SMD LED LTST-B680QEKT 데이터시트 - AlInGaP 레드 - 120mW - 2.6V - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 부품은 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립 공정을 위해 설계되었으며, 공간이 중요한 제약 조건인 응용 분야에 적합합니다. 이 LED는 적색광을 생성하기 위해 Aluminum Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) 반도체 재료를 사용하여 현대 전자 설계에 성능과 신뢰성의 균형을 제공합니다.

1.1 특징 및 핵심 장점

이 LED는 여러 주요 산업 표준 및 제조 요구사항을 충족하도록 설계되어 디자이너와 제조업체에게 뚜렷한 이점을 제공합니다.

• 환경 규정 준수: 본 장치는 유해물질 제한(RoHS) 지침을 준수합니다.
• 제조 호환성: 이 제품은 7인치 릴에 산업 표준 8mm 테이프로 공급되어 고속 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비와 완벽하게 호환됩니다.
• 공정 호환성: 이 패키지는 표면 실장 기술(SMT) 조립 라인에서 일반적으로 사용되는 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정을 견딜 수 있도록 설계되었습니다.
• 신뢰성: 이 부품은 JEDEC Moisture Sensitivity Level 3로 가속된 사전 조건화 테스트를 거치며, 이는 솔더링 전 일반적인 취급 및 보관 조건에 적합한 견고한 패키지 구조를 나타냅니다.
• Electrical Interface: I.C.(Integrated Circuit)와 호환되어 디지털 제어 회로에 직접 통합이 가능합니다.

1.2 목표 응용 분야 및 시장

소형 크기, 신뢰성 및 성능 특성으로 인해, 이 LED는 광범위한 전자 장비를 대상으로 합니다. 주요 적용 분야는 다음과 같습니다:

• 통신 장비: 라우터, 모뎀 및 네트워크 스위치의 상태 표시기.
• 사무 자동화: 프린터, 스캐너 및 복합기의 표시등.
• 소비자 가전: 가전제품 및 오디오/비디오 장비의 전면 패널 백라이트, 전원 상태 표시등 및 기능 기호.
• 산업 장비: 기계 상태, 고장 표시 및 운전 피드백 패널.
• 일반 목적: 소형, 고휘도, 신뢰성 높은 적색 상태 표시기 또는 상징적 조명이 필요한 모든 애플리케이션.

2. 기술 파라미터 심층 분석

본 섹션은 LED의 전기적, 광학적, 열적 사양에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다. 이러한 파라미터를 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 장기적인 성능 보장에 매우 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계 스트레스 조건을 정의합니다. 이는 정상 작동 조건이 아닙니다.

• 전력 소산 (Pd): 120 mW. 이는 장치가 손상 없이 열로 발산할 수 있는 최대 전력량입니다. 이 한도를 초과하면 반도체 접합부의 과열 위험이 있습니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP): 80 mA. 이는 최대 허용 순간 순방향 전류로, 일반적으로 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 과도한 발열을 방지하기 위해 규정됩니다.
• Continuous Forward Current (I_F): 50 mA. 이는 지정된 주변 온도 조건에서 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• Reverse Voltage (V_R): 5V. 이 값보다 큰 역전압을 인가하면 LED 접합부의 항복 및 파괴적 고장을 초래할 수 있습니다. 데이터시트는 본 장치가 역방향 동작을 위해 설계되지 않았음을 명시적으로 기술하고 있습니다.
• Operating & Storage Temperature Range: -40°C ~ +100°C. 이는 동작 중 및 비활성 보관 상태 모두에서의 환경 온도 한계를 정의하며, 패키지 및 다이의 재료 무결성을 보장합니다.

2.2 전기-광학적 특성

이러한 매개변수는 표준 시험 조건(Ta=25°C, I_F=20mA) 그리고 장치의 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_V): 450 - 1120 mcd (밀리칸델라). 이는 인간 눈의 명시 응답과 일치하도록 필터링된 센서로 측정한 LED의 인지된 밝기입니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템을 통해 관리됩니다(섹션 3 참조).
• 관찰 각도 (2θ)_1/2): 120도 (일반적). 이는 광도가 피크(축상) 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 120° 각도는 상태 표시등에 적합한 넓고 확산된 방출 패턴을 나타냅니다.
• 피크 방출 파장 (λ_P): 631 nm (typical). 이는 스펙트럼 파워 출력이 가장 높은 파장입니다. AlInGaP 재료의 물리적 특성입니다.
• Dominant Wavelength (λ_d): 624 nm (typical). 이는 인간의 눈이 인지하는 LED 색상과 가장 잘 일치하는 단일 파장입니다. CIE 색도 좌표에서 도출됩니다. 허용 오차는 +/- 1nm입니다.
• Spectral Line Half-Width (Δλ): 15 nm (typical). 이는 스펙트럼 순도를 측정하며, 방출되는 파장의 범위를 나타냅니다. 반치폭이 좁을수록 더 단색(순수)에 가까운 색상을 의미합니다.
• Forward Voltage (V_F): 1.8V (Min) ~ 2.6V (Max) at 20mA. 이는 LED가 동작할 때 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 일정한 전류를 보장하기 위해 회로 설계 시 이 변동을 고려해야 합니다.
• Reverse Current (I_R): 10 μA (Max) at V_R=5V. 이는 역전압이 인가될 때 흐르는 미세 누설 전류로, 테스트 목적으로만 관련이 있습니다.

3. Binning System 설명

반도체 제조 과정에서 발생하는 자연적인 변동을 관리하기 위해 LED는 성능 등급(Bin)으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 휘도 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도(Luminous Intensity) Binning

광도는 각각 최소값과 최대값을 가지는 별개의 빈으로 분류됩니다. 각 빈 내 허용 오차는 +/-11%입니다.

• 빈 U1: 450.0 mcd (Min) ~ 560.0 mcd (Max)
• Bin U2: 560.0 mcd (Min) ~ 680.0 mcd (Max)
• Bin V1: 680.0 mcd (Min) ~ 900.0 mcd (Max)
• Bin V2: 900.0 mcd (Min) ~ 1120.0 mcd (Max)

조립체 내 여러 유닛 간의 휘도 일관성을 보장하려면 설계자는 주문 시 요구되는 빈 코드를 명시해야 합니다. 절대 휘도가 덜 중요한 응용 분야의 경우, 더 넓은 빈 또는 특정 빈을 지정하지 않아도 될 수 있습니다.

4. Performance Curve 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 곡선(예: Figure 1, Figure 5)을 참조하지만, 그 함의는 설계에 매우 중요합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

순방향 전류(I_F) 및 순방향 전압(V_F)는 표준 다이오드와 유사하게 비선형적입니다. 20mA에서 지정된 V_F 범위(1.8V-2.6V)가 핵심 설계 포인트입니다. V_F 가 온도 상승에 따라 감소하므로, 안정적인 광 출력 유지와 열 폭주(thermal runaway) 방지를 위해 정전압이 아닌 정전류로 LED를 구동하는 것이 필수적입니다.

4.2 발광 강도 대 순방향 전류

광 출력(I_V)은 동작 범위 내에서 순방향 전류에 거의 비례합니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 열 증가로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다. 권장 20mA 테스트 조건 이하에서 동작하면 최적의 성능과 수명을 보장합니다.

4.3 스펙트럼 분포

스펙트럼 출력 곡선은 피크 파장 631 nm를 중심으로 전형적인 반치폭 15 nm를 나타냅니다. 이는 특정 빨간색의 색조를 정의합니다. 우세 파장(624 nm)은 여러 LED가 동일하게 보여야 하는 응용 분야에서 색상 정합을 위한 핵심 매개변수입니다.

4.4 온도 의존성

LED 성능은 온도에 민감합니다. 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 발광 강도는 감소합니다. 넓은 작동 온도 범위(-40°C ~ +100°C)는 장치가 극한 환경에서도 동작하도록 정격화되었음을 나타내지만, 출력은 변동됩니다. 고전류 또는 고주변 온도 응용 분야에서는 밝기와 수명을 유지하기 위해 PCB 상의 적절한 열 관리가 필요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 Physical Dimensions and Polarity

해당 LED는 EIA 표준 SMD 패키지 풋프린트를 준수합니다. 데이터시트에는 길이, 너비, 높이, 리드 간격을 포함한 상세한 치수 도면이 제공됩니다. 모든 치수는 밀리미터 단위이며 표준 공차는 ±0.2mm입니다. 패키지는 빛을 확산시키지 않는 워터클리어 렌즈를 특징으로 하여, AlInGaP 소재의 고유한 적색을 볼 수 있습니다. 극성(애노드와 캐소드)은 부품 본체에 표시된 물리적 마킹으로 나타나며, 정확한 동작을 보장하기 위해 배치 시 반드시 준수해야 합니다.

5.2 권장 PCB 랜드 패턴

적외선 또는 기상 재류 솔더링을 위한 권장 인쇄회로기판(PCB) 부착 패드 레이아웃이 제공됩니다. 이 랜드 패턴을 따르는 것은 신뢰할 수 있는 솔더 접합, 재류 과정 중 적절한 자체 정렬, 그리고 LED 접합부로부터의 효과적인 열 방산을 달성하는 데 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 납땜 프로파일

본 장치는 무연(Pb-free) IR 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 권장 프로파일은 J-STD-020B 표준을 기반으로 합니다. 주요 매개변수는 다음과 같습니다:

• 예열 온도: 150°C ~ 200°C.
• 예열 시간: 최대 120초.
• 최고 체온: 최대 260°C.
• 액상선 이상 시간: 표준 JEDEC 한계 내로 유지 권장 (일반적으로 60-150초).
• 최대 솔더링 사이클: 두 번.

최적 프로파일은 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 달라짐을 강조합니다. JEDEC 기반 프로파일을 목표로 사용하고, 솔더 페이스트 제조사 권장사항 및 보드 수준 특성화를 기반으로 최종 조정해야 합니다.

6.2 핸드(수동) 납땜

핸드 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의가 요구됩니다:

• 인두 온도: 최대 300°C.
• 솔더링 시간: 리드당 최대 3초.
• 횟수: 일회용. 반복 가열은 패키지와 내부 다이 본드를 손상시킬 수 있습니다.

6.3 세정

납땜 후 세정이 필요한 경우, 지정된 용제만 사용해야 합니다. 데이터시트는 LED를 상온의 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만으로 침지할 것을 권장합니다. 지정되지 않았거나 강력한 화학 세정제는 플라스틱 렌즈와 패키지 재료를 손상시킬 수 있습니다.

7. 보관 및 취급 시 주의사항

7.1 습기 민감성 및 보관

LED 패키지는 습기에 민감합니다. 장시간 주변 습기에 노출되면 고온 리플로우 솔더링 공정 중 팝콘 크랙이 발생할 수 있습니다.

• Sealed Package: 소자는 ≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH) 조건에서 보관해야 합니다. 건제가 포함된 원래의 방습 백 내 보관 수명은 1년입니다.
• 개봉된 패키지: 밀봉된 백을 개봉한 후, 보관 환경은 30°C 및 60% RH를 초과해서는 안 됩니다.
• Floor Life: 원래 포장에서 제거된 부품은 168시간(7일) 이내에 IR 리플로우 솔더링을 거쳐야 합니다.
• 연장 보관: 168시간을 초과하여 보관할 경우, LED는 건조제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 건조기 내에 보관해야 합니다.
• 베이킹: 168시간 플로어 라이프를 초과하여 노출된 부품은 흡수된 수분을 제거하기 위해 조립 전 약 60°C에서 최소 48시간 베이크아웃이 필요합니다.

7.2 구동 회로 설계

LED는 전류 구동형 소자입니다. 균일한 밝기를 보장하고, 특히 병렬로 여러 LED를 구동할 때 전류 편중을 방지하기 위해 각 LED에 직렬로 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 데이터시트는 개별 저항 없이 LED를 직접 병렬 연결하는 회로(회로 B)보다 이 구성(회로 A)을 강력히 권장합니다. 회로 B는 미세한 V_F 유닛 간 변동.

8. 패키징 및 주문 정보

8.1 테이프 및 릴 사양

부품은 직경 7인치(178mm) 릴에 감긴 엠보싱 캐리어 테이프에 자동화 조립용으로 공급됩니다.

• 포켓 피치: 8 mm.
• 릴 당 수량: 2000개.
• 최소 주문 수량 (MOQ): 잔여 수량은 500개 단위입니다.
• 커버 테이프: 빈 부품 포켓은 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다.
• 누락 부품: 포장 사양에 따라 최대 두 개의 연속된 램프 누락(빈 포켓)이 허용됩니다.
• 표준: 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

9. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

9.1 대표적인 애플리케이션 시나리오

본 LED는 사무 자동화, 통신, 가전 제품 및 일반 산업 제어를 포함한 일반적인 전자 장비에서 사용하기 위한 것으로, 상태 표시, 전면 패널 기호의 백라이트, 일반적인 발광 신호용으로 적합합니다.

9.2 설계 시 고려사항

• Current Control: 항상 직렬 저항이나 전용 정전류 구동기를 사용하여 순방향 전류를 설정하십시오. 전압원에 직접 연결하지 마십시오.
• 열 관리: 패키지가 작더라도, 특히 최대 연속 전류(50mA) 근처에서 동작할 때는 방열판 역할을 할 수 있도록 PCB 패드에 충분한 구리 면적을 확보하십시오.
• ESD 보호: 민감하다고 명시적으로 언급되지는 않았지만, LED를 취급할 때 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 따르는 것이 좋은 방법으로 간주됩니다.
• 광학 설계: 워터클리어 렌즈는 120° 시야각을 가진 집중된 빔을 생성합니다. 더 넓거나 더 확산된 조명이 필요한 경우, 외부 렌즈나 도광판이 필요할 수 있습니다.

10. 기술적 비교 및 차별화 요소

이 독립된 데이터시트에는 다른 부품 번호와의 직접적인 비교는 제공되지 않지만, 이 부품의 주요 차별화 특징은 다음과 같이 추론할 수 있습니다:

• Material (AlInGaP): 기존 GaAsP와 같은 기술에 비해 적색 LED에 대해 높은 효율과 우수한 색상 안정성을 제공합니다.
• Wide Viewing Angle (120°): 넓은 가시성을 제공하여 패널 장착형 상태 표시등에 탁월합니다.
• JEDEC Level 3 프리컨디셔닝: 초건조 보관이 필요 없는 대부분의 상업용 응용 분야에 적합한 양호한 수준의 내습성을 나타내며, 물류를 단순화합니다.
• 표준화된 패키징: EIA 패키지 표준 및 ANSI/EIA-481 릴 사양 준수는 자동화 조립 라인에의 원활한 통합을 보장합니다.

11. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 LED를 전류 제한 저항 없이 구동할 수 있나요?
A: 아니요. LED는 제어된 전류로 구동해야 합니다. 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 장치가 즉시 손상될 수 있습니다. 항상 직렬 저항이나 정전류 회로를 사용하세요.

Q: 주문 시 "Bin Code"는 무엇을 의미하나요?
A: 빈 코드(예: V1, U2)는 해당 배치 LED의 보장된 최소 및 최대 광도를 지정합니다. 빈을 지정하면 제품 내 모든 LED의 밝기 일관성을 보장할 수 있습니다. 색상 일관성이 중요한 경우, 파장 빈도 지정해야 할 수 있습니다.

Q: 백을 개봉한 후 이 LED를 얼마나 오래 보관할 수 있나요?
A: 안정적인 솔더링을 위해, 보관 환경이 ≤30°C/60% RH 이라면 168시간(7일) 이내에 사용해야 합니다. 더 오래 보관했다면 사용 전 60°C에서 48시간 동안 베이킹해야 합니다.

Q: 이 LED는 자동차 또는 의료용 애플리케이션에 적합한가요?
A: 데이터시트에 따르면 이 제품은 일반적인 전자 장비용으로 제작되었습니다. 예외적인 신뢰성이 요구되거나 고장이 안전을 위협할 수 있는 애플리케이션(항공, 자동차, 의료, 생명 유지 장치)의 경우, 제조사와 상담하여 적합성을 평가하고 해당 특정 용도에 대한 부품 자격을 획득해야 할 수 있습니다.

Q: 이 SMD LED에 웨이브 솔더링을 사용할 수 있나요?
A: 데이터시트에는 IR 리플로우 및 핸드 솔더링에 대한 지침만 제공됩니다. 열 충격과 오염 가능성으로 인해, 일반적으로 이 유형의 SMD 부품에는 웨이브 솔더링을 권장하지 않습니다. 리플로우 솔더링이 의도된 권장 조립 공정입니다.

12. 실용적 설계 예시

시나리오: 5V DC 레일로 구동되는 장치의 전원 "ON" 표시등 설계. 목표는 순방향 전류 약 15mA(수명 연장을 위해 20mA 테스트 포인트 미만)로 가시성을 확보하는 것.

계산:
일반적인 순방향 전압(V_F)을 2.2V로 가정합니다.
직렬 저항(R_S)에 필요한 전압 강하는 다음과 같습니다: V_supply - V_F = 5V - 2.2V = 2.8V.
옴의 법칙 적용: R_S = V / I = 2.8V / 0.015A = 186.67 Ω.
가장 가까운 표준 저항값은 180Ω 또는 200Ω입니다.

선택: 180Ω 저항을 선택합니다. 전류 재계산: I = (5V - 2.2V) / 180Ω ≈ 15.6mA. 이는 안전하며 허용 범위 내입니다.
저항에서의 소비 전력: P = I²R = (0.0156)² * 180 ≈ 0.044W. 표준 1/8W (0.125W) 또는 1/10W 저항기로 충분합니다.

PCB 레이아웃: 180Ω 저항기를 LED의 애노드와 직렬로 배치하십시오. LED 패드의 경우 데이터시트에서 권장하는 랜드 패턴을 따르고, 충분한 방열을 위한 구리 면적을 확보하십시오. PCB 실크스크린에 극성 표시(예: 애노드에 "+")를 포함하십시오.

13. 동작 원리

발광 다이오드는 전기 에너지를 전기발광이라는 과정을 통해 직접 빛으로 변환하는 반도체 소자입니다. 순방향 전압이 p-n 접합에 인가되면, n형 물질의 전자들이 활성 영역에서 p형 물질의 정공과 재결합합니다. AlInGaP LED에서 이 재결합 사건은 광자(빛 입자) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상), 이 경우 약 624-631 nm의 적색은 칩 제작에 사용된 Aluminum Indium Gallium Phosphide 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. Water-clear 에폭시 패키지는 반도체 다이를 캡슐화하여 보호하고, 광 출력을 형성하는 렌즈를 구성하며, 전기적 연결과 기계적 지지를 제공하는 금속 리드 프레임을 포함합니다.

14. 기술 동향

이러한 SMD LED의 개발은 광전자 및 전자 제조 분야의 광범위한 동향의 일부입니다. 이러한 부품에 영향을 미치는 주요 동향은 다음과 같습니다.

• 소형화: 더 조밀한 PCB 레이아웃과 더 컴팩트한 최종 제품을 가능하게 하기 위한 소형 패키지에 대한 지속적인 수요.
• 효율성 향상: 지속적인 재료 과학 연구는 컬러 LED의 광효율(루멘/와트)을 개선하여 주어진 광 출력에 대한 전력 소비를 줄이는 것을 목표로 합니다.
• 신뢰성 향상: 패키지 재료(에폭시, 실리콘) 및 다이 부착 기술의 개선으로 인해 고온 및 고습 조건에서 더 긴 작동 수명과 더 나은 성능을 얻을 수 있습니다.
• 표준화: 산업 표준 풋프린트, 릴 크기 및 성능 지표(예: JEDEC MSL 등급)의 채택은 공급망을 효율화하고 엔지니어의 설계 적용을 단순화합니다.
• 통합: 이는 개별 부품이지만, 제어 전자장치(예: 전류 조정기 또는 드라이버)를 LED 패키지에 직접 통합하여 "스마트" LED 모듈을 만드는 추세가 존재합니다.