SMD LED 노란색 AlInGaP 데이터시트 - SMD 패키지 - 순방향 전압 1.8-2.4V - 광속 최대 2.13lm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 노란색 빛을 생성하기 위해 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드 (AlInGaP) 반도체 재료를 사용하는 표면 실장 장치 (SMD) LED의 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 물처럼 투명한 렌즈 패키지에 장착되어 자동화 조립 공정 및 공간 제약이 있는 애플리케이션에 맞게 설계되었습니다. 주요 기능은 다양한 전자 장비에서 상태 표시기, 신호 조명 또는 전면 패널 백라이트 구성 요소 역할을 하는 것입니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

• RoHS (유해 물질 제한) 지침을 준수합니다.
• 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 포장되어 고속 자동 피크 앤 플레이스 장비에 적합합니다.
• EIA (전자 산업 연합) 표준 패키지 외형을 특징으로 합니다.
• 제어 회로와 쉽게 통합할 수 있도록 IC 호환 로직 레벨을 지원합니다.
• 적외선 (IR) 리플로우 솔더링 공정과 완벽하게 호환되며, 무연 솔더링 프로파일을 지원합니다.
• JEDEC (공동 전자 소자 공학 위원회) Moisture Sensitivity Level 3에 가속화되도록 사전 조건 처리되어, 봉지 개봉 후 <30°C/60% RH 조건에서 168시간의 플로어 라이프를 가집니다.

1.2 목표 시장 및 애플리케이션

이 LED는 다양한 분야에서 신뢰성과 성능을 위해 설계되었습니다. 주요 애플리케이션 영역은 다음과 같습니다:

• 통신:무전화, 휴대폰 및 네트워크 장비의 상태 표시기.
• 사무 자동화:프린터, 스캐너 및 노트북 컴퓨터의 패널 표시기.
• 가전 제품:다양한 가정용 장치의 전원 켜짐, 모드 또는 기능 표시기.
• 산업 장비:제어 패널 및 기계의 작동 상태 및 오류 표시기.
• 일반 표시:신호 및 심볼 조명 애플리케이션, 균일한 조명이 필요한 전면 패널 백라이트.

2. 심층 기술 파라미터 분석

다음 섹션은 표준 테스트 조건 (Ta=25°C)에서 장치의 작동 한계 및 성능 특성에 대한 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 값들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 나타냅니다. 이 한계 또는 그 근처에서 장기간 작동하는 것은 권장되지 않습니다.

• 소비 전력 (Pd):72 mW. 이는 장치가 열로 방산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_F(PEAK)):80 mA. 이는 최대 순간 순방향 전류로, 일반적으로 과열을 방지하기 위해 펄스 조건 (1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 지정됩니다.
• 연속 DC 순방향 전류 (I_F):30 mA. 이는 연속 작동을 위한 권장 최대 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 이 값을 초과하는 역방향 전압을 가하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 작동 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 장치가 작동하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +100°C. 비작동 상태 보관을 위한 온도 범위입니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이 파라미터들은 지정된 테스트 조건 (I_F= 20mA)에서 구동될 때 LED의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 광속 (Φ_v):0.67 lm (최소) ~ 2.13 lm (최대). 이는 광원에서 방출되는 총 인지 광 파워로, 루멘 (lm) 단위로 측정됩니다. 넓은 범위는 빈닝을 통해 관리됩니다.
• 광도 (I_v):224 mcd (최소) ~ 710 mcd (최대). 이는 주어진 방향에서 단위 입체각당 광속으로, 밀리칸델라 (mcd) 단위로 측정됩니다. 이는 광속 측정에서 파생된 참조 값입니다.
• 시야각 (2θ_1/2):120° (일반). 이는 광축 (0°)에서의 광도 값의 절반이 되는 전체 각도로, 매우 넓은 시야 패턴을 나타냅니다.
• 피크 방출 파장 (λ_p):591 nm (일반). 방출된 빛의 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):584.5 nm ~ 594.5 nm. 빛의 인지된 색상을 정의하는 단일 파장으로, 빈당 ±1 nm의 허용 오차를 가집니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):15 nm (일반). 최대 강도의 절반에서의 방출 스펙트럼 폭으로, 색 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):20mA에서 1.8 V (최소) ~ 2.4 V (최대). 전류가 흐를 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하로, 빈당 ±0.1V의 허용 오차를 가집니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 10 µA (최대). 장치가 역방향 바이어스될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 런의 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 파라미터를 기반으로 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 밝기, 색상 및 전압에 대한 특정 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광속 / 광도 빈닝

LED는 총 광 출력을 기준으로 빈으로 분류됩니다. 각 광도 빈 내의 허용 오차는 ±11%입니다.

• 빈 D2:0.67 lm ~ 0.84 lm (224 mcd ~ 280 mcd)
• 빈 E1:0.84 lm ~ 1.07 lm (280 mcd ~ 355 mcd)
• 빈 E2:1.07 lm ~ 1.35 lm (355 mcd ~ 450 mcd)
• 빈 F1:1.35 lm ~ 1.68 lm (450 mcd ~ 560 mcd)
• 빈 F2:1.68 lm ~ 2.13 lm (560 mcd ~ 710 mcd)

3.2 순방향 전압 빈닝

LED는 또한 20mA에서의 순방향 전압 강하에 따라 분류되며, 빈당 ±0.1V의 허용 오차를 가집니다. 이는 전류 제한 저항 계산 및 전원 공급 설계에 매우 중요합니다.

• 빈 D2:1.8 V ~ 2.0 V
• 빈 D3:2.0 V ~ 2.2 V
• 빈 D4:2.2 V ~ 2.4 V

3.3 색조 / 주 파장 빈닝

이 빈닝은 색상 일관성을 보장합니다. 인지된 노란색 색조를 정의하는 주 파장은 빈당 ±1 nm의 허용 오차를 가진 특정 범위로 분류됩니다.

• 빈 H:584.5 nm ~ 587.0 nm
• 빈 J:587.0 nm ~ 589.5 nm
• 빈 K:589.5 nm ~ 592.0 nm
• 빈 L:592.0 nm ~ 594.5 nm

4. 성능 곡선 분석

특정 그래픽 데이터는 데이터시트에서 참조되지만, AlInGaP LED의 일반적인 성능 추세는 다음과 같이 분석할 수 있습니다:

4.1 전류 대 전압 (I-V) 특성

순방향 전압 (V_F)은 순방향 전류 (I_F)와 대수 관계를 보입니다. 비선형적으로 증가하며, 낮은 전류 (턴-온 전압 근처)에서는 더 급격하게 상승하고, 반도체 및 패키지 내의 직렬 저항으로 인해 높은 전류에서는 더 선형적으로 증가합니다.

4.2 광속 대 순방향 전류

광 출력 (광속)은 상당한 작동 범위에서 일반적으로 순방향 전류에 비례합니다. 그러나 효율 (와트당 루멘)은 일반적으로 특정 전류에서 정점을 이루며, 매우 높은 전류에서는 열 발생 증가 및 효율 저하로 인해 감소할 수 있습니다.

4.3 온도 의존성

주요 파라미터는 접합 온도 (T_j)에 영향을 받습니다:

• 순방향 전압 (V_F):온도가 증가함에 따라 감소합니다 (음의 온도 계수).
• 광속/광도:일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 감소율은 고출력 또는 고주변 온도 애플리케이션에서 열 관리의 중요한 요소입니다.
• 주 파장 (λ_d):온도에 따라 약간 이동하여 인지된 색상에 영향을 줄 수 있습니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 EIA 표준 SMD 패키지 외형을 따릅니다. 모든 주요 치수, 즉 본체 길이, 너비, 높이 및 리드 간격은 달리 명시되지 않는 한 표준 허용 오차 ±0.2 mm로 데이터시트에 제공됩니다. 물처럼 투명한 렌즈 재료는 일반적으로 에폭시 또는 실리콘 기반입니다.

5.2 극성 식별 및 패드 설계

캐소드는 일반적으로 장치 본체에 노치, 녹색 점 또는 기타 시각적 표시로 표시됩니다. 데이터시트에는 적외선 또는 증기상 리플로우 솔더링을 위한 권장 인쇄 회로 기판 (PCB) 랜드 패턴 (부착 패드)이 포함되어 있습니다. 이 패턴은 적절한 솔더 접합 형성, 리플로우 중 자체 정렬 및 신뢰할 수 있는 기계적 부착을 보장하도록 설계되었습니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 권장 IR 리플로우 프로파일

이 장치는 무연 솔더링 공정과 호환됩니다. 데이터시트는 J-STD-020B를 준수하는 프로파일을 참조합니다. 주요 파라미터는 일반적으로 다음과 같습니다:

• 예열:150°C ~ 200°C, 최대 120초 동안 조립체를 점진적으로 가열하고 플럭스를 활성화합니다.
• 피크 온도:최대 260°C. 솔더의 액상선 온도 (예: SAC305의 경우 217°C) 이상의 시간은 제어되어야 합니다.
• 총 솔더링 시간:피크 온도에서 최대 10초, 최대 두 번의 리플로우 사이클이 허용됩니다.

참고:최적의 프로파일은 특정 PCB 설계, 구성 요소, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 다릅니다. 제공된 프로파일은 실제 생산 설정에 맞게 특성화되어야 하는 지침입니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 각별한 주의가 필요합니다:

• 인두 온도:최대 300°C.
• 솔더링 시간:접합당 최대 3초.
• 제한:LED 패키지에 가해지는 열 응력을 최소화하기 위해 핸드 솔더링에는 하나의 솔더링 사이클만 허용됩니다.

6.3 세척

지정된 세정제만 사용해야 합니다. 지정되지 않은 화학 물질은 에폭시 렌즈 또는 패키지를 손상시킬 수 있습니다. 솔더링 후 세척이 필요한 경우, 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것이 권장됩니다.

6.4 보관 및 취급

장치의 Moisture Sensitivity Level (MSL 3)로 인해 적절한 보관이 매우 중요합니다:

• 밀봉된 포장:≤30°C 및 ≤70% 상대 습도 (RH)에서 보관하십시오. 봉지 밀봉일로부터 1년 이내에 사용하십시오.
• 개봉된 포장:≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관하십시오. 구성 요소는 주변 공기에 노출된 후 168시간 (7일) 이내에 IR 리플로우되어야 합니다.
• 연장 노출:168시간을 초과하여 보관하는 경우, 건조제가 있는 밀폐 용기 또는 질소 분위기에서 보관하십시오. 168시간 이상 노출된 구성 요소는 솔더링 전에 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지하기 위해 약 60°C에서 최소 48시간 동안 베이킹해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

LED는 업계 표준 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다:

• 테이프 폭:8 mm.
• 릴 직경:7 인치.
• 릴당 수량:2000개 (표준 풀 릴).
• 최소 주문 수량 (MOQ):잔여 수량의 경우 500개.
• 테이프는 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수하며, 최대 두 개의 연속 누락 구성 요소에 대한 허용 오차를 가집니다.

8. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

8.1 전류 제한

신뢰할 수 있는 작동을 위해 직렬 전류 제한 저항이 필수적입니다. 저항 값 (R_s)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R_s= (V_공급- V_F) / I_F. 최악의 조건에서도 전류가 원하는 I_F를 초과하지 않도록 빈 또는 데이터시트의 최대 V_F를 사용하십시오. 저항의 정격 전력은 충분해야 합니다: P_R= (I_F)² * R_s.

8.2 열 관리

이 장치는 저전력 장치이지만, 적절한 열 설계는 수명을 연장하고 광 출력 안정성을 유지합니다. LED의 열 패드 (해당되는 경우) 또는 리드에 연결된 PCB에 충분한 구리 면적을 확보하여 열을 방산하십시오. 고주변 온도에서 절대 최대 전류 및 소비 전력으로 작동하는 것을 피하십시오.

8.3 광학 설계

120° 시야각은 매우 넓은 빔을 제공합니다. 더 집중된 빔이 필요한 애플리케이션의 경우, 2차 광학 장치 (렌즈, 라이트 파이프)를 사용해야 합니다. 물처럼 투명한 렌즈는 다이 이미지가 중요하지 않은 애플리케이션에 적합합니다. 더 확산된 외관을 원한다면, 우유빛 또는 색상 확산 렌즈가 필요합니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

9.1 광속과 광도의 차이는 무엇인가요?

광속 (lm)은 광원이 모든 방향으로 방출하는 총 가시광선의 양을 측정합니다.광도 (mcd)은 광원이 특정 방향에서 얼마나 밝게 보이는지 측정합니다. 고광도 LED는 좁은 빔을 가질 수 있는 반면, 고광속 LED는 더 많은 총 빛을, 잠재적으로 더 넓은 영역에 방출합니다. 이 데이터시트에서 광도는 광속 측정에서 파생된 참조 값입니다.

9.2 빈닝이 중요한 이유는 무엇인가요?

제조 변동으로 인해 개별 LED 간에 V_F, 광 출력 및 색상에 차이가 발생합니다. 빈닝은 이를 엄격하게 제어된 파라미터를 가진 그룹으로 분류합니다. 균일한 외관 (예: 다중 LED 디스플레이, 백라이트) 또는 정밀한 전류 구동이 필요한 애플리케이션의 경우, 단일 빈 또는 동일 그룹의 빈 혼합을 지정하는 것이 필수적입니다.

9.3 전류 제한 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있나요?

No.LED는 비선형 I-V 특성을 가진 다이오드입니다. V_F를 약간 초과하는 전압 증가는 크고, 잠재적으로 파괴적인 전류 증가를 초래할 수 있습니다. 작동점을 안전하게 설정하기 위해 직렬 저항 (또는 정전류 드라이버)이 항상 필요합니다.

9.4 봉지 개봉 후 보관 또는 리플로우 시간을 초과하면 어떻게 되나요?

플라스틱 패키지에 흡수된 수분은 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 급격히 증발하여 내부 박리, 균열 또는 본드 와이어 손상 ("팝콘 현상")을 일으킬 수 있습니다. MSL 3 지침 (168시간 플로어 라이프)을 따르고, 초과 시 필요한 베이크아웃을 수행하는 것은 조립 수율 및 장기 신뢰성에 매우 중요합니다.

10. 동작 원리 및 기술

10.1 AlInGaP 반도체 기술

이 LED는 활성 영역에 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드 (AlInGaP) 반도체 화합물을 사용합니다. 결정 성장 중에 이러한 원소의 비율을 정밀하게 제어함으로써, 전자와 정공이 밴드갭을 가로질러 재결합할 때 (전계 발광) 가시 스펙트럼의 노란색 영역 (약 590 nm)에서 빛을 방출하도록 재료의 밴드갭이 설계됩니다. AlInGaP 기술은 적색, 주황색 및 노란색 파장에서 높은 효율로 알려져 있습니다.

10.2 SMD 패키지 구조

반도체 다이는 전기적 연결 (애노드 및 캐소드)을 제공하고 종종 방열판 역할을 하는 리드프레임에 장착됩니다. 본드 와이어는 다이의 상단을 다른 리드프레임 단자에 연결합니다. 이 조립체는 렌즈를 형성하는 투명한 에폭시 또는 실리콘 몰딩 컴파운드로 캡슐화됩니다. 렌즈 모양은 시야각을 결정하고 기계적 및 환경적 보호를 제공합니다.