SMD PLCC-2 적색 LED G67-21S/R3C 데이터시트 - 3.0x2.8x1.9mm - 1.8-2.9V - 150mA - 435mW - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) 패키지를 사용하는 표면 실장 장치(SMD) 중간 출력 LED의 기술 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 적색광을 방출하기 위해 AlGaInP 반도체 칩으로 설계되었으며, 투명 수지로 캡슐화되어 있습니다. 컴팩트한 폼 팩터, 해당 출력 등급에 적합한 높은 효율, 그리고 넓은 시야각을 특징으로 하여 다양한 조명 응용 분야에 다용도로 사용될 수 있는 부품입니다. 본 제품은 엄격한 환경 기준을 준수하며, 무연(Pb-free)이고 EU REACH 규정을 준수하며, 브롬 및 염소 함량이 지정된 한도 이하로 유지되어 할로겐 프리로 분류됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

장치의 동작 한계는 25°C의 기준 솔더링 온도에서 정의됩니다. 최대 연속 순방향 전류(I_F)는 150 mA로 정격되며, 피크 순방향 전류(I_FP) 펄스 조건(듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 10ms)에서 허용되는 300 mA의_d)는 435 mW입니다. 접합-납땜점 열저항(R_{th J-S})는 50°C/W로, 열 관리 설계에 있어 매우 중요합니다. 최대 허용 접합 온도(T_j)는 115°C입니다. 동작 온도 범위는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위는 -40°C에서 +100°C입니다. 이 소자는 정전기 방전(ESD) 내압이 2000V(Human Body Model)이지만, 적절한 ESD 예방 조치를 취하여 취급해야 합니다. 리플로우(260°C, 10초) 및 핸드 솔더링(350°C, 3초) 공정에 대한 솔더링 파라미터가 명시되어 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

T에서 측정_솔더링 = 25°C 및 I_F = 150 mA에서 핵심 성능 파라미터가 정의됩니다. 광속(Φ_v)의 전형적인 범위는 15.0~24.0루멘이며, 명시된 허용 오차는 ±11%입니다. 순방향 전압(V_F)은 1.8V에서 2.9V까지 범위를 가지며, 제조 허용 오차는 더 엄격한 ±0.1V입니다. 이 장치는 넓은 시야각(2θ_1/2) 120도를 제공합니다. 최대 역방향 전류(I_R역전압(V)이 5V 인가될 때 역전류는 50 µA입니다._R5V가 인가될 때.

3. Binning System 설명

제품은 핵심 파라미터의 일관성을 보장하고 정밀한 설계 및 색상 매칭을 가능하게 하기 위해 빈으로 분류됩니다.

3.1 방사측정 전력(광속) Bins

광속 출력은 L6, L7, L8, L9, M3, M4와 같은 코드로 표시되는 빈으로 분류됩니다. 각 빈은 I_F=150mA에서 최소 및 최대 광속 값을 정의하며, 예를 들어 빈 L6은 15-16 lm을, 빈 M4는 21-24 lm을 포함합니다. 각 빈 내에는 ±11%의 허용 오차가 적용됩니다.

3.2 순방향 전압 Bins

순방향 전압은 25부터 35까지의 두 자리 코드로 구분됩니다. 각 코드는 0.1V 단계를 나타내며, 예를 들어 빈 25는 1.8-1.9V, 빈 26은 1.9-2.0V를 포함하고, 이와 같은 방식으로 빈 35(2.8-2.9V 포함)까지 이어집니다. 제조 공차는 빈당 ±0.1V입니다.

3.3 주 파장 빈

색좌표는 도미넌트 파장 빈을 통해 제어됩니다. 사용 가능한 빈은 O54(615-620 nm), R51(620-625 nm), R52(625-630 nm)로, 방출되는 빨간색의 특정 색조를 정의합니다. 도미넌트/피크 파장의 측정 허용 오차는 ±1 nm입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서의 소자 동작을 설명하는 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 스펙트럼 분포

그래프는 620-660 nm 범위에서 피크를 가지며 정의된 스펙트럼 폭을 보이는, 적색 AlGaInP LED의 전형적인 파장 대비 상대 발광 강도를 나타냅니다.

4.2 순방향 전압 대 접합 온도

그림 1은 접합 온도에 따른 순방향 전압의 변화를 도시합니다. 곡선은 일반적으로 음의 계수를 나타내며, 이는 V_F 가 T_j 증가하는데, 이는 정전류 드라이버 설계에 있어 중요한 요소입니다.

4.3 상대 방사측정 파워 대 순방향 전류

그림 2는 광 출력(상대 방사선속)과 순방향 전류 사이의 준선형 관계를 보여줍니다. 출력은 전류와 함께 증가하지만, 효율 저하와 열적 효과로 인해 높은 전류에서는 수익 체감 현상이 나타납니다.

4.4 상대적 광속 대 접합 온도

그림 3은 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 방열 설계가 제한될 수 있는 실제 적용 환경에서 성능을 예측하기 위해 이 열적 디레이팅은 필수적입니다.

4.5 순방향 전류 vs. 순방향 전압 & Thermal Derating

그림 4는 표준 I-V 곡선을 나타냅니다. 그림 5는 신뢰성에 있어 매우 중요하며, 솔더링 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 구동 순방향 전류를 보여줌으로써, 조립 후 작동 중에 소자가 과부하되지 않도록 합니다.

4.6 방사 패턴

그림 6은 극좌표 방사 패턴을 보여주며, 120° 시야각(축값 대비 강도가 50%로 감소하는 지점)과 상면 PLCC 패키지의 전형적인 대칭적 램버시안(Lambertian) 유사 방출 패턴을 확인시켜 줍니다.

5. Mechanical & Package Information

5.1 패키지 치수

PLCC-2 패키지의 표준 치수는 길이 3.0mm, 너비 2.8mm, 높이 1.9mm입니다. 상세한 치수 도면은 패드 위치, 전체 공차(별도 명시 없는 한 ±0.1mm) 및 렌즈 구조를 규정합니다. 평면도 설계는 광이 장착 평면에 수직으로 방출됨을 나타냅니다.

5.2 극성 식별

캐소드는 일반적으로 패키지에 노치, 도트, 렌즈 또는 본체의 모서리 절단과 같은 시각적 마커로 표시되며, 치수 도면에 표시된 바와 같습니다. 조립 시 올바른 극성 방향이 필수적입니다.

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 리플로우 납땜 파라미터

권장 리플로우 솔더링 프로파일은 260°C에서 10초간 피킹됩니다. 이는 표준 무연(SnAgCu) 공정 요구사항입니다. 필요한 경우, 핸드 솔더링은 접지된 인두를 사용하여 리드당 350°C, 3초 이내로 제한해야 합니다.

6.2 저장 조건

부품은 습기 민감 차단 백에 건조제와 함께 포장됩니다. 백을 개봉하기 전에는 LED를 30°C 이하, 상대 습도 90% 이하의 환경에 보관해야 합니다. 개봉 후에는 지정된 시간 내에 사용하거나 MSL(Moisture Sensitivity Level) 절차에 따라 베이킹하여 리플로우 중 팝코닝 현상을 방지해야 합니다.

6.3 사용 시 주의사항

과전류 보호: LED는 전류 구동 장치입니다. 외부 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버는 필수입니다. 다이오드의 지수적 I-V 특성으로 인해 순방향 전압의 약간의 증가도 전류의 크고 파괴적일 수 있는 증가를 초래할 수 있습니다.
ESD 주의사항: 본 장치는 정전기 방전에 민감합니다. 취급 및 조립 시 ESD 안전 작업대, 손목 스트랩 및 포장재를 사용하십시오.

7. Packaging & Ordering Information

7.1 Tape and Reel 사양

LED는 자동 픽앤플레이스 조립을 위해 엠보싱된 캐리어 테이프에 공급됩니다. 테이프 폭, 포켓 치수, 스프로킷 홀 피치가 명시되어 있습니다. 각 릴에는 4000개가 들어 있습니다. 자동화 장비 호환성을 위한 릴 치수(직경, 폭, 허브 크기)가 제공됩니다.

7.2 방습 포장

완전 포장 공정은 릴에 감긴 부품을 건조제와 습도 표시 카드와 함께 알루미늄 라미네이트 방습 백에 넣는 과정을 포함합니다. 그 후 백을 밀봉합니다.

7.3 라벨 설명

릴 라벨에는 P/N(제품 번호), QTY(포장 수량), CAT(광도 등급/빈), HUE(주 파장 등급/빈), REF(순방향 전압 등급/빈), LOT No(추적 가능한 로트 번호) 등 여러 코드가 포함됩니다.

8. 적용 제안

8.1 대표적인 적용 시나리오

중간 정도의 출력, 우수한 효율, 넓은 각도, 그리고 컴팩트한 크기의 조합으로 인해 이 LED는 다음에 적합합니다:
• 장식 및 엔터테인먼트 조명: 건축물 액센트 조명, 간판, 무대 조명 효과 중 적색이 필요한 경우.
• 농업 조명: 원예용 보조 조명, 적색 스펙트럼에서 식물의 광형태발생에 영향을 미칠 수 있음.
• 일반 조명: 표시등, 상태 표시등, 패널 또는 스위치의 백라이트, 그리고 신뢰할 수 있는 적색 표시등이 필요한 기타 응용 분야.

8.2 설계 시 고려사항

• 열 관리: R_{th J-S} 이 50 °C/W인 경우, 낮은 접합 온도를 유지하여 장기적인 신뢰성과 안정적인 광 출력을 보장하기 위해 PCB 상의 효과적인 열 경로 설계(써멀 비아, 동박 영역 활용)가 중요합니다.
• 전류 구동: 항상 정전류원 또는 최대 V_F 빈 테이블과 목표 작동 전류를 기반으로 계산된 직렬 저항이 있는 정전압원을 사용하십시오.
• 광학 설계: 120° 시야각과 Lambertian 패턴은 필요한 경우 빔 형성을 위한 2차 광학 설계를 단순화합니다.

9. Reliability & Quality Assurance

신뢰도 90%, LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) 10% 기준으로 포괄적인 신뢰성 시험 세트가 수행됩니다. 시험 매트릭스는 다음을 포함합니다:
• 리플로우 솔더링 저항성
• 열 충격 시험 (-10°C ~ +100°C)
• 온도 사이클링 시험 (-40°C ~ +100°C)
• 고온/고습 보관 시험 (85°C/85% RH)
• 다양한 조건 및 전류(예: 90mA, 180mA)에서의 고/저온 동작 및 보관 수명 시험.
각 시험은 샘플 크기 22개, 합격/불합격 기준 0/1을 적용하여 높은 신뢰성 기준을 나타냅니다.

10. Technical Comparison & Positioning

이 중출력 PLCC-2 LED는 특정 니치를 차지합니다. 저출력 SMD LED(예: 0603, 0805)와 비교했을 때 훨씬 더 높은 광속을 제공하여 단순 지시등이 아닌 조명용으로 적합합니다. 고출력 LED와 비교했을 때 복잡한 열 관리 및 구동 회로가 덜 필요하면서도 많은 애플리케이션에 유용한 광출력을 제공합니다. AlGaInP 기술은 유사한 크기의 형광체 변환 백색 LED에 비해 적색/주황색/앰버 스펙트럼에서 높은 효율을 제공합니다. 넓은 120° 시야각은 더 좁고 집중된 빔을 가진 LED와의 주요 차별화 요소입니다.

11. 자주 묻는 질문 (기술적 파라미터 기반)

Q: 어떤 구동 전류를 사용해야 합니까?
A: 절대 최대 연속 전류는 150 mA입니다. 효율, 수명 및 광 출력의 최적 균형을 위해 일반적으로 60-120 mA 사이에서 동작하지만, 항상 보드의 열 성능에 기반한 디레이팅 곡선(그림 5)을 참조하십시오.
Q: 주문 내 빈닝 코드는 어떻게 해석해야 합니까?
A: 라벨 코드 CAT, HUE, REF는 각각 3.1, 3.2, 3.3절의 광속(Luminous Flux), 주파장(Dominant Wavelength), 순방향 전압(Forward Voltage) 빈 테이블과 직접적으로 대응됩니다. 이를 통해 수령한 LED의 정확한 성능 범위를 알 수 있습니다.
Q: 이 LED를 3.3V 또는 5V 논리 전원에 직접 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 저항값은 R = (V_공급 - V_F) / I_F. 최대 V를 사용하십시오_F 전압 빈에서 항상 저항에 충분한 전압 강하가 발생하도록 하십시오.
Q: 접합 온도가 성능에 미치는 영향은 무엇입니까?
A: 그림 3에 나타난 바와 같이, 광 출력은 T가 증가함에 따라 감소합니다._j 증가합니다. 또한, 더 높은 온도는 광속 감가를 가속화하고 장치 수명을 단축시킬 수 있습니다. 낮은 T를 유지하는 것이_j 효과적인 방열 설계는 일관되고 장기적인 성능을 위해 매우 중요합니다.

12. 디자인인 사례 연구 예시

시나리오: 저비용, 배터리 구동형 적색 안전 비콘 설계.
요구사항: 전방위 가시성, 저전력 소모, 간단한 구동 회로, 소형화.
설계 선택사항:
1. LED 선정: 이 PLCC-2 적색 LED는 120°의 시야각(양호한 전방향성), 중간 수준의 전력(양호한 밝기 대 배터리 수명), 그리고 SMD 패키지(소형, 쉬운 조립) 때문에 선택되었습니다.
2. 구동 회로: 3V 코인 셀 배터리, 스위칭용 MOSFET 및 직렬 저항을 사용한 간단한 회로. 저항값은 I = 100 mA일 때 R = (3.0V - 2.5V)로 계산됩니다._F = 100 mA using R = (3.0V - 2.5V_typ) / 0.1A = 5Ω. 5.1Ω, 1/4W 저항이 선택됩니다.
3. Thermal & PCB Design: 비콘은 짧은 펄스(10% 듀티 사이클)로 동작하여 평균 전력과 열 부하를 줄입니다. PCB는 간단한 2층 설계를 사용하며, LED 패드는 약간의 방열을 위해 하단층의 작은 구리 영역에 연결되어 있습니다.
4. 결과: LED의 지정된 특성을 활용하여 크기, 비용 및 성능 목표를 충족하는 기능적이고 신뢰할 수 있는 비콘.

13. 동작 원리

이는 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 이종구조 기반의 반도체 광자 소자입니다. 다이오드의 순방향 개방 전압을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 각각 n형층과 p형층에서 활성 영역으로 주입됩니다. 이 하전 캐리어들은 활성 영역의 양자 우물 내에서 방사적으로 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다. 본 경우에는 적색 스펙트럼(615-630 nm)에 해당합니다. 투명 에폭시 수지 봉지재는 반도체 칩을 보호하고 기계적 안정성을 제공하며 출력 광속의 형상을 조절합니다.

14. 기술 동향

PLCC-2 타입과 같은 중소형 SMD LED는 계속 발전하고 있습니다. 일반적인 산업 트렌드로는 다음과 같습니다:
• 효율 증가: 내부 양자 효율, 광 추출 및 패키지 설계의 지속적인 개선으로 루멘당 와트(lm/W)가 증가하여 동일한 광 출력에 대한 에너지 소비가 감소합니다.
• 향상된 색상 일관성: 고급 제조 공정 제어를 통해 가능해진 파장과 플럭스에 대한 더 엄격한 빈닝 허용 오차는 수동 분류 없이 다중 LED 어레이에서 더 나은 색상 일치를 가능하게 합니다.
• 향상된 신뢰성: 보다 견고한 패키지 재료(몰드 컴파운드, 리드프레임)의 개발 및 개선된 칩 수준의 신뢰성은 더 높은 구동 전류와 온도에서 더 긴 작동 수명(L70, L90 메트릭)으로 이어집니다.
• 성능을 유지한 소형화: 더 작고 밀집된 LED 어레이에 대한 추구는 패키지 크기를 줄이는 동시에 광 출력을 유지하거나 증가시키지만, 이는 열 관리 과제를 더욱 심화시킵니다.
• Smart & Integrated Solutions: 더 넓은 시장에서는 통합 드라이버, 컨트롤러 또는 센서가 내장된 LED의 성장이 보이지만, 이는 고출력 또는 특수 분야에서 더욱 일반적입니다.