SMD LED RGB 화이트 디퓨즈 5630 패키지 - 치수 5.6x3.0x1.9mm - 전압 1.8-3.8V - 전력 0.13W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 화이트 디퓨즈 렌즈를 특징으로 하는 5630 패키지 형식의 표면 실장 장치(SMD) LED에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 단일 패키지 내에 세 개의 개별 발광 칩(적색(AlInGaP) 1개, 녹색(InGaN) 1개, 청색(InGaN) 1개)을 통합합니다. 이 구성은 칩을 개별적으로 또는 결합하여 제어함으로써 다양한 색상을 생성할 수 있게 합니다. 주요 설계 목표는 자동화된 조립 공정에 적합한 소형, 신뢰성 높고 효율적인 조명 솔루션을 제공하는 것입니다.

1.1 핵심 장점

• 소형화 설계:소형 폼 팩터는 인쇄 회로 기판(PCB) 상의 공간이 제한된 애플리케이션에 이상적입니다.
• 자동화 호환성:이 패키지는 자동 픽 앤 플레이스 장비 및 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과의 호환성을 위해 설계되어 대량 생산을 용이하게 합니다.
• 다양한 색상 출력:통합된 RGB 칩은 넓은 스펙트럼의 색상을 가능하게 하여 상태 표시, 백라이트 및 장식 조명에 적합합니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 준수합니다.
• 표준화된 포장:7인치 직경 릴에 감긴 12mm 테이프에 공급되며, 효율적인 취급 및 보관을 위한 EIA 표준을 준수합니다.

1.2 목표 애플리케이션

이 LED는 신뢰할 수 있고 소형의 표시등 조명이 필요한 다양한 전자 장비를 위해 설계되었습니다. 일반적인 적용 분야는 다음과 같습니다:

• 소비자 가전:무선 전화기, 휴대전화, 노트북 컴퓨터 및 가전제품의 상태 표시등.
• 전문 및 산업 장비:네트워크 시스템, 사무 자동화 장치 및 산업 제어 패널의 전면 패널 표시등.
• 디스플레이 및 사이니지:신호 및 기호 조명 애플리케이션, 그리고 확산되고 균일한 광 출력이 필요한 전면 패널 백라이트.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

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

• 전력 소산(Pd):적색: 130 mW; 녹색/청색: 114 mW. 이 파라미터는 LED가 열로 방출할 수 있는 최대 전력을 나타냅니다. 이 한계를 초과하면 열 손상의 위험이 있습니다.
• 피크 순방향 전류(I_FP):펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 모든 색상에 대해 100 mA. 이는 짧고 고강도의 섬광에는 유용하지만 연속 동작에는 적합하지 않습니다.
• DC 순방향 전류(I_F):적색: 50 mA; 녹색/청색: 30 mA. 이는 신뢰할 수 있는 장기 연속 동작을 위한 권장 최대 순방향 전류입니다.
• 온도 범위:동작: -40°C ~ +85°C; 저장: -40°C ~ +100°C. 이는 장치 기능 및 비동작 저장을 위한 환경적 한계를 정의합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

별도로 명시하지 않는 한, Ta=25°C 및 I_F=20mA의 표준 테스트 조건에서 측정됨.

• 광도(I_v):인지된 광 출력의 핵심 측정치. 최소/전형/최대 값: 적색: 560/-/1120 mcd; 녹색: 1400/-/2800 mcd; 청색: 280/-/560 mcd. 녹색 칩이 가장 높은 전형적 출력을 보입니다.
• 시야각(2θ_1/2):전형적으로 120도. 이 넓은 각도는 디퓨즈 렌즈에 의해 가능하며, 좁은 빔이 아닌 넓고 균일한 조명을 제공하여 표시등 애플리케이션에 이상적입니다.
• 순방향 전압(V_F):LED가 전도할 때 걸리는 전압 강하. 범위: 적색: 1.8V ~ 2.6V; 녹색/청색: 2.8V ~ 3.8V. 적색 칩의 낮은 V_F는 InGaN(녹색/청색)에 비해 AlInGaP 기술의 특징입니다. 설계자는 드라이버 회로 설계에서 이러한 차이를 고려해야 합니다.
• 피크 파장(λ_P) 및 주 파장(λ_d): λ_P는 스펙트럼 피크: 적색 ~630nm, 녹색 ~518nm, 청색 ~468nm. λ_d는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, 녹색(520-530nm) 및 청색(465-475nm)에 대해 지정된 빈이 있습니다.
• 역방향 전류(I_R):V_R=5V에서 최대 10 μA. 이 장치는 역바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다; 이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용됩니다. 역전압 가능성이 있는 경우 회로 보호(예: 직렬 저항 또는 다이오드)를 권장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상 및 밝기 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 이 장치는 광도와 주 파장을 기반으로 한 2차원 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광도 빈닝

각 색상 칩은 20mA에서의 광 출력을 기준으로 별도로 빈닝됩니다.

• 적색:빈 U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd).
• 녹색:빈 W2 (1400-1800 mcd), X1 (1800-2240 mcd), X2 (2240-2800 mcd).
• 청색:빈 T1 (280-355 mcd), T2 (355-450 mcd), U1 (450-560 mcd).
• 각 광도 빈 내 허용 오차는 +/-11%입니다.

3.2 주 파장 빈닝

색조를 제어하기 위해 녹색 및 청색 칩에 적용됩니다.

• 녹색:빈 AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm).
• 청색:빈 AC (465-470 nm), AD (470-475 nm).
• 각 파장 빈 내 허용 오차는 +/-1 nm입니다.

3.3 결합 빈 코드(온태그 코드)

제품 릴 태그에 인쇄된 단일 영숫자 코드(예: A1, B4, D2)는 세 가지 색상 모두에 대한 광도 빈과 녹색/청색에 대한 파장 빈을 결합합니다. 이 교차 참조 테이블을 통해 설계자는 광학적 특성이 엄격하게 제어된 LED를 지정 및 조달하여 최종 제품의 시각적 일관성을 보장할 수 있습니다. 예를 들어, 코드 'A1'은 적색 빈 U2, 녹색 빈 W2, 청색 빈 T1을 지정합니다.

4. 기계적 및 포장 정보

4.1 패키지 치수

이 장치는 표준 5630 풋프린트를 준수합니다. 주요 치수(밀리미터 단위, 별도 명시되지 않는 한 허용 오차 ±0.2mm)는 본체 길이 약 5.6mm, 너비 3.0mm, 높이 1.9mm를 포함합니다. 상세 치수 도면은 패드 위치, 렌즈 모양 및 극성 표시를 지정합니다.

4.2 핀 할당 및 극성

6-패드 구성은 각 칩에 독립적으로 접근할 수 있게 합니다: 핀 1 & 6: 청색; 핀 2 & 5: 녹색; 핀 3 & 4: 적색. 각 칩의 캐소드는 일반적으로 풋프린트 다이어그램에 표시됩니다. PCB 레이아웃 및 조립 시 올바른 극성을 준수해야 합니다.

4.3 권장 PCB 부착 패드

리플로우 솔더링 중 적절한 솔더 조인트 형성, 기계적 안정성 및 열 방산을 보장하기 위해 제안된 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 이 패턴을 준수하는 것은 조립 수율 및 장기 신뢰성에 매우 중요합니다.

4.4 테이프 및 릴 포장

LED는 엠보싱된 캐리어 테이프(12mm 너비)에 커버 테이프로 밀봉되어 공급됩니다. 테이프는 표준 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 1000개가 들어 있습니다. 포장은 EIA-481-1-B 사양을 준수하여 자동화 조립 장비와의 호환성을 보장합니다.

5. 솔더링 및 조립 지침

5.1 IR 리플로우 솔더링 프로파일

J-STD-020B를 준수하는 무연(Pb-free) 솔더 공정을 위한 권장 리플로우 프로파일이 제공됩니다. 이 프로파일은 예열, 소킹, 리플로우 피크 온도(LED의 최대 온도 정격을 초과해서는 안 됨) 및 냉각 속도와 같은 중요한 파라미터를 상세히 설명합니다. 이 프로파일을 따르는 것은 열 충격 및 LED 패키지 또는 에폭시 렌즈 손상을 방지하는 데 필수적입니다.

5.2 세척

조립 후 세척이 필요한 경우 지정된 용제만 사용해야 합니다. 데이터시트는 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 침지할 것을 권장합니다. 지정되지 않았거나 강력한 화학 물질 사용은 렌즈 재료 또는 패키지 표시를 손상시킬 수 있습니다.

5.3 저장 조건

밀봉 패키지:습기 방지 백에 건조제와 함께 포장된 LED는 ≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH)에서 저장해야 합니다. 이러한 조건에서 권장 유통 기한은 1년입니다.
개봉 패키지:습기 차단 백이 개봉되면 부품을 즉시 사용해야 합니다. 저장이 필요한 경우 조건은 30°C 및 60% RH를 초과해서는 안 됩니다. 높은 습도에 노출되면 수분 흡수가 발생하여 리플로우 솔더링 중 "팝콘 현상"(패키지 균열)을 일으킬 수 있습니다.

6. 애플리케이션 제안 및 설계 고려사항

6.1 드라이버 회로 설계

적색, 녹색 및 청색 칩의 서로 다른 순방향 전압(V_F)으로 인해, 단순히 공통 전압원에 병렬 연결하는 것은 권장되지 않습니다. 이는 불균일한 전류 분배 및 밝기를 초래하기 때문입니다. 선호되는 방법은 각 색상 채널을 독립적으로 전류 제한 저항으로 구동하거나, 더 나은 일관성 및 디밍 제어를 위해 정전류 드라이버 또는 PWM(펄스 폭 변조) 회로로 구동하는 것입니다.

6.2 열 관리

전력 소산이 상대적으로 낮지만, PCB 상의 적절한 열 설계는 장수명을 위해 여전히 중요합니다. 열 패드(있는 경우) 또는 장치의 장착 패드에 연결된 충분한 구리 면적을 확보하는 것은 열을 방산하여 낮은 접합 온도를 유지하고 광 출력 및 수명을 보존하는 데 도움이 됩니다.

6.3 광학 통합

화이트 디퓨즈 렌즈는 람베르시안 방출 패턴(넓은 시야각)을 제공합니다. 더 방향성이 있는 빛이 필요한 애플리케이션의 경우, 2차 광학(예: 도광판 또는 외부 렌즈)가 필요할 수 있습니다. 디퓨즈 특성은 핫스팟을 최소화하고 직접 볼 때 균일한 외관을 제공하는 데 도움이 됩니다.

7. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

Q: 단일 3.3V 공급으로 세 가지 색상(RGB)을 모두 병렬로 구동할 수 있나요?
A: 효과적으로는 불가능합니다. 청색 및 녹색 칩의 순방향 전압(최소 2.8V)은 3.3V에 가까워 전류 제한 저항에 대한 전압 강하가 매우 적어 전류 제어가 부정확하고 공급 변동에 민감해집니다. 적색 칩(V_F~2.2V)은 비례적으로 높은 전류를 받게 됩니다. 채널별 독립적인 전류 제어를 강력히 권장합니다.

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?
A: 피크 파장(λ_P)은 LED의 스펙트럼 전력 분포에서 문자 그대로 가장 높은 지점입니다. 주 파장(λ_d)은 표준 인간 관찰자에게 LED와 동일한 색상(색조)으로 보이는 순수 단색광의 단일 파장을 나타내는 계산된 값입니다. λ_d가 색상 지정에 더 관련이 있습니다.

Q: 녹색/청색의 최대 DC 전류는 30mA이지만 피크 펄스 전류는 100mA입니다. 100mA에서 PWM을 사용할 수 있나요?
A: 예, 하지만 엄격한 제한이 있습니다. 100mA 정격은 매우 특정한 조건(0.1ms 펄스 폭 및 10% 듀티 사이클, 즉 LED가 0.1ms 동안 켜지고 0.9ms 동안 꺼짐)에서만 적용됩니다. 평균 전류는 DC 정격을 초과해서는 안 됩니다. 예를 들어, 10% 듀티 사이클에서 100mA 펄스는 평균 전류 10mA를 발생시키며, 이는 안전합니다. 펄스 폭 또는 듀티 사이클 사양을 초과하면 과열을 일으킬 수 있습니다.

Q: 릴 라벨의 빈 코드를 어떻게 해석하나요?
A: 영숫자 코드(예: C5, D1)는 데이터시트의 섹션 4.1 및 4.2에 있는 테이블에 대한 교차 참조입니다. 이 코드를 조회하여 적색, 녹색 및 청색에 대한 특정 광도 범위와 녹색 및 청색에 대한 주 파장 범위를 찾을 수 있습니다. 이를 통해 해당 릴에 있는 LED의 정확한 성능 특성을 알 수 있습니다.

8. 실용적 설계 및 사용 사례

시나리오: 네트워크 라우터용 다중 색상 상태 표시등 설계
이 장치는 전원(고정 녹색), 네트워크 활동(점멸 녹색) 및 오류 상태(적색 또는 청색)를 표시하는 LED가 필요합니다. LTST-G563EGBW와 같은 단일 RGB LED는 세 개의 개별 LED를 사용하는 것에 비해 PCB 공간을 절약하면서도 이러한 모든 역할을 수행할 수 있습니다.

구현:
1. 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀은 세 개의 별도 드라이버 트랜지스터(또는 전용 LED 드라이버 IC)에 연결되며, 각각 RGB LED의 한 색상 채널을 제어합니다.
2. "전원 켜짐"의 경우, 녹색 채널을 10-15mA(최대 30mA보다 훨씬 낮음)로 구동하여 선명하고 밝은 표시를 제공합니다.
3. "네트워크 활동"의 경우, 동일한 녹색 채널을 고주파 PWM으로 토글하여 깜빡이는 효과를 생성하며, 평균 전류는 여전히 한계 내에 있습니다.
4. "오류" 상태의 경우, 적색 채널을 점등할 수 있습니다. 더 구체적인 "치명적 오류"는 청색 채널 또는 조합(예: 적색+청색 = 마젠타)을 사용할 수 있습니다.
5. 디퓨즈 렌즈의 넓은 120도 시야각은 라우터 주변의 다양한 각도에서 상태를 볼 수 있게 합니다.
6. 엄격한 빈닝 코드(예: 빈 X1 및 특정 파장 빈의 녹색 요구)를 지정함으로써, 설계자는 제조된 모든 라우터 장치에서 일관된 색상 및 밝기를 보장합니다.

9. 기술 소개

이 LED는 두 가지 주요 반도체 재료 기술을 활용합니다:
알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP):적색 발광 칩에 사용됩니다. 이 재료 시스템은 스펙트럼의 적색에서 호박색 부분에서 빛을 생성하는 데 효율적이며, 일반적으로 InGaN 기반 LED보다 낮은 순방향 전압을 나타냅니다.
인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN):녹색 및 청색 발광 칩에 사용됩니다. 결정 구조 내 인듐/갈륨 비율을 변화시킴으로써 밴드갭 및 방출 파장을 조정할 수 있습니다. InGaN으로 고효율 녹색광을 달성하는 것은 청색보다 역사적으로 더 어려웠으며, 이는 동일한 기본 재료를 사용함에도 불구하고 녹색과 청색 칩 간의 다른 성능 파라미터(예: 순방향 전압, 효율)에 반영됩니다.

화이트 디퓨즈 렌즈는 일반적으로 산란 입자가 첨가된 에폭시 또는 실리콘 수지로 만들어집니다. 이 확산 재료는 작은 칩에서 방출된 빛의 방향을 무작위화하여 좁고 방향성 있는 빔에서 넓은 람베르시안 방출 패턴으로 변환하여 전체 렌즈 표면이 균일하게 밝게 보이게 합니다.

10. 개발 동향

SMD LED 분야는 이와 같은 구성요소와 관련된 몇 가지 주요 궤적을 따라 계속 발전하고 있습니다:
효율 증가(와트당 루멘):에피택셜 성장, 칩 설계 및 광 추출 기술의 지속적인 개선은 주어진 입력 전류에 대한 광 출력을 꾸준히 증가시켜 더 밝은 표시등 또는 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다.
색상 일관성 및 빈닝:제조 공정 제어의 발전으로 LED 특성의 자연적 변동이 감소하고 있습니다. 이는 더 엄격한 빈닝 사양 또는 심지어 "빈 프리" 제품을 가능하게 하여 제조업체의 재고 관리를 단순화하고 최종 제품에서 우수한 색상 균일성을 보장합니다.
소형화 및 통합:더 작은 전자 장치를 위한 추진력은 더욱 컴팩트한 패키지의 LED를 요구합니다. 더 나아가, 회로 설계를 단순화하기 위해 더 복잡한 다중 칩 패키지(예: RGBW, 통합 드라이버가 있는 어드레서블 LED)가 일반화되면서 통합이 증가하고 있습니다.
고신뢰성 재료:보다 견고한 렌즈 재료(고온 실리콘 등) 및 패키지 구조의 개발은 열 사이클링, 습도 및 가혹한 환경에 대한 저항성을 향상시켜 가능한 적용 분야를 확장합니다.