SMD 미들 파워 딥 레드 LED 67-21S - PLCC-2 패키지 - 2.0x1.25x0.7mm - 2.0-2.9V - 60mA - 40-100mW - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 AlGaInP 칩 기술을 활용하여 딥 레드 빛을 방출하는 표면 실장 장치(SMD) 미들 파워 LED의 사양을 상세히 설명합니다. 이 부품은 자동화 조립 공정에 맞게 설계된 소형 PLCC-2(Plastic Leaded Chip Carrier) 패키지에 장착되어 있습니다. 주요 장점으로는 높은 발광 효율, 장시간 작동에 적합한 적정 전력 소비, 균일한 빛 분포를 보장하는 매우 넓은 시야각이 포함됩니다. 이러한 특성으로 인해 단순한 표시등 용도를 넘어 광범위한 조명 응용 분야에서 다용도로 선택될 수 있습니다.

1.1 주요 특징 및 규정 준수

• Package: 안정적인 SMT 실장을 위한 표준 PLCC-2 폼 팩터.
• 발광 색상: 딥 레드 (650-680 nm 피크 파장).
• 시야각: 120도 (일반적), 넓은 방사 패턴을 제공합니다.
• 환경 규정 준수: The product is Pb-free (lead-free), compliant with the EU RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, adheres to EU REACH regulations, and meets halogen-free standards (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Binning: 일관된 색상과 광속 출력을 위해 ANSI(American National Standards Institute) 표준을 준수하여 생산 배치의 균일성을 보장합니다.

1.2 Target Applications

이 LED는 효율적인 적색 발광이 필요한 조명 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 일반적인 사용 사례는 다음과 같습니다:

• Decorative and Entertainment Lighting: 건축물 액센트 조명, 무대 조명 및 특정 색상 포인트가 중요한 무드 조명.
• 농업 조명: 원예 및 수직 농업에서의 보조 조명, 특히 적색광이 식물 생장과 개화에 영향을 미치는 광형태발생 과정에서.
• 일반 조명: 조정 가능한 백색광 또는 특정 색온도 효과를 위해 적색 성분이 필요한 조명기구에의 통합.

2. 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 이 한계를 초과하여 동작하는 것은 보장되지 않습니다.

중요 참고사항: 본 장치는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 잠재적 또는 치명적 고장을 방지하기 위해 조립 및 취급 시 적절한 ESD 처리 절차를 준수해야 합니다.

3. 전기-광학 특성

이 파라미터들은 납땜 접점 온도(T_soldering25°C에서의 )이며, 지정된 조건에서의 일반적인 성능을 나타냅니다.

참고사항:
1. 광학 출력 허용 오차는 ±11%입니다.
2. 순방향 전압 허용 오차는 ±0.1V입니다.

4. Binning System 설명

생산 과정에서 색상과 성능의 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈(Bin)으로 분류됩니다. 본 장치는 세 가지 독립적인 빈 분류 기준을 사용합니다.

4.1 Radiometric Power Binning

LED는 60mA에서의 광 출력 전력에 따라 분류됩니다. 빈 코드는 제품 주문 번호의 일부입니다.

4.2 순방향 전압 빈닝

LED는 또한 순방향 전압 강하에 따라 분류되며, 이는 정전류 구동기를 설계하고 열 부하를 관리하는 데 중요합니다.

4.3 피크 파장 빈닝

이는 방출되는 딥 레드 빛의 스펙트럼 색상을 정의하며, 특정 파장이 요구되는 응용 분야(예: 식물 광수용체 반응)에 매우 중요합니다.

참고: Dominant/Peak 파장 측정 허용 오차는 ±1nm입니다.

5. 성능 곡선 분석

다음 그래프들은 대표적인 데이터를 바탕으로 주요 파라미터가 동작 조건에 따라 어떻게 변화하는지 보여줍니다. 이는 견고한 시스템 설계에 필수적입니다.

5.1 스펙트럼 분포

제공된 스펙트럼 곡선은 AlGaInP 기술의 특징인 딥 레드 영역(일반 부품 기준 약 660-670nm)에 좁고 뚜렷한 피크를 보여줍니다. 다른 스펙트럼 대역에서의 발광은 최소화되어 채도 높은 빨간색을 구현합니다.

5.2 순방향 전압 대 접합 온도 (Fig.1)

반도체 LED의 순방향 전압(V_F)은 음의 온도 계수를 가집니다. 접합 온도(T_j)가 25°C에서 115°C로 증가함에 따라, V_F 는 약 0.25V 선형적으로 감소합니다. 이 특성은 구동 회로의 온도 보상에 매우 중요하며, 간접적인 접합 온도 모니터링에 사용될 수 있습니다.

5.3 상대 방사광도 대 순방향 전류 (Fig.2)

광 출력은 순방향 전류에 대해 준선형적으로 증가합니다. 더 높은 전류로 구동하면 더 많은 빛을 얻을 수 있지만, 상당히 많은 열도 발생시켜 효율(루멘/와트)을 감소시키고 수명을 단축시킬 수 있습니다. 이 곡선은 설계자가 출력과 효율 및 신뢰성을 균형 있게 고려하는 데 도움을 줍니다.

5.4 상대 광속 대 접합 온도 (Fig.3)

대부분의 LED와 마찬가지로, 이 소자의 광 출력은 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 그래프는 T_j 가 115°C에 도달할 때 상대 광속이 실온 값의 약 80%로 떨어지는 것을 보여줍니다. 효과적인 열 관리(낮은 R_th따라서 안정적인 광 출력을 유지하는 데 매우 중요합니다.

5.5 순방향 전류 대 순방향 전압 (IV 곡선) (Fig.4)

이것이 기본적인 IV 특성입니다. 낮은 전류에서는 지수 관계를 보이다가 정격 동작 전류(~60mA)에서 저항성 동작으로 전환됩니다. 동작 영역의 기울기는 LED의 동적 저항과 관련이 있습니다.

5.6 최대 구동 전류 대 납땜 온도 (Fig.5)

이 디레이팅 곡선은 신뢰성에 매우 중요합니다. 이는 PCB 온도의 영향을 받는 납땜점의 온도를 기준으로, 접합 온도를 115°C 한계 이하로 유지하기 위한 최대 허용 순방향 전류를 나타냅니다. 예를 들어, 납땜점 온도가 70°C에 도달하면, 최대 안전 연속 전류는 약 45mA로 디레이팅됩니다.

5.7 방사 패턴 (Fig.6)

극좌표도는 전형적인 반각 120°의 넓고 램버시안(Lambertian)과 유사한 방사 패턴을 확인시켜 줍니다. 넓은 중심 영역에 걸쳐 강도가 거의 균일하여 집속된 빔보다는 광범위한 영역 조명이 필요한 응용 분야에 적합합니다.

6. 기계적 및 패키지 정보

6.1 패키지 치수

LED는 표준 PLCC-2 패키지에 장착되어 있습니다. 주요 치수(mm)는 다음과 같습니다:
- 전체 길이: 2.0 mm
- 전체 너비: 1.25 mm
- 전체 높이: 0.7 mm
- 리드 피치: 1.05 mm (솔더 패드 간 거리)
- 패드 치수: 약 0.6mm x 0.55mm
명시되지 않은 모든 공차는 ±0.1mm입니다. 캐소드는 일반적으로 패키지의 노치 또는 녹색 표시로 식별됩니다.

6.2 극성 식별

올바른 극성은 필수적입니다. 패키지에는 캐소드(-) 단자를 표시하는 시각적 표시기(예: 모따기된 모서리 또는 색상 점)가 있습니다. PCB 풋프린트 설계는 이 방향을 반영해야 합니다.

7. 솔더링 및 조립 지침

7.1 리플로우 솔더링 파라미터

본 장치는 표준 적외선 또는 대류식 리플로우 솔더링에 적합합니다. 권장 프로파일은 패키지 본체에서 측정한 최고 온도가 260°C(+0/-5°C)이며, 240°C 이상 유지 시간은 10초를 초과하지 않아야 합니다. 단일 리플로우 사이클을 권장합니다.

7.2 핸드 솔더링

수동 솔더링이 필요한 경우, 팁 온도를 최대 350°C로 설정한 온도 조절 납땜 인두를 사용하여 수행해야 합니다. 플라스틱 패키지와 내부 다이 본드에 열 손상을 방지하기 위해 각 리드당 접촉 시간은 3초 이내로 제한해야 합니다.

7.3 보관 조건

As a moisture-sensitive device (MSD), the LEDs are packed in a moisture-resistant bag with desiccant. Once the sealed bag is opened, the components must be used within a specified time frame (typically 168 hours at <30°C/60%RH) or baked before reflow to prevent \"popcorning\" damage during soldering.

8. 포장 및 주문 정보

8.1 릴 및 테이프 사양

부품은 자동 픽앤플레이스 장비용 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 표준 릴 규격(예: 13인치 릴)이 제공됩니다. 릴당 이용 가능 수량은 500, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000개를 포함합니다.

8.2 라벨 설명

릴 라벨에는 추적 가능성과 검증을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:
- P/N: Full product number, Flux, Wavelength, Voltage에 대한 특정 빈 코드를 인코딩합니다.
- QTY: 릴에 실린 부품의 개수.
- LOT No.: 품질 관리를 위한 제조 로트 번호.

8.3 내습성 포장

출하 단위는 릴이 알루미늄 라미네이트 방습 백 내부에 건조제 및 습도 표시 카드와 함께 배치된 구성입니다. 그 후 백은 밀봉됩니다.

9. 신뢰성 시험

해당 제품은 90% 신뢰 수준과 10% LTPD(로트 허용 불량률)로 포괄적인 신뢰성 시험을 수행합니다. 주요 시험 항목은 다음과 같습니다:
- 리플로우 솔더링 내성: 260°C에서 10초.
- 열 충격: -10°C에서 +100°C 사이 200회 사이클.
- 온도 사이클링: -40°C에서 +100°C 사이 200회 사이클.
- High Temperature/Humidity Storage & Operation: 85°C/85%RH 조건에서 1000시간.
- 고온/저온 보관: 85°C 및 -40°C에서 1000시간.
- 고온/저온 동작 수명: 지정된 구동 전류 하에서 다양한 온도(25°C, 55°C, 85°C, -40°C)에서 1000시간.
이러한 테스트는 LED의 장기적 안정성과 가혹한 환경 및 운전 스트레스 하에서의 견고성을 검증합니다.

10. 애플리케이션 설계 고려사항

10.1 열 관리

열저항(Rth J-S)이 50°C/W인 경우, 열 관리가 가장 중요합니다. 60mA(V ~2.5V, P ~150mW)의 연속 동작 시, 접합부는 솔더 접점보다 7.5°C 더 뜨거워집니다. 패드 아래에 충분한 열 비아와 구리 면적을 갖춘 PCB를 사용하여 주변 환경으로 열을 방산하십시오. 예상 PCB 온도를 기반으로 최대 전류를 조정하려면 디레이팅 곡선(Fig.5)을 참조하십시오._{th J-S}) 50°C/W, 열 관리가 가장 중요합니다. 60mA(V ~2.5V, P ~150mW) 연속 동작 시, 접합부는 솔더 접점보다 7.5°C 더 뜨거워집니다. 패드 아래에 충분한 열 비아와 구리 면적을 갖춘 PCB를 사용하여 주변 환경으로 열을 방산하십시오. 예상 PCB 온도를 기반으로 최대 전류를 조정하려면 디레이팅 곡선(Fig.5)을 참조하십시오._F~2.5V, P_d~150mW), 접합부는 솔더 접점보다 7.5°C 더 뜨거워집니다. 패드 아래에 충분한 열 비아와 구리 면적을 갖춘 PCB를 사용하여 주변 환경으로 열을 방산하십시오. 예상 PCB 온도를 기반으로 최대 전류를 조정하려면 디레이팅 곡선(Fig.5)을 참조하십시오.

10.2 Electrical Drive

LED는 항상 정전압이 아닌 정전류원으로 구동해야 합니다. 이렇게 하면 안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지할 수 있습니다. 드라이버는 순방향 전압 빈 범위(2.0V~2.9V)를 수용하도록 설계되어야 합니다. 아날로그(전류 감소) 방식 디밍과 관련된 색변화를 피하기 위해 디밍용 펄스 폭 변조(PWM) 구현을 고려하십시오.

10.3 Optical Integration

더 집중된 빔이 필요한 경우, 넓은 120° 시야각은 보조 광학 소자(렌즈, 확산판)를 필요로 할 수 있습니다. 워터클리어 수지 렌즈는 빛 흡수를 최소화합니다. 다중 LED 어레이의 경우, 인접 소자 간의 열적 결합을 방지하기 위해 충분한 간격을 확보해야 합니다.

11. 기술적 비교 및 차별화

이 미들 파워 LED는 특정 틈새 시장을 점유하고 있습니다. 저출력 지시등 LED에 비해 상당히 높은 복사 플럭스를 제공하며, 연속 조명을 위해 설계되었습니다. 고출력 LED에 비해 낮은 전류에서 작동하며, 금속 코어 PCB가 없는 더 간단한 패키지를 가지고 있어, 많은 분산 광원이 필요한 응용 분야에서 더 비용 효율적입니다. 주요 차별화 요소는 AlGaInP 딥 레드 효율, 제조 편의성을 위한 표준화된 PLCC-2 패키지, 그리고 색상 일관성을 위한 포괄적인 ANSI 빈닝의 조합입니다.

12. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 LED를 120mA로 연속 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 연속 순방향 전류의 절대 최대 정격은 60mA입니다. 120mA 정격은 펄스 동작(10% 듀티 사이클, 10ms 펄스 폭) 전용입니다. 연속 전류 정격을 초과하면 접합부가 과열되어 광속이 급격히 저하되고 조기 고장이 발생합니다.

Q: Radiometric Power(mW)와 Luminous Flux(lm)의 차이는 무엇인가요?
A: Radiometric power는 와트 단위로 방출되는 총 광파워를 측정합니다. Luminous flux는 인간 눈의 감도(명시 곡선)에 맞춰 조정된 빛의 인지된 파워를 측정합니다. 딥 레드 LED의 경우, 인간의 눈은 적색광에 덜 민감하기 때문에 광속 값은 상대적으로 낮지만, Radiometric power(식물 성장이나 센싱에 중요)는 높습니다.

Q: 제품 코드 67-21S/NDR2C-P5080B2C12029Z6/2T를 어떻게 해석해야 하나요?
A: 이 코드는 패키지 타입(67-21S), 색상(NDR = Deep Red), 그리고 다양한 파라미터에 대한 특정 빈 코드(예: B2는 flux, C1은 flux, 29는 voltage, Z6은 wavelength)를 인코딩합니다. 정확한 해독은 제조사의 빈 코드 차트로 확인해야 합니다.

Q: 방열판이 필요한가요?
A> For a single LED on a standard FR4 PCB with moderate copper, a dedicated heatsink may not be necessary at 60mA. However, for arrays of LEDs or operation in high ambient temperatures, thermal analysis is required. The derating curve (Fig.5) provides guidance. Improving the PCB thermal design is often more effective than adding a separate heatsink to such a small package.

13. 실용 설계 사례 연구

시나리오: 실내 상추 재배용 보조 조명 바 설계. 바의 길이는 1미터이며, 광합성을 촉진하기 위해 딥 레드광(660nm)을 균일하게 조사해야 합니다.

설계 단계:
1. 목표 조도: 식물 캐노피에서 필요한 광합성 광자 플럭스 밀도(PPFD)를 결정합니다.
2. LED 선택: 이 LED는 DA3 빈(660-670nm)에 속하며, 엽록소 흡수 피크와의 스펙트럼 일치로 인해 이상적입니다.
3. 어레이 설계: LED당 방사출력(예: B4 빈의 70mW)과 광학 시스템의 효율을 기반으로 필요한 LED 수를 계산하십시오. 바를 따라 균등하게 배치하십시오.
4. 열 설계: Mount the LEDs on an aluminum PCB (MCPCB) to manage the collective heat from the array, keeping the solder point temperature low to maximize light output and longevity (per Fig.3 & 5).
5. 드라이버 설계: 전체 전류(LED 개수 * 60mA)를 공급할 수 있고, 직렬 연결된 LED의 최대 V_F 합을 커버하는 전압 준수 범위를 갖는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 일일 광적산량 제어를 위해 PWM 디밍을 포함하십시오.

14. Operating Principle

이 LED는 Aluminum Gallium Indium Phosphide (AlGaInP) 반도체 재료를 기반으로 합니다. 다이오드의 순방향 개방 전압(~2.0V)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 각각 n형과 p형 층에서 활성 영역으로 주입됩니다. 이들은 복사 재결합을 통해 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 합금의 특정 밴드갭 에너지는 방출되는 광자의 파장을 결정하며, 이는 딥 레드 스펙트럼(650-680 nm)에 해당합니다. 에폭시 수지 렌즈는 칩을 캡슐화하여 기계적 보호를 제공하고 출력 빔의 형상을 조절합니다.

15. 기술 동향

이러한 중전력 LED의 트렌드는 지속적으로 증가하는 효율(전기 와트 입력당 더 많은 광 출력)과 더 높은 작동 온도에서의 개선된 신뢰성 쪽으로 나아가고 있습니다. 에피택셜 성장과 칩 설계의 발전은 효율 저하(더 높은 전류에서의 효율 감소)를 계속해서 줄여나가고 있습니다. 패키징 혁신은 열 경로를 개선하여 열저항(R_th 을 낮추고, 더 견고한 고온 수지를 사용하는 데 중점을 두고 있습니다. 또한, 수천 개의 LED 간 일관성이 필수적인 원예 및 고급 건축 조명과 같은 색상이 중요한 응용 분야의 요구를 충족시키기 위해 더 엄격한 빈닝 공차가 표준화되고 있습니다.