SMD 삼색 LED 백색 확산 렌즈 사양 - 패키지 3.5x3.2x1.9mm - 전압 1.8-3.7V - 전력 0.56-0.89W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고성능 표면 실장 삼색 LED의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 단일 백색 확산 렌즈 패키지 내에 적색, 녹색, 청색 반도체 칩을 통합하여 개별 또는 결합 동작을 통해 광범위한 색상 스펙트럼을 생성할 수 있습니다. 자동화 조립 공정에 맞게 설계되어 상태 표시, 백라이트 또는 상징적 조명이 필요한 공간 제약이 있는 애플리케이션에 이상적입니다.

1.1 핵심 장점

• RoHS 환경 기준을 준수합니다.
• 7인치 직경 릴에 12mm 테이프로 포장되어 고속 픽 앤 플레이스 장비와 호환됩니다.
• 표준화된 EIA 패키지 풋프린트로 설계 호환성을 보장합니다.
• 집적 회로(I.C.) 호환 구동 레벨.
• 적외선 리플로우 솔더링 공정을 견디며, 무연 조립에 적합합니다.
• 신뢰성을 위해 JEDEC Level 3 수분 민감도 표준에 따라 사전 처리되었습니다.

1.2 목표 시장

이 부품은 통신 장비(무선/휴대폰), 휴대용 컴퓨팅(노트북), 네트워킹 시스템, 가전제품, 산업용 제어 패널 및 다색 표시 또는 조명이 필요한 실내 간판 애플리케이션을 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 전자 장비에 적합합니다.

2. 기술 파라미터: 심층적 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

모든 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다. 이 한계를 초과하면 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다.

• 전력 소산 (Pd):색상별로 다름: 녹색: 740 mW, 적색: 560 mW, 청색: 888 mW. 이 파라미터는 LED가 열로 소산할 수 있는 최대 전력을 정의합니다.
• 피크 순방향 전류 (I_F(PEAK)):펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 측정. 녹색/적색: 400 mA, 청색: 500 mA.
• 연속 순방향 전류 (I_F):허용 가능한 최대 DC 전류. 녹색/적색: 200 mA, 청색: 240 mA.
• 동작 온도 범위:-40°C ~ +85°C.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +100°C.

2.2 열적 특성

열 관리는 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다.

• 최대 접합 온도 (T_j):녹색/청색: 125°C, 적색: 115°C. 반도체 다이는 이 온도를 초과해서는 안 됩니다.
• 열 저항, 접합-주변 (R_θJA):녹색: 70 °C/W, 적색/청색: 40 °C/W. 이 값은 칩에서 주변 공기로 열이 얼마나 효과적으로 전달되는지를 나타냅니다. 값이 낮을수록 열 성능이 더 좋습니다. 녹색 칩의 더 높은 값은 고전력 애플리케이션에서 더 신중한 열 설계가 필요할 수 있습니다.

2.3 전기 및 광학 특성

지정된 테스트 전류(적색: 150mA, 녹색/청색: 120mA)에서 Ta=25°C로 측정.

• 광도 (I_v):지각되는 밝기. 녹색: 8000-17000 mcd, 적색: 5500-13000 mcd, 청색: 1500-3200 mcd. 인간의 눈은 청색광에 덜 민감하여 유사한 복사 전력에 대해 더 낮은 mcd 값을 가집니다.
• 시야각 (2θ_1/2):일반적으로 120도입니다. 확산 렌즈에 의해 가능해진 이 넓은 각도는 패널 조명에 적합한 균일한, 비방향성 광 출력을 제공합니다.
• 주 파장 (λ_d):지각되는 색상을 정의합니다. 녹색: 515-530 nm, 적색: 615-630 nm, 청색: 448-463 nm.
• 피크 방출 파장 (λ_p):스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장. 일반적으로: 녹색: 521 nm, 적색: 631 nm, 청색: 445 nm.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):방출되는 빛의 대역폭. 일반적으로: 녹색: 30 nm, 적색: 20 nm, 청색: 25 nm.
• 순방향 전압 (V_F):테스트 전류에서 LED 양단의 전압 강하. 녹색/청색: 2.7-3.7 V, 적색: 1.8-2.8 V. 일반적으로 AlInGaP 기반인 적색 칩은 InGaN 기반의 녹색 및 청색 칩보다 낮은 밴드갭을 가지므로 더 낮은 순방향 전압을 가집니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 10 μA. 이 소자는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다; 이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LED는 생산 배치 내에서 색상과 밝기 일관성을 보장하기 위해 주요 광학 파라미터를 기준으로 빈으로 분류됩니다.

3.1 광도 빈닝

단위: 지정된 테스트 전류에서 mcd. 각 빈 코드(L1-L8)는 각 색상에 대한 최소/최대 범위를 정의합니다. 예를 들어, 녹색의 L1 빈은 8000-12000 mcd를 포함하는 반면, L5 빈은 12000-17000 mcd를 포함합니다. 각 광도 빈 내 허용 오차는 +/-11%입니다.

3.2 주 파장 빈닝

단위: 지정된 테스트 전류에서 nm. 빈 코드 D1-D9는 각 색상에 대한 좁은 파장 범위를 정의합니다(예: 녹색 D1: 515-520 nm, D7: 525-530 nm). 각 주 파장 빈의 허용 오차는 +/- 1 nm로, 정밀한 색상 매칭이 가능합니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 상대 강도 대 파장 (스펙트럼)

스펙트럼 분포 곡선은 각 색상 칩에 대해 뚜렷하고 상대적으로 좁은 피크를 보여주며, 적색, 녹색, 청색 방출의 순도를 확인시켜 줍니다. 반치폭 값은 스펙트럼 순도를 나타내며, 적색이 가장 좁습니다.

4.2 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

I-V 곡선은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 녹색과 청색의 곡선은 유사한 InGaN 물질 시스템과 더 높은 밴드갭으로 인해 밀접하게 정렬되어 있는 반면, 적색 곡선은 더 낮은 전압으로 오프셋되어 있습니다.

4.3 순방향 전류 대 주변 온도 (디레이팅 곡선)

이 그래프는 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류가 감소하는 것을 보여줍니다. 이 디레이팅은 접합 온도가 최대 정격을 초과하는 것을 방지하기 위해 필수적입니다. 열 저항과 최대 접합 온도의 차이로 인해 색상 간에 곡선이 약간 다릅니다.

4.4 상대 광도 대 순방향 전류

광 출력은 전류와 함께 증가하지만, 더 높은 전류에서 주로 열 효과와 효율 저하로 인해 비선형적인 거동을 나타냅니다. 이는 최적의 효율과 수명을 위해 지정된 범위 내에서 LED를 구동하는 것의 중요성을 강조합니다.

4.5 공간 분포 (시야각 패턴)

극좌표도는 확산 렌즈의 특징인 약 120도의 전체 시야각을 가진 람베르시안과 유사한 방출 패턴을 확인시켜 주며, 이는 빛을 산란시켜 넓고 균일한 조명을 생성합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

SMD 패키지는 약 3.5mm(길이) x 3.2mm(너비) x 1.9mm(높이)로 측정됩니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 표준 허용 오차 ±0.2mm의 밀리미터 단위입니다. 정확한 패드 레이아웃과 금지 영역을 위해 상세 치수 도면을 참조해야 합니다.

5.2 핀 할당

6핀 패키지는 각 색상 칩에 대해 개별 애노드와 캐소드를 할당합니다: 핀 1 & 6: 청색, 핀 2 & 5: 적색, 핀 3 & 4: 녹색. 이 구성은 각 색상을 독립적으로 제어할 수 있게 합니다.

5.3 권장 PCB 부착 패드

적절한 솔더링, 기계적 안정성 및 LED에서의 최적의 열 전도를 보장하기 위해 랜드 패턴 설계가 제공됩니다. 이 권장 사항을 준수하는 것은 조립 수율과 장기 신뢰성에 매우 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 권장 IR 리플로우 프로파일

무연 공정을 위한 J-STD-020B를 준수하는 상세한 리플로우 솔더링 프로파일이 지정됩니다. 이 프로파일은 LED 패키지 및 내부 다이에 대한 열 손상을 방지하기 위해 정의된 시간 및 온도 한계를 가진 예열, 침지, 리플로우(피크 온도) 및 냉각 단계를 포함합니다.

6.2 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 침지하는 것만 권장됩니다. 지정되지 않은 화학 물질은 에폭시 렌즈 또는 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

6.3 보관 조건

밀봉 패키지:≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오. 부품은 제습제가 있는 방습 백에서 1년의 유통 기한을 가집니다.
개봉 패키지:밀봉 백에서 꺼낸 부품의 경우, 보관 환경은 30°C 및 60% RH를 초과해서는 안 됩니다. 노출 후 168시간(7일) 이내에 IR 리플로우를 완료하는 것이 권장됩니다. 더 긴 보관을 위해서는 제습제가 있는 밀폐 용기 또는 질소 제습기를 사용하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

부품은 7인치(178mm) 직경 릴에 감긴 12mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 표준 릴 수량은 1500개입니다. 잔여 주문에 대해 최소 포장 수량 500개가 가능합니다. 포장은 EIA-481-1-B 사양을 준수합니다.

8. 적용 제안

8.1 일반적인 적용 회로

각 색상 채널에는 LED와 직렬로 연결된 전류 제한 저항이 필요합니다. 저항 값은 R = (V_공급- V_F) / I_F로 계산되며, 여기서 V_F와 I_F는 특정 색상에 대한 목표 순방향 전압과 전류입니다. 마이크로컨트롤러 또는 전용 LED 드라이버 IC를 사용하여 PWM 디밍 또는 색상 혼합이 가능합니다.

8.2 설계 고려사항

• 열 관리:충분한 PCB 구리 면적(열 패드) 및 가능한 환기를 통해 열 소산을 관리하십시오, 특히 열 저항이 더 높은 녹색 채널의 경우.
• 전류 구동:절대 최대 DC 순방향 전류를 초과하지 마십시오. 연장된 수명과 안정적인 색상 출력을 위해 최대 정격 아래에서 동작하는 것을 고려하십시오.
• ESD 보호:명시적으로 민감하다고 명시되지 않았지만, 조립 중 반도체 소자에 대한 표준 ESD 취급 주의 사항을 권장합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

백색 확산 패키지의 이 삼색 LED는 다음과 같은 주요 장점을 제공합니다:

• 통합 솔루션:세 개의 개별 색상을 하나의 패키지에 결합하여, 세 개의 별도 LED를 사용하는 것에 비해 PCB 공간을 절약하고 조립을 단순화합니다.
• 색상 혼합 능력:각 기본 색상 칩의 강도를 독립적으로 제어하여 2차 색상(노란색, 시안, 마젠타) 및 백색을 생성할 수 있습니다.
• 균일한 외관:백색 확산 렌즈는 축외에서 볼 때 개별 칩의 빛을 혼합하여, 꺼졌을 때 일관된 우윳빛 외관을 제공하고, 켜졌을 때 균일한 색상의 빛을 제공합니다.
• 고휘도:세 가지 색상 모두에서 높은 광도를 제공하여, 조명이 밝은 조건에서도 좋은 가시성이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 세 가지 색상을 모두 최대 전류로 동시에 구동할 수 있나요?

아니요. 총 전력 소산을 고려해야 합니다. 적색(150mA @ ~2.3V = 345mW), 녹색(120mA @ ~3.2V = 384mW), 청색(120mA @ ~3.2V = 384mW)을 동시에 구동하면 총 내부 소산이 약 1113mW에 달하며, 이는 단일 칩의 최대 전력 소산 정격(청색 최대 888mW)을 초과하고 심각한 과열을 유발할 것입니다. 열 설계는 모든 활성 칩에서 발생하는 결합된 열을 고려해야 합니다.

10.2 각 색상별 순방향 전압이 다른 이유는 무엇인가요?

순방향 전압은 반도체 물질의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 적색 LED는 일반적으로 더 낮은 밴드갭(~1.9-2.0 eV)을 가진 AlInGaP를 사용하므로 더 낮은 V_F를 가집니다. 녹색 및 청색 LED는 더 높은 밴드갭(녹색 ~2.4 eV, 청색 ~2.7 eV)을 가진 InGaN을 사용하므로 더 높은 V_F.

를 가집니다.

10.3 이 LED로 백색광을 어떻게 구현하나요?

백색광은 적색, 녹색, 청색 빛을 적절한 강도로 혼합하여 생성할 수 있습니다. 이는 가산 색상 혼합 과정입니다. 특정 비율(개별 칩의 빈닝 및 목표 백색점(예: 쿨 화이트, 웜 화이트)에 따라 다름)은 각 채널에 대한 PWM 제어 또는 조정된 전류 레벨을 통해 보정되어야 합니다.

11. 실제 사용 사례시나리오: 네트워크 라우터 상태 표시기:

단일 삼색 LED는 세 개의 단색 LED를 대체하여 여러 장치 상태를 표시할 수 있습니다: "정상 작동"에 대한 고정 녹색, "데이터 전송"에 대한 점멸 청색, "오류/고장"에 대한 고정 적색. 이는 전면 패널 설계를 단순화하고, 부품 수를 줄이며, 색상이 변하는 단일 조명 구멍으로 더 깔끔한 미적 감각을 허용합니다.

12. 동작 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 소자입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역에서 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 방출되는 빛의 파장(색상)은 사용된 반도체 물질의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 이 소자에서는 세 개의 별도 반도체 칩(적색: AlInGaP, 녹색/청색: InGaN)이 함께 수용됩니다. 백색 확산 에폭시 렌즈는 칩을 캡슐화하여 보호하고 방출된 빛을 산란시켜 넓고 균일한 시야각을 생성합니다.

13. 기술 동향