내장형 드라이버 탑재 SMD RGB LED - 3.2x2.8x1.9mm - 5V - 88mW - 적/녹/청 - 한국어 데이터시트

1. 제품 개요

본 문서는 자동화된 인쇄회로기판(PCB) 조립을 위해 설계된 초소형 표면실장(SMD) LED 소자의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 단일 패키지 내에 세 개의 개별 LED 칩(적색, 녹색, 청색)과 8비트 드라이버 집적회로(IC)를 통합합니다. 이러한 통합은 각 색상 채널의 정밀하고 독립적인 제어를 가능하게 하여, 동적 색상 혼합 및 고해상도 밝기 조절이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 부품은 산업 표준인 8mm 폭의 캐리어 테이프에 실장되어 7인치 릴에 감겨 공급되며, 대량 자동화 실장을 용이하게 합니다.

1.1 특징

• RoHS 환경 지침을 준수합니다.
• 뛰어난 밝기를 위한 고효율 AlInGaP(적색) 및 InGaN(녹색, 청색) 반도체 재료를 사용합니다.
• 내장된 8비트 드라이버 IC는 세 가지 색상 채널(적색, 녹색, 청색) 각각에 대해 256개의 개별 밝기 레벨을 제공합니다.
• 800 kHz 이상의 높은 데이터 스캔 주파수로 부드러운 색상 전환과 재생률을 보장합니다.
• 표준 자동화 피크 앤 플레이스 장비와 호환되도록 8mm 캐리어 테이프에 포장됩니다.
• 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환되어 무연(Lead-free) 조립에 적합합니다.
• 마이크로컨트롤러 및 디지털 논리 회로와의 쉬운 인터페이싱을 위한 논리 레벨 입력 호환성을 갖춥니다.

1.2 적용 분야

본 소자는 공간, 자동화 조립, 정밀한 색상 제어가 중요한 광범위한 전자 장비를 위해 설계되었습니다. 주요 적용 분야는 다음과 같습니다:

• 백라이트:소비자 가전, 사무 자동화 장비 및 가전 제품의 키패드, 키보드 및 장식 패널 조명.
• 상태 표시기:통신, 네트워킹 및 산업 제어 장비의 다색 상태 및 신호 표시기.
• 마이크로 디스플레이 및 사이니지:정보 디스플레이, 상징 조명 및 장식 조명용 저해상도 픽셀 요소.

2. 기술적 파라미터: 심층적 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

이 값들은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계 응력 조건을 정의합니다. 이 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 전력 소산(P_D):88 mW. 이는 패키지가 열로 방출할 수 있는 최대 총 전력입니다. 이 한계를 초과하면 내부 IC 및 LED 다이의 과열 위험이 있습니다.
• IC 공급 전압(V_DD):+4.2V ~ +5.5V. 내장 드라이버 회로는 안정적인 동작을 위해 이 범위 내의 규제된 전원 공급이 필요합니다. 이 범위를 벗어나는 전압은 오작동 또는 손상을 일으킬 수 있습니다.
• 총 순방향 전류(I_F):16 mA DC. 이는 세 LED 채널 모두에 동시에 공급할 수 있는 전류의 최대 합계입니다.
• 동작 온도(T_op):-20°C ~ +85°C. 소자는 이 주변 온도 범위 내에서 기능이 보장됩니다.
• 보관 온도(T_stg):-30°C ~ +85°C.
• 솔더링 온도:10초 동안 260°C를 견딥니다. 이는 일반적인 무연 리플로우 프로파일과 일치합니다.

중요 설계 참고사항:내장 IC는 동작 중 열을 발생시킵니다. 장기적인 신뢰성을 위해 LED 솔더 패드의 온도를 85°C 미만으로 유지하려면 잘 설계된 PCB 열 관리 시스템(예: 충분한 구리 면적, 열 비아)이 필수적입니다.

2.2 전기-광학적 특성

주변 온도(T_a) 25°C, V_DD=5V, 모든 색상 채널을 최대 밝기(데이터 = 8'b11111111)로 설정한 상태에서 측정.

• 광도(I_V):
  • 적색 (AlInGaP): 71.0 - 180.0 mcd (밀리칸델라)
  • 녹색 (InGaN): 180.0 - 355.0 mcd
  • 청색 (InGaN): 35.5 - 71.0 mcd
  특정 단위의 정확한 광도는 해당 빈 코드에 의해 결정됩니다(섹션 4 참조).
• 시야각(2θ_1/2):120도. 이는 광도가 최대 축상 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로, 영역 조명에 적합한 넓고 확산된 방사 패턴을 나타냅니다.
• 주 파장(λ_d):
  • 적색: 620.0 - 628.0 nm
  • 녹색: 522.0 - 530.0 nm
  • 청색: 464.0 - 472.0 nm
  이 파라미터는 빛의 지각되는 색상을 정의하며, 역시 빈닝의 대상이 됩니다.
• IC 출력 전류(I_F채널당):V_DD=5V에서 구동 시 일반적으로 채널당 5 mA. 이는 각 LED에 대해 내부 드라이버에 의해 설정된 정전류입니다.
• IC 무부하 전류(I_DD):모든 LED 데이터가 '0'(꺼짐 상태)으로 설정되었을 때 일반적으로 0.8 mA. 이는 LED를 적극적으로 점등하지 않을 때 드라이버 IC 자체가 소비하는 전력입니다.

2.3 디지털 인터페이스 및 타이밍

본 소자는 단일 와이어 직렬 데이터 프로토콜을 사용하여 24비트 데이터(적색, 녹색, 청색 채널 각각 8비트)를 수신합니다.

• 논리 레벨:
  • 하이 레벨 입력 전압(V_IH): ≥ 3.0V
  • 로우 레벨 입력 전압(V_IL): ≤ 0.3 * V_DD
• 데이터 타이밍(T_H+ T_L= 1.2 µs ± 300ns):
  • 비트 '0':하이 시간(T_0H) = 300ns ±150ns, 로우 시간(T_0L) = 900ns ±150ns.
  • 비트 '1':하이 시간(T_1H) = 900ns ±150ns, 로우 시간(T_1L) = 300ns ±150ns.
• 래치 시간(LAT):데이터 라인에서 250 µs 이상 지속되는 로우 펄스는 데이터 프레임의 종료를 알립니다. IC는 수신된 24비트 데이터를 래치(저장)하고 그에 따라 LED 출력을 업데이트합니다. 이 래치 기간 동안에는 데이터 전송이 발생해서는 안 됩니다.

데이터 흐름:데이터는 DIN 핀을 통해 직렬로 시프트 인됩니다. 24비트를 수신한 후, 래치 명령이 내부 레지스터를 업데이트합니다. 그런 다음 데이터는 DOUT 핀을 통해 출력되어, 단일 마이크로컨트롤러 핀으로부터 여러 소자를 데이지 체인 방식으로 연결할 수 있게 합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해, 소자들은 성능 빈으로 분류됩니다. 두 가지 주요 파라미터가 빈닝됩니다: 광도와 주 파장.

3.1 광도 빈닝

각 색상 채널은 개별적으로 빈닝되며, 각 빈 내에서 허용 오차는 ±15%입니다.

• 적색:빈 Q1 (71.0-90.0 mcd), Q2 (90.0-112.0 mcd), R1 (112.0-140.0 mcd), R2 (140.0-180.0 mcd).
• 녹색:빈 S1 (180.0-224.0 mcd), S2 (224.0-280.0 mcd), T1 (280.0-355.0 mcd).
• 청색:빈 N2 (35.5-45.0 mcd), P1 (45.0-56.0 mcd), P2 (56.0-71.0 mcd).

3.2 주 파장(색조) 빈닝

이 빈닝은 정확한 색상 점을 보장합니다. 각 빈 내 허용 오차는 ±1 nm입니다.

• 적색:빈 U (620.0-624.0 nm), 빈 V (624.0-628.0 nm).
• 녹색:빈 P (522.0-526.0 nm), 빈 Q (526.0-530.0 nm).
• 청색:빈 C (464.0-468.0 nm), 빈 D (468.0-472.0 nm).

설계적 함의:여러 유닛에 걸쳐 균일한 색상이 필요한 응용 분야의 경우, 엄격한 빈 코드를 지정하거나 동일한 생산 로트에서 구매하는 것이 권장됩니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 소자 치수 및 핀아웃

본 소자는 컴팩트한 실장 면적을 가집니다. 주요 치수는 본체 크기 약 3.2mm x 2.8mm, 높이 1.9mm를 포함합니다. 달리 명시되지 않는 한 허용 오차는 일반적으로 ±0.15mm입니다.

핀 구성:

1. V_DD:내장 드라이버 IC의 전원 공급 입력 (+4.2V ~ +5.5V).
2. DIN:직렬 데이터 입력. RGB 채널의 제어 데이터가 이 핀을 통해 시프트 인됩니다.
3. V_SS:접지 연결.
4. DOUT:직렬 데이터 출력. 여러 소자를 데이지 체인 방식으로 연결하는 데 사용되며, 내부 지연 후 DIN에서 수신한 데이터를 출력합니다.

4.2 권장 PCB 랜드 패턴

안정적인 솔더링과 기계적 안정성을 보장하기 위해 권장 솔더 패드 레이아웃이 제공됩니다. 설계는 일반적으로 열 릴리프 연결과 적절한 패드 크기를 포함하여 리플로우 중 양호한 솔더 조인트 형성을 용이하게 합니다.

5. 조립 및 취급 지침

5.1 솔더링 공정

본 소자는 무연 솔더를 사용하는 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 권장 최대 피크 본체 온도는 260°C이며, 이는 10초를 초과해서는 안 됩니다. 습기 민감 부품(MSL)에 대한 표준 리플로우 프로파일을 따라야 합니다.

5.2 세정

조립 후 세정이 필요한 경우, 조립된 보드를 상온의 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 이내로 담급니다. 지정되지 않았거나 강력한 화학 세정제 사용은 LED 패키지 재질을 손상시킬 수 있습니다.

5.3 정전기 방전(ESD) 예방 조치

집적 회로와 LED 칩은 정전기 방전에 민감합니다. 취급 및 조립 중 적절한 ESD 관리가 필수입니다:

• 작업자는 접지된 손목 스트랩이나 방진 장갑을 착용해야 합니다.
• 모든 작업대, 도구 및 장비는 적절히 접지되어야 합니다.
• 부품은 ESD 보호 포장재에 보관 및 운송해야 합니다.

5.4 보관 조건

• 밀봉된 Moisture Barrier Bag (MBB):≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH)에서 보관합니다. 건조제가 내부에 들어 있는 상태로 보관 시, 봉인일로부터 유통 기한은 1년입니다.
• 봉투 개봉 후:즉시 사용하지 않을 경우, 부품은 30°C 및 60% RH를 초과하지 않는 환경에 보관해야 합니다. 개봉 후 장기 보관 시, 리플로우 전 표준 IPC/JEDEC 습기 민감도 레벨 절차에 따라 베이킹이 필요할 수 있습니다.

6. 포장 및 주문

6.1 테이프 및 릴 사양

본 소자는 자동화 조립을 위해 공급됩니다:

• 테이프 폭: 8mm.
• 릴 직경:7인치 (178mm).
• 릴당 수량:4000개.
• 최소 주문 수량(MOQ):잔여 수량 기준 500개.
• 포켓 밀봉:부품 포켓은 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다.
• 누락 부품:사양에 따라 최대 2개의 연속된 빈 포켓이 허용됩니다.
• 표준:포장은 ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다.

7. 응용 노트 및 설계 고려사항

7.1 일반적인 응용 회로

일반적인 구현은 마이크로컨트롤러의 범용 I/O(GPIO) 핀을 체인의 첫 번째 LED의 DIN에 연결하는 것을 포함합니다. 첫 번째 LED의 DOUT은 다음 LED의 DIN에 연결되는 식입니다. 따라서 단일 GPIO로 긴 LED 스트링을 제어할 수 있습니다. 안정적이고 디커플링된 5V 전원 공급 장치가 V_DD핀에 제공되어야 하며, 각 소자 또는 소규모 소자 그룹 근처에 로컬 바이패스 커패시터(예: 100nF)를 배치해야 합니다.

7.2 열 관리

정격에서 강조한 바와 같이, 열 설계는 매우 중요합니다. PCB는 접지(V_SS) 패드에 연결된 구리 평면을 히트싱크 역할로 사용해야 합니다. 소자 아래의 열 비아는 열을 내부 또는 하단 레이어로 전달하는 데 도움이 될 수 있습니다. 고휘도 또는 고 듀티 사이클 동작의 경우, 패드 온도가 85°C 미만으로 유지되도록 모니터링해야 합니다.

7.3 데이터 신호 무결성

긴 데이지 체인 또는 전기적 노이즈가 많은 환경에서는 다음 사항을 고려하십시오:

• 데이터 라인을 가능한 한 짧게 유지하십시오.
• 데이터 라인을 고전류 또는 스위칭 트레이스와 평행하게 배치하지 마십시오.
• 마이크로컨트롤러 출력 핀 근처에 배치된 작은 직렬 저항(예: 33-100 Ω)은 데이터 라인의 링잉을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 마이크로컨트롤러가 프로토콜에서 요구하는 정확한 1.2µs 비트 타이밍을 생성할 수 있는지 확인하십시오.

7.4 전원 시퀀싱 및 돌입 전류

긴 LED 체인에 전원을 인가할 때, 내부 드라이버 IC의 동시 켜짐으로 인해 V_DD라인에 순간적인 돌입 전류 스파이크가 발생할 수 있습니다. 전원 공급 장치와 PCB 트레이스는 상당한 전압 강하 없이 이를 처리할 수 있도록 적절히 설계되어야 합니다. 대규모 어레이에서는 소프트 스타트 회로 또는 다른 체인의 지연된 활성화가 필요할 수 있습니다.

8. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

8.1 3.3V 마이크로컨트롤러로 이 LED를 구동할 수 있나요?

예, 하지만 주의가 필요합니다. 하이 레벨 입력 전압(V_IH) 요구 사항은 최소 3.0V입니다. 3.3V 논리 하이는 이 사양을 충족합니다. 그러나 전원 공급(V_DD)이 여전히 지정된 범위인 4.2V ~ 5.5V 내에 있어야 합니다. LED 드라이버 IC 자체는 5V가 필요하므로 3.3V로 구동할 수 없습니다.

8.2 DOUT 핀의 용도는 무엇인가요?

DOUT 핀은 데이지 체인 연결을 가능하게 합니다. IC는 내부적으로 들어오는 직렬 데이터를 버퍼링하고 고정된 지연 후 출력합니다. 이로 인해 마이크로컨트롤러의 단일 데이터 라인으로 무제한의 LED를 직렬로 연결할 수 있으며, 각 소자가 데이터 스트림을 다음 소자로 전달합니다.

8.3 총 전력 소비량은 어떻게 계산하나요?

총 전력은 LED 전력과 IC 무부하 전력의 합입니다.
LED 전력(최대):(V_DD* I_{F_Red}) + (V_DD* I_{F_Green}) + (V_DD* I_{F_Blue}) ≈ 5V * (5mA+5mA+5mA) = 75mW.
IC 무부하 전력: V_DD* I_DD≈ 5V * 0.8mA = 4mW.
대략적 총합(모두 켬):79mW로, 최대 소산 전력 88mW 미만입니다. 이는 최대 밝기에서의 값임을 기억하십시오. 낮은 밝기 설정은 더 적은 전력을 소비합니다.

8.4 최소 래치 시간이 250µs인 이유는 무엇인가요?

래치 시간(LAT)은 리셋 기간입니다. 250µs보다 긴 로우 신호는 현재 24비트 데이터 프레임이 완료되었음을 IC에 알리고 출력 레지스터를 업데이트하도록 지시합니다. 이 메커니즘은 컨트롤러와 LED 체인 간의 안정적인 동기화를 보장하여 손상된 데이터가 표시되는 것을 방지합니다.