SMD LED LTSA-E67RVEWTU 데이터시트 - 확산형 레드 AlInGaP - 70mA - 185.5mW - 한국어 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) 조립을 위해 설계되었으며 공간이 제한된 애플리케이션에 적합합니다. 주요 특징으로는 확산 렌즈와 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 기술 기반의 적색 광원이 포함됩니다.

1.1 핵심 특징 및 목표 시장

이 LED는 신뢰성과 통합 용이성을 향상시키는 몇 가지 핵심 기능으로 설계되었습니다. 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 준수합니다. 부품은 산업 표준 포장인 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프로 공급되어 고속 자동 피크 앤 플레이스 조립을 용이하게 합니다. JEDEC Moisture Sensitivity Level 2a에 대한 사전 조건 처리를 완료하여 리플로우 솔더링 중 습기로 인한 손상에 대한 견고성을 보장합니다. 또한, 이 제품은 자동차 전자 장치에 사용되는 부품의 중요한 벤치마크인 AEC-Q101 Rev. D 표준에 따라 인증되었습니다. 설계는 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 주요 목표 애플리케이션은 다양한 환경 조건에서 신뢰성과 성능이 가장 중요한 자동차 부품 시스템입니다.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

이 섹션에서는 LED의 절대 한계 및 동작 특성을 상세히 설명합니다. 이러한 파라미터를 이해하는 것은 신뢰할 수 있는 회로 설계와 부품이 안전 동작 영역(SOA) 내에서 작동하도록 보장하는 데 필수적입니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 부품에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이러한 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다. 최대 연속 DC 순방향 전류(IF)는 70 mA입니다. 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 0.1ms의 펄스 조건에서 장치는 100 mA의 피크 순방향 전류를 처리할 수 있습니다. 최대 소비 전력(Pd)은 185.5 mW입니다. 장치는 -40°C ~ +100°C의 동작 및 보관 온도 범위로 정격화되었습니다. 무연 솔더링 공정의 경우 최대 10초 동안 260°C의 피크 온도를 견딜 수 있는 적외선 리플로우 프로파일을 견딜 수 있습니다.

2.2 열적 특성

열 관리는 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다. 반도체 접합부에서 주변 공기로의 열저항(RθJA)은 일반적으로 280 °C/W이며, 두께 1.6mm, 구리 패드 면적 16mm²의 표준 FR4 PCB에서 측정됩니다. 접합부에서 솔더 지점으로의 열저항(RθJS)은 일반적으로 130 °C/W로, 방열을 위한 보다 직접적인 경로를 제공합니다. 허용 가능한 최대 접합 온도(Tj)는 125°C입니다. 이 온도를 초과하면 루멘 감소가 가속화되고 치명적인 고장으로 이어질 수 있습니다.

2.3 전기-광학적 특성

전기-광학적 특성은 Ta=25°C 및 테스트 전류(IF) 50 mA(절대 최대치 미만의 일반적인 동작점)에서 측정됩니다. 광도(Iv)는 최소 1800 밀리칸델라(mcd)에서 최대 3550 mcd까지 범위입니다. 광도가 축 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로 정의되는 시야각(2θ½)은 120도로, 넓고 확산된 방출 패턴을 나타냅니다. 피크 방출 파장(λP)은 632 nm입니다. 인지되는 색상을 정의하는 주 파장(λd)은 618 nm ~ 630 nm의 지정된 범위를 가집니다. 스펙트럼 대역폭(Δλ)은 약 20 nm입니다. 50 mA에서의 순방향 전압(VF) 범위는 1.9V ~ 2.65V입니다. 역전압(VR) 12V가 인가될 때 역전류(IR)는 최대 10 μA로 제한됩니다. 이 장치는 역바이어스 동작을 위해 설계되지 않았음을 유의하는 것이 중요합니다.

3. 빈 등급 시스템 설명

생산 애플리케이션에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 배치는 순방향 전압(Vf), 광도(Iv) 및 주 파장(Wd) 등급을 나타내는 코드로 라벨링됩니다.

3.1 순방향 전압(Vf) 빈닝

순방향 전압은 약 0.15V 단위로 빈닝됩니다. 빈 코드는 C(1.90V - 2.05V)에서 G(2.50V - 2.65V)까지 범위합니다. 각 빈에는 ±0.1V의 허용 오차가 적용됩니다. 동일한 Vf 빈에서 LED를 선택하면 여러 장치가 병렬로 연결될 때 균일한 전류 분배를 유지하는 데 도움이 됩니다.

3.2 광도(Iv) 빈닝

광도는 세 가지 빈으로 분류됩니다: X1(1800-2240 mcd), X2(2240-2800 mcd), Y1(2800-3550 mcd). 각 빈에는 ±11%의 허용 오차가 적용됩니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 적합한 밝기 수준을 선택할 수 있습니다.

3.3 주 파장(Wd) 빈닝

정확한 적색 색조를 결정하는 주 파장은 3nm 단위로 빈닝됩니다. 빈 코드는 5(618-621 nm), 6(621-624 nm), 7(624-627 nm), 8(627-630 nm)입니다. 각 빈의 허용 오차는 ±1 nm입니다. 이 엄격한 제어는 특정 색상점이 필요한 애플리케이션에 필수적입니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 LED가 어떻게 동작하는지에 대한 통찰력을 제공하며, 이는 견고한 시스템 설계에 중요합니다.

4.1 전류 대 전압(I-V) 특성

순방향 전압은 순방향 전류와 대수 관계를 나타냅니다. 낮은 전류에서는 전압이 다이오드의 내재 전위에 가깝습니다. 전류가 증가함에 따라 반도체 재료와 접촉부의 직렬 저항으로 인해 전압이 상승합니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 LED가 최대 정격을 초과하지 않으면서 원하는 밝기로 동작하도록 적절한 전류 제한 저항 또는 구동 회로를 선택해야 합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

광도는 일반적으로 정상 동작 범위 내에서 순방향 전류에 비례합니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 열 발생 증가 및 기타 비방사적 재결합 과정으로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다. 권장 전류보다 훨씬 높게 LED를 동작시키면 수명이 단축됩니다.

4.3 온도 의존성

LED의 성능은 온도에 크게 의존합니다. 접합 온도가 증가하면 주어진 전류에 대해 순방향 전압이 일반적으로 약간 감소합니다. 더 중요한 것은 광 출력이 감소한다는 점입니다. 주 파장도 온도에 따라 약간 이동할 수 있습니다. 따라서 일관된 광학 성능을 유지하기 위해서는 효과적인 방열이 필수적이며, 특히 자동차 환경과 같은 고전력 또는 고주변 온도 애플리케이션에서 더욱 그렇습니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 물리적 치수 및 극성 식별

LED는 표준 EIA 패키지 외형을 따릅니다. 모든 중요한 치수는 밀리미터 단위로 제공되며, 별도로 명시되지 않는 한 일반 허용 오차는 ±0.2 mm입니다. 중요한 설계 참고사항은 애노드 리드 프레임이 LED의 주요 방열판 역할도 한다는 점입니다. PCB 레이아웃 및 조립 중에 애노드와 캐소드를 올바르게 식별하여 정확한 극성 연결을 보장하는 것이 중요합니다.

5.2 권장 PCB 패드 레이아웃

신뢰할 수 있는 솔더링과 최적의 열 성능을 보장하기 위해 PCB용 권장 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 이 패턴은 적외선 리플로우 솔더링 공정과의 호환성을 위해 설계되었습니다. 이 권장 레이아웃을 준수하면 적절한 솔더 필렛을 달성하고 기계적 안정성을 보장하며 LED의 열 패드(애노드)에서 PCB로의 열 전달을 극대화하는 데 도움이 됩니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

무연 공정을 위한 상세한 적외선 리플로우 솔더링 프로파일이 J-STD-020 표준에 따라 지정됩니다. 프로파일에는 예열, 열 침지, 리플로우 및 냉각 단계가 포함됩니다. 중요한 파라미터는 피크 패키지 본체 온도가 260°C를 초과하지 않고 최대 10초 동안 유지되는 것입니다. 이 프로파일을 따르는 것은 LED의 에폭시 렌즈 및 내부 반도체 구조에 대한 열 손상을 방지하는 데 필수적입니다.

6.2 보관 및 취급 주의사항

제품은 JEDEC J-STD-020에 따라 Moisture Sensitivity Level(MSL) 2a로 분류됩니다. 원래의 밀봉된 습기 차단 백(건조제 포함)에 보관된 상태에서는 ≤30°C 및 ≤70% RH에서 보관하고 1년 이내에 사용해야 합니다. 백을 개봉한 후에는 구성 요소를 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관해야 합니다. 백 개봉 후 4주 이내에 IR 리플로우 공정을 완료하는 것이 좋습니다. 원래 포장 외부에서 4주 이상 보관하는 경우, 구성 요소는 솔더링 전에 건조제가 들어 있는 밀폐 용기에 보관하거나 약 60°C에서 최소 48시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

6.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우 지정된 용제만 사용해야 합니다. LED를 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것은 허용됩니다. 지정되지 않았거나 강력한 화학 세척제를 사용하면 LED의 플라스틱 패키지와 광학 렌즈가 손상될 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

LED는 너비 8mm의 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 테이프는 표준 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다. 자동화 조립 장비와의 호환성을 보장하기 위해 테이프 포켓, 커버 테이프 및 릴에 대한 상세한 치수가 제공됩니다.

8. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

주요 의도된 애플리케이션은 자동차 부품 기능입니다. 여기에는 확산형, 광각 적색 방출이 필요한 실내 주변 조명, 계기판 표시등, 센터 콘솔 조명 또는 외부 마커 램프가 포함될 수 있습니다. AEC-Q101 인증은 차량에서 발견되는 가혹한 환경 조건(온도, 습도, 진동)에 적합하도록 합니다.

8.2 중요한 설계 고려사항

전류 제한:LED는 전류 구동 장치입니다. 전원 공급 변동을 고려하여 순방향 전류를 일반적으로 권장 50-70 mA 범위 이하의 안전한 값으로 제한하기 위해 직렬 저항 또는 정전류 구동 회로가 필수적입니다.
열 관리:최대 접합 온도를 초과해서는 안 됩니다. 애노드 패드에서 적절한 열 경로를 제공하도록 PCB 레이아웃을 설계하십시오. 고전류 또는 고주변 온도 애플리케이션의 경우 PCB에 더 큰 구리 면적을 사용하거나 추가 열 비아를 사용하여 열을 방산하는 것을 고려하십시오.
ESD 보호:이 장치에 대해 명시적으로 언급되지는 않았지만, AlInGaP LED는 정전기 방전(ESD)에 민감할 수 있습니다. 조립 중 표준 ESD 취급 주의사항을 구현하는 것이 좋습니다.
광학 설계:120° 시야각과 확산 렌즈는 부드럽고 넓은 빔을 제공합니다. 더 집중된 빔이 필요한 애플리케이션의 경우 2차 광학 장치(예: 렌즈, 도광판)가 필요합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 AlInGaP 기반 적색 LED는 특정 장점을 제공합니다. 갈륨 비소 포스파이드(GaAsP)와 같은 오래된 기술과 비교할 때, AlInGaP는 더 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 입력 전류에 대해 더 큰 밝기를 제공합니다. 확산 렌즈는 집중된 스포트 조명이 아닌 영역 조명에 이상적인 균일하고 넓은 방출 패턴을 생성합니다. AEC-Q101 인증과 MSL 2a 등급은 자동차 및 기타 까다로운 애플리케이션을 위한 주요 차별화 요소로, 표준 상용 등급 LED에 비해 향상된 신뢰성 테스트 및 내습성을 나타냅니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 5V 또는 12V 전원에 직접 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 전류 제한 메커니즘을 사용해야 합니다. 5V 전원의 경우 일반적으로 직렬 저항이 사용됩니다(R = (Vsupply - Vf) / If). 12V 전원의 경우 저항이 과도한 열을 발산하므로 정전류 구동기 또는 스위칭 레귤레이터를 사용하는 것이 좋습니다.

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?
A: 피크 파장(λP)은 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장(632 nm)입니다. 주 파장(λd)은 LED의 인지된 색상과 일치하는 단일 파장의 단색광 파장(618-630 nm)입니다. λd는 색상 사양에 더 관련이 있습니다.

Q: 열저항이 중요한 이유는 무엇인가요?
A: 열저항은 열이 LED 접합부에서 얼마나 효과적으로 빠져나갈 수 있는지를 정량화합니다. 낮은 열저항은 더 나은 방열을 의미하며, 이는 접합 온도를 안전 한계 내로 유지하면서 더 높은 전류로 또는 더 뜨거운 환경에서 LED를 구동할 수 있게 하여 장기적인 신뢰성과 안정적인 광 출력을 보장합니다.

Q: 데이터시트에 역전압 테스트가 언급되어 있습니다. 이 LED를 AC 회로 또는 역극성 보호와 함께 사용할 수 있나요?
A: 12V 역전압 정격은 테스트 목적으로만 사용됩니다. 이 장치는 연속 역바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다. AC 회로 또는 극성 보호를 위해 LED 양단의 역전압을 차단하기 위해 외부 직렬 다이오드를 사용해야 합니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

시나리오:자동차 제어 모듈용 적색 상태 표시등 설계. 모듈은 차량의 12V 배터리 시스템(운행 시 명목 14V)에서 작동합니다. 표시등은 주간에도 명확하게 보여야 합니다.
설계 단계:
1. 전류 선택:밝기와 수명의 좋은 균형을 위해 50 mA의 동작점을 선택합니다.
2. 구동기 선택:높은 공급 전압으로 인해 간단한 저항은 0.5W 이상의 전력을 낭비합니다. 더 나은 해결책은 50 mA로 설정된 저드롭아웃(LDO) 정전류 LED 구동기 IC입니다.
3. 열 설계:모듈이 엔진 베이에 위치할 수 있습니다. 최대 주변 온도(예: 85°C)를 추정합니다. 예상 접합 온도 상승을 계산합니다: ΔTj = Pd * RθJA = (VF * IF) * RθJA. 일반적인 VF=2.2V 및 RθJA=280°C/W를 사용하면 Pd=0.11W이므로 ΔTj ≈ 31°C입니다. Tj = Ta + ΔTj = 85°C + 31°C = 116°C로, 최대 125°C 미만입니다. 이는 허용 가능하지만 한계에 가깝습니다. 신뢰성을 향상시키기 위해 애노드에 연결된 PCB 패드의 구리 면적을 늘려 유효 RθJA를 낮추십시오.
4. 빈 선택:계기판의 여러 유닛에서 일관된 외관을 위해 주 파장(예: 빈 7) 및 광도(예: 빈 X2 또는 Y1)에 대해 엄격한 빈을 지정하십시오.

12. 동작 원리 소개

발광 다이오드는 반도체 p-n 접합 장치입니다. 순방향 전압이 인가되면 n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합부를 가로질러 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어는 반도체의 활성 영역에서 재결합합니다. AlInGaP와 같은 직접 밴드갭 반도체에서는 이 재결합 사건의 상당 부분이 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. AlInGaP 합금은 가시 스펙트럼의 적색, 주황색 및 황색 부분에서 빛을 생성하도록 설계되었습니다. 확산 렌즈는 산란 입자를 포함하는 에폭시 또는 실리콘 재료로 만들어집니다. 이러한 입자는 반도체 칩에서 방출된 빛을 무작위로 재지향하여 빔 각도를 넓히고 투명 렌즈 LED의 전형적인 밝은 중심 "핫 스팟"을 제거하여 더 균일하고 부드러운 외관을 생성합니다.

13. 기술 동향 및 발전

LED 기술 분야는 지속적으로 발전하고 있습니다. 이 구성 요소와 같은 표시 및 신호 애플리케이션을 위한 동향은 몇 가지 주요 영역에 초점을 맞추고 있습니다.효율성 증가:진행 중인 재료 과학 연구는 AlInGaP 및 기타 반도체 재료의 내부 양자 효율(IQE)을 향상시켜 단위 전기 입력 전력당 더 높은 광 출력(lm/W)을 제공하는 것을 목표로 합니다.향상된 신뢰성:자동차 및 산업 시장의 요구는 더 높은 접합 온도와 더 극한의 열 사이클링을 견딜 수 있도록 패키지 재료(예: 고온 실리콘) 및 다이 부착 기술의 개선을 촉진합니다.소형화:광 출력을 유지하거나 증가시키면서 더 작은 패키지 풋프린트를 위한 지속적인 추진이 있으며, 이는 현대 전자 장치에서 더 밀집된 통합을 가능하게 합니다.색상 일관성 및 빈닝:에피택셜 성장 및 제조 공정 제어의 발전으로 파장과 광도의 분포가 더욱 엄격해져 광범위한 빈닝 필요성을 줄이고 제조업체의 재고 관리를 단순화합니다.통합 솔루션:LED 다이를 구동기 IC, 보호 구성 요소(ESD 다이오드 등) 및 심지어 제어 논리까지 단일 스마트 패키지 모듈로 통합하는 추세가 증가하고 있습니다.