SMD LED 19-218/T1D-CQ2R2TY/3T White LED 데이터시트 - 순백색 - 5mA - 90-180mcd - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

19-218/T1D-CQ2R2TY/3T는 소형화, 효율성 및 신뢰성 있는 조명이 필요한 현대 전자 응용 분야를 위해 설계된 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)입니다. 이 부품은 기존 리드 프레임 LED에 비해 획기적인 발전을 나타내며, 최종 사용자 장비에서 상당한 소형화와 성능 향상을 가능하게 합니다.

1.1 핵심 장점 및 제품 포지셔닝

이 SMD LED의 주요 장점은 크게 줄어든 물리적 공간 점유율입니다. 부피가 큰 리드 프레임을 제거함으로써 더 작은 인쇄 회로 기판(PCB) 설계, 더 높은 부품 실장 밀도, 그리고 전반적인 장비 크기 감소를 가능하게 합니다. 가벼운 구조는 무게와 공간이 중요한 제약 조건인 휴대용 및 소형 애플리케이션에 이상적입니다. 이 소자는 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 포장되어 현대 전자 제조의 표준인 고속 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 보장합니다.

1.2 목표 시장 및 응용 분야

이 LED는 광범위한 산업용 및 소비자 가전 애플리케이션을 대상으로 합니다. 주요 적용 분야에는 계기판, 스위치 및 키패드의 백라이트가 포함됩니다. 통신 분야에서는 전화기 및 팩스 기기와 같은 장치의 상태 표시등 및 백라이트로 사용됩니다. 또한 액정 디스플레이(LCD)에 평평하고 균일한 백라이트를 제공하거나, 신뢰할 수 있는 소형 광원이 필요한 일반 목적의 표시등 용도로도 적합합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

신뢰할 수 있는 회로 설계와 장기적인 성능 보장을 위해서는 전기적 및 광학적 파라미터에 대한 철저한 이해가 필수적입니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 이 한계 이하에서의 동작은 보장되지 않으며, 신뢰할 수 있는 성능을 위해 피해야 합니다.

• Reverse Voltage (V_R): 역방향 바이어스 시 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F): 25mA. 이는 연속 동작 시 권장되는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP): 100mA. 이 펄스 전류 정격(1/10 듀티 사이클, 1kHz 기준)은 전원 인과 시 서지와 같은 짧은 과전류 조건을 허용합니다.
• Power Dissipation (P_d): 95mW. 이는 포워드 전압(V_F)에 순방향 전류(I_F)를 곱한 값입니다.
• 정전기 방전(ESD) 인체 모델(HBM): 150V. 이는 정전기에 대한 중간 정도의 민감도를 나타내며, 조립 과정에서 적절한 ESD 처리 절차가 필요함을 의미합니다.
• Operating & Storage Temperature: -40°C ~ +85°C (동작), -40°C ~ +90°C (보관). 넓은 범위로 가혹한 환경에서도 기능을 보장합니다.
• 솔더링 온도: 본 장치는 Pb-free 조립 요구사항을 준수하며, 리플로우(최대 260°C, 10초) 및 핸드 솔더링(최대 350°C, 3초) 공정 모두와 호환됩니다.

2.2 전기-광학 특성

표준 접합 온도 25°C에서 측정된 이 파라미터들은 정상 작동 조건에서의 장치 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_v): 시험 전류 5mA에서 90.0 mcd (최소) ~ 180 mcd (최대). 전형값은 이 빈 범위 내에 속합니다. 광도에는 ±11%의 공차가 적용됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2): 130도 (일반적). 이 넓은 시야각은 넓은 영역에 걸쳐 우수한 가시성을 보장하여 지시등 응용에 적합합니다.
• Forward Voltage (V_F): 5mA에서 2.6V (최소) ~ 3.0V (최대). 일반적인 순방향 전압은 약 2.8V입니다. ±0.05V의 엄격한 허용 오차가 규정되어 있습니다.
• Reverse Current (I_R): 역바이어스 5V에서 최대 50 µA. 이 낮은 누설 전류는 우수한 접합 품질을 나타냅니다.

3. Binning System 설명

생산 과정에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 파라미터에 따라 빈(Bin)으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 애플리케이션 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도(Luminous Intensity) Binning

광 출력은 서로 다른 빈으로 분류되며, 각 빈은 I = 5mA에서 측정된 정의된 최소값과 최대값을 가집니다._F = 5mA.

• 빈 Q2: 90.0 mcd ~ 112 mcd
• Bin R1: 112 mcd ~ 140 mcd
• Bin R2: 140 mcd ~ 180 mcd

이 빈닝은 특정 애플리케이션에 필요한 밝기 수준에 따라 선택할 수 있게 합니다.

3.2 순방향 전압(Forward Voltage) Binning

순방향 전압은 회로 설계, 특히 전류 제한 저항 계산 및 전원 공급 설계를 지원하기 위해 빈닝됩니다.

• 빈 28: 2.6V ~ 2.7V
• Bin 29: 2.7V ~ 2.8V
• Bin 30: 2.8V ~ 2.9V
• Bin 31: 2.9V ~ 3.0V

3.3 색도 좌표 빈닝

발광된 백색광의 색상은 CIE 1931 도표 상의 색도 좌표 빈닝을 통해 ±0.01의 허용 오차로 정밀하게 제어됩니다. 데이터시트는 4개의 빈(1, 2, 3, 4)을 정의하며, 각 빈은 x,y 색좌표 차트 상의 사각형 영역을 지정합니다. 이는 백색 색좌표가 엄격한 사양 내에서 일관되도록 보장하며, 색상 균일성이 가장 중요한 디스플레이 백라이트와 같은 응용 분야에 있어 핵심적입니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 장치의 거동에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다.

4.1 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 곡선은 서로 다른 파장에서 방출되는 빛의 상대적 강도를 보여줍니다. 황색 형광체가 도포된 InGaN 칩을 사용하는 백색 LED의 경우, 스펙트럼은 일반적으로 칩에서 나오는 우세한 청색 피크와 형광체에서 나오는 더 넓은 황색 발광을 특징으로 하며, 이들이 결합하여 백색광을 생성합니다. 이 곡선은 색 재현 특성을 평가하는 데 도움이 됩니다.

4.2 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 기본 곡선은 LED의 p-n 접합 양단에 걸리는 전류와 전압 사이의 지수적 관계를 보여줍니다. 이는 구동 회로 설계에 매우 중요합니다. 곡선은 턴온 전압과 순방향 전압이 전류에 따라 어떻게 증가하는지를 나타냅니다. 설계자는 이를 사용하여 주어진 공급 전압에 대한 적절한 전류 제한 저항 값을 계산합니다.

4.3 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 순방향 전류가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지를 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위 내에서는 선형적이지만, 열적 영향과 효율성 효과로 인해 더 높은 전류에서 포화됩니다. 전류 변조를 통한 예측 가능한 밝기 제어를 위해 선형 영역 내에서 동작하는 것이 권장됩니다.

4.4 발광 강도 대 주변 온도

LED의 광 출력은 온도에 의존적입니다. 이 곡선은 주변 온도가 상승함에 따라 상대 광도가 감소하는 것을 보여줍니다. 이러한 디레이팅을 이해하는 것은 고온 환경에서 작동하는 애플리케이션이 충분한 밝기를 유지하도록 보장하는 데 중요합니다.

4.5 순방향 전류 감소 곡선

과열을 방지하기 위해, 주변 온도가 상승함에 따라 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 감소시켜야 합니다. 이 감액 곡선은 안전 동작 영역을 제공하며, 최대 정격 온도까지의 주어진 주변 온도에서의 최대 I_F 를 명시합니다.

4.6 방사 패턴

복사 패턴, 즉 빛의 공간적 분포가 묘사되어 있습니다. 130도의 시야각은 램버시안 또는 준-램버시안 방출 패턴을 나타내며, 여기서 강도는 0도(발광 표면에 수직)에서 가장 높고 가장자리로 갈수록 감소합니다.

5. 기계 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

데이터시트는 LED 패키지의 상세한 기계적 도면을 제공합니다. 주요 치수는 전체 길이, 너비, 높이 및 납땜 가능한 단자의 크기와 위치를 포함합니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 공차는 일반적으로 ±0.1mm입니다. 이 도면은 PCB 풋프린트(랜드 패턴)를 작성하는 데 필수적입니다.

5.2 권장 솔더 패드 설계

PCB 설계를 위한 참고 자료로 권장 솔더 패드 레이아웃이 제공됩니다. 이 권장 사항은 리플로우 과정에서 신뢰할 수 있는 솔더 접합과 적절한 정렬을 보장하기 위한 것입니다. 데이터시트는 이는 참고용일 뿐이며, 설계자는 특정 제조 공정, PCB 재료 및 신뢰성 요구 사항에 따라 패드 치수를 수정해야 한다고 명시하고 있습니다.

5.3 극성 식별

캐소드(음극 단자)는 일반적으로 패키지에 노치, 점, 녹색 틴트 또는 캐소드 측면의 다른 모양과 같은 표시로 식별됩니다. 올바른 기능을 보장하기 위해 조립 시 정확한 극성을 준수해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

적절한 취급 및 납땜은 장치의 신뢰성과 성능을 유지하는 데 중요합니다.

6.1 리플로우 납땜 프로파일

상세한 무연 리플로우 온도 프로파일이 명시되어 있습니다:

• 예열: 보드와 부품을 서서히 가열하여 열 충격을 최소화하기 위해 150–200°C에서 60–120초 동안 유지합니다.
• Time Above Liquidus (TAL): 217°C 이상의 시간은 60–150초이어야 합니다.
• Peak Temperature: 최대 260°C, 최대 10초 동안 유지.
• 가열/냉각 속도: 최대 가열 속도 255°C까지 초당 3°C, 최대 냉각 속도 초당 6°C.

데이터시트는 패키지와 와이어 본드에 과도한 열 응력을 피하기 위해 리플로우 솔더링을 두 번 이상 수행하지 않도록 강력히 권고합니다.

6.2 핸드(수동) 납땜 지침

핸드 솔더링이 필요한 경우, 다음과 같은 특별한 주의 사항을 준수해야 합니다:

• 팁 온도가 350°C 미만인 솔더링 아이언을 사용하십시오.
• 각 단자에 3초 이내로 열을 가하십시오.
• 정격 전력이 25W 미만인 인두를 사용하십시오.
• 각 단자마다 납땜 간격을 최소 2초 이상 유지하십시오.
• 본 문서는 핸드 솔더링 시 손상이 자주 발생하므로 주의가 필요함을 경고합니다.

6.3 보관 및 습기 민감성

LED는 대기 중 수분 흡수를 방지하기 위해 건조제와 함께 방습 배리어 백에 포장되어, 리플로우 시 "팝코닝"(패키지 균열) 현상을 예방합니다.

• 개봉 전: 30°C 이하, 상대 습도 90% 이하에서 보관하십시오.
• 개봉 후: "Floor life"는 ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 1년입니다. 사용하지 않은 장치는 방습 포장으로 재밀봉해야 합니다.
• 베이킹: 건조제 표시기가 색상이 변하거나 저장 기간을 초과한 경우, 수분을 제거하기 위해 리플로우 전에 60 ±5°C에서 24시간 동안 베이킹이 필요합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

부품은 자동화 조립을 위해 엠보싱 처리된 캐리어 테이프로 공급됩니다.

• 캐리어 테이프 폭: 8mm.
• 릴 직경: 7인치.
• 릴 당 수량: 3000개.

캐리어 테이프 포켓 및 릴의 상세 치수 도면이 제공되어 자동화 장비 피더와의 호환성을 보장합니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 추적 가능성과 정확한 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:

• P/N: 제품 번호 (전체 부품 번호, 예: 19-218/T1D-CQ2R2TY/3T).
• CAT: 광도 등급 (예: R1, R2).
• 색상: Chromaticity Coordinates & 주파장 Rank.
• REF: 순방향 전압 등급 (예: 29, 30).
• LOT No: 제조 추적성을 위한 로트 번호.
• QTY: 릴 당 포장 수량.

8. 애플리케이션 설계 고려사항

8.1 전류 제한 및 보호

중요 설계 규칙: 외부 전류 제한 저항 반드시 LED와 직렬로 사용해야 합니다. LED의 순방향 전압은 음의 온도 계수와 엄격한 제조 허용 오차를 가지고 있습니다. 공급 전압의 약간의 증가나 온도로 인한 V_F 의 감소는 저항에 의해 제한되지 않으면 크고 파괴적일 수 있는 전류 증가를 초래할 수 있습니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_공급 - V_F) / I_F. 최악의 조건에서 I_F 이 최대 정격을 초과하지 않도록 보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F 를 항상 사용하십시오.

8.2 열 관리

SMD LED는 효율적이지만, 입력 전력의 일부는 열로 변환됩니다. 최적의 수명과 안정적인 광 출력을 위해:

• 전력 소산(95mW) 및 전류 감액(derating) 사양을 준수하십시오.
• LED의 열 패드(있는 경우) 또는 단자에 연결된 PCB에 적절한 구리 면적을 제공하여 방열판 역할을 하도록 하십시오.
• 특히 주변 온도가 높은 환경에서 최종 제품 외함 내부에 적절한 환기를 보장하십시오.

8.3 ESD 보호

이 장치는 ESD HBM 등급이 150V로 중간 정도의 민감도를 가집니다. 취급, 조립 및 테스트 시 표준 ESD 예방 조치를 시행하십시오:

• 접지된 작업대와 손목 스트랩을 사용하십시오.
• 부품은 도전성 또는 대전 방지 포장재에 보관 및 운반하십시오.
• LED가 ESD 발생 가능성이 높은 외부 인터페이스에 연결된 경우, PCB에 서지 전압 억제(TVS) 다이오드 또는 기타 보호 회로 추가를 고려하십시오.

9. 기술적 비교 및 차별화

기존의 스루홀 LED 패키지와 비교하여, 이 SMD LED는 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• Size & Density: 크기가 극히 작아, 리드 부품으로는 불가능한 고밀도 PCB 레이아웃을 가능하게 합니다.
• Assembly Cost & Speed: 완전 자동화된 표면 실장 기술(SMT) 라인과 완벽하게 호환되어 수동 삽입 및 납땜에 비해 조립 시간과 비용을 절감합니다.
• 성능: 에폭시 본체 스루홀 LED보다 PCB로의 열 경로(솔더 조인트를 통해)가 우수한 경우가 많아, 유사한 구동 전류에서 약간 더 긴 수명을 제공할 수 있습니다.
• Pb-free & RoHS: RoHS 준수 소재로 제조되어 글로벌 환경 규정을 충족합니다.

주요 절충점은 더 정밀한 PCB 제조 및 조립 공정이 필요하다는 점입니다.

10. 기술적 파라미터 기반 자주 묻는 질문 (FAQ)

10.1 5V 전원 공급 시 사용해야 할 저항 값은 얼마입니까?

데이터시트의 최대 V_F 3.0V와 목표 I_F 여유를 위해 최대 25mA 미만인 20mA로 설정하면, 계산식은 다음과 같습니다: R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100Ω. 저항에서 소비되는 전력은 P = I²R = (0.02)² * 100 = 0.04W이므로, 표준 1/8W (0.125W) 또는 1/4W 저항이 적합합니다. 항상 실제 수령한 LED의 빈(Bin)으로 밝기를 확인하십시오.

10.2 정전류원을 사용하여 전류 제한 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있습니까?

예, 정전류 드라이버는 특히 온도 및 전압 변화에 걸쳐 일관된 밝기를 유지하기 위해 우수하며 종종 선호되는 방법입니다. 원하는 전류 I로 정전류원을 설정하십시오._F (예: 20mA). 드라이버는 해당 전류를 유지하기 위해 LED 양단의 전압을 자동으로 조정합니다. 이 방법은 직렬 저항을 사용하는 것보다 더 효율적이고 정밀합니다.

10.3 발광 강도가 최대 25mA가 아닌 5mA에서 지정된 이유는 무엇입니까?

5mA 테스트 조건은 다양한 제조업체의 서로 다른 LED 모델을 쉽게 비교할 수 있도록 하는 표준 산업 기준점입니다. 이는 일반적이고 보통의 동작 지점을 나타냅니다. 설계자는 성능 곡선(발광 강도 대 순방향 전류)을 사용하여 20mA와 같은 의도된 동작 전류에서 예상되는 밝기를 추정할 수 있습니다.

10.4 색도 좌표 빈(bin)은 어떻게 해석해야 합니까?

각 빈 번호(1, 2, 3, 4)는 데이터시트에 제공된 CIE 1931 (x,y) 색도도 상의 특정 사각형 영역에 해당합니다. 이 좌표들은 백색광의 색점을 정의합니다. 색상 정합이 필요한 응용 분야(예: 다중 LED 백라이트)에서는 인접 LED 간에 가시적인 색상 차이를 방지하기 위해 동일한 색도 빈의 LED를 지정하고 사용하는 것이 중요합니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

11.1 Dashboard Switch Backlighting

자동차 대시보드에서는 여러 스위치에 균일하고 신뢰할 수 있는 백라이트가 필요합니다. 여러 개의 19-218 LED를 반투명 스위치 캡 뒤에 배치할 수 있습니다. 모든 LED를 동일한 정전류 회로로 구동하고 동일한 광도(CAT) 및 색도(HUE) 빈에 속하도록 하면, 모든 스위치에서 일관된 밝기와 색상을 달성할 수 있습니다. 130도의 넓은 시야각은 운전자 시점에서도 빛이 선명하게 보이도록 합니다.

11.2 네트워크 장치의 상태 표시기

라우터의 전원 또는 링크 상태 표시기의 경우, 10-15mA로 구동되는 단일 LED로 충분한 밝기를 제공합니다. SMD 패키지를 사용하면 장치 케이스의 작은 라이트 파이프 또는 확산 렌즈에 매우 가깝게 배치할 수 있습니다. 전류 제한 저항은 장치의 내부 논리 전압(예: 3.3V)을 기준으로 계산할 수 있습니다. 무연(Pb-free) 규정 준수는 장치가 글로벌 판매를 위한 환경 기준을 충족하도록 보장합니다.

12. 동작 원리 소개

이 LED는 Indium Gallium Nitride (InGaN) 재료를 사용하여 제작된 반도체 p-n 접합을 기반으로 합니다. 접합의 순방향 개방 전압(약 2.6-3.0V)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 접합부를 가로질러 주입됩니다. 이들의 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 칩 자체는 청색 스펙트럼의 빛을 방출합니다. 백색광을 생성하기 위해, 이 부품에는 황색 형광체 코팅(레진 색상은 황색 확산)이 적용되어 있습니다. 칩에서 나온 청색광의 일부가 이 형광체를 여기시켜 황색광을 방출하게 합니다. 남은 청색광과 생성된 황색광의 조합은 인간의 눈에 백색으로 인지됩니다. 이 방법은 형광체 변환 백색 LED 기술로 알려져 있습니다.

13. 기술 동향과 맥락

19-218 LED는 성숙하고 널리 채택된 SMD 패키지 기술을 나타냅니다. LED 발전의 일반적인 트렌드는 여전히 몇 가지 핵심 분야를 향해 진행되고 있습니다:

• 효율성 증가 (루멘/와트): 에피택셜 성장, 칩 설계 및 인광체 기술의 지속적인 개선은 동일한 전기 입력에 대해 더 많은 광 출력을 제공하여 에너지 소비와 열 부하를 줄입니다.
• 높은 색 재현 지수 (CRI): 정확한 색상 인식이 중요한 응용 분야(예: 소매점 조명, 사진 촬영)에서는 다중 형광체 혼합물이나 새로운 구조의 LED가 개발되어 더 완전한 스펙트럼을 방출하며, CRI 값을 향상시킵니다.
• 소형화: 극도로 공간이 제한된 응용 분야를 위해 더 작은 패키지 풋프린트(예: 0402, 0201 미터법 사이즈)도 사용 가능하나, 종종 총 광 출력과 열 처리 능력에서 트레이드오프가 따릅니다.
• 통합 솔루션: 시장에는 내장형 전류 제한 저항, 보호 다이오드 또는 완전한 드라이버 IC를 탑재한 LED가 성장하고 있어, 최종 사용자를 위한 회로 설계를 단순화합니다.
• 스마트 및 제어 가능 LED: 펄스 폭 변조(PWM) 디밍 회로 및 디지털 어드레서블 인터페이스(예: WS2812)와의 통합이 일반적이며, 이를 통해 동적 색상 및 밝기 제어가 가능합니다.

이 특정 구성 요소는 표준 단색, 비어드레서블 디바이스이지만, 신뢰할 수 있는 성능과 자동화 공정과의 호환성 덕분에 단순성, 비용 효율성 및 견고성이 주요 설계 목표인 방대한 표시등 및 백라이트 애플리케이션 분야에서 계속해서 관련성을 유지하고 있습니다.