노란색 AlInGaP SMD LED 데이터시트 - 패키지 치수 - 순방향 전압 1.7-2.5V - 광도 140-450mcd - 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 사용하여 노란색 빛을 생성하는 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 사양을 상세히 설명합니다. SMD LED는 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립 공정을 위해 설계되어 공간이 제한된 애플리케이션에 이상적인 컴팩트한 폼 팩터를 제공합니다. 이들의 주요 기능은 다양한 전자 장비에서 상태 표시기, 신호 조명 또는 전면 패널 백라이트 역할을 하는 것입니다.

1.1 특징

• RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수합니다.
• 자동화 처리를 위해 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 포장됩니다.
• 설계 호환성을 위한 표준화된 EIA 패키지 풋프린트.
• 집적 회로(IC) 논리 레벨과 호환되는 입력/출력.
• 자동화 픽 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 위해 설계되었습니다.
• 표면 실장 기술(SMT)에서 일반적으로 사용되는 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정에 적합합니다.
• JEDEC Moisture Sensitivity Level 3로 사전 조건화되어 있으며, 이는 밀봉된 백을 개봉한 후 <30°C/60% RH 조건에서 168시간의 플로어 라이프를 나타냅니다.

1.2 적용 분야

본 LED는 신뢰할 수 있는 시각적 표시기가 필요한 다양한 전자 시스템에 적합합니다. 주요 적용 분야로는 통신 인프라, 사무 자동화 장비(프린터, 스캐너), 가전 제품 및 산업용 제어 패널이 포함됩니다. 구체적인 용도로는 상태 표시(전원 켜짐, 대기, 동작), 상징 조명, 전면 패널 디스플레이 또는 범례의 백라이트가 있습니다.

2. 기술 파라미터 심층 목적 해석

2.1 절대 최대 정격

이 값들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 나타냅니다. 이 한계 이하 또는 이 한계에서의 동작은 보장되지 않습니다. 모든 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

• 전력 소산 (Pd):75 mW. 이는 LED 패키지가 열적 한계를 초과하지 않고 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):80 mA. 이는 과열을 방지하기 위해 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용되는 최대 순간 순방향 전류입니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):30 mA. 이는 신뢰할 수 있는 장기 동작을 위해 권장되는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 동작 및 저장 온도 범위:-40°C ~ +100°C. 장치는 이 전체 온도 범위 내에서 기능하고 저장될 수 있습니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

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

• 광도 (I_V):140 - 450 mcd (밀리칸델라). 특정 시야각 내에서 측정된 방출되는 가시광선의 양입니다. 실제 값은 빈닝됩니다(섹션 3 참조).
• 시야각 (2θ_1/2):120도 (일반적). 이는 광도가 피크(축상) 값의 절반이 되는 전체 각도입니다. 120° 각도는 넓은 가시성을 위해 적합한 넓고 확산된 방출 패턴을 나타냅니다.
• 피크 방출 파장 (λ_P):592 nm (일반적). 스펙트럼 파워 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):586 - 596 nm. 이는 색상(노란색)을 정의하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다. 이는 CIE 색도 좌표에서 도출되며 역시 빈닝됩니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):15 nm (일반적). 방출된 빛의 최대 파워의 절반에서의 스펙트럼 폭입니다. 15nm 값은 AlInGaP LED의 특징으로, 상대적으로 순수한 색상을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):1.7 - 2.5 V. LED가 20mA로 구동될 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 이 범위는 일반적인 반도체 제조 편차를 고려한 것입니다.
• 역방향 전류 (I_R):10 μA (최대) at V_R=5V. LED는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다; 이 파라미터는 누설 전류 테스트 전용입니다.

3. 빈 등급 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터를 기준으로 분류(빈닝)됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 애플리케이션 요구 사항에 맞는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 (I_V) 등급

LED는 20mA에서 측정된 광도에 따라 빈으로 분류됩니다. 각 빈 내의 허용 오차는 +/-11%입니다.

• R2:140.0 - 180.0 mcd
• S1:180.0 - 224.0 mcd
• S2:224.0 - 280.0 mcd
• T1:280.0 - 355.0 mcd
• T2:355.0 - 450.0 mcd

3.2 주 파장 (WD) 등급

LED는 색조를 제어하기 위해 주 파장으로도 빈닝됩니다. 각 빈의 허용 오차는 +/- 1 nm입니다.

• H:586.0 - 588.5 nm
• J:588.5 - 591.0 nm
• K:591.0 - 593.5 nm
• L:593.5 - 596.0 nm

완전한 부품 번호는 일반적으로 밝기와 색상을 지정하기 위해 이러한 빈 코드를 포함합니다.

4. 성능 곡선 분석

특정 그래픽 데이터는 데이터시트에서 참조되지만, 다음 해석은 표준 LED 동작과 제공된 파라미터를 기반으로 합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

순방향 전압 (V_F)은 양의 온도 계수를 가지며 전류에 따라 로그적으로 증가합니다. 20mA에서 지정된 V_F범위 1.7V ~ 2.5V는 노란색 AlInGaP LED의 일반적인 값입니다. 안정적인 광 출력을 위해 LED를 일정 전압이 아닌 일정 전류로 구동하는 것이 필수적입니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

광 출력 (I_V)은 권장 동작 범위 내에서 순방향 전류 (I_F)에 거의 비례합니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 열 증가로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다. 절대 최대 DC 전류는 30mA입니다.

4.3 온도 특성

AlInGaP LED의 광도는 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. -40°C ~ +100°C 동작 범위 전반에 걸쳐 신뢰할 수 있는 성능을 위해, 특히 최대 전류 근처 또는 높은 주변 온도에서 동작할 때 PCB의 열 관리(충분한 구리 면적의 방열판)를 고려해야 합니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 출력은 592nm(노란색)의 피크 파장을 중심으로 하며 일반적인 반폭은 15nm입니다. 주 파장 빈닝은 인지되는 색상이 엄격한 허용 오차 내에 유지되도록 보장합니다.

5. 기계적 및 포장 정보

5.1 패키지 치수

LED는 표준 SMD 패키지로 제공됩니다. 주요 치수 사항은 다음과 같습니다: 모든 치수는 밀리미터 단위이며, 별도 명시되지 않는 한 일반 허용 오차는 ±0.2 mm입니다. 렌즈 색상은 투명하며, 광원 색상은 노란색(AlInGaP)입니다.

5.2 극성 식별 및 패드 설계

부품에는 애노드와 캐소드 단자가 있습니다. 적외선 또는 기상 리플로우 솔더링을 위한 권장 PCB 부착 패드 레이아웃이 제공되어 적절한 솔더 조인트 형성과 기계적 안정성을 보장합니다. 조립 시 올바른 극성 방향은 장치 동작에 매우 중요합니다.

5.3 테이프 및 릴 포장

LED는 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며 커버 테이프로 밀봉됩니다. 테이프는 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 표준 릴 수량은 5000개입니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 따릅니다. 잔여물에 대한 최소 주문 수량은 500개입니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 권장 IR 리플로우 프로파일

무연 솔더링 공정의 경우, 프로파일은 J-STD-020B를 준수해야 합니다. 주요 파라미터로는 예열 구역(150-200°C, 최대 120초), 260°C를 초과하지 않는 피크 온도, 솔더 페이스트에 적합한 액상선 온도 이상 시간(TAL)이 포함됩니다. 피크 온도에서의 총 시간은 최대 10초로 제한해야 하며, 리플로우는 최대 두 번 수행해야 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 온도가 300°C를 초과하지 않는 솔더링 아이언을 사용하십시오. 접촉 시간은 최대 3초로 제한해야 하며, 플라스틱 패키지와 반도체 다이에 대한 열 손상을 방지하기 위해 한 번만 수행해야 합니다.

6.3 저장 조건

밀봉 백:≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH)에서 저장하십시오. 건조제가 포함된 밀봉된 습기 차단 백의 유통 기한은 1년입니다.
백 개봉 후:부품의 Moisture Sensitivity Level (MSL)은 3입니다. ≤30°C/60% RH 환경에 노출된 후 168시간(7일) 이내에 IR 리플로우 솔더링을 수행해야 합니다. 개봉 후 장기 저장을 위해서는 건조제가 포함된 밀봉된 용기 또는 질소 퍼지 건조기에 보관하십시오. 168시간을 초과하여 노출된 부품은 솔더링 전에 약 60°C에서 최소 48시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

6.4 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우 지정된 용제만 사용하십시오. LED를 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그십시오. 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있으므로 초음파 세척이나 지정되지 않은 화학 액체를 사용하지 마십시오.

7. 적용 제안

7.1 일반적인 적용 회로

LED는 전류 구동 장치입니다. 특히 여러 LED를 병렬로 구동할 때 일관된 밝기를 보장하기 위해 항상 각 LED 또는 각 병렬 스트링과 직렬로 전류 제한 저항을 사용하십시오. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (V_공급- V_F) / I_F, 여기서 V_F는 원하는 전류 I_F(예: 20mA)에서 LED의 순방향 전압입니다. 계산에 데이터시트의 최대 V_F(2.5V)를 사용하면 부품 간 변동이 있어도 전류가 목표 값을 초과하지 않도록 보장됩니다.

7.2 설계 고려 사항

• 열 관리:LED 효율과 수명을 유지하기 위해, 특히 높은 전류 또는 높은 주변 온도에서 동작할 때 PCB 레이아웃이 적절한 열 방출을 제공하도록 하십시오.
• ESD 보호:명시적으로 민감하다고 명시되지는 않았지만, 모든 반도체 장치에 대해 표준 ESD 예방 조치로 취급하는 것이 권장됩니다.
• 광학 설계:넓은 120° 시야각은 이 LED가 넓은 가시성이 필요한 애플리케이션에 적합하게 만듭니다. 집속된 빔을 위해서는 2차 광학(렌즈)가 필요합니다.

7.3 의도된 용도 및 제한 사항

이 LED는 일반 전자 장비에서 사용하도록 설계되었습니다. 항공, 교통 제어, 의료 생명 유지 시스템 또는 중요한 안전 장치와 같이 고장이 직접적으로 생명이나 건강을 위협할 수 있는 애플리케이션에는 적합하지 않습니다. 이러한 애플리케이션의 경우 적절한 신뢰성 인증을 가진 부품에 대해 제조업체와 상담하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

이 노란색 AlInGaP LED는 성능 특성의 균형을 제공합니다. 이전 기술의 노란색 LED(예: GaAsP 기반)와 비교하여, AlInGaP는 더 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 밝은 출력과 더 나은 색 순도(더 좁은 스펙트럼 폭)를 제공합니다. 넓은 120° 시야각은 훨씬 더 좁은 빔을 가진 "워터 클리어" 렌즈 LED와의 주요 차별화 요소로, 이 부품은 추가 확산기가 없이도 넓은 각도 범위에서 표시기를 볼 수 있어야 하는 애플리케이션에 이상적입니다. MSL 3 등급과 표준 무연 리플로우 프로파일과의 호환성은 현대적인 대량 SMT 조립 라인에 강력한 선택이 되게 합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

9.1 5V 공급 전압으로 어떤 저항을 사용해야 합니까?

최대 V_F2.5V와 목표 I_F20mA를 사용합니다: R = (5V - 2.5V) / 0.02A = 125 Ohms. 가장 가까운 표준 값인 120 Ohms 또는 130 Ohms가 적합합니다. 저항의 정격 전력은 최소 P = I²R = (0.02)²* 120 = 0.048W이어야 하므로, 표준 1/8W(0.125W) 또는 1/10W 저항으로 충분합니다.

9.2 이 LED를 30mA로 연속 구동할 수 있습니까?

예, 30mA는 권장되는 최대 DC 순방향 전류입니다. 그러나 절대 최대 정격에서 동작하면 장기 신뢰성이 감소하고 접합 온도가 증가하여 광 출력이 감소할 수 있습니다. 최적의 수명과 안정성을 위해, 광도가 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 경우 20mA 이하로 구동하는 것이 좋습니다.

9.3 주문 시 "빈 코드"는 무엇을 의미합니까?

빈 코드는 광도(예: T1: 280-355 mcd)와 주 파장(예: K: 591.0-593.5 nm)에 대해 보장된 최소 및 최대 값을 지정합니다. 빈 코드를 지정하면 주문마다 일관된 밝기와 색상의 LED를 받을 수 있으며, 이는 다중 표시기 패널이나 시각적 균일성이 중요한 제품에 매우 중요합니다.

9.4 백을 개봉한 후 이 LED를 벤치에 얼마나 오래 둘 수 있습니까?

신뢰할 수 있는 솔더링을 위해, 습기 밀봉 백을 개봉한 후 공장 조건(≤30°C/60% RH)에서 168시간(7일)이 주어집니다. 이 시간을 초과하면, LED를 리플로우 솔더링 시도 전에 60°C에서 48시간 동안 베이킹하여 빠른 수분 증발로 인한 내부 패키지 손상을 방지해야 합니다.

10. 실제 사용 사례

시나리오: 네트워크 라우터용 상태 표시기 패널 설계.패널에는 링크 활동 및 시스템 상태를 표시하기 위해 10개의 노란색 LED가 필요합니다. 균일한 외관을 보장하기 위해 설계자는 동일한 광도 빈(예: S2: 224-280 mcd)과 파장 빈(예: J: 588.5-591.0 nm)에서 LED를 선택합니다. 각 LED는 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀에 의해 120옴 전류 제한 저항을 통해 3.3V 레일로 구동되어 순방향 전류가 약 ((3.3V - 2.1V 일반적)/120Ω) ≈ 10mA가 되며, 이는 전력을 절약하면서 충분한 밝기를 제공합니다. 넓은 120° 시야각은 장치 전면 어디에서나 표시기가 보이도록 합니다. PCB 레이아웃에는 권장 솔더 패드 풋프린트가 포함되어 있으며 피크 온도 250°C의 표준 무연 리플로우 프로파일을 사용한 조립을 위해 설계되었습니다.

11. 원리 소개

이 LED는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 기술을 기반으로 합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. 이 재결합 동안 방출되는 에너지는 광자(빛)로 방출됩니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출된 빛의 파장(색상)을 정의합니다—이 경우 노란색(~592 nm). 투명한 에폭시 렌즈는 반도체 다이를 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며 지정된 120° 시야각을 달성하기 위해 광 출력 패턴을 형성합니다.

12. 개발 동향

SMD 표시기 LED의 일반적인 동향은 더 높은 발광 효율(단위 전기 입력당 더 많은 광 출력)을 지속적으로 향상시켜 동일한 밝기에 대해 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다. 패키지 크기도 더욱 소형화되어 더 조밀한 표시기 어레이를 허용합니다. 시각적 일관성이 가장 중요한 소비자 전자 제품의 요구를 충족시키기 위해 색상과 광도 모두에 대한 더 엄격한 빈닝 허용 오차에 대한 강조가 커지고 있습니다. 또한, 점점 더 엄격해지는 환경 규정(RoHS 이상, 예: REACH)과의 호환성 및 더 높은 온도의 무연 솔더링 프로파일을 견딜 수 있는 능력은 여전히 주요 개발 동인으로 남아 있습니다. 이 기술은 성숙되어 있으며, 제조 수율 향상, 비용 절감 및 가혹한 조건에서의 신뢰성에 초점을 맞춘 점진적인 개선이 이루어지고 있습니다.