SMD5050 RGB 풀 컬러 LED 데이터시트 - 사이즈 5.0x5.0mm - 전압 2.2-3.4V - 전력 0.2W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

SMD5050 RGB 풀 컬러 LED는 생동감 있는 다중 색상 조명이 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 표면 실장 장치입니다. 단일 5.0mm x 5.0mm 패키지 내에 적색, 녹색, 청색(RGB) 반도체 칩을 통합하여 가산 혼색을 통해 넓은 스펙트럼의 색상을 생성할 수 있습니다. 이 부품은 컴팩트한 폼 팩터로 고휘도 출력과 안정적인 성능을 위해 설계되어 현대적인 조명 설계에 적합합니다.

1.1 핵심 장점

이 LED의 주요 장점은 높은 발광 강도, 120도의 넓은 시야각, 그리고 적색, 녹색, 청색 다이오드의 강도를 독립적으로 제어함으로써 수백만 가지 색상을 생성할 수 있는 능력을 포함합니다. SMD 설계는 자동화된 조립 공정을 용이하게 하여 제조 효율성과 일관성을 향상시킵니다.

1.2 목표 시장 및 애플리케이션

이 LED는 소비자 가전, 건축 조명, 간판, 자동차 액센트 조명 및 엔터테인먼트 산업을 대상으로 합니다. 대표적인 애플리케이션으로는 LED 비디오 월, 장식용 LED 스트립, 상태 표시등, 디스플레이 백라이트, 그리고 색상 변화 기능이 필수적인 동적 환경 조명 시스템 등이 있습니다.

2. 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 전기적 특성 (Ta=25°C)

다음 표는 일반적인 조건에서 각 색상 채널의 주요 작동 파라미터를 상세히 설명합니다. 장치의 수명과 성능을 보장하기 위해 최대 정격을 준수하는 것이 중요합니다.

파라미터	기호	전형값	최대값	단위
소비 전력	PD	200	306	mW
순방향 전류	IF	60	90	mA
순방향 전압 (적색)	VF	2.2	2.6	V
순방향 전압 (녹색)	VF	3.2	3.4	V
순방향 전압 (청색)	VF	3.2	3.4	V
역방향 전압	VR	-	5	V
역방향 전류	IR	-	≤5	μA
피크 파장 (λd) 적색	λd	625	-	nm
피크 파장 (λd) 녹색	λd	525	-	nm
피크 파장 (λd) 청색	λd	460	-	nm
시야각 (2θ½)	2θ½	120	-	°
작동 온도	Topr	-40 ~ +80	-	°C
보관 온도	Tstg	-40 ~ +80	-	°C
접합 온도	Tj	-	125	°C

2.2 열적 특성

최대 접합 온도(Tj)는 125°C로 규정됩니다. 고전류에서 작동하거나 주변 온도가 높은 환경에서는 성능 저하와 조기 고장을 방지하기 위해 적절한 PCB 구리 면적과 잠재적인 방열 설계를 포함한 적절한 열 관리가 필요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

3.1 파장 빈닝 기준

생산 시 색상 일관성을 보장하기 위해 LED는 피크 발광 파장에 따라 빈으로 분류됩니다. 다음 코드는 각 색상의 파장 범위를 정의합니다.

코드	최소값	최대값	단위
R1	620	625	nm
R2	625	630	nm
G5	519	522.5	nm
G6	522.5	526	nm
G7	526	530	nm
B1	445	450	nm
B2	450	455	nm
B3	455	460	nm
B4	460	465	nm

이 빈닝을 통해 설계자는 대형 디스플레이나 조화된 조명 설비와 같이 균일한 색상 외관을 요구하는 애플리케이션을 위해 정밀한 색도를 가진 LED를 선택할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류 (IV 곡선)

IV 곡선은 적색, 녹색, 청색 칩에 대한 순방향 전압(VF)과 순방향 전류(IF)의 관계를 보여줍니다. 적색 LED는 일반적으로 녹색 및 청색 LED(~3.2V)에 비해 더 낮은 순방향 전압(~2.2V)을 나타냅니다. 이 특성은 균형 잡힌 색상 출력을 달성하고 과전류 상태를 방지하기 위해 각 채널에 적절한 전류 제한 회로 또는 정전류 드라이버를 설계하는 데 중요합니다.

4.2 상대 스펙트럼 에너지 대 접합 온도

이 그래프는 각 색상 칩의 광 출력(상대 스펙트럼 에너지)이 접합 온도(Tj)가 증가함에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 일반적으로 접합 온도가 상승함에 따라 발광 출력이 감소합니다. 감소율은 서로 다른 반도체 재료(청색/녹색용 InGaN 및 적색용 AlInGaP) 사이에서 다를 수 있습니다. 제품 수명 동안 안정적인 색상 출력과 밝기를 유지하려면 효과적인 방열 설계가 필수적입니다.

4.2 주변 온도 대 허용 순방향 전류

이 디레이팅 곡선은 주변 온도(Ta)의 함수로서 최대 허용 순방향 전류를 정의합니다. 주변 온도가 증가함에 따라 접합 온도가 125°C 한계를 초과하는 것을 방지하기 위해 최대 허용 전류를 줄여야 합니다. 설계자는 특정 애플리케이션 환경에 대한 안전한 작동 전류를 결정하기 위해 이 곡선을 참조해야 합니다.

4.3 방사 패턴 (시야각 곡선)

극좌표 강도 분포도는 120도의 시야각을 확인시켜 줍니다. 발광 패턴은 일반적으로 람베르시안 또는 근접 람베르시안으로, 많은 일반 조명 및 표시등 애플리케이션에 적합한 넓고 균일한 조명 영역을 제공합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 외형도

LED는 5.0mm(길이) x 5.0mm(폭) 치수의 표준 SMD5050 패키지에 장착됩니다. 정확한 높이와 치수 공차(예: .X 치수에 대해 ±0.10mm, .XX 치수에 대해 ±0.05mm)는 정밀한 PCB 레이아웃을 위해 원본 데이터시트의 상세한 기계 도면을 참조해야 합니다.

5.2 권장 패드 레이아웃 및 스텐실 설계

안정적인 솔더링을 보장하기 위해 권장 랜드 패턴(풋프린트) 및 솔더 페이스트 스텐실 설계가 제공됩니다. 패드 레이아웃은 일반적으로 6개의 패드를 특징으로 하며, 이는 특정 부품 번호에 따라 공통 캐소드 또는 애노드 구성을 공유하는 세 가지 색상 칩 각각에 대해 두 개씩 할당됩니다. 이 권장 레이아웃을 준수하면 툼스토닝과 같은 솔더링 결함을 최소화하고 적절한 열 및 전기적 연결을 보장합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

이 LED는 표면 실장 기술(SMT)에 사용되는 표준 적외선(IR) 또는 대류 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. JEDEC 표준에 의해 지정된 기간(예: 240°C 이상에서 10-30초) 동안 최고 온도가 260°C를 초과하지 않는 일반적인 무연 리플로우 프로파일이 일반적으로 적용됩니다. 내부 와이어 본드와 에폭시 렌즈에 손상을 방지하기 위해 과도한 열 응력을 피하는 것이 중요합니다.

6.2 취급 및 보관 주의사항

LED는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 접지된 손목 스트랩과 도전성 용기를 사용하여 ESD 보호 환경에서 항상 취급하십시오. 습기 흡수로 인해 리플로우 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있으므로 권장 조건(온도 < 40°C, 습도 < 70% RH)에서 원래의 습기 차단 백에 부품을 보관하십시오.

7. 패키징 및 주문 정보

7.1 제품 패키징 사양

LED는 자동 픽 앤 플레이스 조립을 위해 엠보싱된 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프 폭, 포켓 치수 및 릴 카운트는 EIA-481 표준을 따릅니다. 지정된 박리 강도(10도 각도에서 0.1 - 0.7N)를 가진 커버 테이프가 부품을 제자리에 밀봉합니다. 이 패키징은 고속 조립 기계에서 부품 보호, 방향 일관성 및 공급 신뢰성을 보장합니다.

7.2 부품 번호 시스템 (모델 명명 규칙)

부품 번호는 주요 속성을 인코딩하는 구조화된 형식을 따릅니다:

T [형상 코드] [칩 수] [광학 코드] [내부 코드] [색상 코드] [플럭스 코드] - [CCT 코드] [기타 코드].

예를 들어, 코드 "5A"는 5050N 형상을 나타내고, "3"은 세 개의 칩(RGB)을 나타내며, "00"은 보조 렌즈가 없음을 나타내고, "F"는 풀 컬러를 나타냅니다. 이 명명법을 이해하는 것은 올바른 색상, 밝기 및 광학 특성을 가진 원하는 LED 변형을 정확하게 지정하고 주문하는 데 필수적입니다.

8. 애플리케이션 권장사항

8.1 전형적인 애플리케이션 회로

RGB LED의 각 색상 채널은 스위칭 전압원과 직렬로 연결된 정전류원 또는 전류 제한 저항을 사용하여 독립적으로 구동되어야 합니다. 펄스 폭 변조(PWM)는 일관된 순방향 전압과 색도를 유지하므로 색상 편이를 일으킬 수 있는 아날로그 디밍과 달리 강도 제어(디밍 및 색상 혼합)를 위한 선호되는 방법입니다. PWM 출력이 있는 마이크로컨트롤러가 일반적으로 제어 신호를 생성하는 데 사용됩니다.

8.2 설계 고려사항

• 전류 매칭:R, G, B 칩의 서로 다른 Vf와 효율로 인해 화이트 밸런스나 원하는 색상 비율을 달성하려면 별도의 전류 설정 저항이나 드라이버가 필요합니다.
• 열 관리:특히 고전류에서 작동하거나 고밀도 어레이에서 작동할 경우 PCB에 충분한 열 릴리프와 구리 면적을 포함하십시오.
• ESD 보호:휴대용 또는 소비자 애플리케이션에서 특히 LED 근처의 신호 라인에 ESD 보호 다이오드를 통합하십시오.
• 광학 설계:원하는 빔 패턴과 공간 분포를 달성하기 위해 렌즈나 라이트 가이드를 설계할 때 120도의 시야각을 고려하십시오.

9. 신뢰성 및 품질 기준

9.1 신뢰성 시험 기준

제품은 산업 표준(JESD22, MIL-STD-202G)에 따라 엄격한 신뢰성 시험을 거칩니다. 주요 시험은 다음과 같습니다:

• 작동 수명 시험:실온, 고온(85°C), 저온(-40°C)에서 최대 전류 하에 1008시간 동안 수행됩니다.
• 고온/고습 작동 수명:60°C/90% RH에서 1008시간.
• 온도 사이클링:장치를 극한 온도(예: -40°C ~ +125°C) 사이의 급격한 전환에 노출시킵니다.

고장 기준은 순방향 전압 변화(≤200mV), 광속 저하(InGaN의 경우 ≤15%, AlInGaP의 경우 ≤25%), 누설 전류(≤10μA)의 한계를 포함하여 엄격하게 정의됩니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

10.1 이 RGB LED로 순수한 백색광을 어떻게 얻나요?

순수한 백색은 적색, 녹색, 청색광의 특정 강도를 혼합하여 생성됩니다. 필요한 정확한 전류 비율(예: IR:IG:IB)은 특정 LED 빈의 개별 효율과 색도 좌표에 따라 다릅니다. 일반적으로 고정확도 애플리케이션의 경우 색상 센서의 교정 및 피드백이 필요합니다. PWM 제어를 사용하면 이 비율을 미세 조정할 수 있습니다.

10.2 세 채널 모두를 단일 정전류원에 병렬로 구동할 수 있나요?

아니요. 적색(~2.2V)과 청색/녹색(~3.2V) 칩 사이의 순방향 전압 차이가 크기 때문에 병렬로 연결하면 심각한 전류 불균형이 발생하여 적색 채널은 과구동되고 다른 채널은 저구동될 수 있습니다. 각 색상 채널은 자체 전류 제어 회로를 가져야 합니다.

10.3 접합 온도가 색상에 미치는 영향은 무엇인가요?

접합 온도가 증가하면 피크 파장이 이동하고(일반적으로 AlInGaP 적색의 경우 더 긴 파장, InGaN 청색/녹색의 경우 더 짧은 파장) 광 출력이 감소합니다. 이는 관리되지 않으면 RGB 시스템에서 가시적인 색상 편이를 초래할 수 있습니다. 우수한 열 설계를 통해 안정적이고 낮은 접합 온도를 유지하는 것은 색상 안정성이 중요한 애플리케이션에 매우 중요합니다.

11. 실용적인 설계 사례 연구

11.1 색상 조절 가능 데스크 램프 설계

이 SMD5050 RGB LED 어레이를 사용하는 데스크 램프를 고려해 보십시오. 설계에는 다음이 포함됩니다:

1. 드라이버 회로:세 개의 독립적인 정전류 출력과 각 채널에 대한 PWM 디밍 기능을 갖춘 전용 LED 드라이버 IC로, 마이크로컨트롤러의 I2C 또는 유사 인터페이스를 통해 제어됩니다.
2. 열 설계:금속 코어 PCB(MCPCB)가 방열판 역할을 합니다. 열 비아는 LED 열 패드를 보드 뒷면의 큰 구리 평면에 연결하여 열을 효율적으로 발산시킵니다.
3. 광학:확산판을 LED 어레이 위에 배치하여 개별 광점을 균일하고 눈부심 없는 조명 영역으로 혼합합니다.
4. 제어:사용자 인터페이스(버튼, 터치 센서 또는 앱)를 통해 사전 설정된 색상(화이트, 웜 화이트, 쿨 화이트)을 선택하거나 RGB 슬라이더를 통해 사용자 정의 색상을 선택할 수 있습니다. 마이크로컨트롤러는 이러한 입력을 R, G, B 채널에 대한 해당 PWM 듀티 사이클로 변환합니다.

이 사례는 이 부품을 사용할 때 전기적, 열적, 광학적 및 펌웨어 설계 고려사항의 통합을 강조합니다.

12. 기술 원리 소개

12.1 RGB LED의 작동 원리

RGB LED는 본질적으로 함께 캡슐화된 세 개의 독립적인 발광 다이오드(적색, 녹색, 청색)입니다. 각 다이오드는 전계발광을 통해 빛을 방출합니다: 반도체 재료(적색용 AlInGaP, 녹색 및 청색용 InGaN)의 p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자가 정공과 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 이 세 가지 기본 색상의 강도를 독립적으로 제어함으로써 가산 혼색을 통해 다양한 2차 색상을 생성할 수 있습니다.

13. 기술 동향

13.1 풀 컬러 LED의 진화

풀 컬러 LED 시장은 다음과 같은 동향에 초점을 맞춰 계속 발전하고 있습니다:

• 더 높은 효율(lm/W):에피택셜 성장 및 칩 설계의 지속적인 개선으로 단위 전력당 더 많은 광 출력을 얻어 에너지 소비와 열 부하를 줄입니다.
• 개선된 색 재현율 및 색역:디스플레이의 색역을 확장하고 조명의 색 재현 지수(CRI)를 향상시키기 위한 새로운 형광체 시스템 및 협대역 발광체(양자점과 같은)의 개발, 심지어 RGB 기반 시스템에서도.
• 소형화:TV 및 모니터용 미니 LED 백라이트와 같은 공간 제약이 있는 애플리케이션을 위해 유사하거나 향상된 성능을 가진 더 작은 패키지 크기(예: 2020, 1515)의 개발.
• 통합 스마트 기능:내장 드라이버, 컨트롤러 및 통신 인터페이스(예: I2C, SPI 또는 Zigbee/BLE와 같은 무선)를 갖춘 LED의 등장으로 IoT 연결 조명을 위한 시스템 설계가 단순화됩니다.
• 향상된 신뢰성:더 높은 온도와 더 가혹한 환경 조건을 더 잘 견디기 위한 패키징 재료(실리콘, 세라믹)의 발전으로 제품 수명이 연장됩니다.