SMD LED LTST-C150KDKT-10A 데이터시트 - 1.6x0.8x0.6mm - 2.4V - 50mW - Red AllnGaP - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 장치(SMD) LED 램프의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계된 이 부품은 다양한 전자 장비에서 공간이 제한된 응용 분야에 이상적입니다.

1.1 특징

• RoHS 환경 지침을 준수합니다.
• 적색광을 방출하는 초고휘도 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AllnGaP) 반도체 칩을 사용합니다.
• 자동화 처리를 위해 직경 7인치 릴에 감긴 8mm 테이프에 포장됩니다.
• 표준 EIA 패키지 풋프린트.
• 입력은 표준 집적 회로(IC) 논리 레벨과 호환됩니다.
• 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 위해 설계되었습니다.
• 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정을 견딥니다.

1.2 목표 적용 분야

이 LED는 컴팩트하고 신뢰할 수 있는 표시등 또는 백라이트 소스가 필요한 다양한 응용 분야에 적합하며, 이에 국한되지 않습니다:

• 통신 장치, 사무 자동화 장비, 가전 제품 및 산업 제어 시스템.
• 키패드 및 키보드의 백라이트.
• 상태 및 전원 표시등.
• 마이크로 디스플레이 및 패널 표시등.
• 신호 및 상징적 조명.

2. Technical Parameters: 심층적 객관적 해석

다음 섹션에서는 장치의 전기적, 광학적 및 환경적 사양에 대한 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 값들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 나타냅니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다. 모든 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 규정됩니다.

• 전력 소산 (Pd): 50 mW. 이는 장치가 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_F(PEAK)): 40 mA. 이는 최대 허용 순간 순방향 전류로, 일반적으로 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 과열을 방지하기 위해 규정됩니다.
• Continuous Forward Current (I_F): 20 mA. 이는 연속 동작을 위한 최대 권장 DC 전류입니다.
• 역전압 (V_R): 5 V. 이 값을 초과하는 역바이어스 전압을 인가하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 동작 온도 범위: -30°C ~ +85°C. 해당 장치가 기능하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위: -40°C ~ +85°C. 비작동 상태 보관을 위한 온도 범위입니다.
• 적외선 리플로우 솔더링 조건: 최대 10초 동안 260°C의 피크 온도를 견딜 수 있습니다. 이는 조립 과정에서 패키지가 견딜 수 있는 열 프로파일을 정의합니다.

2.2 전기-광학 특성

이 매개변수들은 정상 작동 조건(Ta=25°C, I_F=10mA, 별도 명시 없는 경우)에서 소자의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_V): 2.8 ~ 28.0 mcd (millicandela). 광 출력의 인지된 밝기. 넓은 범위는 빈닝 시스템을 통해 관리됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2): 130도. 이는 광축에서 측정된 값의 절반으로 광도가 떨어지는 전체 각도입니다. 이러한 넓은 시야각은 표시등에 적합한 넓고 확산된 광 패턴을 제공합니다.
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 650.0 nm (나노미터). 스펙트럼 파워 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• Dominant Wavelength (λ_d): 630.0 ~ 645.0 nm. 이는 색상(이 경우 빨간색)을 정의하는 사람의 눈이 인지하는 단일 파장입니다. 이는 CIE 색도도에서 도출됩니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ): 20 nm (typical). 이는 방출되는 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타내며, 최대 출력의 절반에서 측정된 스펙트럼의 폭으로 측정됩니다.
• 순방향 전압 (V_F): 1.6 to 2.4 V. 지정된 시험 전류(10mA)로 구동될 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• 역전류 (I_R): 최대 10 μA (마이크로암페어). 최대 역전압(5V)이 인가될 때 흐르는 작은 누설 전류.

3. Binning System 설명

생산 응용에서 밝기의 일관성을 보장하기 위해, LED는 성능 그룹 또는 "빈(bin)"으로 분류됩니다.

3.1 광도 빈 코드

본 제품의 주요 빈 분류는 10mA에서 측정된 광도를 기준으로 합니다. 각 빈 내 허용 오차는 +/-15%입니다.

• 빈 H: 2.8 - 4.5 mcd
• 빈 J: 4.5 - 7.1 mcd
• Bin K: 7.1 - 11.2 mcd
• Bin L: 11.2 - 18.0 mcd
• Bin M: 18.0 - 28.0 mcd

이 시스템은 설계자가 특정 애플리케이션에 맞는 적절한 휘도 등급을 선택하여 비용과 성능을 균형 있게 조정할 수 있도록 합니다.

4. Performance Curve Analysis

원본 문서에는 구체적인 그래픽 데이터가 참조되어 있지만, 여기서는 표준 LED 물리학과 제공된 파라미터를 바탕으로 핵심 관계를 설명합니다.

4.1 전류 대 전압 (I-V) 특성

LED는 다이오드입니다. 순방향 전압(V_F)은 순방향 전류(I_F). 지정된 V_F 적색 AllnGaP LED의 경우 10mA에서 1.6V ~ 2.4V 범위가 일반적입니다. 권장 연속 전류(20mA) 이상으로 동작하면 V_F 가 약간 증가하지만 주로 과도한 열을 발생시켜 효율과 수명을 감소시킵니다.

4.2 Luminous Intensity vs. Forward Current

광 출력(I_V)은 상당한 범위에서 순방향 전류에 거의 비례합니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 열 효과 증가 및 기타 비이상적인 반도체 동작으로 인해 효율이 감소하는 경향이 있습니다. LED를 일반적인 10mA 또는 20mA로 구동하면 최적의 효율과 신뢰성이 보장됩니다.

4.3 온도 의존성

LED 성능은 온도에 민감합니다. 접합 온도가 증가함에 따라:

• 순방향 전압 (V_F): 감소합니다. 이는 음의 온도 계수를 가집니다.
• 광도 (I_V): 감소합니다. 높은 온도는 반도체의 내부 양자 효율을 감소시켜 동일 전류에서 낮은 광 출력을 유도합니다.
• Dominant Wavelength (λ_d): 약간 이동할 수 있으며, 이로 인해 인지되는 색조가 변경될 가능성이 있습니다.

PCB 설계에서 적절한 열 관리는 일관된 성능 유지에 중요합니다.

4.4 Spectral Distribution

방출 스펙트럼은 피크 파장(λ)을 중심으로 분포합니다._P) 650 nm의 중심 파장과 20 nm의 일반적인 반치폭(Δλ)을 가집니다. 이는 포화된 빨간색을 나타냅니다. 주 파장(λ_d), 이는 인지되는 색상을 정의하며, 630 nm에서 645 nm 사이에 있습니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

본 소자는 표준 표면 실장 패키지 외형을 따릅니다. 주요 치수는 길이 약 1.6mm, 너비 약 0.8mm, 높이 약 0.6mm의 본체 크기를 포함합니다(정확한 도면은 출처 참조). 특별히 명시되지 않는 한 모든 치수 공차는 ±0.1mm입니다. 렌즈는 투명하여 AllnGaP 칩의 고유한 적색이 보입니다.

5.2 권장 PCB 랜드 패턴

신뢰할 수 있는 솔더링과 적절한 정렬을 보장하기 위해 인쇄회로기판용 권장 솔더 패드 레이아웃이 제공됩니다. 이 패턴은 리플로우 중 양호한 솔더 필렛 형성을 용이하게 하면서 솔더 브리징 위험을 최소화하도록 설계되었습니다.

5.3 극성 표시

캐소드(음극 단자)는 일반적으로 LED 패키지에 노치, 녹색 점, 렌즈의 모서리 절단 등 시각적 표시로 표시됩니다. 역전압을 가하면 장치가 손상될 수 있으므로 조립 시 올바른 극성을 준수해야 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 IR 리플로우 솔더링 파라미터

본 장치는 무연(Pb-free) 솔더링 공정과 호환됩니다. JEDEC 표준을 준수하는 권장 리플로우 프로파일이 제공됩니다.

• Pre-heat Temperature: 150°C ~ 200°C.
• 예열 시간: 최대 120초.
• 최고 체온: 최대 260°C.
• 260°C 초과 시간: 최대 10초.
• 리플로우 패스 횟수: 최대 두 번.

구체적인 프로파일은 실제 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 사용된 오븐에 대해 특성화되어야 합니다.

6.2 수동 납땜 (필요한 경우)

수동 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의가 요구됩니다:

• 인두 온도: 최대 300°C.
• 솔더링 시간: 리드당 최대 3초.
• 솔더링 시도 횟수: 연결당 한 번만 가능합니다.

장시간 가열은 내부 와이어 본딩과 에폭시 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

6.3 저장 조건

Moisture sensitivity level (MSL)은 SMD 부품의 중요한 요소입니다.

• 밀봉 포장 (건조제 포함): 30°C 이하, 상대습도 90% 이하에서 보관하십시오. 건조 포장일로부터 1년 이내에 사용하십시오.
• 개봉된 포장: 30°C 이하, 상대습도 60% 이하에서 보관하십시오. 구성 부품은 1주일 이내(MSL 3)에 IR 리플로우 공정을 거쳐야 합니다.
• 연장 보관(포장 개봉 후): 건제제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 데시케이터에 보관하십시오. 1주일 이상 보관한 경우, 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝코닝" 현상을 방지하기 위해 솔더링 전 최소 20시간 동안 60°C에서 베이킹해야 합니다.

6.4 Cleaning

솔더링 후 세정이 필요한 경우, 이소프로필 알코올(IPA) 또는 에틸 알코올과 같은 승인된 알코올 계 용제만 사용하십시오. 침지는 상온에서 1분 미만으로 해야 합니다. 지정되지 않은 화학 세정제는 LED 렌즈나 패키지 재질을 손상시킬 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 Tape and Reel 규격

부품은 자동화 조립을 위해 엠보싱 처리된 캐리어 테이프에 공급됩니다.

• 캐리어 테이프 폭: 8mm.
• 릴 직경: 7인치.
• 릴당 수량: 3000개 (표준 풀 릴).
• 잔량 최소 주문 수량 (MOQ): 500개.
• 포켓 밀봉: 빈 포켓은 커버 테이프로 밀봉합니다.
• 결손 부품: 산업 표준(ANSI/EIA 481)에 따라 최대 두 개의 연속된 램프 누락이 허용됩니다.

8. 응용 제안 및 설계 고려사항

8.1 대표적인 응용 회로

LED는 전류 구동 소자입니다. 특히 여러 개의 LED를 병렬로 구동할 때 균일한 밝기를 보장하고 전류 편중을 방지하려면 각 LED에 직렬로 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 저항값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_SUPPLY - V_F) / I_F, 여기서 V_F 는 원하는 전류 I에서 LED의 순방향 전압입니다._F. 계산 시 데이터시트의 최대 V_F (2.4V)를 사용하면 소자 간 편차가 있어도 전류가 목표치를 초과하지 않도록 보장합니다.

8.2 설계 시 고려사항

• 열 관리: 전력 소비는 낮지만(최대 50mW), PCB 패드를 통한 효과적인 열 경로를 확보하는 것은 특히 높은 주변 온도나 높은 구동 전류에서 안정적인 광 출력과 장수명을 유지하는 데 도움이 됩니다.
• ESD (Electrostatic Discharge) Protection: LED는 정전기에 민감합니다. 취급 및 조립 시 적절한 ESD 대책(접지 손목띠, 접지 작업대, 전도성 바닥재)을 반드시 시행해야 합니다.
• Optical Design: 130도의 시야각은 넓은 조명을 제공합니다. 더 집중된 빛이 필요한 경우 외부 렌즈나 도광판이 필요할 수 있습니다.

9. 기술적 비교 및 차별화

이 AllnGaP 적색 LED는 다음과 같은 특정 장점을 제공합니다:

• vs. 기존 GaAsP 적색 LED: AllnGaP 기술은 현저히 높은 발광 효율을 제공하여 동일 전류에서 더 밝은 출력 또는 더 낮은 전력에서 동등한 밝기를 구현합니다.
• vs. Standard Through-Hole LEDs: SMD 패키지는 훨씬 높은 조립 밀도를 가능하게 하며, 완전 자동화 생산 라인과 호환되고, PCB 상의 리드 휨 및 구멍 뚫기 공정이 필요 없습니다.
• Key Advantage: AllnGaP의 높은 휘도, 넓은 시야각, 그리고 컴팩트하며 리플로우 솔더링이 가능한 패키지의 조합은 이 소자를 현대 전자제품에 매우 다용도로 활용할 수 있게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술적 파라미터 기반)

10.1 3.3V 또는 5V 논리 핀으로 이 LED를 직접 구동할 수 있습니까?

아니요, 전류 제한 저항 없이는 불가능합니다. 직접 연결하면 핀의 전류 공급 능력과 LED의 동적 저항에 의해서만 제한되는 매우 높은 전류가 흐르려 시도하여, LED를 파괴하거나 구동 IC를 손상시킬 가능성이 높습니다. 항상 직렬 저항을 사용하십시오.

10.2 광도(Luminous Intensity)가 (2.8에서 28.0 mcd) 왜 이렇게 넓은 범위를 가지나요?

이는 반도체 제조 과정에서 발생하는 자연적인 편차 때문입니다. 빈닝 시스템(H부터 M까지)은 측정된 휘도에 따라 부품을 분류합니다. 애플리케이션에서 일관된 외관을 유지하려면 동일한 광도 빈(bin)의 LED를 지정하여 사용하십시오.

10.3 연속 전류 정격 20mA를 초과하면 어떻게 됩니까?

정격을 초과하면 접합 온도가 상승합니다. 이는 반도체 재료의 열화를 가속시켜, 광 출력의 영구적이고 급격한 감소(루멘 디프리시에이션)를 초래하며, 파국적 고장을 일으킬 수 있습니다. 회로는 항상 절대 최대 정격 내에서 동작하도록 설계해야 합니다.

11. 실용 사용 사례 예시

11.1 설계 사례: 상태 표시 패널

시나리오: 5V 레일에서 구동되는 10개의 동일한 적색 상태 표시등으로 구성된 제어판 설계. 균일한 밝기가 중요함.
설계 단계:

1. 구동 전류 선택: I 선택_F = 10mA for good brightness and long life.
2. 저항값 계산: 최대 V_F (2.4V)를 최악의 경우 설계에 사용합니다. R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohms. 가장 가까운 표준 E24 값은 270 Ohms입니다.
3. 저항 전력 계산: P = I² * R = (0.01)² * 270 = 0.027W. 표준 1/8W (0.125W) 또는 1/10W 저항으로 충분합니다.
4. LED Bin 지정: 모든 10개의 표시등이 일치하도록 하려면, 구매 주문서에 단일 광도 빈(예: Bin L: 11.2-18.0 mcd)의 LED를 지정하십시오.
5. PCB 레이아웃: 권장 랜드 패턴을 사용하십시오. 패널 설계가 130도 시야각을 허용하여 의도된 사용자 위치에서 표시등이 보이도록 하십시오.

12. 동작 원리 소개

발광 다이오드(LEDs)는 전기발광이라는 과정을 통해 전기 에너지를 직접 빛으로 변환하는 반도체 소자입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이 하전 캐리어들이 재결합할 때 에너지를 방출합니다. AllnGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) LED에서 이 에너지는 주로 가시광선 스펙트럼의 적색 영역에서 광자(빛) 형태로 방출됩니다. 구체적인 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정되며, 이는 결정 성장 과정에서 알루미늄, 인듐, 갈륨의 비율을 조정하여 설계됩니다.

13. 기술 동향 및 발전

광전자 분야는 계속해서 진화하고 있습니다. 업계에서 관찰할 수 있는 일반적인 동향은 다음과 같습니다:

• 효율성 증가: 지속적인 재료 과학 및 칩 설계 연구는 와트당 더 많은 루멘(lm/W)을 생산하는 LED로 이어져, 동일한 광 출력에 대한 전력 소비를 줄입니다.
• 소형화: 패키지 크기는 계속 축소되어(예: 0402, 0201 메트릭 사이즈) 초소형 장치에서 PCB 상에 더 높은 집적도를 가능하게 합니다.
• 향상된 색상 일관성: 에피택셜 성장 및 빈닝 기술의 발전으로 인해 주파장과 광도에 대한 허용 오차가 더욱 엄격해져, 설계자가 색상과 밝기를 더 정밀하게 제어할 수 있게 되었습니다.
• 통합: 트렌드에는 색상 혼합을 위해 다중 LED 칩(RGB)을 단일 패키지에 통합하거나, "스마트" 조명 솔루션을 위해 제어 IC와 LED를 결합하는 것이 포함됩니다.

이러한 발전은 확장되는 다양한 응용 분야에 대해 설계자에게 더욱 강력하고 효율적이며 신뢰할 수 있는 구성 요소를 제공하는 것을 목표로 합니다.