SMD LED LTST-008UWQEET 데이터시트 - 화이트 & 레드 색상 - 30mA 순방향 전류 - 102mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 장치(SMD) LED 부품에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 LED는 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립을 위해 설계되었으며, 공간이 중요한 제약 조건인 적용 분야에 적합합니다. 이 부품은 단일 패키지 내에 두 가지 별개의 광원을 통합합니다.

1.1 특징

• RoHS 환경 기준 준수.
• 자동화 처리를 위해 7인치 직경 릴에 감긴 12mm 테이프에 포장됨.
• 호환성을 위한 표준 EIA 패키지 풋프린트.
• 집적 회로(IC) 논리 레벨과 호환되는 입력.
• 자동화 피크 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 위해 설계됨.
• 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정 견딤.
• JEDEC Moisture Sensitivity Level 3에 사전 조건화됨.

1.2 적용 분야

이 LED는 다음과 같은 광범위한 전자 장비 및 시스템에서 사용하기 위한 것입니다:

• 통신 장치 (예: 무선 및 휴대폰).
• 사무 자동화 장비 및 노트북 컴퓨터.
• 가전 제품 및 소비자 가전.
• 네트워크 시스템 및 산업 제어 장비.
• 실내 간판 및 디스플레이 적용 분야.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

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

• 소비 전력 (Pd):102 mW (화이트), 72 mW (레드). 이는 주변 온도(Ta) 25°C에서 LED가 열로 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_F(PEAK)):100 mA (화이트), 80 mA (레드). 이는 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 허용 가능한 최대 순간 전류입니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):두 색상 모두 30 mA. 이는 안정적인 동작을 위해 권장되는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 동작 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 기능하도록 설계되었습니다.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +100°C. 장치는 이 범위 내에서 전원이 인가되지 않은 상태로 보관될 수 있습니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이 파라미터들은 Ta=25°C 및 I_F=20mA에서 측정되며, 일반적인 동작 조건을 나타냅니다.

• 광속 (Φ_v):화이트: 4.15-11.4 lm (최소-최대). 레드: 1.07-2.71 lm (최소-최대). 이는 LED의 총 가시광 출력입니다.
• 광도 (I_v):화이트: 1500-4100 mcd (최소-최대). 레드: 355-900 mcd (최소-최대). 이는 특정 방향의 광 출력으로, 밀리칸델라로 측정됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2):일반적으로 120도. 이는 광도가 피크 축 값의 절반이 되는 전체 각도입니다.
• 주 파장 (λ_d):레드 LED의 경우: 617-630 nm (일반 범위). 화이트 LED의 경우, 색도 좌표가 대신 제공됩니다.
• 색도 좌표 (x, y):화이트 LED의 경우: x=0.31, y=0.31 (일반적). 이는 백색점을 플랑크 궤적 근처에 위치시킵니다.
• 순방향 전압 (V_F):화이트: 2.8-3.4V (최소-최대). 레드: 1.8-2.4V (최소-최대). 허용 오차는 +/- 0.1V입니다. 이는 지정된 전류에서 동작할 때 LED 양단의 전압 강하입니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 두 색상 모두 최대 10 μA. 이 장치는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다; 이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 빈 코드는 제품 포장에 표시됩니다.

3.1 광도 (I_v) 빈닝

LED는 20mA에서 측정된 광 출력을 기준으로 그룹화됩니다.

화이트 LED 빈:

• W1:광속: 4.15-5.80 lm, 광도: 1500-2100 mcd.
• W2:광속: 5.80-8.10 lm, 광도: 2100-2900 mcd.
• W3:광속: 8.10-11.40 lm, 광도: 2900-4100 mcd.

레드 LED 빈:

• R1:광속: 1.07-1.68 lm, 광도: 355-600 mcd.
• R2:광속: 1.68-2.71 lm, 광도: 600-900 mcd.

각 광도 빈의 허용 오차는 +/- 11%입니다.

3.2 화이트 LED 색상(색도) 빈닝

화이트 LED는 색상 변동을 제어하기 위해 CIE 1931 다이어그램 상의 색도 좌표(x, y)를 기준으로 추가로 분류됩니다.

• 빈 코드에는 Z1, Y1, Y2, X1, W1, W2가 포함됩니다.
• 각 빈은 네 개의 특정 (x,y) 좌표 점을 가진 색도 다이어그램 상의 사변형 영역으로 정의됩니다.
• 각 색조 빈의 허용 오차는 x 및 y 좌표 모두에서 +/- 0.01입니다.

3.3 태그 상의 결합 빈 코드

포장 태그 상의 단일 영숫자 코드(A1부터 A6까지)는 교차 참조표에 표시된 대로 동일 패키지 내 화이트 및 레드 LED 모두에 대한 광도 빈을 결합합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 달리 명시되지 않는 한 25°C 주변 온도에서 측정된 일반적인 특성 곡선이 포함됩니다. 이 곡선들은 설계 분석에 필수적입니다.

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I_F-V_F곡선):화이트 및 레드 LED 모두에 대한 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 이는 전류 제한 구동 회로 설계에 중요합니다.
• 광도 대 순방향 전류 (I_v-I_F곡선):광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 고전류에서 효율 저하 및 발열로 인해 준선형 방식으로 증가합니다.
• 상대 광도 대 주변 온도:광 출력의 열 의존성을 보여줍니다. 광도는 일반적으로 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다.
• 스펙트럼 분포:레드 LED의 경우, 이 곡선은 파장의 함수로서 상대 복사 출력을 보여주며, 피크 방출 파장(λ_P) 및 스펙트럼 반치폭(Δλ)을 나타냅니다.
• 시야각 패턴:광도의 각도 분포를 보여주는 극좌표도로, 120도 시야각을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 표준 표면 실장 패키지로 제공됩니다. 모든 치수는 달리 명시되지 않는 한 일반 허용 오차 ±0.2 mm로 밀리미터 단위입니다. 도면에는 평면도, 측면도 및 풋프린트가 표시됩니다.

5.2 핀 할당 및 극성 식별

부품에는 여러 핀이 있습니다. 할당은 다음과 같습니다:

• 핀 (0,1) 및 2: 블루/화이트 LED 다이(InGaN)에 연결됨.
• 핀 3 및 4: 레드 LED 다이(AlInGaP)에 연결됨.
• 핀 5 및 (6,7): 연결되지 않음(null).

렌즈 색상은 노란색입니다. 구동 회로에 연결할 때 적절한 극성을 준수해야 합니다; 역전압을 인가하면 장치가 손상될 수 있습니다.

5.3 권장 PCB 부착 패드 레이아웃

신뢰할 수 있는 솔더링, 적절한 열 관리 및 기계적 안정성을 보장하기 위해 PCB용 권장 랜드 패턴(구리 패드 레이아웃)이 제공됩니다. 이 권장 사항을 준수하면 툼스토닝을 방지하고 양호한 솔더 필렛을 보장하는 데 도움이 됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 IR 리플로우 솔더링 프로파일

J-STD-020B를 준수하는 무연 솔더 공정을 위한 상세한 리플로우 솔더링 온도 프로파일이 지정됩니다. 프로파일 그래프는 다음을 보여줍니다:

• 예열/상승:플럭스를 활성화하기 위한 제어된 상승.
• 소킹 영역:기판과 부품을 균일하게 가열하기 위한 평탄 구간.
• 리플로우 영역:피크 온도는 부품의 최대 허용 온도(보관 온도와 연관됨)를 초과해서는 안 됩니다.
• 냉각 속도:솔더 접합을 적절하게 응고시키기 위한 제어된 하강.

이 프로파일을 따르는 것은 열 충격을 방지하고 LED 패키지나 내부 다이를 손상시키지 않으면서 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 보장하는 데 중요합니다.

6.2 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우:

• 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올만 사용하십시오.
• LED를 상온에 담그십시오.
• 담금 시간을 1분 미만으로 제한하십시오.
• 지정되지 않은 화학 세척제 사용을 피하십시오. 패키지 재료를 손상시킬 수 있습니다(예: 변색 또는 균열 발생).

6.3 보관 및 취급 조건

• 밀봉 패키지:≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오. 건조제가 들어 있는 원래의 방습 봉지에 보관할 경우 유통 기한은 1년입니다.
• 개봉 패키지:보관 환경은 30°C 및 60% RH를 초과해서는 안 됩니다. 원래 포장에서 꺼낸 부품은 168시간(7일) 이내에 IR 리플로우 솔더링을 거쳐야 합니다.
• 장기 보관 (봉지 밖):168시간보다 긴 기간 동안은 수분 흡수를 방지하기 위해 LED를 건조제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 퍼지된 데시케이터에 보관하십시오. 수분 흡수는 리플로우 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

LED는 자동화 조립을 위해 엠보싱된 캐리어 테이프로 공급됩니다.

• 테이프 폭:12 mm.
• 릴 직경:7 인치.
• 릴당 수량:4000 개.
• 최소 포장 수량:잔여 수량의 경우 500 개.
• 테이프의 빈 포켓은 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다.
• 최대 두 개의 연속 누락 부품이 허용됩니다.
• 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

테이프 포켓 및 릴에 대한 상세 치수는 데이터시트에 제공됩니다.

8. 적용 제안 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 적용 회로

LED는 전류 구동 장치입니다. 직렬 전류 제한 저항이 가장 간단한 구동 방법입니다. 저항 값(R_s)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R_s= (V_공급- V_F) / I_F. 부품 변동이 있어도 전류가 한계를 초과하지 않도록 데이터시트의 최대 V_F를 사용하십시오. 특히 변동하는 공급 전압이나 온도에서 더 안정적인 성능을 위해 정전류 구동기(선형 또는 스위칭)를 권장합니다.

8.2 열 관리

소비 전력이 상대적으로 낮지만, 적절한 열 설계는 LED 수명을 연장하고 안정적인 광 출력을 유지합니다.

• 권장 PCB 패드 레이아웃을 사용하여 방열을 돕습니다.
• 고전류 또는 고주변 온도 적용 분야에서는 패드 아래에 열 비아를 사용하여 열을 내부 또는 하단 구리층으로 전달하는 것을 고려하십시오.
• 접합에서 주변으로의 열 저항(θ_JA)을 고려하여 최대 접합 온도를 초과하지 않도록 하십시오.

8.3 광학 설계 고려사항

• 120도 시야각은 백라이트 및 상태 표시등에 적합한 넓고 확산된 광 패턴을 제공합니다.
• 더 집중된 빔을 위해 2차 광학 장치(렌즈)를 LED 위에 배치할 수 있습니다.
• 노란색 렌즈는 백색광에 대한 색상 필터/확산판 역할을 하여 정확한 상관 색온도(CCT)에 영향을 줄 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 부품의 주요 차별화 요소는 단일 SMD 패키지 내의 듀얼 컬러(화이트 및 레드) 구성에 있습니다. 이는 두 개의 별도 LED를 사용하는 것에 비해 PCB 공간을 절약하고 조립을 단순화합니다. 주요 포인트는 다음과 같습니다:

• 공간 효율성:두 가지 기능을 하나의 풋프린트에 통합합니다.
• 조립 단순성:두 번이 아닌 한 번의 배치 사이클.
• 성능:각각 지정된 성능 빈을 가진 독립적으로 어드레스 가능한 별개의 화이트 및 레드 광원을 제공합니다.
• 호환성:표준 EIA 풋프린트 및 IR 리플로우 호환성으로 현대 SMT 라인에 즉시 적용 가능한 솔루션입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 5V 공급 전원으로 LED를 직접 구동할 수 있나요?

아니요. LED 양단에 5V 공급 전원을 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 LED를 파괴할 가능성이 높습니다. 최대 30mA DC로 설정된 직렬 저항이나 정전류 구동기와 같은 전류 제한 메커니즘을 사용해야 합니다.

10.2 광속(lm)과 광도(mcd)의 차이는 무엇인가요?

광속(루멘)은 LED가 모든 방향으로 방출하는 총 가시광의 양을 측정합니다. 광도(칸델라)는 특정 시야 방향에서 LED가 얼마나 밝게 보이는지를 측정합니다. 데이터시트의 mcd 값은 일반적으로 축상(온-액시스) 광도입니다. 넓은 시야각 LED는 동일한 광속을 가진 좁은 빔 LED에 비해 높은 루멘 값을 가질 수 있지만 mcd 값은 낮을 수 있습니다.

10.3 주문 시 빈 코드를 어떻게 해석하나요?

교차표에서 결합 빈 코드(예: A3)를 지정하여 화이트(예: W2) 및 레드(예: R1) 구성 요소 모두에 대해 원하는 성능 범위의 LED를 수신하도록 합니다. 이는 여러 유닛에 걸쳐 일관된 밝기와 색상이 필요한 적용 분야에 중요합니다.

10.4 이 LED는 실외 사용에 적합한가요?

동작 온도 범위는 -40°C까지 확장되지만, 최대는 +85°C입니다. 일부 실외 환경에서 기능할 수는 있지만, 데이터시트는 주로 실내 적용 분야(간판, 디스플레이)를 나열합니다. 실외 사용의 경우, UV 노출, 수분 침투 및 더 높은 주변 온도에 대한 노출 가능성을 고려해야 하며, 이 문서에서 다루지 않는 추가 보호 조치가 필요할 수 있습니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

시나리오: 네트워크 라우터용 듀얼 상태 표시등

설계자는 컴팩트한 라우터 PCB에 전원(고정 화이트) 및 네트워크 활동(깜빡이는 레드) 표시등이 필요합니다.

구현:

1. 부품 선택:LTST-008UWQEET은 하나의 3.2mm x 2.8mm 풋프린트에 두 가지 필요한 색상을 모두 제공하므로 공간을 절약하기 위해 선택됩니다.
2. 회로 설계:두 개의 독립적인 구동 회로가 설계됩니다:
   • 3.3V 레일에서 화이트 LED를 약 15mA로 구동하여 일정한 "전원 켜짐" 표시등 역할을 하는 간단한 저항.
   • 메인 프로세서의 GPIO 핀(역시 직렬 저항 포함)이 레드 LED를 구동합니다. 펌웨어는 이 핀을 깜빡여 데이터 활동을 표시합니다.
3. PCB 레이아웃:권장 패드 레이아웃이 사용됩니다. 솔더링을 용이하게 하면서도 약간의 방열을 위해 접지면으로의 열 경로를 유지하기 위해 패드에 열 릴리프 연결이 추가됩니다.
4. 빈닝:생산 유닛 간 일관성을 위해 BOM(Bill of Materials)에 빈 코드 A3(화이트: W2, 레드: R1)을 지정하여 모든 라우터가 유사하게 밝은 표시등을 갖도록 합니다.
5. 조립:부품은 조립 라인의 피크 앤 플레이스 기계와 호환되는 7인치 릴로 공급됩니다. 지정된 IR 리플로우 프로파일이 오븐에 프로그래밍됩니다.

이 사례는 소비자 가전에서 흔히 볼 수 있는 공간 제약이 있는 다기능 표시등 적용 분야에서 이 부품의 유용성을 강조합니다.

12. 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전류가 흐를 때 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. 이 현상을 전계발광이라고 합니다.

• 화이트 LED:일반적으로 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 만들어진 블루 LED 칩에 인광체 층이 코팅됩니다. 칩의 블루 빛이 인광체를 여기시켜 노란색 빛을 방출합니다. 블루와 노란색 빛의 조합은 인간의 눈에 백색으로 인지됩니다. 노란색 렌즈는 이 출력을 추가로 수정할 수 있습니다.
• 레드 LED:레드 빛은 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP)로 만들어진 반도체 칩에 의해 직접 생성됩니다. 반도체 물질에서 전자가 정공과 재결합할 때, 에너지가 광자(빛) 형태로 방출됩니다. 물질의 특정 구성이 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정하며, 이 경우 레드(~630 nm)입니다.

순방향 전압(V_F)은 반도체 물질의 밴드갭 에너지의 특성입니다; 높은 밴드갭(블루/화이트)은 낮은 밴드갭(레드)보다 더 높은 V_F를 초래합니다.

13. 발전 동향

SMD LED 분야는 몇 가지 명확한 동향과 함께 계속 발전하고 있습니다:

• 효율 증가 (lm/W):지속적인 재료 과학 및 칩 설계 개선으로 단위 전력당 더 많은 광 출력을 얻어 에너지 소비와 열 부하를 줄입니다.
• 높은 신뢰성 및 수명:패키징 재료, 다이 부착 기술 및 인광체 안정성의 발전으로 동작 수명이 연장되어 LED가 더 중요한 적용 분야에 적합해지고 있습니다.
• 소형화:광학 성능을 유지하거나 개선하면서 패키지가 계속 축소되고 있습니다(예: 3528에서 2016, 1010 사이즈로). 이는 더 밀집되고 컴팩트한 전자 설계를 가능하게 합니다.
• 향상된 색상 품질 및 일관성:더 엄격한 빈닝 허용 오차와 새로운 인광체 조성으로 화이트 LED의 경우 더 나은 색 재현 지수(CRI)를, 단색 LED의 경우 더 포화되고 일관된 색상을 제공합니다.
• 통합 솔루션:다중 색상 패키지를 넘어서, 통합 구동기(IC), ESD 보호용 내장 제너 다이오드, 특정 광학 패턴을 위해 설계된 패키지를 포함한 LED가 동향입니다. 이는 외부 부품의 필요성을 줄입니다.

본 데이터시트에 설명된 부품과 같은 구성 요소는 여러 개별 기능을 단일의 신뢰할 수 있고 제조 가능한 패키지로 결합하는 통합의 중간 단계를 나타냅니다.