SMD LED LTST-C283KRKT-5A 데이터시트 - 2.0x1.25x0.2mm - 적색 631nm - 30mA - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 장치(SMD) LED 램프의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 부품은 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계되었으며, 공간이 제한된 응용 분야에 이상적인 초소형 폼 팩터를 특징으로 합니다. 주요 기능은 표시, 백라이트 및 신호 목적을 위한 고효율 광원 역할을 하는 것입니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 장치는 현대 전자 제조에 적합하도록 하는 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 준수합니다. 패키지 두께는 0.2mm에 불과한 초박형으로, 초슬림 제품에 사용이 가능합니다. 적색 스펙트럼에서 높은 발광 효율을 내는 것으로 알려진 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 재료를 사용합니다. 부품은 업계 표준인 7인치 릴에 8mm 테이프로 포장되어 고속 자동 픽 앤 플레이스 장비와 완벽하게 호환됩니다. 또한 표면 실장 기술(SMT) 조립 라인에서 사용되는 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정을 견딜 수 있도록 설계되었습니다.

목표 응용 분야는 통신 장비(예: 무선 및 휴대전화), 사무 자동화 장치(예: 노트북 컴퓨터, 네트워크 시스템), 가전 제품 및 산업 장비를 포함하여 광범위합니다. 구체적인 용도로는 키패드 또는 키보드 백라이트, 상태 표시등, 마이크로 디스플레이 및 다양한 신호 또는 기호 발광 응용 분야가 있습니다.

2. Technical Parameters: In-Depth Objective Interpretation

이 섹션은 장치의 절대 한계 및 표준 동작 특성을 상세히 설명합니다. 별도로 명시되지 않는 한, 모든 파라미터는 주변 온도(Ta) 25°C에서 규정됩니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 연속 동작은 권장되지 않습니다.

• 전력 소산 (Pd): 75 mW. 이는 장치가 열로 발산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_F(PEAK)): 80 mA. 이는 최대 허용 순간 순방향 전류로, 일반적으로 열 부하를 관리하기 위해 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 지정됩니다.
• DC Forward Current (I_F): 30 mA. 이는 장기간 안정적인 작동을 위해 권장되는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 동작 온도 범위: -30°C ~ +85°C. 이 장치가 기능하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 저장 온도 범위: -40°C ~ +85°C. 비가동 상태 보관 시의 온도 범위입니다.
• 적외선 리플로우 조건: 260°C, 10초. 무연 공정 리플로우 솔더링 시 패키지가 견딜 수 있는 최대 열 프로파일입니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 표준 시험 조건에서 측정된 일반적인 성능 파라미터입니다.

• Luminous Intensity (I_V): 4.5 - 45.0 mcd (millicandela) at I_F = 5mA. 이 넓은 범위는 빈닝 시스템을 통해 관리됩니다(섹션 3 참조). 광도는 CIE 표준 인간 눈의 명시야 반응 곡선에 맞추어 필터링된 센서를 사용하여 측정됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2): 130도. 이는 중심축(0°)에서 측정된 값의 절반에 해당하는 광도가 나오는 전체 각도입니다. 넓은 시야각은 더 확산된 광 방출 패턴을 나타냅니다.
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 639 nm (typical). 이는 방출된 빛의 스펙트럼 파워 분포가 최대치에 도달하는 파장입니다.
• Dominant Wavelength (λ_d): 631 nm (typical) at I_F = 5mA. 이는 빛의 색상을 정의하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다. CIE 색도 좌표에서 도출됩니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ): 20 nm (typical). 이는 최대 강도의 절반에서 측정된 스펙트럼 대역폭(반치전폭 - FWHM)입니다.
• 순방향 전압 (V_F): 1.70 - 2.3 V at I_F = 5mA. 작동 시 LED 양단의 전압 강하. 이 범위는 또한 빈닝(binning)을 통해 관리됩니다.
• Reverse Current (I_R): 10 μA (maximum) at V_R = 5V. 역방향 전압이 인가될 때 흐르는 작은 누설 전류.

3. Binning System 설명

대량 생산의 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 파라미터를 기준으로 성능 등급(Bin)으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 밝기와 전압에 대한 특정 애플리케이션 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 순방향 전압 (V_F) Binning

적색 변종의 경우, 5mA의 테스트 전류로 측정 시 순방향 전압이 3개의 빈으로 분류됩니다. 각 빈 내 허용 오차는 ±0.1V입니다.

• Bin Code E2: V_F 1.70V에서 1.90V까지의 범위.
• Bin Code E3: V_F 1.90V에서 2.10V까지의 범위.
• Bin Code E4: V_F 2.10V에서 2.30V까지의 범위.

3.2 광도 (I_V) Binning

광도는 I = 5mA에서 측정된 다섯 개의 Bin으로 분류됩니다._F 각 Bin의 허용 오차는 ±15%입니다.

• Bin Code J: 4.50 - 7.10 mcd
• Bin Code K: 7.10 - 11.20 mcd
• Bin Code L: 11.20 - 18.00 mcd
• Bin Code M: 18.00 - 28.00 mcd
• Bin Code N: 28.00 - 45.00 mcd

이 빈닝은 요구되는 밝기 수준에 따라 정밀한 선택을 가능하게 하며, 균일성이 중요한 백라이트와 같은 애플리케이션에 있어서 매우 중요합니다.

4. Performance Curve Analysis

일반적인 성능 곡선은 다양한 조건에서의 소자 동작을 시각적으로 파악할 수 있게 합니다. 이러한 곡선은 회로 설계와 열 관리에 필수적입니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

I-V 특성은 다이오드의 전형적인 비선형 특성을 보입니다. 이 곡선은 순방향 전압(V_F)과 순방향 전류(I_F). 설계자는 이를 통해 원하는 동작 전류에 필요한 구동 전압을 결정하며, 이는 직접적으로 광 출력과 연관됩니다. 곡선은 온도에 따라 이동합니다.

4.2 Luminous Intensity vs. Forward Current

이 곡선은 광도가 상당한 범위에서 순방향 전류에 거의 비례함을 보여줍니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 접합 온도 상승 및 기타 영향으로 효율이 떨어질 수 있습니다. 권장 DC 전류 범위 내에서 동작하는 것이 최적의 성능과 수명을 보장합니다.

4.3 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 곡선은 파장에 대한 상대 강도를 나타냅니다. 이 곡선은 최대 발광 파장(~639 nm)과 스펙트럼 반치폭(~20 nm)을 확인시켜 주며, 이 AlInGaP 칩의 순수한 적색 광 출력을 정의합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

본 장치는 산업 표준 SMD 패키지 외형을 따릅니다. 주요 치수는 길이 2.0 mm, 너비 1.25 mm, 높이 0.2 mm(초박형 프로파일)를 포함합니다. 상세 기계 도면은 패드 위치 및 공차(일반적으로 ±0.1 mm)를 포함한 모든 중요 치수를 명시합니다. 렌즈는 Water Clear입니다.

5.2 권장 PCB 부착 패드 레이아웃

PCB 레이아웃을 위한 랜드 패턴 설계가 제공됩니다. 이 패턴은 리플로우 중 적절한 솔더 조인트 형성을 보장하고, 충분한 열 완화를 제공하며, 기계적 안정성을 유지합니다. 이 권장 풋프린트를 준수하는 것은 성공적인 조립과 신뢰성에 매우 중요합니다.

5.3 극성 식별

이 부품은 캐소드(음극 단자)가 표시되어 있습니다. 데이터시트에는 이 표시가 부품 본체에 어떻게 나타나는지(일반적으로 캐소드 측의 노치, 녹색 점 또는 기타 표시자) 설명되어 있습니다. 배치 시 올바른 극성 방향은 회로가 정상적으로 동작하기 위해 필수적입니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 IR 리플로우 솔더링 조건

무연 솔더 공정의 경우 특정 리플로우 프로파일을 권장합니다. 주요 파라미터는 150-200°C의 예열 온도, 최대 120초까지의 예열 시간, 260°C를 초과하지 않는 최대 본체 온도, 그리고 최대 10초로 제한되는 260°C 이상 유지 시간을 포함합니다. 디바이스는 두 번 이상의 리플로우 사이클을 거쳐서는 안 됩니다. 이러한 제한은 패키지 균열이나 내부 재료의 열화를 방지하기 위한 JEDEC 표준을 기반으로 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 각별히 주의하여 수행해야 합니다. 권장되는 최대 솔더링 인온 팁 온도는 300°C이며, 접합부당 솔더링 시간은 3초로 제한해야 합니다. 핸드 솔더링은 한 번만 수행해야 합니다.

6.3 세정

납땜 후 세척이 필요한 경우, 지정된 용제만 사용해야 합니다. LED를 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만으로 침지하는 것은 허용됩니다. 지정되지 않은 화학 세척제는 플라스틱 패키지나 렌즈를 손상시킬 수 있습니다.

6.4 보관 조건

LED는 습기에 민감합니다. 원래의 밀봉된 방습 봉지에 건조제와 함께 보관할 경우, 30°C 이하 및 상대 습도 90% 이하의 환경에서 보관해야 하며, 권장 사용 기간은 1년입니다. 원래 포장을 개봉한 후에는 보관 환경이 30°C 또는 60% 상대 습도를 초과해서는 안 됩니다. 원래 포장에서 꺼낸 부품은 이상적으로 1주일 이내(Moisture Sensitivity Level 3, MSL 3)에 리플로우 납땜해야 합니다. 원래 봉지 외부에서 더 오래 보관할 경우, 건조제가 들어 있는 밀폐 용기에 보관해야 합니다. 1주일 이상 보관한 경우, 조립 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이크아웃(bake-out)하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝코닝(popcorning)" 현상을 방지하는 것이 좋습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

부품은 보호용 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프 폭은 8mm입니다. 릴의 표준 직경은 7인치(178mm)입니다. 각 릴에는 5000개가 들어 있습니다. 풀 릴 미만의 수량에 대해서는 잔여 로트에 대해 최소 500개의 포장 수량이 적용됩니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

8. 응용 제안

8.1 대표적인 응용 회로

LED는 전류 구동 소자입니다. 특히 여러 개의 LED를 병렬로 사용할 때 일관된 밝기를 보장하기 위해서는 전류 제한 기구가 필수적입니다. 가장 간단한 방법은 직렬 저항을 사용하는 것입니다. 저항값(R_series)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R_series = (V_공급 - V_F) / I_F보다 정밀하고 효율적인 제어를 위해서는 정전류 드라이버나 통합 LED 드라이버 IC를 사용하는 것이 권장됩니다. 이는 병렬 연결된 스트링에서의 전류 불균형을 방지하고, 모든 소자에서 균일한 발광 출력을 보장하며, Vf의 자연적인 편차를 보상해 줍니다._F.

8.2 설계 시 고려사항

• 열 관리: 전력 소모는 낮지만, 접합 온도를 허용 범위 내로 유지하는 것이 장기적인 신뢰성과 안정적인 광 출력의 핵심입니다. 특히 최대 전류 근처에서 동작할 때는 LED 패드 아래에 충분한 PCB 구리 면적 또는 써멀 비아를 확보하여 열을 효과적으로 방출하도록 해야 합니다.
• ESD Protection: LED는 정전기 방전(ESD)으로 인한 손상에 취약합니다. 접지된 작업대, 정전기 방지 팔찌, 도전성 용기 사용을 포함한 적절한 ESD 처리 절차를 조립 과정에서 반드시 준수해야 합니다.
• Optical Design: 130도의 넓은 시야각은 확산된 빛 패턴을 제공합니다. 보다 집중된 빔이 필요한 응용 분야의 경우, 보조 광학 부품(렌즈 또는 도광판)이 필요할 수 있습니다.

9. 기술적 비교 및 차별화

이 AlInGaP 기반 적색 LED는 GaAsP(갈륨 비소 인화물)와 같은 구형 기술에 비해 뚜렷한 장점을 제공합니다. 주요 차별화 요소는 현저히 높은 발광 효율로, 동일한 입력 전류(mA)에 대해 더 많은 빛(밀리칸델라)을 생성한다는 의미입니다. 이는 주어진 밝기 수준에서 더 낮은 전력 소비를 가져오거나, 동일한 전력 예산 내에서 훨씬 더 높은 밝기를 가능하게 합니다. 초박형 0.2mm 프로파일은 많은 표준 SMD LED 대비 핵심적인 기계적 장점으로, 점점 더 얇아지는 소비자 가전의 설계를 가능하게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술적 매개변수 기준)

10.1 피크 파장(Peak Wavelength)과 주 파장(Dominant Wavelength)의 차이는 무엇입니까?

피크 파장 (λ_P)는 LED가 가장 많은 광학적 파워를 방출하는 물리적 파장입니다. 주 파장(λ_d)는 인간의 색채 지각(CIE 차트)을 기반으로 한 계산값으로, 지각된 색상을 가장 잘 나타냅니다. 이 빨간색 LED와 같은 단색 LED의 경우, 종종 유사하지만 완전히 동일하지는 않습니다. 색점(예: 디스플레이)에 관심이 있는 디자이너들은 주 파장을 참조해야 합니다.

10.2 전류 제한 저항이 필요한 이유는 무엇인가?

LED의 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 개체마다 차이가 있을 수 있습니다(빈닝에서 볼 수 있듯이). 전압원에 직접 연결하면 V_F 의 작은 변화가 전류에 크고 파괴적일 수 있는 변화를 일으킬 수 있습니다. 직렬 저항(또는 정전류원)은 네거티브 피드백을 제공하여 이러한 변동에 대해 동작 전류를 안정화시킵니다.

10.3 이 LED를 V_F?

보다 높은 전압으로 구동할 수 있나요? 예, 하지만 반드시 직렬 전류 제한 소자(저항 또는 능동 회로)를 포함해야 합니다. 구동 전압은 전류가 흐르도록 LED의 V_F 보다 높아야 하지만, 초과 전압은 올바른 I_F.

11. Practical Use Case Example

시나리오: 네트워크 라우터용 상태 표시 패널 설계. 패널에는 빨간색 상태 LED 5개가 필요합니다. 균일한 밝기는 사용자 경험에 매우 중요합니다. 설계 단계: 1) 요구 밝기 결정: 선명한 가시성을 위해 Bin L (11.2-18.0 mcd) 선택. 2) 구동 전류 결정: 장수명과 낮은 발열을 위해 I_F = 5mA (표준 테스트 조건) 선택. 3) 직렬 저항 계산: 3.3V 공급 전압과 Bin E3의 일반적인 V_F 2.0V 가정 시, R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260Ω. 가장 가까운 표준값(270Ω) 사용. 4) 레이아웃: 권장 PCB 패드 레이아웃 사용. 5개의 모든 LED를 병렬 연결하고, 각각 3.3V 레일에 자체 270Ω 저항 연결. 이는 균일성을 위한 개별 전류 제어를 보장. 5) 조립: MSL-3 지침과 지정된 리플로우 프로파일 준수.

12. 동작 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 소자입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 이 하전 캐리어들이 재결합할 때 에너지를 방출합니다. 이 특정 소자에서 반도체 재료는 AlInGaP로, 방출된 에너지가 가시광선 스펙트럼의 적색 부분(약 631-639 nm)에 해당하는 광자(빛)의 형태가 되도록 설계되었습니다. 알루미늄, 인듐, 갈륨, 인화물 원자의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이에 따라 방출되는 빛의 색상을 결정합니다.

13. 기술 동향

SMD LED 기술의 일반적인 트렌드는 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 더 작은 패키지 크기, 그리고 더 높은 신뢰성을 지향하는 방향으로 지속되고 있습니다. 표시등(Indicator) 타입 LED의 경우, 더 낮은 전류에서 더 밝은 출력을 달성하고 소형화된 휴대용 전자제품의 요구를 충족시키기 위해 더 얇은 프로파일을 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. AlInGaP 및 기타 화합물 반도체에 대한 개선된 에피택셜 성장 기술과 같은 재료 과학의 발전은 이러한 성능 향상에 직접적으로 기여합니다. 또한, 패키지와 조립 공정의 표준화는 진화하는 대량 자동화 생산 라인과의 호환성을 보장합니다.