SMD LED 옐로우 그린 AlInGaP 120도 시야각 - 패키지 치수 - 순방향 전압 1.8-2.4V @20mA - 광도 56-180mcd - 한국어 기술 데이터시트

1. 제품 개요

본 문서는 소형 고성능 표면실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 사용하여 옐로우 그린 빛을 생성합니다. 표준 EIA 패키지 형식으로 설계되어 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비 및 표준 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. LED는 대량 생산에 용이하도록 7인치 직경 릴에 장착된 업계 표준 12mm 테이프에 공급됩니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 LED의 주요 장점은 미니어처 풋프린트, 자동화 조립 적합성, 무연(Pb-free) 리플로우 솔더링 프로파일 준수입니다. 신뢰할 수 있는 성능과 효율적인 조립이 중요한 공간 제약이 있는 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 목표 시장은 통신 장비(예: 무선 및 휴대전화), 휴대용 컴퓨팅 장치(예: 노트북 컴퓨터), 네트워킹 하드웨어, 가전제품, 실내 간판 또는 디스플레이 백라이트 등을 포함하되 이에 국한되지 않는 광범위한 소비자 및 산업용 전자제품에 걸쳐 있습니다. 주요 기능은 상태 표시기, 신호 조명 또는 전면 패널 조명입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

별도로 명시하지 않는 한, 모든 전기적 및 광학적 특성은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다. 이러한 파라미터를 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 장기적인 신뢰성 보장에 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않으며 설계 시 피해야 합니다.

• 전력 소산 (Pd):72 mW. 이는 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 연속 순방향 전류 (IF):30 mA DC. 신뢰할 수 있는 동작을 위한 최대 정상 상태 전류입니다.
• 피크 순방향 전류:80 mA, 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용됩니다.
• 역방향 전압 (VR):5 V. 이 장치는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다. 이 전압을 초과하면 항복이 발생할 수 있습니다.
• 동작 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 정상 기능을 위한 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-40°C ~ +100°C. 장치에 전원이 공급되지 않을 때의 안전한 온도 범위입니다.

2.2 Ta=25°C (IF=20mA)에서의 전기-광학 특성

이는 표준 테스트 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 광속 (Φv):최소 0.17 lm에서 최대 0.54 lm까지 범위입니다. 총 가시광 출력입니다.
• 광도 (Iv):광속에 대응하여 56 mcd(밀리칸델라)에서 180 mcd까지 범위입니다. 이는 특정 방향에서 인지되는 밝기의 척도입니다.
• 시야각 (2θ1/2):120도(일반적). 광도가 중심(0°)에서의 광도의 절반이 되는 전체 각도로 정의됩니다. 이는 넓고 확산된 빛 패턴을 나타냅니다.
• 피크 발광 파장 (λp):574 nm(일반적). 스펙트럼 출력이 가장 강한 파장입니다.
• 주 파장 (λd):564.5 nm에서 576.5 nm까지 지정됩니다. 이는 색상(옐로우 그린)을 정의하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):15 nm(일반적). 피크 강도의 절반에서 방출 스펙트럼의 대역폭으로, 색 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (VF):20mA에서 1.8 V(최소)에서 2.4 V(최대)까지 범위입니다. LED가 전도할 때 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• 역방향 전류 (IR):VR=5V에서 최대 10 μA. 역방향 전압이 인가될 때의 작은 누설 전류입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 밝기, 전압 및 색상에 대한 특정 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광속/광도 빈닝

광 출력은 다섯 개의 빈(A2, B1, B2, C1, C2)으로 분류됩니다. 예를 들어, 빈 C2는 0.42 lm에서 0.54 lm 사이의 광속으로 가장 높은 출력을 제공하며, 이는 140-180 mcd의 광도에 해당합니다. 빈 A2는 가장 낮은 출력 등급입니다. 설계자는 정확한 광 출력을 예측하기 위해 주문한 부품 번호의 특정 빈닝을 데이터시트에서 확인해야 합니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 각 빈 내에서 ±0.1V의 허용 오차를 가진 세 가지 범주(D2, D3, D4)로 빈닝됩니다.

• 빈 D2: VF = 1.8V - 2.0V
• 빈 D3: VF = 2.0V - 2.2V
• 빈 D4: VF = 2.2V - 2.4V

이는 전류 제한 회로 설계, 특히 전압 일관성이 전류 및 밝기에 영향을 미치는 배터리 구동 응용 분야에서 중요합니다.

3.3 색조(주 파장) 빈닝

색조는 주 파장을 네 그룹(B, C, D, E)으로 빈닝하여 제어하며, 각 그룹은 ±1 nm의 허용 오차를 가집니다.

• 빈 B: λd = 564.5 nm - 567.5 nm
• 빈 C: λd = 567.5 nm - 570.5 nm
• 빈 D: λd = 570.5 nm - 573.5 nm
• 빈 E: λd = 573.5 nm - 576.5 nm

이는 어레이 또는 디스플레이에 사용되는 여러 LED 간의 색상 균일성을 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서의 장치 동작에 대한 깊은 통찰력을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

I-V 곡선은 다이오드 특성상 비선형입니다. 순방향 전압은 전류에 따라 대수적으로 증가합니다. 일반적인 동작 전류인 20mA에서 VF는 지정된 빈닝 범위 내에 있습니다. 설계자는 구동 회로가 충분한 전압을 제공하는지 확인하기 위해 이 곡선을 사용해야 하며, 특히 VF가 증가하는 저온에서 중요합니다.

4.2 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 표준 동작 범위에서 광 출력이 순방향 전류에 거의 비례함을 보여줍니다. 그러나 LED를 절대 최대 DC 전류(30mA) 이상으로 구동하는 것은 권장되지 않습니다. 이는 가속화된 열화, 수명 단축 및 과도한 열로 인한 잠재적 고장을 초래할 수 있습니다.

4.3 상대 광도 대 주변 온도

AlInGaP LED의 광도는 주변 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 고온 환경에서 작동하는 응용 분야에 매우 중요합니다. 설계자는 광범위한 온도 범위에서 일관된 밝기가 필요한 경우 예상 광 출력을 감액하거나 열 관리를 구현해야 할 수 있습니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 그래프는 574 nm(옐로우 그린)를 중심으로 한 좁은 피크와 일반적인 반치폭 15 nm를 보여줍니다. 이는 방출된 빛의 색 순도와 특정 파장 영역을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 장치 패키지 치수

LED는 표준 SMD 패키지 외형을 따릅니다. 모든 주요 치수는 일반 허용 오차 ±0.2 mm로 밀리미터 단위로 제공됩니다. 도면에는 본체 길이, 너비, 높이 및 솔더 패드/단자의 위치와 크기가 포함됩니다. 렌즈는 "Water Clear"로 지정됩니다.

5.2 권장 PCB 부착 패드 레이아웃

인쇄 회로 기판(PCB) 설계를 위한 랜드 패턴 다이어그램이 제공됩니다. 이는 리플로우 중 적절한 솔더 조인트 형성, 우수한 기계적 접착력 및 LED 단자에서의 효과적인 열 방산을 보장하기 위한 권장 구리 패드 크기와 간격을 보여줍니다.

5.3 극성 식별

데이터시트는 일반적으로 표시, 노치 또는 다른 패드 크기를 통해 장치 패키지의 캐소드/애노드 식별을 나타내야 합니다. 손상을 방지하기 위해 조립 중 올바른 극성을 준수해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 IR 리플로우 솔더링 프로파일

무연(Pb-free) 공정을 위한 J-STD-020B를 준수하는 상세한 리플로우 온도 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다.

• 예열/소킹:150-200°C까지 상승.
• 액상선 이상 시간 (TAL):권장 시간 유지.
• 피크 온도:260°C를 초과해서는 안 됨.
• 피크 온도 ±5°C 내 시간:제한되어야 함(예: 최대 10초).

이 프로파일은 구성 요소에 대한 열 충격을 최소화하기 위해 제어된 상승 및 냉각을 강조합니다.

6.2 수동 솔더링 (솔더링 아이언)

수동 재작업이 필요한 경우, 아이언 팁 온도는 300°C를 초과해서는 안 되며, 리드당 솔더링 시간은 최대 3초로 제한해야 합니다. 패키지나 내부 다이 부착을 손상시키지 않도록 패드당 한 번만 솔더링을 수행해야 합니다.

6.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올과 같은 지정된 알코올 기반 용제만 사용해야 합니다. LED는 상온에서 1분 미만으로 침지해야 합니다. 지정되지 않은 화학 세척제는 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

6.4 보관 및 습기 민감도

LED는 습기에 민감합니다. 건조제와 함께 원래의 방습 봉지에 밀봉된 상태에서는 ≤30°C 및 ≤70% RH에서 보관하고 1년 이내에 사용해야 합니다. 봉지를 개봉하면 "플로어 라이프"가 시작됩니다. 구성 요소는 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관하고 168시간(7일) 이내에 IR 리플로우하는 것이 권장됩니다. 이 기간을 초과하여 보관할 경우, 건조제가 들어 있는 밀봉 용기나 질소 환경에 보관해야 합니다. 플로어 라이프를 초과한 구성 요소는 솔더링 전에 베이킹 절차(약 60°C에서 최소 48시간)를 거쳐 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

장치는 보호 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 테이프 포켓, 피치 및 릴에 대한 상세 치수가 제공되며, ANSI/EIA-481 표준을 준수합니다. 표준 릴은 직경 7인치이며 3000개를 포함합니다. 나머지 주문에 대해서는 최소 500개의 포장 수량이 가능합니다. 테이프는 고속 자동화 조립 장비와의 호환성을 보장합니다.

8. 응용 노트 및 설계 고려 사항

8.1 일반적인 응용 회로

LED는 저항과 같은 직렬 전류 제한 요소가 필요합니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (공급 전압 - VF) / IF, 여기서 VF는 원하는 전류 IF에서 LED의 순방향 전압입니다. 빈의 최대 VF를 사용하면 구성 요소 허용 오차가 있어도 전류가 한계를 초과하지 않도록 보장합니다. 정밀하거나 가변 밝기의 경우 정전류 드라이버를 권장합니다.

8.2 열 관리

전력 소산이 낮지만(최대 72mW), PCB의 효과적인 열 설계는 수명에 여전히 중요합니다. 특히 고주변 온도나 고전류 구동 시에 더욱 그렇습니다. LED의 열 패드에 연결된 충분한 구리 면적을 보장하면 열을 방산하고 안정적인 광 출력을 유지하는 데 도움이 됩니다.

8.3 제조를 위한 설계 (DFM)

권장 PCB 패드 레이아웃과 지정된 리플로우 프로파일을 준수하십시오. 픽 앤 플레이스 머신 노즐이 패키지 크기와 호환되는지 확인하십시오. 테이피더 설정이 테이프 및 릴 사양과 일치하는지 확인하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

갈륨 포스파이드(GaP) LED와 같은 구형 기술과 비교하여, AlInGaP LED는 훨씬 더 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 전류에서 더 밝은 출력을 제공합니다. 120도 시야각은 좁은 시야각 LED에 비해 더 넓고 확산된 빛 패턴을 제공하여 다양한 각도에서 볼 수 있어야 하는 상태 표시기에 이상적입니다. 표준 EIA 패키지는 방대한 조립 도구 및 기존 PCB 설계 생태계와의 드롭인 호환성을 보장합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

10.1 광속과 광도의 차이점은 무엇인가요?

광속(루멘, lm 단위)은 광원이 모든 방향으로 방출하는 총 가시광 양입니다. 광도(칸델라 또는 밀리칸델라, mcd 단위)는 특정 방향으로 방출되는 빛의 양입니다. 이 LED의 데이터시트는 중심축(0°)을 따라 측정된 광도와 함께 둘 다 제공합니다.

10.2 전류 제한 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있나요?

아니요. LED는 전류 구동 장치입니다. 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 빠르게 파괴됩니다. 항상 직렬 저항이나 정전류 드라이버를 사용하십시오.

10.3 고온에서 광 출력이 감소하는 이유는 무엇인가요?

이는 반도체 재료의 기본 특성입니다. 온도 상승은 발광 접합부의 내부 양자 효율에 영향을 미쳐 전자당 생성되는 광자 수를 감소시킵니다. 데이터시트의 성능 곡선은 이 효과를 정량화합니다.

10.4 주문 시 빈 코드를 어떻게 해석하나요?

전체 부품 번호에는 광도(예: C2), 순방향 전압(예: D3) 및 주 파장(예: E)에 대한 특정 빈을 나타내는 접미사가 포함될 수 있습니다. 제조업체의 주문 가이드를 참조하십시오. 특정 빈이 지정되지 않은 경우, 지정된 빈 전체에 걸친 표준 생산 분포에서 부품을 받게 됩니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

11.1 저전력 상태 표시기

배터리 구동 IoT 센서 노드에서 LED는 저전력 "하트비트" 표시기로 사용될 수 있습니다. 마이크로컨트롤러 GPIO 핀을 사용하여 LED를 낮은 듀티 사이클(예: 10ms 켜짐, 990ms 꺼짐)로 펄싱하여 장치 활동을 표시하면서 최소 평균 전류를 소비하여 배터리 수명을 연장할 수 있습니다.

11.2 키패드용 전면 패널 백라이트

확산판 뒤에 배치된 이러한 LED 어레이는 멤브레인 키패드나 제어판의 범례에 균일한 백라이트를 제공할 수 있습니다. 넓은 120도 시야각은 패널 표면 전체에 고른 조명을 달성하는 데 도움이 됩니다. 설계자는 원하는 밝기 수준을 충족시키기 위해 적절한 간격과 전류 구동을 보장해야 합니다.

12. 기술 원리 소개

이 LED는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 기술을 기반으로 합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이들은 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 결정 격자 내 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 포스파이드의 특정 비율은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다. 이 경우 옐로우 그린(~574 nm)입니다. "Water Clear" 에폭시 렌즈는 반도체 다이를 캡슐화하여 환경 보호를 제공하고 빛 출력 패턴을 형성합니다.

13. 업계 동향 및 발전

SMD LED의 일반적인 동향은 더 높은 발광 효율(전기 입력 와트당 더 많은 광 출력), 더 엄격한 빈닝을 통한 향상된 색상 일관성, 가혹한 환경 조건에서의 향상된 신뢰성으로 나아가고 있습니다. 또한 소형화(더 작은 패키지 크기) 및 통합(예: 제어용 내장 IC가 있는 LED)에 대한 지속적인 개발이 진행 중입니다. 표시기 응용 분야에서는 비용 효율성, 신뢰성 및 양면 리플로우와 같은 고급 조립 공정과의 호환성에 초점이 맞춰져 있습니다. 본 데이터시트에 설명된 기술은 표준 표시기 요구 사항을 위한 성숙하고 널리 채택된 솔루션을 나타냅니다.