SMD LED 3014 화이트 데이터시트 - 치수 3.0x1.4x0.8mm - 전압 2.4-3.6V - 전력 0.093W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 3014 패키지 형식의 표면 실장 장치(SMD) LED에 대한 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 장치는 탑뷰 발광 방식으로 구성되었으며, 주 발광 색상은 InGaN 칩 재료와 황색 수지 캡슐의 조합을 통해 구현된 화이트입니다. 신뢰할 수 있는 성능과 쉬운 조립이 가장 중요한 일반 목적의 표시 및 조명 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

이 LED의 핵심 장점은 고밀도 PCB 장착을 용이하게 하는 컴팩트한 P-LCC-2 패키지입니다. 내부 반사판과 화이트 패키지 본체는 광 출력과 방향성을 향상시키는 특징을 가지고 있습니다. 이 장치는 무연(Pb-free), RoHS 준수, REACH 준수, 할로겐 프리로 현대적인 환경 및 제조 표준을 완전히 준수합니다. 또한, JEDEC J-STD-020D Level 3에 따라 습기 민감도에 대한 사전 조건 처리가 되어 있어 리플로우 솔더링 공정에서의 신뢰성을 보장합니다.

목표 시장은 상태 표시, 백라이트 또는 일반 조명이 필요한 다양한 전자 장치를 포괄합니다. 그 설계는 소비자 및 산업용 전자 제품 모두에 적합합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

장치의 작동 한계는 표준 주변 조건(Ta=25°C)에서 정의됩니다. 이 정격을 초과하면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다.

• 역방향 전압 (VR):5 V. 이는 LED 단자에 역방향으로 인가할 수 있는 최대 전압입니다.
• 순방향 전류 (IF):30 mA. 신뢰할 수 있는 작동을 위해 권장되는 최대 연속 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):60 mA. 이는 듀티 사이클 1/10, 1 kHz의 펄스 조건에서만 허용됩니다.
• 전력 소산 (Pd):93 mW. 접합 온도 한계를 초과하지 않고 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 접합 온도 (Tj):115 °C. 반도체 접합의 최대 허용 온도입니다.
• 작동 온도 (Topr):-40 °C ~ +85 °C. 장치가 작동하도록 규정된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (Tstg):-40 °C ~ +90 °C.
• 정전기 방전 (ESD):2000 V (Human Body Model)을 견디며, 이는 중간 정도의 취급 민감도를 나타냅니다.
• 솔더링 온도:이 장치는 피크 온도 260°C에서 10초 동안 리플로우 솔더링을 견딜 수 있으며, 또는 단자당 350°C에서 3초 동안 핸드 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 광전기적 특성

주요 성능 파라미터는 표준 테스트 조건인 순방향 전류(IF) 20 mA, Ta=25°C에서 측정됩니다.

• 광도 (Iv):최소 2240 mcd에서 최대 3550 mcd까지 범위를 가지며, 이 범위 내에 전형적인 값이 포함됩니다. 광도에는 ±11%의 허용 오차가 적용됩니다.
• 시야각 (2θ1/2):광도가 피크 광도의 절반이 되는 전체 각도는 일반적으로 120도로, 확산 조명에 적합한 넓은 시야 패턴을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (VF):20 mA에서 2.40 V에서 3.60 V까지 범위를 가집니다. 순방향 전압의 허용 오차는 ±0.1V로 지정됩니다. 이 파라미터는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (IR):역방향 전압 5V가 인가될 때 최대 10 μA로, 우수한 다이오드 특성을 나타냅니다.
• 색도 좌표 허용 오차:CIE 차트 상의 색점 허용 오차는 ±0.01로, 다중 LED가 필요한 애플리케이션에서 색상 일관성에 중요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

밝기와 색상의 일관성을 보장하기 위해 LED는 측정된 성능에 따라 빈으로 분류됩니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 IF=20mA에서 측정된 광도에 따라 두 가지 주요 빈으로 분류됩니다:

• 빈 코드 BB:광도 범위 2240 mcd ~ 2800 mcd.
• 빈 코드 CA:광도 범위 2800 mcd ~ 3550 mcd.

각 빈 내에서 ±11%의 허용 오차가 적용됩니다. 이 빈닝을 통해 설계자는 애플리케이션에 필요한 밝기 수준에 적합한 LED를 선택할 수 있습니다.

3.2 색도 좌표 빈닝

화이트 광 색상은 CIE 1931 색도도 상의 좌표로 정의됩니다. 데이터시트는 빈 코드(예: SB, J5, J6, K5, K6, L5, L6, M5, M6)와 해당하는 최소 및 최대 x 및 y 좌표 값을 포함한 상세한 표를 제공합니다. 예를 들어, 빈 코드 J5는 (0.2800, 0.2566)에서 (0.2800, 0.2666)까지의 좌표를 포함합니다. 이 정밀한 빈닝은 디스플레이 백라이트 또는 건축 조명과 같이 다중 LED 간의 색상 균일성이 중요한 애플리케이션에 필수적입니다. 이 좌표의 허용 오차는 ±0.01입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 LED의 동작에 대한 깊은 통찰력을 제공하는 여러 특성 곡선을 포함합니다.

4.1 스펙트럼 분포

전형적인 스펙트럼 분포 곡선은 다양한 파장에 걸쳐 방출되는 빛의 상대적 강도를 보여줍니다. 화이트 LED의 경우, 일반적으로 청색 영역(InGaN 칩에서)에서 넓은 피크와 황록색 영역(인광체 변환에서)에서 더 넓은 2차 피크를 보입니다. 피크 파장(λp)은 핵심 파라미터입니다. 이 곡선은 표준 눈 반응 곡선 V(λ)와 비교됩니다.

4.2 방사 패턴

방사 특성(상대 강도 대 각도) 다이어그램은 120도 시야각을 시각적으로 나타내며, 광 강도가 중심(0도 축)에서 가장자리로 어떻게 감소하는지 보여줍니다.

4.3 순방향 전류 대 순방향 전압

이 곡선은 LED를 통해 흐르는 전류와 그 양단의 전압 강하 사이의 비선형 관계를 설명합니다. 전압의 작은 변화가 전류의 큰 변화를 초래할 수 있으므로 드라이버 회로 설계에 필수적입니다. 곡선은 일반적으로 지수 상승을 보입니다.

4.4 색도 대 순방향 전류

이 그래프는 색도 좌표(x, y)가 작동 전류의 변화에 따라 어떻게 이동할 수 있는지 보여줍니다. 이 관계를 이해하는 것은 디밍 또는 전류 변조가 사용되는 애플리케이션에서 색상 일관성에 영향을 미칠 수 있으므로 중요합니다.

4.5 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위에서 선형이지만 더 높은 전류에서 포화됩니다. 선형 영역을 넘어서 작동하는 것은 비효율적이며 열을 증가시킵니다.

4.6 최대 허용 순방향 전류 대 온도

이 디레이팅 곡선은 신뢰성에 매우 중요합니다. 이는 LED가 처리할 수 있는 최대 순방향 전류가 주변(또는 케이스) 온도의 함수로 어떻게 변하는지 보여줍니다. 온도가 증가함에 따라 접합이 115°C 한계를 초과하여 과열되는 것을 방지하기 위해 최대 허용 전류가 감소합니다. 고온 환경에서 작동하는 모든 설계는 이 그래프를 참조해야 합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 표준 3014 패키지로 제공됩니다. 주요 치수(mm, 별도 지정이 없는 한 일반 허용 오차 ±0.1mm)는 다음과 같습니다:

• 전체 길이: 3.0 mm
• 전체 너비: 1.4 mm
• 전체 높이: 0.8 mm
• PCB 랜드 패턴 설계를 위한 패드 치수 및 간격.

치수 도면은 올바른 PCB 풋프린트를 생성하여 적절한 솔더링 및 정렬을 보장하는 데 필수적입니다.

5.2 극성 식별

탑뷰 다이어그램은 일반적으로 캐소드 마크를 나타내며, 조립 중 올바른 방향을 위해 필수적입니다. 잘못된 극성은 LED가 점등되지 않게 하며 역방향 전압을 가할 수 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

권장되는 무연 리플로우 솔더링 온도 프로파일이 제공됩니다. 주요 단계는 다음과 같습니다:

• 예열:주변 온도에서 150-200°C까지 최대 3°C/초의 속도로 상승시키고, 60-120초 동안 유지합니다.
• 리플로우:217°C 이상의 온도를 60-150초 동안 유지해야 하며, 피크 온도는 260°C를 초과하지 않고 최대 10초 동안 유지됩니다.
• 냉각:255°C 이상에서 최대 6°C/초의 속도로 냉각합니다.

동일한 장치에 대해 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 인두 팁 온도는 350°C 미만이어야 하며, 단자당 접촉 시간은 3초를 초과해서는 안 됩니다. 저전력 인두(≤25W)를 권장하며, 각 단자를 솔더링할 때마다 최소 2초 간격을 두어 냉각 시간을 확보해야 합니다.

6.3 보관 및 취급

• LED는 방습 백에 포장되어 공급됩니다. 백은 사용 직전에만 개봉해야 합니다.
• 개봉 후 권장 환경은 <30°C 및 <60% 상대 습도입니다.
• 습기 민감도 등급(MSL) 조건을 초과하거나 습도 지시 카드에 과도한 습도가 표시된 경우, 부품은 사용 전 60°C ±5°C에서 24시간 동안 베이킹해야 합니다.
• 가열 중 또는 솔더링 후 LED 본체에 스트레스를 가해서는 안 되며, 회로 기판이 휘어지지 않도록 해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

LED는 엠보싱된 캐리어 테이프에 실장되어 릴에 감겨 공급됩니다. 릴당 표준 적재 수량은 250, 500, 1000 또는 2000개입니다. 자동 피크 앤 플레이스 장비와의 호환성을 보장하기 위해 캐리어 테이프 포켓, 피치 및 릴에 대한 상세 치수가 제공됩니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 고객 제품 번호(CPN), 제품 번호(P/N), 포장 수량(QTY), 광도 등급(CAT), 주 파장/색조 등급(HUE), 순방향 전압 등급(REF) 및 로트 번호(LOT No)와 같은 주요 정보가 포함됩니다.

8. 애플리케이션 권장 사항

8.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

• 상태 표시기:소비자 가전, 가전 제품 및 산업용 제어 패널의 스위치, 심볼 및 광학 표시기에 이상적입니다.
• 백라이트:얇은 두께와 넓은 시야각으로 인해 휴대폰, 키패드 및 발광 광고 간판에 적합합니다.
• 일반 조명:실내외 애플리케이션에서 기존 표시등을 대체하여 사용할 수 있습니다.
• 도광판 커플링:패키지 설계는 패널 조명을 위한 엣지 라이트 도광판으로 빛을 커플링하는 데 매우 적합합니다.

8.2 중요한 설계 고려 사항

• 전류 제한:외부 전류 제한 저항은 절대적으로 필수입니다. 지수적인 I-V 특성은 작은 전압 변화가 큰 전류 변화를 일으키며, 이는 LED를 즉시 파괴("소손")할 수 있습니다. 저항 값은 공급 전압과 원하는 작동 전류에서 LED의 순방향 전압을 기반으로 계산해야 합니다.
• 열 관리:전력 소산이 낮지만, 특히 고온 환경 또는 최대 전류 근처에서 작동할 때 열을 소산하기 위한 적절한 PCB 레이아웃이 중요합니다. 디레이팅 곡선을 참조하십시오.
• ESD 보호:2000V HBM 정격이 있지만, 취급 및 조립 중 표준 ESD 예방 조치를 준수해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

기존 스루홀 LED와 비교하여, 이 3014 SMD LED는 상당한 장점을 제공합니다:

• 크기 및 밀도:컴팩트한 3.0x1.4mm 풋프린트로 PCB에서 훨씬 더 높은 장착 밀도를 가능하게 합니다.
• 조립 비용:완전 자동화된 피크 앤 플레이스 및 리플로우 솔더링을 가능하게 하여 수동 삽입에 비해 조립 시간과 비용을 줄입니다.
• 성능:자동화된 제조 및 빈닝으로 인해 일반적으로 더 높은 광 효율과 더 일관된 광학 특성을 제공합니다.
• 신뢰성:고체 구조 및 표면 실장 설계는 일반적으로 더 높은 충격 및 진동 저항성을 가져옵니다.

SMD LED 패밀리 내에서 3014 패키지는 광 출력, 크기 및 비용 사이의 균형을 제공하며, 0402/0603과 같은 더 작은 패키지(낮은 출력)와 2835/5050과 같은 더 큰 패키지(높은 출력) 사이에 위치합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 5V 공급 전압에 필요한 저항 값은 얼마입니까?

A: 옴의 법칙 사용: R = (Vsupply - Vf) / If. 전형적인 Vf 3.0V와 원하는 If 20mA를 가정하면: R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100 옴. 보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 Vf(3.6V)를 사용하여 전류가 한계를 초과하지 않도록 해야 합니다: R_min = (5V - 3.6V) / 0.030A ≈ 47 옴. 68-100 옴 사이의 값이 일반적입니다.

Q: 3.3V 공급 전압으로 이 LED를 구동할 수 있습니까?

A: 예, 하지만 주의해야 합니다. 순방향 전압 범위(2.4V-3.6V)는 일부 LED의 Vf가 더 높을 경우 3.3V에서 점등되지 않을 수 있음을 의미합니다. 점등되더라도 드라이버 회로 없이는 전류 조절이 잘 되지 않습니다. 3.3V 작동에는 정전류 드라이버 또는 매우 낮은 값의 저항 사용을 권장합니다.

Q: 광도 빈 코드 BB와 CA를 어떻게 해석해야 합니까?

A: 빈 BB는 낮은 밝기(2240-2800 mcd)의 LED를 포함하고, 빈 CA는 더 밝은 LED(2800-3550 mcd)를 포함합니다. 어레이에서 균일한 외관을 위해 동일한 빈 코드의 LED를 지정하고 사용하십시오.

Q: 데이터시트에 "약간 녹색 점이 있는 수지"라고 언급되어 있습니다. 이것이 빛 색상에 영향을 미칩니까?

A: 수지의 황색/녹색 색조는 색상 변환 시스템의 일부입니다. InGaN 칩은 청색광을 방출하며, 이는 수지 내의 인광체를 여기시켜 황색광을 생성합니다. 이 조합은 화이트광을 결과로 냅니다. 수지 색상 자체는 방출된 빛의 색상이 아닙니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

예시 1: 다중 LED 상태 표시 패널

제어 패널에 10개의 균일한 화이트 표시기가 필요합니다. 일관성을 보장하기 위해 설계자는 다음을 수행해야 합니다:

1. 모든 LED를 동일한 광도 빈(예: CA) 및 동일한 색도 빈(예: K5)에서 지정합니다.

2. 각 LED에 대해 동일한 전류 제한 저항을 사용하며, 최대 Vf를 사용하여 계산합니다.

3. 변동을 최소화하기 위해 각 LED 패드에 동일한 트레이스 길이와 열 릴리프를 제공하도록 PCB를 레이아웃합니다.

예시 2: 소형 디스플레이 백라이트

네 개의 LED가 LCD를 조명하기 위해 도광판 가장자리를 따라 배치됩니다. 주요 단계:

1. 도광판으로의 균일한 커플링을 보장하기 위해 LED 배치와 시야각(120°가 적합)을 선택합니다.

2. 동일한 밝기를 보장하고 PWM을 통한 디밍을 가능하게 하기 위해 개별 저항 대신 정전류 LED 드라이버 IC 사용을 고려합니다.

3. 장치 외장 내부의 작동 온도가 "최대 허용 순방향 전류 대 온도" 곡선을 사용하여 순방향 전류를 디레이팅할 필요가 없는지 확인합니다.

12. 작동 원리

이는 고체 발광 다이오드입니다. 특성 순방향 전압(Vf)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 InGaN 반도체 재료 내에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 칩의 주요 방출은 청색 스펙트럼입니다. 이 청색광은 캡슐 수지에 내장된 인광체 입자에 충돌합니다. 인광체는 청색광을 흡수하고 더 넓은 스펙트럼, 주로 황색 영역에서 빛을 재방출합니다. 인간의 눈은 직접적인 청색광과 인광체 변환 황색광의 혼합을 화이트로 인식합니다. 내부 반사판과 화이트 패키지는 방출된 빛의 더 많은 부분을 장치 상단으로 향하게 하여 전체 광도를 증가시키는 데 도움을 줍니다.

13. 기술 동향

3014와 같은 SMD LED의 진화는 몇 가지 명확한 산업 동향을 따릅니다:

효율 증가:반도체 에피택시 및 인광체 기술의 지속적인 개선은 광 효율(루멘/와트)을 계속 높여 동일한 패키지 크기에서 더 밝은 빛 또는 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다.

색상 품질:다중 인광체 블렌드 및 칩 설계의 발전은 색 재현 지수(CRI)를 개선하고 화이트 색온도(CCT)의 더 정밀한 조정을 가능하게 합니다.

소형화 및 통합:3014는 여전히 인기가 있지만, 비슷한 출력을 가진 더 작은 패키지로의 추세와 LED, 드라이버 및 제어 회로를 단일 패키지로 결합한 통합 LED 모듈로의 추세가 있습니다.

스마트 조명:더 넓은 시장은 주소 지정 가능하고 조정 가능한(CCT 및 디밍) LED로 이동하고 있지만, 이는 일반적으로 여기서 설명된 기본 표시 LED보다 더 복잡한 패키지를 필요로 합니다.

신뢰성 및 표준화:테스트, 빈닝 및 신뢰성(루멘 유지에 대한 LM-80과 같은)에 대한 표준의 지속적인 준수 및 개발은 설계자에게 더 예측 가능한 장기 성능 데이터를 제공합니다.