SMD5050N 노란색 LED 데이터시트 - 5.0x5.0x1.6mm - 2.2V - 0.234W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

SMD5050N 시리즈는 안정적인 노란색 조명이 필요한 응용 분야를 위해 설계된 고휘도 표면 실장 LED입니다. 5.0mm x 5.0mm의 크기를 특징으로 하며, 넓은 120도 시야각을 제공하여 다양한 조명, 간판 및 표시등 응용 분야에 적합합니다. 주요 장점은 일관된 성능과 표준화된 빈닝 시스템에 있으며, 생산 로트 간 색상 및 광속 균일성을 보장합니다.

2. 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

다음 파라미터는 LED의 작동 한계를 정의합니다. 이 값을 초과하면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다.

• 순방향 전류 (IF): 90 mA (연속)
• 순방향 펄스 전류 (IFP): 120 mA (펄스 폭 ≤10ms, 듀티 사이클 ≤1/10)
• 소비 전력 (PD): 234 mW
• 작동 온도 (Topr): -40°C ~ +80°C
• 보관 온도 (Tstg): -40°C ~ +80°C
• 접합 온도 (Tj): 125°C
• 솔더링 온도 (Tsld): 리플로우 솔더링 시 200°C 또는 230°C에서 최대 10초.

2.2 일반 전기 및 광학 특성

표준 테스트 조건 T_s=25°C 및 I_F=60mA에서 측정.

• 순방향 전압 (V_F): 일반 2.2V, 최대 2.6V (±0.08V 허용 오차)
• 역방향 전압 (V_R): 5V
• 주 파장 (λ_d): 590 nm (일반)
• 역방향 전류 (I_R): 최대 10 µA
• 시야각 (2θ_1/2): 120도

3. 빈닝 시스템 설명

일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 성능 파라미터를 기준으로 분류(빈닝)됩니다.

3.1 광속 빈닝

I_F=60mA에서 빈닝. 광속 측정 허용 오차는 ±7%입니다.

• 코드 A6: 2.5 lm (최소), 3 lm (일반)
• 코드 A7: 3 lm (최소), 3.5 lm (일반)
• 코드 A8: 3.5 lm (최소), 4 lm (일반)
• 코드 A9: 4 lm (최소), 4.5 lm (일반)
• 코드 B1: 4.5 lm (최소), 5 lm (일반)

3.2 주 파장 빈닝

방출되는 노란색 빛의 특정 색조를 정의합니다.

• 코드 Y1: 585 nm ~ 588 nm
• 코드 Y2: 588 nm ~ 591 nm
• 코드 Y3: 591 nm ~ 594 nm

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 LED의 동작에 대한 통찰력을 제공합니다.

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류 (IV 곡선)

이 곡선은 인가된 순방향 전압과 결과 전류 간의 관계를 보여줍니다. 열 폭주를 방지하기 위해 적절한 전류 제한 회로를 설계하는 데 필수적입니다.

4.2 순방향 전류 대 상대 광속

이 그래프는 구동 전류에 따라 광 출력이 어떻게 변하는지 보여줍니다. 일반적으로 권장 작동 범위 내에서 거의 선형 관계를 보이지만, 매우 높은 전류에서는 열 증가로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다.

4.3 접합 온도 대 상대 스펙트럼 파워

이 곡선은 접합 온도가 LED의 스펙트럼 출력에 미치는 영향을 보여줍니다. 노란색 LED의 경우 온도가 증가하면 주 파장이 약간 이동하고 전체 광 출력이 감소할 수 있습니다.

4.4 스펙트럼 파워 분포

이 플롯은 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 방출되는 빛의 강도를 보여주며, 590nm 근처에서 피크를 갖는 노란색 LED의 단색 특성을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 포장 정보

5.1 물리적 치수

SMD5050N 패키지는 길이 5.0mm, 너비 5.0mm, 높이 1.6mm입니다. 치수 허용 오차는 .X 치수에 대해 ±0.10mm, .XX 치수에 대해 ±0.05mm로 지정됩니다.

5.2 권장 패드 및 스텐실 설계

안정적인 솔더링을 위해 특정 랜드 패턴과 스텐실 개구부 설계가 권장됩니다. 제공된 다이어그램은 적절한 솔더 접합 형성, 우수한 열 방산 및 기계적 안정성을 보장합니다. 설계는 일반적으로 6개의 패드(일반적인 3칩 구성에서 내부 LED 칩당 2개)를 특징으로 합니다.

5.3 극성 식별

LED 패키지에는 일반적으로 캐소드 핀 근처의 노치 또는 점과 같은 극성 표시가 포함됩니다. 올바른 방향은 회로 작동에 매우 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 습기 민감도 및 베이킹

SMD5050N LED는 습기 민감성(MSL)으로 분류됩니다. 원래 밀봉된 습기 차단 백이 열리고 부품이 지정된 한도를 초과하는 주변 습도에 노출된 경우, "팝콘" 손상을 방지하기 위해 리플로우 솔더링 전에 베이킹해야 합니다.

• 보관 조건 (미개봉): 온도 <30°C, 상대 습도 <85%.
• 보관 조건 (개봉): 12시간 이내 사용 또는 드라이 캐비닛(<20% RH 또는 질소 충전)에 보관.
• 베이킹 요구 사항: 습도 지시 카드에 노출 표시가 있거나 공기에 12시간 이상 노출된 경우 필요.
• 베이킹 방법: 원래 릴 위에서 60°C로 24시간. 60°C를 초과하지 마십시오. 베이킹 후 1시간 이내 사용 또는 드라이 보관 상태로 되돌리십시오.

6.2 리플로우 솔더링 프로파일

LED는 표준 적외선 또는 대류 리플로우 공정을 견딜 수 있습니다. 최대 피크 온도는 230°C 또는 200°C이며, 액상선 이상 시간은 10초를 초과하지 않아야 합니다. 사용된 솔더 페이스트에 대한 특정 프로파일을 참조하십시오.

7. 정전기 방전 (ESD) 보호

LED는 정전기 방전으로 인한 손상에 취약한 반도체 소자입니다.

7.1 ESD 손상 메커니즘

ESD는 잠재적 또는 치명적인 고장을 일으킬 수 있습니다. 잠재적 손상은 누설 전류를 증가시키고 수명을 단축시킬 수 있으며, 치명적인 고장은 즉시 작동 불능(고장난 LED)을 초래합니다.

7.2 ESD 제어 조치

• 접지된 방정전 작업대와 바닥을 사용하십시오.
• 작업자는 접지된 손목 스트랩, 방정전 작업복 및 장갑을 착용해야 합니다.
• 작업 영역의 정전기를 중화시키기 위해 이온화기를 사용하십시오.
• 모든 도구(예: 솔더링 인두)가 적절히 접지되었는지 확인하십시오.
• 취급 및 포장에는 전도성 또는 정전기 방산 재료를 사용하십시오.

8. 응용 및 회로 설계 제안

8.1 구동 방법론

최적의 성능과 수명을 위해 정전류원으로 LED를 구동하십시오. 이는 안정적인 광 출력을 보장하고 LED를 전류 스파이크 및 열 변동으로부터 보호합니다. 정전압원을 사용하는 경우 각 LED 스트링에 직렬 전류 제한 저항이 필수입니다.

8.2 권장 회로 구성

구성 A (개별 저항 사용): 각 LED 또는 병렬 스트링마다 자체 직렬 저항이 있습니다. 이는 개별 전류 조절을 제공하며 LED 간 V_F변동에 더 관대합니다.

구성 B (단일 저항이 있는 직렬 스트링): 여러 LED가 하나의 전류 제한 저항과 직렬로 연결됩니다. 이는 더 효율적이지만 더 높은 전압 공급이 필요하며 스트링의 모든 LED가 밀접하게 일치하는 V_F.

8.3 조립 시 주의사항

• 항상 ESD 보호 장비를 사용하여 LED를 취급하십시오.
• 실리콘 렌즈를 맨손으로 만지지 마십시오. 기름과 염분으로 인한 오염을 방지하여 광 출력 저하를 막기 위함입니다.
• 진공 피크업 도구 또는 부드러운 팁 핀셋을 사용하여 부드러운 실리콘 캡슐레이트 또는 와이어 본드를 기계적으로 손상시키지 않도록 하십시오.
• 시스템 테스트 중에는 입력 전원을 인가하기 전에 드라이버를 LED 부하에 연결하여 전압 과도 현상을 피하십시오.

9. 모델 번호 규칙

부품 번호는 구조화된 형식을 따릅니다:T [형상 코드] [칩 수] [렌즈 코드] - [광속 코드][파장 코드].

예시: T5A003YA는 다음과 같이 해석됩니다:

- T: 제조사 접두사.

- 5A: 5050N 패키지에 대한 형상 코드.

- 0: 내부 코드.

- 3: 패키지 내부의 세 개의 LED 칩.

- YA: 노란색, 특정 광속 및 파장 빈(광속용 A, 파장용 Y).

다른 코드는 렌즈 유형(00=없음, 01=렌즈 있음) 및 다양한 색상 옵션(R=빨강, G=초록, B=파랑 등)을 정의합니다.

10. 일반적인 응용 시나리오

SMD5050N 노란색 LED는 다음에 매우 적합합니다:

- 건축 및 장식 조명: 따뜻한 분위기 및 액센트 조명 생성.

- 간판 및 채널 레터: 균일한 백라이트 또는 조명 제공.

- 자동차 실내 조명: 계기판 및 경조등.

- 소비자 가전: 가전제품의 상태 표시등 및 백라이트.

- 전색 RGB 모듈: 조정 가능한 백색 또는 색상 혼합 시스템에서 노란색 구성 요소로 사용(적절한 형광체 변환 또는 다른 색상 LED와 함께 사용할 때).

11. 기술 비교 및 고려사항

3528과 같은 더 작은 패키지와 비교할 때, 5050은 더 큰 크기와 여러 칩을 수용할 수 있는 능력으로 인해 더 높은 총 광 출력을 제공합니다. 120도 시야각은 일부 집중 렌즈 LED보다 넓어 스포트 라이트보다는 영역 조명에 이상적입니다. 설계자는 열 관리를 고려해야 합니다. 소비 전력(최대 234mW)은 특히 높은 전류 또는 높은 주변 온도에서 구동할 때 최대 수명을 위해 적절한 PCB 구리 면적 또는 방열판이 필요합니다.

12. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 광속 코드(A6, A7 등) 간의 차이점은 무엇인가요?

A: 이러한 코드는 다른 밝기 등급을 나타냅니다. 더 높은 코드(예: B1)는 더 높은 최소 및 일반 광속 출력을 나타냅니다. 응용 분야에 필요한 밝기에 따라 빈을 선택하십시오.

Q: 솔더링 전에 항상 베이킹이 필요한가요?

A: 아닙니다. 베이킹은 습기 민감성 부품이 백의 습도 지시 카드에 지정된 한도를 초과하는 습한 환경에 노출되었거나 드라이 환경 외부에서 장기간 보관된 경우에만 필요합니다.

Q: 이 LED를 90mA로 연속 구동할 수 있나요?

A: 90mA는 절대 최대 정격이지만, 이 수준에서 연속 작동은 상당한 열을 발생시키고 수명을 단축시킬 가능성이 높습니다. 안정적인 장기 작동을 위해 적절한 열 관리와 함께 일반 테스트 전류인 60mA 이하로 LED를 구동하는 것이 좋습니다.

Q: 왜 저항이 있는 정전압원보다 정전류 드라이버를 권장하나요?

A: 정전류 드라이버는 LED 간 및 온도에 따른 순방향 전압(V_F) 변동을 보상하여 일관된 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지합니다. 특히 직렬 스트링의 경우 더 나은 안정성과 효율성을 제공합니다.

13. 설계 사례 연구

시나리오: 정보 표시 패널용 백라이트 유닛 설계.

1. 요구사항: 200mm x 100mm 영역에 걸쳐 균일한 노란색 조명, 목표 조도 150 lux.

2. LED 선택: 밝기와 넓은 시야각으로 인해 SMD5050N(코드 B1, 일반 5 lm)이 선택되었습니다.

3. 광학 설계: LED는 격자 패턴으로 배열되고, 개별 점을 균일한 필드로 혼합하기 위해 확산 시트가 위에 배치됩니다. 간격은 LED의 시야각과 목표 균일도를 기반으로 계산됩니다.

4. 전기 설계: LED는 직렬로 4개의 LED가 병렬 스트링으로 그룹화됩니다. 각 스트링에 60mA를 제공하는 정전류 드라이버가 선택됩니다. 드라이버 출력 전압은 4개 LED의 V_F합계(약 8.8V-10.4V)에 여유분을 더한 값을 초과해야 합니다.

5. 열 설계: PCB는 LED 열 패드에 연결된 넓은 구리 영역으로 설계됩니다. 열 비아는 열을 하단 구리층으로 전달합니다. 계산 결과 40°C 주변 환경에서 접합 온도가 80°C 이하로 유지됨을 확인합니다.

6. 조립: LED는 피크 앤 플레이스 기계를 사용하여 배치됩니다. 조립된 보드는 제어된 리플로우 솔더링 공정을 거치기 전에 MSL 지침에 따라 베이킹됩니다. 전 과정에 걸쳐 ESD 예방 조치가 유지됩니다.

14. 작동 원리

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 소자입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자가 활성층에서 p형 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 빛의 색상은 사용된 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. SMD5050N과 같은 단색 노란색 LED의 경우, 반도체 재료(일반적으로 AlInGaP 기반)는 약 590 나노미터의 파장에 해당하는 밴드갭을 갖도록 설계되었습니다.

15. 기술 동향

LED 산업은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 개선된 색 재현성 및 더 큰 신뢰성을 지속적으로 발전하고 있습니다. 노란색과 같은 단색 LED의 경우 동향은 다음과 같습니다:

- 더 좁은 파장 빈닝: 더 정밀한 색상 응용을 위한 주 파장에 대한 더 엄격한 제어.

- 더 높은 온도 작동: 더 높은 접합 온도에서 성능을 유지하는 재료 및 패키징 개발.

- 고출력 소형화: 더 큰 기존 패키지에 필적하는 광 출력을 제공하는 더 작은 패키지 크기.

- 통합 솔루션: 내장된 전류 조절, 보호 회로(ESD, 과열) 또는 심지어 스마트 조명 응용을 위한 마이크로컨트롤러가 있는 LED.

- 고급 형광체: 백색 및 광대역 스펙트럼 LED용이지만, 특정 색상 LED의 안정성과 품질에도 영향을 미칩니다.