SMD LED 노란색 120도 시야각 - 전기/광학 특성 - 자동차 부품 적용 - 중국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고성능 표면 실장 소자(SMD) 발광 다이오드(LED)의 포괄적인 기술 사양을 제공합니다. 이 소자는 가혹한 환경에서의 신뢰성과 성능을 위해 설계되었으며, 특히 자동차 분야의 액세서리 애플리케이션에 특화되어 있습니다. 소형 패키지 크기와 표준화된 외형은 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립 공정과 공간이 제한된 설계에 적합합니다.

1.1 핵심 특성 및 장점

이 LED는 견고성과 쉬운 통합에 기여하는 여러 핵심 특성을 통합하고 있습니다:

• 환경 규정 준수:제품은 RoHS(유해물질 제한) 지침을 준수합니다.
• 자동화 처리:소자는 12mm 캐리어 테이프에 포장되어 7인치 직경 릴에 공급되며, 표준 자동화 표면 실장 장비와 호환됩니다.
• 고신뢰성 표준:소자는 JEDEC Level 2까지 가속된 전처리를 거쳤으며, 자동차 애플리케이션에서 개별 반도체 소자의 벤치마크인 AEC-Q101 Rev D 표준에 따라 인증되었습니다.
• 공정 호환성:현대 전자 제조의 표준 공정인 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환되도록 설계되었습니다.
• 전기 인터페이스:소자는 집적 회로(I.C.)와 호환되어 구동 회로 설계를 간소화합니다.

1.2 목표 시장과 응용 분야

주요 예상 응용 분야는자동차 부품 시스템여기에는 핵심 안전 관련 조명 시스템(예: 헤드라이트, 브레이크등)에 속하지 않는 내장 및 외장 조명 기능이 포함됩니다. 예로는 계기판 표시등, 앰비언트 라이트, 페들 라이트 또는 다양한 차량 하위 시스템의 상태 표시등이 있을 수 있습니다. 고휘도, 광시야각 및 자동차 등급 인증의 결합은 이러한 용도에 적합하게 만듭니다.

2. 기술 파라미터: 심층적이고 객관적인 해석

이 섹션에서는 소자의 전기적, 광학적 및 열적 특성을 상세히 분해합니다. 별도로 명시하지 않는 한, 모든 파라미터는 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격들은 장치에 영구적인 손상을 일으킬 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계 또는 그 이하에서 동작한다는 보장은 없습니다.

• 소비 전력 (Pd):530 mW. 이는 장치가 열의 형태로 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_F(PEAK)）：400 mA. 이는 최대 허용 펄스 전류로, 일반적으로 접합 온도를 관리하기 위해 특정 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 정의됩니다.
• 직류 순방향 전류(I_F）：5 mA ~ 200 mA. 이는 연속 운전 권장 범위입니다. 최소 전류는 안정적인 광 출력을 보장하고, 최대 전류는 과열을 방지합니다.
• 작동 및 보관 온도 범위:-40°C ~ +110°C. 이 넓은 범위는 자동차 등급 부품의 전형적인 특징입니다.
• 적외선(IR) 리플로우 조건:260°C에서 10초간 지속적으로 견딜 수 있으며, 이는 일반적인 무연(Pb-free) 리플로우 솔더링 프로파일과 일치합니다.

2.2 열적 특성

열 관리(Heat Management)는 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다. 이 매개변수들은 열이 반도체 접합부에서 어떻게 전도되는지를 정의합니다.

• 열저항, 접합부에서 주변 환경까지 (R_θJA）：전형값 50 °C/W. 16mm² 구리 패드가 있는 FR4 PCB(두께 1.6mm) 상에서 측정됨. 이 값은 주변 공기 대비, 1와트의 전력이 소산될 때 접합부 온도의 상승량을 나타냅니다.
• 열저항, 접합부에서 솔더 접점까지 (R_θJS）：전형적인 값은 30 °C/W입니다. 이는 일반적으로 더 유용한 지표인데, 주요 방열판인 PCB로의 열 경로를 설명하기 때문입니다. 값이 낮을수록 좋습니다.
• 최대 접합 온도 (T_J）：125 °C. 반도체 접합 온도의 절대 상한선입니다.

2.3 전기 및 광학 특성

이는 표준 시험 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다 (I_F= 140mA, Ta=25°C).

• 발광 강도 (I_V）：4.5 cd(최소값) ~ 11.2 cd(최대값). 필터를 사용하여 명시야(인간 눈) 반응 곡선(CIE)에 맞춘 센서로 측정. 실제 값은 분류되어 있음(제3절 참조).
• 시야각(2θ_1/2）：전형값 120도. 이는 발광 강도가 피크(축방향) 값의 절반으로 감소할 때의 전각. 이처럼 넓은 시야각은 넓고 균일한 조명 패턴을 제공합니다.
• 피크 방출 파장 (λ_P）：전형값 592 nm. 이는 스펙트럼 파워 출력이 가장 높은 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d）：583 nm ~ 595 nm. 이는 CIE 색도도에서 유래된, 빛의 지각 색상을 가장 잘 대표하는 단일 파장입니다. 일관성을 보장하기 위해 빈(Bin) 처리됩니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):전형값 18 nm. 이는 스펙트럼 순도를 나타내며, 폭이 좁을수록 색상이 더 포화되고 순수함을 의미합니다.
• 순방향 전압(V_F）：140mA에서 1.90 V(최소값) ~ 2.65 V(최대값). 이는 LED 작동 시 양단의 전압 강하입니다. 보조 회로 설계를 위해 등급이 구분됩니다.
• 역방향 전류(I_R）：V에서_R= 12V일 때 최대 10 μA입니다. 본 장치는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았으며, 이 매개변수는 테스트 목적으로만 사용됩니다.

3. 등급 분류 시스템 설명

생산 시 색상과 성능의 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 매개변수에 따라 다른 빈으로 분류됩니다. 배치 코드는 Vf / Iv / Wd 형식을 따릅니다(예: D/DA/3).

3.1 순방향 전압(Vf) 등급 분류

등급 분류는 LED가 유사한 전압 강하를 갖도록 하여, 병렬 회로에서의 전류 공유나 예측 가능한 구동기 설계에 매우 중요합니다.

• 기어 코드:C (1.90-2.05V), D (2.05-2.20V), E (2.20-2.35V), F (2.35-2.50V), G (2.50-2.65V).
• 허용 오차:각 등급 내 ±0.1V.

3.2 발광 강도(Iv) 등급 분류

이는 LED의 광 출력 밝기에 따라 그룹을 분류합니다.

• 기어 코드:DA (4.5-5.6 cd), DB (5.6-7.1 cd), EA (7.1-9.0 cd), EB (9.0-11.2 cd).
• 허용 오차:각 등급 내 ±11%.

3.3 주 파장(Wd) 등급 분류

이는 서로 다른 생산 로트 간에 지각되는 노란색의 일관성을 보장합니다.

• 기어 코드:3 (583-586 nm), 4 (586-589 nm), 5 (589-592 nm), 6 (592-595 nm).
• 허용 오차:각 등급 내 ±1 nm.

4. 성능 곡선 분석

그래프 데이터는 LED의 다양한 조건에서의 거동에 대한 심층적인 통찰력을 제공합니다.

4.1 공간 분포 (빔 패턴)

제공된 극좌표도(그림 2)는 120도 시야각을 직관적으로 보여줍니다. 이는 중심축과의 각도를 함수로 한 상대 발광 강도를 나타냅니다. 이러한 광시야각 LED의 경우, 패턴은 일반적으로 램버트형 또는 이에 가까워, 강도가 각도의 코사인 값에 따라 감소함을 의미합니다.

4.2 순방향 전류 vs. 순방향 전압 / 발광 강도

제공된 발췌문에 명시적인 그래프는 없지만, AlInGaP LED의 전형적인 곡선은 비선형 관계를 보여줍니다. 순방향 전압(V_F)은 전류에 따라 대수적으로 증가합니다. 발광 강도(I_V일정 범위 내에서는 일반적으로 순방향 전류에 비례하지만, 해당 범위를 초과하면 열 증가 및 기타 반도체 효과로 인해 효율이 저하됩니다. 권장되는 140mA에서 작동할 경우 높은 효율 영역에 있을 가능성이 큽니다.

4.3 온도 의존성

LED 성능은 온도에 민감합니다. 접합 온도가 상승함에 따라:

• 순방향 전압(V_F）：약간 감소합니다(음의 온도 계수).
• 발광 강도 (I_V）：감소. 고온에서 광 출력이 현저히 감소하며, 이는 열 관리(낮은 R_θJS)가 매우 중요한 이유입니다.
• 주 파장 (λ_d）：엄격한 등급 분류가 필요한 응용 분야에서 특히 인지되는 색상에 영향을 미칠 수 있는 미세한 편차가 발생할 수 있습니다.

5. 기계 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수 및 극성 식별

LED는 표준 EIA 패키지 형상을 채택합니다. 주요 치수는 길이, 너비 및 높이를 포함하며, 일반적인 공차는 ±0.2mm입니다. 핵심 설계 포인트 중 하나는,애노드 리드 프레임이 LED의 주요 방열판 역할을 동시에 수행한다는 점입니다이는 PCB 상의 애노드 패드 설계가 열 방출을 극대화해야 함을 의미합니다. 이 패드는 열이 LED 접합부를 떠나 PCB로 전달되는 주요 경로이기 때문입니다.

5.2 권장 PCB 표면 실장 패드 설계

적외선 리플로우 솔더링을 위한 패드 패턴 도면이 제공됩니다. 이 권장 사항을 준수하는 것은 올바른 솔더 접점 형성, 양호한 전기적 연결 확보, 그리고 (매우 중요하게) 애노드/방열 패드에서 PCB 동박층으로의 열 전달을 극대화하는 데 필수적입니다. 이 패드의 크기와 형상은 유효 열저항(R_θJS).

6. 솔더링 및 조립 가이드

6.1 적외선 리플로우 용접 프로파일

J-STD-020 무연 공정 표준을 준수하는 상세한 리플로우 프로파일을 명시하였습니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열:150-200°C까지 가열.
• 침윤/예열 시간:최대 120초로 온도 안정화 및 플럭스 활성화를 위함.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 이상 시간(TAL):솔더 용점 이상의 체류 시간이 매우 중요합니다. 프로파일은 신뢰성 있는 솔더 접합을 형성하면서도 부품에 열 손상을 주지 않도록 이 시간을 제한 범위(일반적으로 60-90초) 내에 유지합니다.
• 솔더링 횟수:최대 두 번의 리플로우 사이클.

6.2 수동 용접 (필요한 경우)

수동 리워크가 필요한 경우:

• 인두 온도:최대 300°C.
• 솔더링 시간:각 솔더 접점당 최대 3초.
• 재작업 횟수:열 응력을 최소화하기 위해 수동 납땜은 1회로 제한함.

6.3 세척

용접 후 세정이 필요한 경우, LED 패키지를 손상시키지 않도록 지정된 용매만 사용해야 합니다. 에탄올 또는 이소프로판올 사용을 권장합니다. LED는 상온에서 1분 미만으로 담가야 합니다.

7. 보관 및 취급 시 주의사항

7.1 습도 민감성

JEDEC J-STD-020에 따르면, 본 제품은습도 민감 등급(MSL) 2。

• 밀봉 포장:≤30°C 및 ≤70% 상대습도(RH) 조건에서 보관하십시오. 건조제가 들어 있는 원래의 방습 백에 보관할 경우, 날짜 코드 기준 1년의 유통기한을 가집니다.
• 개봉된 포장:밀봉 백에서 꺼낸 부품의 저장 환경은 30°C와 60% RH를 초과해서는 안 됩니다. 개봉 후 365일 이내에 적외선 리플로우 솔더링을 완료하는 것이 권장됩니다.
• 장기 저장 (개봉 후):건조제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 건조기에 보관하십시오.
• 베이킹:부품이 환경 조건에 365일 이상 노출된 경우, 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 과정에서 '팝콘' 현상이 발생하는 것을 방지하기 위해, 반드시 약 60°C에서 최소 48시간 이상 베이킹한 후 솔더링해야 합니다.

7.2 적용 시 주의사항

이 LED는 일반 전자 및 자동차 부품 장비용으로 설계되었습니다. 고장이 직접적으로 생명이나 건강을 위협할 수 있는 응용 분야(예: 항공 주 시스템, 의료 생명 유지 장치, 핵심 안전 장비)의 경우, 설계 채택 전 특정 신뢰성 평가를 수행하고 제조업체와 협의해야 합니다.

8. 포장 및 주문 정보

8.1 캐리어 테이프 및 릴 규격

부품은 업계 표준 압출 캐리어 테이프 형태로 공급됩니다.

• 캐리어 테이프 폭:12 mm.
• 릴 직경:7인치(178mm).
• 권당 수량:표준 1000매, 권당 최소 주문 수량은 500매입니다.
• 커버 테이프:캐비티는 상부 커버 테이프로 밀봉됩니다.
• 누락 부품:규격에 따르면, 최대 두 개의 LED(공극)가 연속으로 누락되는 것이 허용됩니다.
• 기준:포장은 ANSI/EIA-481 규격을 준수합니다.

8.2 라벨 정보

릴 라벨에는 Vf_Bin/Iv_Bin/Wd_Bin 형식(예: D/DA/3)의 배치 설명 코드가 포함되어 있어, 배치의 전기적 및 광학적 특성을 추적할 수 있습니다.

9. 응용 제안 및 설계 고려사항

9.1 대표적 적용 시나리오

• 자동차 인테리어:계기판 표시등, 기어 변속 위치 표시기, 오디오 시스템 상태 표시등, 발판 또는 센터페시아 분위기 조명.
• 자동차 외장:접지 조명, 도어 핸들 조명, 비중요 표시등 또는 장식등.
• 범용 지시등:다른 운송 또는 산업 장비에서 넓은 시야각과 높은 밝기가 유리한 상태 LED.

9.2 핵심 설계 고려사항

1. 열 관리:이것이 가장 중요한 측면입니다. PCB 레이아웃은 반드시 최대화해야 합니다.애노드 패드의 크기와 열 연결성(비아홀을 사용하여 내부층 또는 뒷면 동박층에 연결)은 주요 열 경로이기 때문입니다. 이를 제대로 구현하지 못하면 접합 온도 상승, 광 출력 감소, 광속 저하 가속 및 수명 단축으로 이어집니다.
2. 전류 구동:안정적이고 일관된 광 출력을 얻기 위해 가변 전압원에 연결된 단순한 전류 제한 저항 대신 정전류 구동 회로를 사용하십시오. 구동기가 필요한 전류(5-200mA DC)를 공급할 수 있고 사용된 LED의 순방향 전압 범위를 처리할 수 있는지 확인하십시오.
3. 광학 설계:120도 시야각은 넓고 확산된 빛을 제공합니다. 집속된 빔의 경우 2차 광학 부품(렌즈)이 필요합니다. "수청" 렌즈는 LED가 확산되지 않은 원생 황색광을 방출함을 의미합니다.
4. ESD 보호:명시적으로 민감 소자로 규정되지는 않았지만, LED 구동 제어선에 기본적인 ESD 보호를 적용하는 것은 견고성(robustness)을 강화하는 좋은 방법입니다.

10. 기술 대비 및 차별화

본 사양서에는 다른 모델과의 직접적인 병렬 비교는 제공되지 않았으나, 그 사양으로부터 이 LED의 핵심 차별화 포인트를 추론할 수 있습니다:

• 표준 상용 LED 대비:주요 차이점은AEC-Q101 인증그리고 확장된 온도 범위(-40°C ~ +110°C)는 온도 극한과 진동이 흔한 자동차 환경에 적합하도록 합니다.
• 협각 LED 대비:其120도 시야각많은 표시등 LED(약 30-60도)보다 훨씬 넓어, 영역 조명이나 LED를 비축각에서 볼 수 있는 응용 분야에 더 적합합니다.
• 비분급 LED 대비:종합적인3-파라미터 빈(Bin) (Vf, Iv, Wd)생산 로트 내에서 높은 수준의 휘도, 색상 및 전기적 특성 일관성을 보장하여, 균일한 외관이나 예측 가능한 회로 성능이 필요한 응용 분야에 매우 중요합니다.

11. 자주 묻는 질문 (기술 사양 기반)

Q1: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?
A: 피크 파장(λ_P)은 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 물리적 파장입니다. 주 파장(λ_dλ는 전체 방출 스펙트럼과 CIE 색매칭 함수를 기반으로 한 계산값으로, 인간의 눈이 지각하는 색상을 나타냅니다._d색상 사양에 더 관련이 있습니다.

Q2: 최소 순방향 전류(5mA)가 필요한 이유는 무엇인가요?
A: 극히 낮은 전류에서 LED의 광 출력은 불안정하고 비선형적이 될 수 있습니다. 최소값을 지정함으로써 소자가 예측 가능하고 안정적인 성능 곡선 영역 내에서 동작하도록 보장합니다.

Q3: 12V 전원과 저항 하나로 이 LED를 구동할 수 있나요?
A: 기술적으로는 가능하지만, 최적의 성능이나 신뢰성을 위해서는 권장하지 않습니다. R = (12V - V_F) / I_F를 계산하는 것은 간단하지만, 공급 전압이나 LED 순방향 전압(빈 등급이나 온도로 인한)의 어떤 변화라도 전류와 밝기에 큰 변화를 초래합니다. 정전류 구동기를 사용하는 것을 강력히 권장합니다.

Q4: 양극이 방열기 역할을 합니다. 이것은 음극 패드가 열학적으로 중요하지 않다는 것을 의미합니까?
A: 맞습니다. 주요 열 경로는 의도적으로 양극을 통하도록 설계되었습니다. 음극 연결부도 일부 열을 전도하지만, 최대 효과를 위해 PCB 레이아웃에서는 열 관리 조치(대면적 구리, 열 비아)를 양극 패드에 완전히 집중시켜야 합니다.

12. 실제 설계 및 사용 사례

시나리오: 자동차 중앙 콘솔 앰비언트 라이트 스트립 디자인.

1. 요구사항 분석:30cm 길이의 LED 조명 스트립에 균일하고 부드러운 노란색 조명을 구현하여 다양한 좌석 위치에서도 가시성을 확보해야 합니다. 작동 전압은 차량 표준 12V 시스템입니다. 온도 환경 범위는 냉간 시동부터 뜨거운 실내까지입니다.
2. 부품 선택:해당 LED는 자동차 등급, 넓은 시야각(균일한 확산용) 및 노란색 발광 특성으로 적합합니다. 높은 휘도는 최대 전류 미만으로 구동하여 더 높은 효율과 더 긴 수명을 실현할 수 있게 합니다.
3. 회로 설계:스위칭 정전류 LED 구동 IC를 선택하여 각 LED에 100mA 전류를 공급하도록 구성합니다. 이는 140mA 테스트 포인트보다 낮아 열 디레이팅에 여유를 제공합니다. 구동기의 전류 설정은 차량의 9-16V 전기 시스템 변동과 독립적입니다.
4. PCB 레이아웃:설계는 LED 선형 배열을 채택합니다. 가장 중요한 단계는 각 LED의 애노드 패드에 대해 큰 솔리드 구리 푸어 영역을 설계하고, 이를 방열판 역할을 하는 전용 내부 접지층에 연결하는 다수의 열 비아를 사용하는 것입니다. 캐소드 패드는 가는 트레이스로 연결합니다.
5. 광학 통합:LED는 유백색 또는 질감이 있는 도광판/확산판 뒤에 배치되어 120도 빔을 완전히 균일한 광선으로 산란시켜 개별 LED의 "핫스팟"을 숨깁니다.
6. 검증:부품의 광 출력이 고온에서 요구 사항을 충족하고, 습도 순환 동안 응결 관련 고장이 발생하지 않도록 전체 온도 범위에서 테스트를 수행했습니다(검증은 MSL-2 처리 절차를 따랐습니다).

13. 기술 소개

해당 LED는AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 인화물)반도체 재료 시스템. 이 재료는 스펙트럼 중 노란색, 주황색, 빨간색 및 호박색 영역의 빛을 생성하는 데 특히 효율적입니다. AlInGaP의 주요 장점으로는 높은 내부 양자 효율과 다른 일부 재료 시스템에 비해 우수한 온도 안정성이 포함됩니다. "수정" 렌즈는 일반적으로 방출 파장에 투명한 고온 에폭시 또는 실리콘으로 만들어져 반도체 칩의 순수한 색상이 변경되거나 확산되지 않고 볼 수 있도록 합니다.

14. 업계 동향과 발전

특히 자동차 및 산업 응용 분야를 위한 SMD LED의 전반적인 추세는 다음과 같은 방향으로 나아가고 있습니다:

1. 효율성(lm/W) 향상:에피택셜 성장과 칩 설계의 지속적인 개선으로 동일한 전기 입력에 대해 더 많은 광 출력을 생성하여 전력 소비와 열 부하를 감소시킵니다.
2. 더 높은 전력 밀도와 개선된 열 관리:새로운 패키지 설계는 더 작은 설치 면적 내에서 더 높은 구동 전류를 처리하기 위해 더 나은 열 경로(여기의 전용 애노드 방열판과 같은)와 재료를 결합하였습니다.
3. 향상된 신뢰성과 엄격한 인증:AEC-Q101과 같은 표준은 지속적으로 개정되며, 특히 10-15년 수명이 일반적인 자동차 애플리케이션에서 더 긴 수명을 얻기 위해 부품은 더 엄격한 테스트를 충족해야 합니다.
4. 더 엄격한 빈 등급 분류와 색상 일관성:분위기 조명과 같은 응용 분야가 미적 요소를 더욱 중시하게 됨에 따라, 생산 로트 간 색좌표(단순한 주파장을 넘어서)와 광도가 극도로 일관된 LED에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
5. 통합화:최종 사용자의 설계를 단순화하기 위해, 다수의 LED 칩, 제어 회로, 때로는 광학 부품까지 단일한 더욱 지능적인 'LED 모듈'로 통합하는 추세가 존재합니다.