SMD5050 RGB 풀컬러 LED 데이터시트 - 크기 5.0x5.0x1.6mm - 전압 2.2-3.4V - 전력 0.846W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

SMD5050-RGB는 생생한 색상 혼합과 안정적인 동작이 필요한 응용 분야를 위해 설계된 고성능 표면 실장 풀컬러 LED입니다. 이 소자는 단일 5.0mm x 5.0mm 패키지 내에 적색, 녹색, 청색 LED 칩을 통합하여 펄스 폭 변조(PWM) 또는 아날로그 전류 제어를 통해 넓은 스펙트럼의 색상을 생성할 수 있습니다. 주요 응용 분야로는 장식 조명, 건축물 액센트 조명, 디스플레이 백라이트, 간판 및 다이내믹한 색상 효과가 요구되는 소비자 가전이 있습니다.

이 LED의 핵심 장점은 세 개의 별도 발광체를 수용하는 컴팩트한 폼 팩터로, 세 개의 개별 이산 LED를 사용하는 것에 비해 PCB 설계와 조립을 단순화합니다. 일반적으로 120도의 넓은 시야각을 제공하여 다양한 각도에서 우수한 색상 균일성과 가시성을 보장합니다. 이 패키지는 리플로우 솔더링을 포함한 표준 SMT(표면 실장 기술) 조립 공정과의 호환성을 위해 설계되었습니다.

2. 기술 파라미터 및 사양

2.1 절대 최대 정격 (Ta=25°C)

다음 파라미터는 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이상으로 동작하는 것은 보장되지 않습니다.

• 순방향 전류 (IF):90 mA (연속)
• 순방향 펄스 전류 (IFP):120 mA (펄스 폭 ≤10ms, 듀티 사이클 ≤1/10)
• 전력 소산 (PD):846 mW
• 동작 온도 (Topr):-40°C ~ +80°C
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +80°C
• 접합 온도 (Tj):125°C
• 솔더링 온도 (Tsld):200°C 또는 230°C, 10초 (리플로우 프로파일)

2.2 전기-광학 특성 (Ta=25°C)

이 파라미터들은 표준 테스트 조건에서의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 순방향 전압 (적색, VF_R):일반값 2.2V, 최대값 2.6V (IF=60mA 기준)
• 순방향 전압 (녹색, VF_G):일반값 3.2V, 최대값 3.4V (IF=60mA 기준)
• 순방향 전압 (청색, VF_B):일반값 3.2V, 최대값 3.4V (IF=60mA 기준)
• 역방향 전압 (VR):5 V
• 역방향 전류 (IR):최대 10 µA
• 시야각 (2θ1/2):120도

2.3 파장 빈닝

응용 분야 내 색상 일관성을 보장하기 위해 LED는 특정 파장 빈으로 분류됩니다. 주요 파장 빈은 다음과 같습니다:

• 적색 (R):R1 (620-625nm), R2 (625-630nm)
• 녹색 (G):G5 (519-522.5nm), G6 (522.5-526nm), G7 (526-530nm)
• 청색 (B):B1 (445-450nm), B2 (450-455nm), B3 (455-460nm), B4 (460-465nm)

이 빈닝을 통해 설계자는 특정 색좌표가 요구되거나 여러 유닛 간의 엄격한 색상 일치가 필요한 응용 분야에 정밀한 색도 좌표를 가진 LED를 선택할 수 있습니다.

3. 성능 곡선 및 분석

3.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

I-V 특성은 드라이버 설계의 기본입니다. 적색 LED 칩은 녹색 및 청색 칩(일반값 ~3.2V)에 비해 낮은 순방향 전압(일반값 ~2.2V)을 나타내며, 이는 사용된 서로 다른 반도체 재료(예: 적색은 AlInGaP, 녹색/청색은 InGaN)와 일치합니다. 이 차이는 균형 잡힌 밝기와 적절한 색상 혼합을 달성하기 위해 각 색상에 대해 별도의 전류 제한 저항 또는 독립적인 정전류 채널을 포함하는 신중한 회로 설계를 필요로 합니다. 곡선은 다이오드 동작의 전형적인 급격한 턴온을 보여줍니다.

3.2 상대 스펙트럼 파워 대 접합 온도

LED의 스펙트럼 출력은 접합 온도 변화에 따라 이동합니다. 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 InGaN 기반 LED(녹색/청색)의 주 파장은 더 긴 파장(적색 편이)으로 이동하는 경향이 있으며, 광 출력은 감소합니다. AlInGaP 기반 적색 LED의 경우 파장도 이동할 수 있고 효율이 떨어집니다. 이 그래프는 변화하는 주변 온도에서 동작하거나 열 관리가 어려운 응용 분야에서 매우 중요하며, 인지되는 색상과 광 출력에 영향을 미칠 수 있습니다. 안정적인 색상 성능을 유지하려면 적절한 방열판과 열 설계가 필수적입니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 치수 및 외형도

패키지 치수는 5.0mm (길이) x 5.0mm (너비) x 1.6mm (높이)입니다. 도면에는 중요한 공차가 포함됩니다: .X 치수는 ±0.10mm 공차를, .XX 치수는 ±0.05mm 공차를 가집니다. LED는 6개의 단자(세 가지 색상 칩 각각의 애노드와 캐소드)를 특징으로 합니다.

4.2 권장 풋프린트 및 스텐실 설계

리플로우 중 신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성을 보장하기 위해 권장 PCB 랜드 패턴(풋프린트) 및 솔더 페이스트 스텐실 설계가 제공됩니다. 풋프린트에는 우수한 솔더 웨팅과 기계적 안정성을 용이하게 하는 열 완화 패턴과 적절한 패드 크기가 포함됩니다. 이 권장 레이아웃을 준수하면 툼스토닝, 정렬 불량 및 솔더 접합 불량을 방지하는 데 도움이 됩니다.

5. 조립, 취급 및 응용 가이드라인

5.1 습기 민감도 및 베이킹

SMD5050 패키지는 습기에 민감합니다(IPC/JEDEC J-STD-020C 기준 MSL 등급). 원래의 습기 차단 백이 개봉되고 부품이 지정된 한계를 초과하는 주변 습도에 노출되면, 흡수된 수분이 리플로우 솔더링 중에 기화하여 내부 박리 또는 균열("팝콘 현상")을 일으킬 수 있습니다.

• 보관:개봉하지 않은 백은 <30°C/<85% RH에서 보관하십시오. 개봉 후에는 <30°C/<60% RH에서 보관하고 12시간 이내에 사용하십시오.
• 베이킹:노출이 한계를 초과하거나 습도 지시 카드가 높은 습도를 나타내는 경우, 솔더링 전에 60°C에서 24시간 동안 베이킹하십시오. 60°C를 초과하지 마십시오. 베이킹 후 1시간 이내에 사용하거나 건조 캐비닛(<20% RH)에 보관하십시오.

5.2 정전기 방전 (ESD) 보호

LED는 ESD 손상에 취약한 반도체 소자이며, 특히 녹색, 청색 및 백색(여기서는 해당되지 않음) 종류가 그렇습니다. ESD는 즉각적인 고장(파괴적) 또는 수명 단축 및 성능 저하를 초래하는 잠재적 손상을 일으킬 수 있습니다.

• 주의사항:완전한 ESD 제어 프로그램을 구현하십시오: 접지된 손목 스트랩, 방진 매트, 이온화기 및 도전성 바닥재를 사용하십시오. ESD 보호 작업대에서만 LED를 취급하십시오.
• 포장:운송 및 보관에는 도전성 또는 분산성 재료를 사용하십시오.

5.3 회로 설계 권장사항

적절한 구동 회로는 성능과 수명에 매우 중요합니다.

• 전류 제한:각 색상 채널에 대해 항상 직렬 전류 제한 저항을 사용하십시오. 이는 공급 전압과 개별 LED 간 순방향 전압(Vf)의 변동에 대해 전류를 안정화시킵니다.
• 드라이버 유형:최적의 안정성과 열 폭주 방지를 위해 정전압 드라이버보다 정전류 드라이버를 강력히 권장합니다.
• 연결 극성:전원을 인가하기 전에 애노드/캐소드 극성을 확인하십시오. 역방향 연결은 LED를 손상시킬 수 있습니다.
• 전원 시퀀싱:연결 시, 먼저 드라이버 출력을 LED에 연결한 다음 드라이버에 입력 전원을 인가하여 전압 과도 현상을 피하십시오.

데이터시트는 두 가지 회로 구성을 설명합니다: 하나는 병렬 스트링당 하나의 저항을 사용하는 방식(Vf가 변할 경우 전류 불균형으로 인해 덜 이상적임)이고, 다른 하나는 각 LED마다 개별 저항을 사용하는 방식(더 나은 전류 제어를 위해 선호됨)입니다.

5.4 취급 주의사항

맨손으로 LED 렌즈를 직접 만지는 것을 피하십시오. 피부 기름은 실리콘 렌즈를 오염시켜 광학적 성능 저하와 광 출력 감소를 일으킬 수 있습니다. 진공 피킹 도구 또는 부품 취급용으로 설계된 깨끗한 핀셋을 사용하십시오. 핀셋으로 과도한 기계적 힘을 가하면 패키지 내부의 와이어 본딩이나 반도체 다이를 손상시킬 수 있습니다.

6. 주문 정보 및 모델 번호

제품은 특정 부품 번호 코딩 시스템을 따릅니다: T5A003FA. 문서에는 각 세그먼트에 대한 완전한 디코딩 세부 사항(플럭스 코드, 색온도, 내부 코드, 칩 수, 렌즈 코드 및 패키지 외형 포함)이 제공되지만, 핵심 식별자 "5050"은 패키지 크기를 확인하고, "RGB" 또는 "F"는 풀컬러(적색, 녹색, 청색) 유형을 나타냅니다.

7. 응용 노트 및 설계 고려사항

7.1 열 관리

최대 접합 온도가 125°C이지만, 더 낮은 온도에서 동작하면 수명이 크게 연장되고 색상 안정성이 유지됩니다. PCB에 열 확산을 위한 충분한 구리 면적이 있는지 확인하십시오. 고출력 또는 고밀도 어레이의 경우 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 능동 냉각 사용을 고려하십시오.

7.2 색상 혼합 및 제어

특정 백색점 또는 채도 높은 색상을 달성하려면 적색, 녹색, 청색 채널 간의 전류 비율을 정밀하게 제어해야 합니다. 이는 일반적으로 PWM 디밍을 통해 수행되며, 이는 LED의 최적 순방향 전압과 색상 특성을 유지하기 때문에 아날로그 디밍보다 색상 제어에 더 효과적입니다. 서로 다른 순방향 전압은 별도의 드라이버 채널 또는 저항과 함께 공통 전압 공급을 사용하는 경우 각 색상에 대해 신중하게 계산된 저항값을 필요로 합니다.

7.3 광학 설계

120도의 시야각은 넓고 람베르시안과 유사한 방사 패턴을 제공합니다. 집중된 빛이 필요한 응용 분야의 경우 렌즈나 반사경과 같은 2차 광학 소자를 LED 위에 장착할 수 있습니다. 실리콘 렌즈 재질은 비교적 부드럽습니다; 조립 중에 긁히지 않도록 주의해야 합니다.

8. 비교 및 차별화

세 개의 별도 SMD LED(예: 3528 패키지)를 사용하는 것과 비교하여, 통합된 SMD5050 RGB는 더 컴팩트한 솔루션을 제공하고, 픽 앤 플레이스 조립을 단순화하며(한 개 대 세 개의 부품), 짧은 거리에서 우수한 색상 혼합에 중요한 세 가지 색상점의 정확한 공간 정렬을 보장합니다. 이전 RGB LED 패키지와 비교하여, 5050은 더 큰 풋프린트로 인해 종종 더 높은 광 출력과 더 나은 열 성능을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

9.1 세 가지 색상을 하나의 저항으로 병렬 구동할 수 있나요?

아니요, 권장하지 않습니다. 적색, 녹색, 청색 칩의 순방향 전압(Vf)은 서로 다릅니다. 이들을 하나의 저항으로 병렬 연결하면 심각한 전류 불균형이 발생하여 대부분의 전류가 가장 낮은 Vf(일반적으로 적색)를 가진 채널로 흐르게 되어 색상이 틀리고 일부 칩에 과전류가 흐를 수 있습니다.

9.2 베이킹이 왜 필요하며, 더 높은 온도로 빨리 구울 수 있나요?

베이킹은 리플로우 중 손상을 방지하기 위해 흡수된 수분을 제거합니다. 60°C를 초과하지 마십시오. 더 높은 온도는 내부 재료(실리콘, 형광체(있는 경우), 접착제) 및 테이프 앤 릴 패키징 자체를 열화시킬 수 있습니다.

9.3 이 LED의 일반적인 수명은 얼마인가요?

LED의 수명(종종 L70 - 초기 광속의 70%까지의 시간으로 정의됨)은 주로 구동 전류와 접합 온도인 동작 조건에 크게 의존합니다. 권장 전류(칩당 60mA) 이하에서 동작하고 우수한 열 설계를 통해 낮은 접합 온도를 유지하면 수만 시간의 동작이 가능할 수 있습니다.

10. 실제 응용 예시

시나리오: 색상 변화 LED 스트립 설계.

1. 레이아웃:여러 개의 SMD5050 RGB LED가 정의된 피치(예: 30 LED/미터)로 플렉서블 PCB 스트립을 따라 배치됩니다.
2. 회로:각 LED의 R, G, B 애노드는 스트립 상의 개별 전류 제한 저항을 통해 공통 전원 레일(Vcc_R, Vcc_G, Vcc_B)에 연결됩니다. 캐소드는 마이크로컨트롤러에 의해 제어되는 N채널 MOSFET의 드레인에 연결됩니다.
3. 제어:마이크로컨트롤러는 각 LED 그룹(주소 지정 가능 스트립(예: WS2812B)의 경우 컨트롤러 칩이 통합된 3-LED 세그먼트로 그룹화됨)의 각 색상 채널에 대한 PWM 신호를 생성합니다. 이를 통해 각 세그먼트에 대해 독립적인 색상과 밝기 제어가 가능합니다.
4. 전원:5V 또는 12V 정전압 공급 장치가 사용됩니다. 스트립을 따라 발생하는 전압 강하를 고려하여 칩당 원하는 60mA를 제공하도록 전압과 저항값이 선택됩니다.
5. 조립:스트립은 습기 민감도 및 ESD 지침을 준수하여 SMT 공정을 사용하여 조립됩니다. 솔더링 후에는 방수를 위해 실리콘 코팅이 종종 적용됩니다.

11. 동작 원리

LED는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 다이오드의 문턱값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자가 활성층 내에서 p형 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 활성 영역에 사용된 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. SMD5050 RGB는 세 개의 이러한 접합을 하나의 패키지에 통합합니다. 이 접합들은 서로 다른 재료 시스템(예: 적색은 AlInGaP, 녹색과 청색은 InGaN)으로 만들어집니다. 각 칩에서 나오는 빛은 외부에서 혼합되어 인지되는 색상을 생성합니다.

12. 기술 동향

RGB LED의 일반적인 동향은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 개선된 색 재현성(더 넓은 색역) 및 더 높은 신뢰성으로 향하고 있습니다. 또한 대량 생산에서 일관성을 보장하기 위해 더 엄격한 색상 및 플럭스 빈닝으로의 이동도 있습니다. 제어 전자 장치와의 통합(예: 내장 IC가 있는 "스마트 LED" 또는 주소 지정 가능 LED 생성)은 점점 더 일반화되어 다이내믹 조명 응용 분야의 시스템 설계를 단순화하고 있습니다. 더 나아가, 패키징 재료의 발전은 더 나은 열 성능과 습도 및 자외선 노출과 같은 환경 요인에 대한 장기 내성을 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다.