LTSN-N213EGBW SMD LED 데이터시트 - 삼색(적색/녹색/청색) - 패키지 치수 - 전압 1.8-3.8V - 전력 75-76mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)인 LTSN-N213EGBW의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 부품은 단일 패키지 내에 세 개의 개별 LED 칩(적색, 녹색, 청색)을 통합하여 다색 표시 또는 색상 혼합이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 본 장치는 현대 전자 제품에서 흔히 볼 수 있는 자동화 조립 공정 및 공간 제약이 있는 응용 분야를 위해 설계되었습니다.

1.1 특징

• 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 준수합니다.
• 자동화 픽 앤 플레이스 조립을 용이하게 하기 위해 7인치 직경 릴과 호환되는 8mm 테이프에 포장됩니다.
• 표준 EIA(전자 산업 연합) 패키지 풋프린트를 사용합니다.
• 표준 집적 회로(IC) 논리 레벨과 호환되는 입력을 지원합니다.
• 자동화 배치 및 적외선(IR) 리플로우 솔더링 장비와의 호환성을 위해 설계되었습니다.
• JEDEC(공동 전자 소자 공학 위원회) 습기 민감도 레벨 3에 따라 사전 조건 처리되었습니다.

1.2 응용 분야

본 LED는 신뢰할 수 있는 다색 상태 표시가 필요한 광범위한 전자 장비에 사용하기 위한 것입니다. 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 통신 장비(예: 라우터, 스위치, 기지국).
• 사무 자동화 장치(예: 프린터, 스캐너, 복합기).
• 상태 디스플레이가 있는 가전제품.
• 산업 제어 및 계측 패널.
• 실내 간판 및 정보 디스플레이 시스템.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

다음 섹션은 장치의 작동 한계 및 성능 특성에 대한 상세한 분석을 제공합니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 데이터는 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 작동은 보장되지 않으며 회로 설계 시 피해야 합니다.

• 전력 소산(Pd):적색 칩 75 mW, 녹색 및 청색 칩 76 mW. 이는 장치가 열로 방산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류(I_FP):모든 색상 80 mA. 이는 최대 허용 순간 전류로, 일반적으로 펄스 동작(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에 대해 지정됩니다.
• DC 순방향 전류(I_F):적색 30 mA, 녹색 및 청색 20 mA. 이는 신뢰할 수 있는 장기 작동을 위해 권장되는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 작동 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 기능이 보장됩니다.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +100°C. 장치는 이 범위 내에서 전원이 인가되지 않은 상태로 보관할 수 있습니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 표준 테스트 조건(I_F= 20mA, Ta=25°C)에서 측정된 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 광도(I_V):밀리칸델라(mcd)로 측정된 광 출력.
  • 적색: 최소 345 mcd, 최대 720 mcd.
  • 녹색: 최소 750 mcd, 최대 1300 mcd.
  • 청색: 최소 140 mcd, 최대 280 mcd.
• 시야각(2θ_1/2):약 120도(일반적). 이는 광도가 피크 축 값의 절반이 되는 전체 각도로, 넓은 시야 패턴을 나타냅니다.
• 피크 발광 파장(λ_P):스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장.
  • 적색: 630 nm(일반적).
  • 녹색: 518 nm(일반적).
  • 청색: 467 nm(일반적).
• 주 파장(λ_d):색상을 정의하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장.
  • 적색: 617-627 nm(일반적 범위).
  • 녹색: 517-527 nm(일반적 범위).
  • 청색: 462-472 nm(일반적 범위).
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):최대 강도의 절반에서 방출 스펙트럼의 대역폭.
  • 적색: 25 nm(일반적).
  • 녹색: 35 nm(일반적).
  • 청색: 20 nm(일반적).
• 순방향 전압(V_F):테스트 전류로 구동될 때 LED 양단의 전압 강하.
  • 적색: 1.8V(최소), 2.5V(최대).
  • 녹색: 2.8V(최소), 3.8V(최대).
  • 청색: 2.8V(최소), 3.8V(최대).
• 역방향 전류(I_R):역방향 전압(V_R) 5V에서 모든 색상 최대 10 μA.참고:본 장치는 역방향 바이어스 하에서 작동하도록 설계되지 않았습니다. 이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상 및 밝기 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. LTSN-N213EGBW는 2차원 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광도(I_V) 빈

LED는 20mA에서의 광 출력에 따라 분류됩니다.

• 적색:
  • 빈 U1: 345.0 - 500.0 mcd
  • 빈 U2: 500.0 - 720.0 mcd
• 녹색:
  • 빈 V1: 750.0 - 1000.0 mcd
  • 빈 V2: 1000.0 - 1300.0 mcd
• 청색:
  • 빈 R2: 140.0 - 200.0 mcd
  • 빈 S1: 200.0 - 280.0 mcd

각 광도 빈의 허용 오차는 +/-11%입니다.

3.2 주 파장(λ_d) 빈

LED는 인지된 색상(주 파장)에 따라 분류됩니다.

• 적색:
  • 빈 V: 617.0 - 622.0 nm
  • 빈 W: 622.0 - 627.0 nm
• 녹색:
  • 빈 AP: 517.0 - 522.0 nm
  • 빈 AQ: 522.0 - 527.0 nm
• 청색:
  • 빈 AC: 462.0 - 467.0 nm
  • 빈 AD: 467.0 - 472.0 nm

각 주 파장 빈의 허용 오차는 +/- 1 nm입니다.

3.3 결합 빈 코드

최종 제품 태그는 데이터시트에 제공된 교차표에 정의된 대로 세 가지 색상 모두에 대한 강도 및 파장 빈의 특정 조합을 참조하는 결합 코드(예: A1, C2, D3)를 사용합니다. 이는 단일 유닛 내 적색, 녹색, 청색 칩의 일치된 특성 세트를 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 장치 동작을 이해하는 데 필수적인 일반적인 특성 곡선을 포함합니다. 특정 그래프는 여기에 재현되지 않지만 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 상대 광도 대 순방향 전류(I-V 곡선):광 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여주며, 일반적으로 비선형 관계입니다. 최대 DC 전류 근처에서 작동하면 열과 응력이 증가하는 반면 밝기 증가 효과는 점점 줄어들 수 있습니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류:다이오드의 지수적 I-V 특성을 보여줍니다. 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 이는 접합 온도가 상승함에 따라 약간 감소함을 의미합니다.
• 상대 광도 대 주변 온도:주변(및 접합) 온도가 증가함에 따라 광 출력이 감소하는 열 소광 효과를 설명합니다. 이는 고출력 또는 고온 응용 분야에서 특히 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:각 색상에 대한 파장 전체에 걸친 상대적 출력을 보여주는 그래프로, 피크 및 주 파장과 스펙트럼 폭을 강조합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

장치는 표준 SMD 풋프린트를 따릅니다. 주요 치수 사항은 다음과 같습니다:

• 모든 치수는 밀리미터 단위입니다.
• 상세 치수 도면에 별도로 명시되지 않는 한 표준 허용 오차는 ±0.2 mm입니다.
• 패키지는 각 색상 칩에 대해 확산 렌즈를 포함하여 시야각을 넓힙니다.

5.2 핀 할당

삼색 LED는 공통 캐소드 또는 공통 애노드 구성(특정 구성은 패키지 다이어그램에서 확인해야 함)을 가집니다. 데이터시트는 적색(핀 2), 녹색(핀 3), 청색(핀 4) 애노드에 대한 핀 할당을 나타내며, 공통 캐소드는 아마도 핀 1에 있을 것입니다. PCB 레이아웃 및 조립 시 올바른 극성 식별이 중요합니다.

5.3 권장 PCB 부착 패드

적절한 솔더 조인트 형성 및 기계적 안정성을 보장하기 위해 랜드 패턴 다이어그램이 제공됩니다. 이 권장 풋프린트를 준수하는 것은 성공적인 리플로우 솔더링 및 장기 신뢰성에 매우 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 IR 리플로우 솔더링 프로파일

본 장치는 무연 솔더를 사용하는 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 권장 프로파일은 J-STD-020B를 따릅니다. 주요 파라미터는 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 예열 상승률.
• 플럭스를 활성화하고 열 충격을 최소화하기 위한 소킹(예열) 온도 및 시간.
• 액상선 온도 및 액상선 이상 시간(TAL).
• 피크 리플로우 온도(장치의 최대 허용치를 초과해서는 안 되며, 일반적으로 짧은 시간 동안 약 260°C).
• 냉각 상승률.

6.2 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우 지정된 화학 물질만 사용해야 합니다. 데이터시트는 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것을 권장합니다. 지정되지 않은 화학 물질은 LED 패키지 또는 렌즈를 손상시킬 수 있습니다.

6.3 보관 및 취급

• 밀봉 패키지:장치는 건조제와 함께 습기 차단 백으로 배송됩니다. ≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH)에서 보관하고 백 밀봉일로부터 1년 이내에 사용해야 합니다.
• 개봉 패키지:습기 차단 백이 개봉되면 부품은 주변 습도에 노출됩니다. ≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관해야 합니다.
• 플로어 라이프:원래 포장에서 꺼낸 장치는 168시간(7일) 이내에 IR 리플로우 솔더링을 거치는 것이 권장됩니다. 원래 백 외부에서 더 오래 보관할 경우, 사용 전 적절한 습기 민감도 레벨(MSL) 절차에 따라 밀봉된 용기에 적절한 건조제와 함께 보관하거나 베이킹해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

장치는 자동화 조립을 위해 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다.

• 테이프 폭: 8 mm.
• 릴 직경: 7 인치.
• 포켓 피치 및 치수는 표준 배치 장비와의 호환성을 보장하도록 지정됩니다.
• 포장 수량: 풀 릴당 3000개.
• 잔여물 최소 주문 수량: 500개.
• 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

8. 응용 제안 및 설계 고려 사항

8.1 전류 제한

LED는 전류 구동 장치입니다. 전압원에서 구동할 때 각 색상 채널에 직렬 전류 제한 저항이 필수적입니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (V_공급- V_F) / I_F, 여기서 V_F는 원하는 전류 I_F에서 특정 색상 칩의 순방향 전압입니다. 과전류를 방지하기 위해 보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F를 항상 사용하십시오.

8.2 열 관리

본 장치는 저전력 장치이지만 적절한 열 설계는 수명을 연장하고 안정적인 광 출력을 유지합니다. PCB에 LED의 열 패드(있는 경우) 또는 패드에 연결된 충분한 구리 면적이 있어 열을 방산할 수 있도록 하십시오. 고주변 온도에서 장기간 절대 최대 정격으로 작동하는 것을 피하십시오.

8.3 색상 혼합 및 제어

적색, 녹색, 청색 칩의 가산 혼합을 통해 특정 색상(예: 백색, 호박색, 보라색)이 필요한 응용 분야의 경우, 각 채널의 독립적인 펄스 폭 변조(PWM) 제어가 가장 효과적인 방법입니다. 이는 아날로그 디밍(전류 감소)과 관련된 색상 편이 없이 정밀한 색상 및 강도 제어를 가능하게 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

LTSN-N213EGBW는 해당 등급에서 다음과 같은 특정 장점을 제공합니다:

• 통합 삼색 솔루션:세 개의 개별 색상을 하나의 4핀 패키지에 결합하여, 세 개의 별도 SMD LED를 사용하는 것에 비해 PCB 공간을 절약하고 조립을 단순화합니다.
• 넓은 시야각(120°):확산 렌즈는 다양한 각도에서 보여야 하는 전면 패널 표시등에 적합한 넓고 균일한 조명 패턴을 제공합니다.
• 표준화된 포장:8mm 테이프 및 릴과의 호환성, 그리고 표준 EIA 풋프린트는 대량 자동화 생산 라인에의 원활한 통합을 보장합니다.
• 포괄적인 빈닝:상세한 강도 및 파장 빈닝을 통해 설계자는 일반 표시부터 색상이 중요한 디스플레이까지 응용 분야에 적합한 일관성 수준을 선택할 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

Q: 적색, 녹색, 청색 LED를 최대 DC 전류(30mA, 20mA, 20mA)로 동시에 구동할 수 있습니까?

A: 아닙니다. 총 전력 소산에 대한 절대 최대 정격(칩당 75-76 mW)을 고려해야 합니다. 세 가지를 모두 최대 전류로 동시에 구동하면 패키지의 총 열 용량을 초과하여 과열, 수명 단축 및 잠재적 고장으로 이어질 가능성이 있습니다. 특정 응용 분야의 열 분석을 기반으로 전류를 감액하십시오.

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇입니까?

A> 피크 파장(λ_P)은 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 물리적 파장입니다. 주 파장(λ_d)은 인지된 색상을 나타내는 인간의 눈 민감도(CIE 색도)를 기반으로 계산된 값입니다. 좁은 스펙트럼(이러한 LED와 같은)을 가진 LED의 경우 종종 가깝지만, λ_d가 색상 사양에 대한 관련 파라미터입니다.

Q: 역방향 전류는 5V에서 최대 10μA로 지정되어 있습니다. 이 LED를 역방향 바이어스 멀티플렉싱 회로에 사용할 수 있습니까?

A:강력히 권장하지 않습니다.데이터시트는 장치가 역방향 작동을 위해 설계되지 않았음을 명시적으로 언급합니다. I_R 파라미터는 테스트 목적으로만 사용됩니다. 회로 작동에서 역방향 바이어스를 적용하면 예측할 수 없는 동작 및 조기 성능 저하로 이어질 수 있습니다.

Q: 습기 차단 백을 개봉한 후 168시간 플로어 라이프를 준수하는 것이 얼마나 중요합니까?

A> 이는 중요한 신뢰성 지침입니다. SMD 부품은 공기 중의 습기를 흡수합니다. 리플로우 중에 이 습기는 빠르게 증기로 변하여 내부 박리 또는 \"팝콘 현상\"을 일으켜 패키지를 균열시킬 수 있습니다. 노출 시간을 초과할 경우, 솔더링 전 MSL3 프로파일에 따라 부품을 베이킹하여 습기를 제거해야 합니다.

11. 실용 응용 사례 연구

시나리오: 네트워크 스위치용 상태 표시등 설계.

장치는 링크 상태(녹색 = 1Gbps, 호박색 = 100Mbps, 적색 = 링크 없음/오류) 및 활동(깜빡임)을 표시하기 위해 단일 다색 표시등이 필요합니다.

• 부품 선택:LTSN-N213EGBW는 세 개의 별도 LED를 대체하는 이상적인 선택입니다.
• 회로 설계:스위치의 관리 컨트롤러에서 나온 세 개의 GPIO 핀으로, 각각 전류 제한 저항을 통해 색상 채널에 연결됩니다. 값은 적색(V_F~2.5V), 녹색(V_F~3.8V), 청색(호박색에는 사용되지 않음; 호박색은 특정 비율로 적색과 녹색을 동시에 구동하여 생성됨)에 대해 별도로 계산됩니다.
• 소프트웨어 제어:컨트롤러는 핀을 구동하여 단색 녹색, 단색 적색 또는 호박색을 위한 적색과 녹색의 PWM 혼합을 생성합니다. 활동 깜빡임은 관련 GPIO를 토글하여 구현됩니다.
• 레이아웃:권장 PCB 패드 레이아웃을 따릅니다. 접지 연결 패드에 작은 열 릴리프를 사용하면 리플로우에 영향을 줄 수 있는 큰 방열판을 만들지 않고도 솔더링에 도움이 됩니다.
• 결과:조립을 단순화하고(세 개 대신 하나의 부품) BOM 복잡성을 줄이는 컴팩트하고 신뢰할 수 있으며 시각적으로 명확한 상태 표시등입니다.

12. 작동 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면 n형 물질의 전자가 활성 영역에서 p형 물질의 정공과 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 사용된 반도체 물질의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다:

• 적색 LED:일반적으로 더 긴 파장(적색/주황색)에 해당하는 낮은 밴드갭을 가진 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 물질을 사용합니다.
• 녹색 및 청색 LED:일반적으로 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN) 물질을 사용합니다. 인듐/갈륨 비율을 변화시켜 밴드갭을 조정하여 녹색 또는 청색 빛(청색은 더 넓은 밴드갭 필요)을 방출할 수 있습니다.

칩 위의 확산 렌즈는 빛을 산란시켜 더 집중된 빔을 생성하는 투명 렌즈에 비해 더 넓고 균일한 시야각을 만듭니다.

13. 기술 동향

SMD LED 분야는 몇 가지 관찰 가능한 동향과 함께 계속 발전하고 있습니다:

• 효율 증가:지속적인 재료 과학 및 에피택셜 성장 개선으로 더 높은 광 효율(전기 와트당 더 많은 광 출력)을 얻어 더 밝은 표시등 또는 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다.
• 소형화:패키지는 점점 더 작아지며(예: 0603에서 0402 미터법 크기로), 광학 성능을 유지하거나 개선하면서 점점 더 작아지는 소비자 전자제품에 맞춥니다.
• 향상된 색 재현 및 일관성:더 엄격한 빈닝 허용 오차 및 개선된 제조 공정은 생산 배치 전반에 걸쳐 더 나은 색상 균일성을 제공하며, 이는 디스플레이 및 조명 응용 분야에 중요합니다.
• 통합 솔루션:다색을 넘어서, 통합 드라이버(패키지 내 IC) 또는 내장 전류 조절 기능이 있는 LED로의 동향이 있으며, 이는 회로 설계를 더욱 단순화합니다.
• 신뢰성 중점:개선된 패키징 재료 및 설계는 열 사이클링, 습도 및 기타 환경적 스트레스에 대한 저항성을 향상시켜 까다로운 응용 분야에서 작동 수명을 연장합니다.