3.1mm 확산형 적색 LED 램프 데이터시트 - 직경 3.1mm - 순방향 전압 2.4V - 소비 전력 75mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 스루홀 방식으로 장착되는 확산 렌즈 LED 램프의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 장치는 신뢰할 수 있는 성능과 쉬운 조립이 요구되는 일반 목적의 표시 및 조명 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 주요 구성 재료는 적색광 생산에 있어 높은 효율성과 안정성으로 알려진 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)입니다. 본 제품은 납(Pb)과 같은 유해 물질이 없는 RoHS 지침을 준수합니다.

이 LED의 핵심 장점은 적당히 밝은 환경에서도 우수한 가시성을 보장하는 높은 광도 출력을 포함합니다. 낮은 전력 소비를 특징으로 하여 배터리 구동 장치나 에너지 효율이 우선시되는 애플리케이션에 적합합니다. 낮은 전류 요구 사항 덕분에 마이크로컨트롤러 GPIO 핀이나 로직 출력에서 적절한 전류 제한 저항을 통해 직접 구동이 가능하여 집적 회로와 호환됩니다. 3.1mm 직경 패키지는 인쇄 회로 기판(PCB)이나 패널에 장착하기 위한 다용도 폼 팩터를 제공합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 정격은 주변 온도(T_A) 25°C에서 지정됩니다. 최대 연속 소비 전력은 75mW입니다. 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 허용되는 피크 순방향 전류는 90mA입니다. 권장 최대 연속 DC 순방향 전류는 30mA입니다. 50°C 이상부터는 0.4mA/°C의 선형 디레이팅 팩터가 적용되어 온도가 상승함에 따라 안전 작동 전류가 감소함을 의미합니다. 장치는 -40°C ~ +100°C의 주변 온도 범위 내에서 작동할 수 있으며, -55°C ~ +100°C의 온도에서 보관할 수 있습니다. 납땜 시, LED 본체에서 2.0mm 떨어진 지점에서 측정했을 때 리드는 최대 5초 동안 260°C를 견딜 수 있습니다.

2.2 전기 및 광학적 특성

일반적인 작동 특성은 표준 테스트 조건인 T_A=25°C 및 순방향 전류(I_F) 20mA에서 측정됩니다.

• 광도(I_V):최소 85mcd에서 최대 310mcd까지 범위를 가지며, 일반적인 값은 240mcd입니다. 이 측정은 CIE 명시도 눈 반응 곡선에 근사하는 센서와 필터를 사용합니다.
• 시야각(2θ_1/2):60도입니다. 이는 광도가 축방향(온-액시스) 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로, 빛을 확산시키는 확산 렌즈의 특징입니다.
• 피크 발광 파장(λ_P):632nm입니다. 이는 스펙트럼 파워 분포가 가장 높은 파장입니다.
• 주 파장(λ_d):617nm에서 629nm까지 범위를 가지며, 일반적인 값은 621nm입니다. 이는 CIE 색도도에서 유도된, LED의 색상(적색)을 정의하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반치폭(Δλ):20nm입니다. 이는 스펙트럼 순도를 나타내며, 값이 작을수록 더 단색광에 가까운 광원임을 의미합니다.
• 순방향 전압(V_F):일반적으로 2.4V이며, I_F=20mA에서 최대 2.4V입니다. 최소값은 2.0V입니다.
• 역방향 전류(I_R):역방향 전압(V_R) 5V가 인가될 때 최대 100μA입니다. 이 장치는 역방향 작동을 위해 설계되지 않았으며, 이 테스트 조건은 특성화를 위한 것임을 유의하는 것이 중요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

본 제품은 생산 배치 내 일관성이나 특정 애플리케이션 요구 사항을 보장하기 위해 핵심 성능 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 20mA에서 측정된 밀리칸델라(mcd) 단위로 세 가지 광도 빈으로 분류됩니다:

• 빈 EF:최소 85 mcd, 최대 140 mcd.
• 빈 GH:최소 140 mcd, 최대 240 mcd.
• 빈 J:최소 240 mcd, 최대 310 mcd.

각 빈 한계에 대한 허용 오차는 ±15%입니다.

3.2 주 파장 빈닝

LED는 색상 일관성을 제어하기 위해 주 파장에 따라 빈닝됩니다:

• 빈 H28:617.0 nm ~ 621.0 nm.
• 빈 H29:621.0 nm ~ 625.0 nm.
• 빈 H30:625.0 nm ~ 629.0 nm.

각 빈 한계에 대한 허용 오차는 ±1 nm입니다. 광도 및 파장에 대한 특정 빈 코드는 일반적으로 포장에 표시되거나 공급업체로부터 제공되어 색상이나 밝기가 중요한 애플리케이션을 위한 정밀한 선택을 가능하게 합니다.

4. 성능 곡선 분석

PDF에는 일반적인 특성 곡선이 언급되어 있지만, 제공된 텍스트에는 실제 그래프가 포함되어 있지 않습니다. 표준 LED 동작과 주어진 파라미터를 기반으로 이러한 곡선의 성질을 추론할 수 있습니다.I-V(전류-전압) 곡선은 지수 관계를 보여주며, 테스트 전류 20mA에서 순방향 전압이 약 2.0-2.4V일 것입니다.광도 대 순방향 전류(I_V-I_F) 곡선은 일반 작동 범위에서 일반적으로 선형적이며, 이는 빛 출력이 전류에 정비례함을 나타냅니다.광도 대 주변 온도곡선은 음의 계수를 보여주며, 접합 온도가 증가함에 따라 빛 출력이 감소함을 의미합니다.스펙트럼 분포곡선은 632nm의 피크 파장을 중심으로 반치폭 20nm의 종 모양 곡선이 될 것이며, 이는 적색광 출력을 정의합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

장치는 확산 렌즈가 있는 직경 3.1mm의 원형 패키지에 수납되어 있습니다. 주요 치수 정보는 다음과 같습니다: 모든 치수는 밀리미터(인치) 단위입니다; 달리 명시되지 않는 한 표준 허용 오차는 ±0.25mm입니다; 플랜지 아래 수지의 최대 돌출은 1.0mm입니다; 리드 간격은 리드가 패키지 본체에서 나오는 지점에서 측정됩니다. 상세한 치수 도면은 일반적으로 본체 직경, 렌즈 모양, 리드 길이 및 리드 직경을 보여줍니다.

5.2 극성 식별

스루홀 LED의 경우, 극성은 일반적으로 리드 길이(더 긴 리드가 애노드, 양극)나 렌즈 가장자리 또는 플라스틱 플랜지의 평평한 부분으로 표시됩니다. 캐소드(음극)는 일반적으로 더 짧은 리드나 평평한 부분이 있는 쪽과 연결됩니다.

5.3 포장 사양

LED는 정전기 방지 백에 포장됩니다. 표준 포장 수량은 백당 1000개, 500개, 200개 또는 100개입니다. 이러한 백 10개가 내부 카톤에 배치되어 총 10,000개가 됩니다. 마지막으로, 내부 카톤 8개가 외부 운송 카톤에 포장되어 외부 카톤당 총 80,000개가 됩니다. 모든 운송 로트에서 최종 팩만이 완전한 팩이 아닐 수 있음이 명시되어 있습니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 보관 조건

LED는 30°C 이하, 상대 습도 70% 이하의 환경에 보관해야 합니다. 원래의 습기 차단 포장에서 꺼낸 경우, 3개월 이내에 사용하는 것이 권장됩니다. 원래 백 외부에서 장기 보관할 경우, 습기 흡수를 방지하기 위해 건조제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 환경 데시케이터에 보관해야 합니다.

6.2 리드 성형

리드를 구부려야 하는 경우, 이는 일반 실온에서 그리고납땜 전에수행되어야 합니다. 굽힘은 LED 렌즈 베이스에서 최소 3mm 떨어진 지점에서 이루어져야 합니다. 리드 프레임의 베이스는 굽힘 중 지렛대로 사용되어서는 안 되며, 이는 에폭시 실링에 스트레스를 가하지 않기 위함입니다. PCB 조립 중에는 최소한의 클린칭 힘을 사용해야 합니다.

6.3 납땜 공정

이 스루홀 램프 타입에는 웨이브 납땜이나 인두를 이용한 핸드 납땜이 적합한 공정입니다.적외선(IR) 리플로우는 권장되지 않습니다.에폭시가 리드를 타고 올라가는 것을 방지하고 열 손상을 피하기 위해 렌즈 베이스에서 납땜 지점까지 최소 3mm의 간격을 유지해야 합니다. LED 렌즈는 납땜에 담가서는 안 됩니다.

권장 납땜 조건:

• 인두:최대 온도 350°C, 리드당 최대 납땜 시간 3초(한 번만).
• 웨이브 납땜:최대 예열 온도 100°C, 최대 60초. 최대 솔더 웨이브 온도 260°C, 최대 접촉 시간 5초.

과도한 온도나 시간은 렌즈 변형이나 치명적인 고장을 초래할 수 있습니다.

7. 애플리케이션 권장사항

7.1 용도 및 주의사항

이 LED는 사무 장비, 통신 장치 및 가정용 애플리케이션을 포함한 일반 전자 장비용으로 설계되었습니다. 사전 협의 및 적격성 평가 없이는 고장이 생명이나 건강을 위협할 수 있는 안전-중요 또는 고신뢰성 애플리케이션(예: 항공, 의료 생명 유지 장치, 운송 제어)에서의 사용은 권장되지 않습니다.

7.2 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 장치입니다. 여러 LED를 병렬로 구동할 때 균일한 밝기를 보장하기 위해강력히 권장됩니다각 LED와 직렬로 개별 전류 제한 저항을 사용하는 것입니다(회로 모델 A). 전압원에서 LED를 직접 병렬로 구동하는 것(회로 모델 B)은 권장되지 않습니다. 개별 LED 간의 순방향 전압(V_F) 특성의 작은 변동이 전류 분배에 상당한 차이를 일으켜 결과적으로 불균일한 밝기를 초래할 수 있기 때문입니다. 직렬 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (V_공급- V_F) / I_F, 여기서 I_F는 원하는 순방향 전류(예: 20mA)입니다.

7.3 정전기 방전(ESD) 보호

이 LED는 정전기 방전으로 인한 손상에 취약합니다. 취급 및 조립 중에 예방 조치를 취해야 합니다:

• 작업자는 접지된 손목 스트랩이나 정전기 방지 장갑을 착용해야 합니다.
• 모든 장비, 작업대 및 보관대는 적절히 접지되어야 합니다.
• 플라스틱 렌즈 표면에 축적될 수 있는 정전기를 중화시키기 위해 이오나이저를 사용하십시오.

ESD 손상은 높은 역방향 누설 전류, 비정상적으로 낮은 순방향 전압 또는 낮은 전류에서 점등되지 않는 것으로 나타날 수 있습니다.

8. 세척

납땜 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올과 같은 알코올 계 용매만 사용해야 합니다. 강력한 화학 물질이나 초음파 세척은 에폭시 렌즈나 내부 구조를 손상시킬 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 고려사항

GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) 적색 LED와 같은 구형 기술과 비교하여, 이 AlInGaP 장치는 상당히 높은 광 효율을 제공하여 동일한 입력 전류에서 더 큰 밝기를 얻을 수 있습니다. 확산 렌즈는 투명하거나 워터클리어 렌즈에 비해 더 넓고 균일한 시야각을 제공하며, 이는 다양한 각도에서 볼 필요가 있는 상태 표시기에 이상적입니다. 3.1mm 크기는 일반적인 산업 표준으로, 더 작은 2mm 또는 3mm LED나 더 큰 5mm 및 10mm 타입에 비해 빛 출력과 보드 공간 소비 사이의 좋은 균형을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

A: 피크 파장(λ_P=632nm)은 LED가 방출하는 빛 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주 파장(λ_d=~621nm)은 시각적 색상을 정의하는 인간의 색상 인지(CIE 차트)를 기반으로 계산된 값입니다. 이들은 종종 다릅니다.

Q: 직렬 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있나요?

A: 아니요. LED를 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류 흐름, 과열 및 즉각적인 고장을 일으킬 가능성이 높습니다. 전류 조절을 위해 직렬 저항은 필수입니다.

Q: 빈닝 시스템이 왜 필요한가요?

A: 제조 공정 변동으로 인해 성능에 약간의 차이가 발생합니다. 빈닝은 엄격하게 제어된 파라미터(밝기, 색상)를 가진 그룹으로 LED를 분류하여, 일관성이 필요한 애플리케이션에 설계자가 적절한 빈을 선택할 수 있게 합니다.

Q: 절대 최대 정격을 초과하면 어떻게 되나요?

A: 이러한 한계를 초과하여 작동하면, 아주 짧은 시간이라도 빛 출력 감소, 색상 변화 또는 완전 고장과 같은 되돌릴 수 없는 손상을 초래할 수 있습니다. 항상 안전 마진을 두고 설계하십시오.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 소비자 오디오 앰프용 다중 표시기 패널 설계.패널에는 10개의 적색 전원/상태 표시기가 필요합니다. 모든 LED가 동일한 밝기와 색상을 갖도록 하기 위해, 설계자는 공급업체로부터 동일한 광도 빈(예: GH 빈: 140-240 mcd)과 동일한 파장 빈(예: H29: 621-625 nm)의 LED를 지정합니다. 보드에는 5V 레일이 사용 가능합니다. 일반적인 V_F2.4V와 목표 I_F20mA를 사용하여 직렬 저항을 계산합니다: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω. 표준 130Ω 또는 150Ω 저항이 선택됩니다. 각 LED는 앰프의 마이크로컨트롤러의 트랜지스터나 GPIO 핀에 의해 제어되는 5V 레일에 연결된 자체 저항을 가집니다. 조립 중 기술자들은 ESD 안전 관행을 사용하고 리드당 320°C에서 2초 미만으로 LED를 핸드 납땜하여 렌즈로부터 3mm 간격이 유지되도록 합니다.

12. 작동 원리

LED는 반도체 다이오드입니다. 밴드갭을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역(이 경우 AlInGaP 층)에서 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 특정 재료 구성(AlInGaP)은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다—이 경우 적색 스펙트럼입니다. 확산 에폭시 렌즈에는 방출된 광자의 방향을 무작위화하는 산란 입자가 포함되어 있어, 투명 렌즈에 비해 더 넓고 부드러운 빔 패턴을 생성합니다.

13. 기술 동향

LED 기술의 일반적인 동향은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 향상된 색 재현성 및 더 큰 신뢰성으로 향하고 있습니다. 표시기 타입 LED의 경우 소형화(예: 1.6mm, 1.0mm 패키지)가 계속되고 있습니다. 또한 소비자 가전 및 자동차 애플리케이션의 요구를 충족시키기 위해 더 넓고 일관된 시야각과 더 엄격한 빈닝 허용 오차에 대한 강조도 증가하고 있습니다. 더 나아가, 지속 가능성을 위한 추진은 전 생애 주기에 걸쳐 환경 영향을 줄이는 재료와 공정을 촉진하고 있습니다.