 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F): 20 mA에서 1.8 V에서 2.6 V 사이.
• 역방향 전류 (I_R): 역방향 전압 5V 인가 시 최대 10μA.

4. Bin Rank System 설명

적용의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터에 따라 분류(Binning)됩니다. 이를 통해 설계자는 회로에 필요한 특정 전압 또는 밝기 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

4.1 순방향 전압(V_F) 빈닝

I_F = 20 mA에서 빈닝됨. 각 빈의 허용 오차는 ±0.1V입니다.

• 빈 D2: V_F = 1.8V ~ 2.0V
• Bin D3: V_F = 2.0V ~ 2.2V
• Bin D4: V_F = 2.2V ~ 2.4V
• Bin D5: V_F = 2.4V ~ 2.6V

4.2 광도 (I_V) 빈닝

I_F = 20 mA. 각 빈(Bin)은 ±11%의 허용 오차를 가집니다.

• 빈 V1: I_V = 710 mcd 에서 900 mcd
• Bin V2: I_V = 900 mcd 에서 1120 mcd
• Bin W1: I_V = 1120 mcd ~ 1400 mcd

5. 성능 곡선 분석

대표적인 성능 곡선은 다양한 파라미터 간의 관계를 보여줍니다. 이는 서로 다른 동작 조건에서의 소자 특성을 이해하는 데 필수적입니다.

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선): 지수적 관계를 나타내며, 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 발광 세기 대 순방향 전류: 작동 범위 내에서 일반적으로 거의 선형적인 관계로, 전류가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지 보여줍니다.
• 광도 대 주변 온도: 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 감소하는 정도를 보여주며, 이는 고출력 또는 고주변온도 응용 분야에서 열 관리에 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 분포: 주 파장을 중심으로 특징적인 반치폭을 가지는, 상대적 복사 출력 대 파장의 그래프.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 권장 리플로우 납땜 프로파일

무연(Pb-free) 솔더 공정의 경우, J-STD-020을 준수하는 프로파일을 따르십시오. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• Pre-heat: 150°C ~ 200°C.
• 예열 시간: 최대 120초.
• 최고 온도: 최대 260°C.
• 액상선 이상 시간: 솔더 페이스트 사양에 따르지만, 일반적으로 최대 10초입니다.
• 최대 리플로우 사이클 횟수: 2회.

참고: 실제 프로파일은 사용된 특정 PCB 설계, 부품 및 솔더 페이스트에 맞게 특성화되어야 합니다.

6.2 핸드 납땜

핸드 솔더링이 필요한 경우:

• 인두기 온도: 최대 300°C.
• 납땜 시간: 리드당 최대 3초.
• 최대 납땜 시도 횟수: 단 한 번만 가능.

6.3 세정

허가된 세정 용제만 사용하십시오. 세정이 필요한 경우, 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 침지하는 것이 허용됩니다. 지정되지 않은 화학 액체는 피하십시오.

7. 보관 및 취급

7.1 Moisture Sensitivity

본 제품의 Moisture Sensitivity Level(MSL) 등급은 3입니다. 원래의 방습 봉지가 건제제와 함께 밀봉된 상태에서:

• 30°C 이하 및 상대습도 70% 이하에서 보관하십시오.
• 유통기한은 백(Bag) 밀봉일로부터 1년입니다.

원래 백(Bag) 개봉 후:

• 보관 조건: 온도 ≤30°C, 상대습도 ≤60% RH.
• IR 리플로우 솔더링은 168시간(7일) 이내에 완료할 것을 권장합니다.
• 168시간 이상 보관 시, 건조제가 든 밀폐 용기나 질소 데시케이터에 보관하십시오.
• 168시간 이상 노출된 소자는 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝코닝"을 방지하기 위해 솔더링 전 약 60°C에서 최소 48시간 베이킹해야 합니다.

7.2 정전기 방전 (ESD)

본 데이터시트에서 ESD 민감 장치로 명시적으로 등급이 매겨지지는 않았지만, 정전기나 서지로 인한 손상을 방지하기 위해 접지된 작업대, 손목 스트랩 등 적절한 ESD 예방 조치를 취하여 LED를 포함한 모든 반도체 부품을 다루는 것은 표준 산업 관행입니다.

8. 애플리케이션 설계 고려사항

8.1 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 소자입니다. 균일한 밝기를 보장하고, 특히 여러 LED를 병렬로 연결할 때 전류 불균형을 방지하기 위해 각 LED마다 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 전류 조절 없이 전압원에서 LED를 직접 구동하는 것은 권장되지 않습니다. 순방향 전압(V_F)의 작은 변동으로도 소자 간 전류와 결과적으로 밝기에 큰 차이가 발생할 수 있기 때문입니다.

8.2 열 관리

최대 전력 소산은 130 mW입니다. 최대 연속 순방향 전류(50 mA) 근처 또는 그 수준에서 동작하면 열이 발생합니다. 접합부 온도를 안전한 한도 내로 유지하여 장기적인 신뢰성과 안정적인 광 출력을 보장하려면, 충분한 구리 면적으로 부착 패드를 방열판 역할을 하도록 하는 적절한 PCB 레이아웃이 중요합니다.

8.3 광학 설계

넓은 120도 시야각으로 인해 이 LED는 광범위한 영역 조명이나 넓은 각도에서의 가시성이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 보다 집중된 빔이 필요한 응용 분야의 경우, 보조 광학 부품(예: 렌즈)이 필요할 수 있습니다.

9. 포장 및 주문

표준 포장은 직경 7인치(178mm) 릴에 감긴 폭 8mm의 엠보싱 캐리어 테이프입니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 테이프 포켓은 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 따릅니다. 잔여 수량에 대해서는 최소 주문 수량 500개가 적용될 수 있습니다.

10. 기술 비교 및 선택 가이드

이 LED를 선택할 때 주요 차별점은 AlInGaP 기술로, 이는 GaAsP와 같은 구형 기술 대비 일반적으로 적색/주황색/호박색에서 더 높은 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공합니다. 상대적으로 높은 광도(최대 1400 mcd)와 넓은 시야각의 조합이 주목할 만합니다. 설계자는 V_F binning과 I_V 회로의 전압 헤드룸과 요구되는 밝기 일관성에 대한 빈닝. 표준 SMD 조립 공정(리플로우 솔더링, 테이프 앤 릴)과의 호환성은 자동화 생산에 있어 상당한 이점입니다.

11. 자주 묻는 질문 (FAQ)

11.1 전류 제한 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있습니까?

답변: 절대 권장하지 않습니다. 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 개별 소자마다 차이가 있을 수 있습니다. 전압원에서 직접 구동할 경우 열 폭주(thermal runaway)가 발생할 수 있습니다. 전류 증가는 더 많은 열을 발생시키고, 이는 V_F를 낮추어 더 많은 전류가 흐르게 하여 LED를 파괴할 수 있습니다. 항상 직렬 저항이나 정전류 구동기를 사용하십시오.

11.2 Dominant Wavelength와 Peak Wavelength의 차이는 무엇입니까?

답변: 지배 파장(λ_d)은 CIE 색도도에서 도출되며, LED의 출력이 인간의 눈에 보이는 색상과 동일하게 보이는 단색광의 단일 파장을 나타냅니다. 피크 파장은 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다. LED의 경우 색상 사양에 있어 지배 파장이 더 관련성이 높은 매개변수입니다.

11.3 개봉 후 저장 조건이 왜 그렇게 까다로운가요?

답변: SMD 패키지는 대기 중의 수분을 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 수분이 급격하게 기화되어 내부 압력을 생성하며, 이로 인해 패키지가 층간 분리되거나 다이가 균열("팝콘 현상")이 발생할 수 있습니다. 168시간의 플로어 라이프와 베이킹 요구사항은 이러한 위험을 관리하기 위한 표준화된(JEDEC MSL) 방법입니다.

12. Practical Design Example

시나리오: 5V DC 전원으로 구동되는 병렬 연결된 5개의 적색 LED 상태 표시 패널 설계. LED당 목표 순방향 전류는 20 mA입니다.

1. 직렬 저항 계산: 일반적인 V_F = 2.2V (Bin D3) 사용. R = (V_공급 - V_F) / I_F = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 Ω. 가장 가까운 표준값인 150 Ω을 사용하면 I_F ≈ 18.7 mA.
2. 저항 정격 전력: P = I² * R = (0.0187)² * 150 ≈ 0.052 W. 표준 1/8W(0.125W) 또는 1/10W 저항으로 충분합니다.
3. 회로 배치: 5개의 LED 각각에 150 Ω 저항을 직렬로 연결하세요. 병렬로 연결된 여러 LED가 단일 저항을 공유하면 V_F 변동으로 인해 밝기가 고르지 않게 됩니다.
4. PCB 열 설계: 특히 주변 온도가 높거나 외장이 기류를 제한하는 경우, LED 패드에 충분한 구리 면적이 연결되어 열을 발산할 수 있도록 하십시오.

13. 동작 원리

이 LED는 AlInGaP 재료로 제작된 반도체 p-n 접합을 기반으로 합니다. 접합의 전위 장벽을 초과하는 순방향 바이어스 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 재결합할 때 에너지가 광자(빛)의 형태로 방출됩니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 주 파장—이 경우 적색 스펙트럼(617-630 nm)—을 정의합니다. 투명 에폭시 렌즈는 반도체 다이를 캡슐화하여 기계적 보호를 제공하고 광 출력 패턴을 형성합니다.

14. 기술 동향

SMD LED는 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 더 엄격한 빈닝을 통한 향상된 색상 일관성, 그리고 증가된 신뢰성을 지향하며 계속 발전하고 있습니다. 광 출력을 유지하거나 증가시키면서 소형화되는 추세입니다. 더 나아가, 패키징 재료의 발전은 열 성능을 향상시켜 더 높은 구동 전류와 전력 밀도를 가능하게 하는 것을 목표로 합니다. 적색, 주황색, 호박색을 위한 AlInGaP 기술의 광범위한 채용은 온도에 따른 더 나은 성능과 더 긴 작동 수명을 제공하며, 오래되고 효율성이 낮은 재료를 대체했습니다. 온보드 제어 회로(예: 정전류 드라이버, 어드레서블 RGB LED)와 LED의 통합은 최종 사용자를 위한 시스템 설계를 단순화하는 또 다른 중요한 추세입니다.