SMD RGB LED LTST-S32F1KT-5A 데이터시트 - 풀 컬러 칩 - 전압 1.6-3.1V - 전력 75-80mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTST-S32F1KT-5A는 소형, 사이드 뷰, 풀 컬러 표면 실장(SMD) LED 램프입니다. 단일 패키지 내에 세 가지 별개의 반도체 칩을 통합합니다: 적색 발광용 AlInGaP 칩, 그리고 녹색 및 청색 발광용 두 개의 InGaN 칩입니다. 이 구성은 세 채널의 개별 또는 결합 제어를 통해 광범위한 색상 스펙트럼을 생성할 수 있게 합니다. 이 장치는 자동화된 인쇄 회로 기판(PCB) 조립 공정을 위해 설계되었으며, 향상된 납땜성과 무연(Pb-free) 리플로우 솔더링 프로파일과의 호환성을 위한 주석 도금 단자를 특징으로 합니다.

주요 설계 목표는 상태 표시, 백라이트 또는 상징적 조명이 필요한 공간 제약이 있는 응용 분야에 신뢰할 수 있는 고휘도 RGB 광원을 제공하는 것입니다. 미니어처 풋프린트와 사이드 방출 렌즈 프로파일은 전면 공간이 제한적이지만 측면 가시성이 중요한 슬림한 소비자 가전, 통신 장치 및 산업용 제어판에 통합하는 데 특히 적합합니다.

1.1 특징

• RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수합니다.
• 워터 클리어 렌즈를 적용한 사이드 뷰 광학 설계.
• 초고휘도 InGaN(녹색/청색용) 및 AlInGaP(적색용) 반도체 기술을 사용합니다.
• 자동 피크 앤 플레이스 장비용 표준 7인치 직경 릴에 장착된 8mm 테이프에 포장됩니다.
• EIA(전자 산업 연합) 표준 패키지 외곽을 준수합니다.
• 입력 로직 호환(I.C. 호환)으로 마이크로컨트롤러 및 구동 회로와의 쉬운 인터페이스가 가능합니다.
• 대량 적외선(IR) 리플로우 솔더 공정과 완벽하게 호환됩니다.

1.2 응용 분야

• 통신 장비(예: 셀룰러 기지국, 라우터).
• 사무 자동화 장치(예: 프린터, 스캐너, 복합기).
• 가전 제품 표시 패널 및 제어 인터페이스.
• 산업 장비 상태 및 오류 표시기.
• 휴대용 장치의 키패드 및 키보드 백라이트.
• 일반 목적 상태 및 전원 표시기.
• 마이크로 디스플레이 및 아이콘 조명.
• 제어판의 신호 및 상징 조명기.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

이 섹션은 정의된 테스트 조건에서 장치의 작동 한계 및 성능 특성에 대한 상세한 분석을 제공합니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 데이터는 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 근처에서의 연속 작동은 권장되지 않습니다.

• 전력 소산(Pd):적색: 75 mW, 녹색/청색: 80 mW. 이는 패키지 내에서 열로 손실되는 최대 허용 전력입니다.
• 피크 순방향 전류(I_F(PEAK)):적색: 80 mA, 녹색/청색: 100 mA. 열 과부하를 방지하기 위해 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 적용 가능합니다.
• DC 순방향 전류(I_F):적색: 30 mA, 녹색/청색: 20 mA. 신뢰할 수 있는 장기 작동을 위해 권장되는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 작동 온도 범위:-20°C ~ +80°C. 장치가 작동하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-30°C ~ +100°C. 장치에 전원이 공급되지 않을 때 허용되는 온도 범위입니다.
• 적외선 솔더링 조건:피크 온도 260°C에서 10초 동안 견딥니다. 이는 수분 민감도 등급(MSL) 및 리플로우 능력을 정의합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이는 표준 테스트 조건(I_F= 5mA, Ta=25°C)에서 측정된 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 광도(I_V):밀리칸델라(mcd)로 측정됩니다. 최소값: 적색: 18.0 mcd, 녹색: 45.0 mcd, 청색: 11.2 mcd. 최대값: 적색: 45.0 mcd, 녹색: 180.0 mcd, 청색: 45.0 mcd. 이 넓은 범위는 빈닝 시스템을 통해 관리됩니다.
• 시야각(2θ_1/2):일반적으로 130도입니다. 이는 광도가 피크 광도의 절반이 되는 전체 각도로, 빔 폭을 정의합니다.
• 피크 발광 파장(λ_p):일반값: 적색: 632 nm, 녹색: 520 nm, 청색: 468 nm. 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장(λ_d):인간의 눈이 인지하는 LED 색상과 일치하는 단일 파장입니다. 범위: 적색: 617-631 nm (일반값 624 nm), 녹색: 520-540 nm (일반값 527 nm), 청색: 463-477 nm (일반값 470 nm).
• 스펙트럼 선 반치폭(Δλ):일반값: 적색: 17 nm, 녹색: 35 nm, 청색: 26 nm. 최대 강도의 절반에서 측정된 스펙트럼 대역폭으로, 색 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압(V_F):I_F=5mA에서. 범위: 적색: 1.6 - 2.3 V, 녹색: 2.7 - 3.1 V, 청색: 2.7 - 3.1 V. 이 파라미터 역시 빈닝됩니다.
• 역방향 전류(I_R):V_R= 5V에서 최대 10 µA. LED는 역방향 바이어스 작동을 위해 설계되지 않았습니다. 이 테스트는 품질 보증을 위한 것입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 일관된 색상과 밝기를 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. LTST-S32F1KT-5A는 순방향 전압(V_F)과 광도(I_V)에 대해 별도의 빈닝을 사용합니다.

3.1 순방향 전압(V_F) 빈닝

녹색 및 청색 칩(I_F=5mA에서 테스트)용:

- 빈 코드 E7: V_F= 2.70V ~ 2.90V.

- 빈 코드 E8: V_F= 2.90V ~ 3.10V.

각 빈의 허용 오차는 ±0.1V입니다. 적색 칩 V_F는 지정되지만 본 문서에서는 빈닝되지 않습니다.

3.2 광도(I_V) 빈닝

I_F=5mA에서 측정. 각 빈의 허용 오차는 ±15%입니다.

청색:L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).

녹색:P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd).

적색:M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).

빈 코드는 포장에 표시되어 설계자가 다중 LED 어레이에 대해 일치하는 밝기의 LED를 선택할 수 있게 합니다.

4. 성능 곡선 분석

일반적인 성능 곡선은 주요 파라미터 간의 관계를 보여줍니다. 이는 회로 설계 및 열 관리에 필수적입니다.

• 상대 광도 대 순방향 전류:각 색상에 대한 구동 전류와 광 출력 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. 권장 DC 전류 이상으로 작동하면 수익 체감과 열 증가가 발생합니다.
• 상대 광도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 열 소광 효과를 보여줍니다. 고온 환경에서는 적절한 방열판 또는 전류 감액이 필요합니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류:다이오드의 I-V 특성을 표시합니다. 동적 저항은 턴온 전압 이상의 곡선 기울기에서 추론할 수 있습니다.
• 스펙트럼 분포:각 칩에 대한 상대 복사 전력 대 파장을 보여주는 그래프로, 피크(λ_p)와 스펙트럼 폭(Δλ)을 강조합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 표준 SMD 외곽을 준수합니다. 주요 치수는 본체 길이, 너비, 높이 및 PCB 설계를 위한 랜드 패턴(풋프린트) 권장 사항을 포함합니다. 별도로 지정되지 않는 한 모든 치수는 표준 허용 오차 ±0.1mm의 밀리미터 단위입니다. 상세 다이어그램은 핀 할당을 지정합니다: 핀 1은 적색 애노드, 핀 2는 녹색 애노드, 핀 3은 청색 애노드입니다. 세 칩의 캐소드는 내부적으로 핀 4에 연결됩니다.

5.2 권장 PCB 패드 설계 및 극성

리플로우 중 적절한 솔더 조인트 형성을 보장하기 위해 랜드 패턴 다이어그램이 제공됩니다. 설계는 솔더 필렛을 수용하고 툼스토닝을 방지합니다. 극성은 장치 본체의 표시(일반적으로 점 또는 모따기된 모서리)로 명확하게 표시되며, 이는 핀 1(적색)에 해당합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 권장 IR 리플로우 프로파일(무연 공정)

시간-온도 그래프는 권장 리플로우 솔더링 프로파일을 정의합니다:

- 예열: 150-200°C에서 최대 120초.

- 리플로우: 피크 온도 260°C를 초과하지 않음.

- 260°C 이상 시간: 최대 10초.

- 통과 횟수: 최대 두 번의 리플로우 사이클.

인두를 사용한 수동 솔더링의 경우: 온도 ≤300°C, 시간 ≤3초, 한 번만.

6.2 세척

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

6.3 보관 및 취급

• ESD 주의사항:이 장치는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 접지된 손목 스트랩, 정전기 방지 매트 및 적절히 접지된 장비를 사용하여 취급해야 합니다.
• 수분 민감도:MSL 3으로 포장됩니다. 원래의 수분 차단 백이 개봉되면, 공장 현장 조건(≤30°C/60% RH)에서 1주일(168시간) 이내에 리플로우 솔더링해야 합니다. 백 밖에서 더 오래 보관하려면 드라이 캐비닛 또는 건조 용기를 사용하십시오. 1주일 이상 노출된 부품은 팝코닝을 방지하기 위해 리플로우 전에 베이킹(예: 60°C에서 20시간)이 필요합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

이 장치는 보호 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며, 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다.

- 릴당 수량: 3000개.

- 잔여물 최소 주문 수량: 500개.

- 테이프 폭: 8mm.

- 포켓 간격 및 릴 치수는 ANSI/EIA-481 표준을 준수합니다.

- 테이프에서 허용되는 연속 누락 부품의 최대 개수는 2개입니다.

8. 응용 제안

8.1 일반적인 응용 회로

각 색상 채널(적색, 녹색, 청색)은 전류 제한 저항 또는 바람직하게는 정전류 드라이버를 통해 독립적으로 구동되어야 합니다. 순방향 전압은 색상마다 다릅니다(적색 ~2.0V, 녹색/청색 ~3.0V). 따라서 직렬 저항과 공통 전압 공급을 사용하는 경우 별도의 전류 설정 계산이 필요합니다. PWM(펄스 폭 변조) 디밍 또는 색상 혼합의 경우, 드라이버가 필요한 주파수와 전류를 처리할 수 있는지 확인하십시오.

8.2 설계 고려사항

• 열 관리:전력 소산이 낮더라도, 특히 최대 전류에서 또는 그 근처에서 구동할 때 열을 전도하기 위해 장치의 열 패드(해당되는 경우) 아래에 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 확보하십시오.
• 전류 감액:온도 범위의 상한(+80°C) 근처에서 작동하는 경우, 신뢰성을 유지하고 가속된 루멘 감소를 방지하기 위해 순방향 전류를 줄이십시오.
• 광학 설계:사이드 방출 프로파일은 라이트 파이프 또는 도파관 응용에 이상적입니다. 균일한 조명을 보장하기 위해 라이트 가이드를 설계할 때 130도의 시야각을 고려하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

LTST-S32F1KT-5A의 주요 차별점은 다음과 같은 특징의 특정 조합에 있습니다:

- 사이드 뷰 대 탑 뷰:일반적인 탑 방출 LED와 달리, 이 장치는 측면에서 빛을 방출하여 PCB의 수직 표면에 에지 라이트 패널 또는 상태 표시기를 위한 독특한 기계적 통합을 가능하게 합니다.

- 단일 패키지 내 풀 컬러:세 가지 기본 색상 칩을 통합하여 세 개의 개별 단색 LED를 사용하는 것에 비해 보드 공간을 절약합니다.

- 기술 혼합:각 색상에 최적의 반도체 재료를 사용합니다: 적색용 고효율 AlInGaP 및 녹색/청색용 고휘도 InGaN으로, 전반적으로 우수한 광 효율을 제공합니다.

- 견고한 구조:주석 도금 리드와 가혹한 IR 리플로우 프로파일과의 호환성으로 현대적인 대량 생산에 적합합니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

Q1: 단일 5V 공급으로 세 가지 색상을 모두 구동할 수 있나요?

A: 예, 하지만 각 채널에 대해 별도의 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 저항 값을 R = (V_공급- V_F) / I_F로 계산하십시오. 안전한 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F를 사용하십시오. 예를 들어, 20mA에서 청색 채널의 경우: R = (5V - 3.1V) / 0.02A = 95 Ohms (100 Ohms 사용).

Q2: 왜 적색(30mA)과 녹색/청색(20mA)의 최대 DC 전류가 다른가요?

A: 이는 주로 AlInGaP(적색)와 InGaN(녹색/청색) 반도체 재료의 내부 양자 효율 및 열 특성 차이 때문입니다. 적색 칩은 일반적으로 동일한 패키지 열 제약 내에서 더 높은 전류 밀도를 처리할 수 있습니다.

Q3: 이 RGB LED로 백색광을 어떻게 얻나요?

A: 백색광은 적색, 녹색, 청색 칩을 특정 전류 비율로 동시에 구동하여 생성됩니다. 정확한 비율은 원하는 백색점(예: 쿨 화이트, 웜 화이트)과 사용된 LED의 특정 빈에 따라 다릅니다. 정확한 결과를 위해서는 보정 또는 색상 센서 피드백 루프 사용이 필요합니다.

Q4: 빈 코드의 중요성은 무엇인가요?

A: 빈 코드는 색상과 밝기의 일관성을 보장합니다. 다중 LED(예: 라이트 바)를 사용하는 응용 분야에서는 인접 장치 간에 색조나 밝기의 가시적 차이를 피하기 위해 동일한 V_F및 I_V빈의 LED를 지정하고 사용하는 것이 중요합니다.

11. 실제 사용 사례

시나리오: 네트워크 라우터용 상태 표시기

설계자는 전원(고정 녹색), 활동(깜빡이는 녹색), 오류(적색) 및 설정 모드(청색)를 표시하는 라우터용 다색 상태 표시기가 필요합니다. LTST-S32F1KT-5A를 사용하면 세 개의 별도 LED에 비해 공간을 절약할 수 있습니다. 사이드 방출 설계는 빛이 슬림 라우터 인클로저의 전면 패널까지 이어지는 라이트 파이프에 결합될 수 있게 합니다. 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀(각각 5-10mA 구동용으로 계산된 직렬 저항 포함)이 개별 색상을 제어합니다. 넓은 시야각은 방의 다양한 각도에서 표시기가 보이도록 보장합니다.

12. 작동 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 반도체 p-n 접합 장치입니다. 순방향 전압이 인가되면 n형 영역의 전자가 활성층 내에서 p형 영역의 정공과 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 파장(색상)은 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. LTST-S32F1KT-5A는 다음을 사용합니다:

- AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드):적색 및 호박색 빛에 해당하는 밴드갭을 가진 재료 시스템입니다. 적색-주황색 스펙트럼에서 높은 효율을 제공합니다.

- InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드):인듐 함량에 따라 자외선부터 청색, 녹색까지 빛을 방출할 수 있는 조정 가능한 밴드갭을 가진 재료 시스템입니다. 고휘도 청색 및 녹색 LED의 표준입니다.

13. 기술 동향

이와 같은 SMD LED의 일반적인 추세는 다음과 같습니다:

- 효율 증가:에피택셜 성장 및 칩 설계의 지속적인 개선으로 와트당 루멘(lm/W)이 증가하여 동일한 광 출력에 대한 전력 소비가 감소합니다.

- 소형화:광 출력을 유지하거나 증가시키면서 패키지 크기를 계속해서 줄입니다.

- 색 재현성 및 일관성 향상:더 엄격한 빈닝 허용 오차와 새로운 형광체 기술(백색 LED용)로 더 일관된 색상점과 더 높은 색 재현 지수(CRI)를 제공합니다.

- 통합 지능:내장 드라이버, 컨트롤러 및 통신 인터페이스(예: I2C, SPI)를 갖춘 "스마트 LED" 모듈의 성장으로 시스템 설계가 단순화됩니다. LTST-S32F1KT-5A는 개별 부품이지만, 산업은 복잡한 조명 작업을 위해 더 통합된 솔루션으로 나아가고 있습니다.