SMD LED LTST-C21RKGKT 데이터시트 - 3.2x1.6x1.9mm - 2.4V - 75mW - 녹색 - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고성능 표면 실장 장치(SMD) 발광 다이오드(LED)의 사양을 상세히 설명합니다. 본 제품은 초고휘도 AlInGaP 반도체 소재를 사용하여 녹색광을 방출하는 탑마운트 칩 LED입니다. 현대적인 전자 조립 공정에 맞게 설계되어 자동 설치 장비 및 적외선(IR) 리플로우 솔더링과의 호환성을 특징으로 합니다. 본 장치는 유해물질 사용 제한(RoHS) 지침을 준수하는 그린 제품으로 분류됩니다. 효율적인 대량 생산을 위해 업계 표준인 7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 공급됩니다.

1.1 핵심 장점

• 고휘도: 우수한 발광 강도를 위해 첨단 AlInGaP 기술을 활용합니다.
• 현대적 제조 공정 준비 완료: 자동 픽 앤 플레이스 시스템 및 무연 IR 리플로우 솔더링 프로파일과 완벽 호환됩니다.
• 표준화된 패키징: EIA(Electronic Industries Alliance) 표준에 부합하는 테이프 및 릴 패키징으로, 광범위한 호환성을 보장합니다.
• 환경 규정 준수: RoHS 요구사항을 충족하여, 엄격한 환경 규정이 있는 글로벌 시장에 적합합니다.
• 디자인 유연성: 워터 클리어 렌즈는 다양한 제품 디자인과 조화를 이룰 수 있는 중립적인 외관을 제공합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

달리 명시되지 않는 한, 모든 파라미터는 주변 온도(Ta) 25°C에서 규정됩니다. 이러한 파라미터를 이해하는 것은 신뢰할 수 있는 회로 설계와 기대 성능 달성에 매우 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않으며, 신뢰할 수 있는 동작을 위해 피해야 합니다.

• 전력 소산 (Pd): 75 mW. 장치가 열로 방산할 수 있는 최대 총 전력.
• 피크 순방향 전류 (IFP): 80 mA. 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 허용되는 최대 전류. 짧고 고강도의 섬광에 사용됩니다.
• DC 순방향 전류(IF): 30 mA. 정상 상태 동작을 위한 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 역전압 (VR): 5 V. LED 양단에 역방향으로 인가할 수 있는 최대 전압.
• 동작 온도 범위: -30°C ~ +85°C. 장치가 작동하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위: -40°C ~ +85°C. 비작동 상태에서 보관할 수 있는 온도 범위입니다.
• 적외선 리플로우 조건: 260°C에서 10초. 리플로우 솔더링 중 최대 열 프로파일 노출 조건.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

이는 표준 테스트 조건(IF = 20mA)에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 광도 (Iv): 28.0 - 180.0 mcd (millicandela). 인간의 눈(CIE 곡선 기준)이 인지하는 광원의 밝기입니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템을 통해 관리됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2): 70도 (일반적). 광도가 0도(축상)에서의 광도의 절반이 되는 전체 각도. 이는 빔 확산을 정의합니다.
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 574 nm (typical). 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장.
• 주파장 (λ_d): 567.5 - 576.5 nm. CIE 색도도에서 유도되어, LED의 색을 지각적으로 일치시키는 단일 파장. 이는 색상 규격을 위한 핵심 매개변수입니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ): 15 nm (typical). 최대 강도의 절반에서 측정된 스펙트럼 대역폭(Full Width at Half Maximum - FWHM). 값이 작을수록 더 단색광에 가깝습니다.
• Forward Voltage (V_F): 1.80 - 2.40 V. 지정된 순방향 전류(20mA)에서 동작할 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하.
• Reverse Current (I_R): 10 μA (max) at V_R = 5V. 소자가 역방향 바이어스되었을 때 흐르는 작은 누설 전류.

3. Binning System 설명

생산 시 일관된 색상과 밝기를 보장하기 위해, LED는 측정된 특성에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 균일성을 위한 특정 애플리케이션 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도(Luminous Intensity) Binning

20mA의 시험 전류에서 빈닝됨. 각 빈 내 허용 오차는 +/-15%입니다.

• Bin N: 28.0 - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 - 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 - 112.0 mcd
• Bin R: 112.0 - 180.0 mcd

3.2 주파장 빈닝

20mA의 시험 전류에서 빈닝됨. 각 빈의 허용 오차는 +/- 1nm입니다.

• Bin C: 567.5 - 570.5 nm
• Bin D: 570.5 - 573.5 nm
• Bin E: 573.5 - 576.5 nm

강도와 파장 Bin(예: RC, QD)을 결합하면 어셈블리의 색상과 휘도 일관성에 대한 정밀한 사양을 제공합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에 특정 그래픽 곡선이 참조되어 있지만, 다음 분석은 표준 LED 동작과 제공된 파라미터를 기반으로 합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 LED는 전형적인 다이오드 I-V 특성을 나타냅니다. 순방향 전압(V_F)은 20mA에서 1.80V에서 2.40V의 지정된 범위를 가집니다. V_F 는 음의 온도 계수를 가지며, 접합 온도가 증가함에 따라 약간 감소함을 의미합니다. 안정적인 동작을 위해, 열 폭주를 방지하기 위해 정전압원보다 정전류원으로 LED를 구동하는 것이 강력히 권장됩니다.

4.2 발광 강도 대 순방향 전류

동작 범위 내에서 광도는 순방향 전류에 거의 비례합니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 열 증가로 인해 효율(루멘/와트)이 감소할 수 있습니다. 권장 테스트 전류인 20mA 이하에서 동작시키면 최적의 효율과 수명을 보장할 수 있습니다.

4.3 온도 의존성

LED 성능은 온도에 민감합니다. 접합 온도가 상승함에 따라:

• 광 출력 감소: 광 출력이 감소합니다. 정확한 디레이팅 계수는 제품에 따라 다릅니다.
• 순방향 전압 감소: I-V 특성에서 언급된 바와 같습니다.
• 파장 이동: 주파수는 온도가 증가함에 따라 일반적으로 더 긴 파장(적색 편이) 쪽으로 약간 이동할 수 있습니다.

PCB의 적절한 열 관리(충분한 구리 면적, 가능한 경우 써멀 비아)는 성능과 신뢰성을 유지하는 데 필수적이며, 특히 높은 주변 온도 또는 최대 정격 전류 근처에서 동작할 때 중요합니다.

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 장치 치수

패키지는 표준 SMD 형식입니다. 주요 치수는 자동화 조립에 적합한 본체 크기와 리드 구성입니다. 특별히 명시되지 않는 한 모든 치수 공차는 일반적으로 ±0.10mm입니다. 설계자는 정확한 랜드 패턴 설계를 위해 상세한 기계 도면을 참조해야 합니다.

5.2 극성 식별

LED 패키지에는 캐소드가 일반적으로 노치, 녹색 점, 렌즈의 모서리 절단 등 시각적 표시자로 표시됩니다. 장치가 정상 작동하도록 하려면 배치 시 올바른 극성을 준수해야 합니다.

5.3 권장 솔더링 패드 레이아웃

신뢰할 수 있는 솔더 접합, 적절한 정렬 및 충분한 기계적 강도를 보장하기 위해 권장 풋프린트(랜드 패턴)가 제공됩니다. 이 레이아웃을 준수하면 리플로우 중 툼스토닝(한쪽 끝으로 부품이 서는 현상)을 방지하고 PCB와의 양호한 열적 연결을 보장하는 데 도움이 됩니다.

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 IR 리플로우 납땜 프로파일

해당 장치는 무연(Pb-free) 솔더링 공정과 호환됩니다. JEDEC 표준을 준수하는 권장 리플로우 프로파일이 제공됩니다. 주요 매개변수는 다음과 같습니다:

• 예열: 150-200°C
• 예열 시간: 최대 120초.
• 피크 온도: 최대 260°C.
• 액상선 이상 시간: 장치는 최대 10초 동안 최고 온도에 노출되어야 합니다. 리플로우는 최대 두 번 수행해야 합니다.

프로파일은 사용된 특정 PCB 설계, 부품, 솔더 페이스트 및 오븐에 대해 특성화되어야 합니다.

6.2 핸드(수동) 납땜

핸드 솔더링이 필요한 경우:

• 인두 온도: 최대 300°C.
• 납땜 시간: 리드당 최대 3초.
• 시도 횟수: 납땜은 한 번만 수행해야 합니다. 반복 가열을 피하십시오.

미세 팁이 있는 온도 조절 납땜 인두 사용을 권장합니다.

6.3 세정

납땜 후 세척이 필요한 경우:

• 지정된 세정제만 사용하십시오. 지정되지 않은 화학 물질은 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있습니다.
• 권장 용매는 상온의 ethyl alcohol 또는 isopropyl alcohol입니다.
• 침지 시간은 1분 미만이어야 합니다.

6.4 Storage & Handling

• ESD 주의사항: LED는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 취급 시 정전기 방지 손목띠, 정전기 방지 매트 및 적절하게 접지된 장비를 사용하십시오.
• Moisture Sensitivity: 업계 표준에 따르면, 본 장치는 수분에 민감할 가능성이 있습니다. 원래 밀봉된 Moisture-Barrier Bag이 개봉된 경우:
  • 30°C 이하, 상대 습도 60% 이하에서 보관하십시오.
  • 개봉 후 1주일 이내에 IR 리플로우를 완료하는 것이 권장됩니다.
  • 원래 포장에서 꺼내 장기간 보관할 경우, 건조제를 넣은 밀폐 용기나 질소 건조기에서 보관하십시오.
  • Devices stored out of bag for >1 week should be baked at approximately 60°C for at least 20 hours before soldering to remove absorbed moisture and prevent "popcorning" during reflow.

7. Packaging & Ordering Information

7.1 테이프 및 릴 사양

• 릴 크기: 직경 7인치.
• 테이프 폭: 8mm.
• 릴 당 수량: 3000 pieces (표준 풀 릴).
• 최소 포장 수량: 잔여 수량은 500개 단위.
• 포장 표준: ANSI/EIA-481 규격을 준수합니다.
• 커버 테이프: 빈 부품 포켓은 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다.
• 누락된 부품: 사양에 따라 최대 두 개의 연속 누락 램프(빈 포켓)가 허용됩니다.

8. 응용 분야 권장사항

8.1 대표적인 애플리케이션 시나리오

이 LED는 소형이면서 밝은 녹색 표시등이 필요한 다양한 응용 분야에 적합하며, 다음을 포함하되 이에 국한되지 않습니다:

• 소비자 가전(라우터, 충전기, 가전제품)의 상태 및 전원 표시등.
• 키보드 또는 제어판의 키 백라이트.
• 디스플레이 패널 상태 표시등.
• 자동차 내부 조명(비중요 기능, 추가 검토 대상).
• 휴대용 전자 장치.

일반적인 전자 장비용으로 제작되었습니다. 고장 시 안전에 위협이 될 수 있는(항공, 의료, 교통 안전 시스템 등) 탁월한 신뢰성이 요구되는 응용 분야의 경우, 별도의 상담과 자격 심사가 필수입니다.

8.2 회로 설계 고려사항

• 전류 제한: 반드시 직렬 전류 제한 저항이나 전용 정전류 LED 구동 회로를 사용하십시오. 저항값은 옴의 법칙을 사용하여 계산합니다: R = (V_공급 - V_F) / I_F. 데이터시트의 최대 V_F (2.40V)를 사용하여 낮은 V_F 부품에서도 전류가 한계를 초과하지 않도록 하십시오.
• 병렬 연결: LED를 직접 병렬로 연결하는 것은 피하십시오. V_F 의 미세한 차이로 인해 전류 불균형이 발생하여, 한 LED가 대부분의 전류를 차지하고 조기에 고장날 수 있습니다. 각 LED마다 별도의 전류 제한 저항을 사용하거나, 다중 채널을 가진 정전류 드라이버를 사용하십시오.
• 직렬 연결: LED를 직렬로 연결하면 각 소자를 통과하는 전류가 동일하게 유지되어 균일한 밝기에 유리합니다. 전원 전압이 모든 V_F 드롭과 전류 조정기의 여유분을 합한 값보다 충분한지 확인하십시오.
• 열 관리: 고전류 또는 고주변 온도에서의 연속 동작을 위해서는 PCB 레이아웃을 고려해야 합니다. LED의 열 패드(있는 경우) 아래에 작은 구리 패드를 제공하거나 캐소드 패드를 더 큰 구리 평면에 연결하면 열 방산에 도움이 될 수 있습니다.
• 역전압 보호: LED는 최대 5V의 역전압을 견딜 수 있지만, 역극성이 가능한 회로(예: 사용자가 설치 가능한 모듈)에서는 직렬 다이오드나 LED 양단에 병렬 션트 다이오드와 같은 보호 장치를 포함하는 것이 좋은 방법입니다.

9. Technical Comparison & Differentiation

기존의 표준 GaP(Gallium Phosphide) 녹색 LED와 같은 구형 LED 기술에 비해, 이 AlInGaP 기반 장치는 상당한 장점을 제공합니다:

• Higher Brightness: AlInGaP 소재는 훨씬 더 높은 발광 효율을 제공하여, 동일한 입력 전류에서 더 큰 광 출력을 얻을 수 있습니다.
• 더 나은 색 순도: 스펙트럼 반치폭이 상대적으로 좁아(일반적으로 15nm), 광범위 스펙트럼 대안에 비해 더 포화되고 순수한 녹색을 구현합니다.
• 현대 공정 호환성: 본 패키지와 재료는 무연(lead-free) 고온 IR 리플로우 공정과의 호환성을 위해 특별히 설계되었으며, 이는 현대적인 RoHS 준수 제조에 필수적입니다.
• 표준화: EIA 패키지와 테이프 앤 릴 포맷은 자동화 조립 라인에의 원활한 통합을 보장하여, 비표준 또는 벌크 포장된 부품에 비해 설정 시간과 부착 오류를 줄입니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQs)

10.1 Peak Wavelength와 Dominant Wavelength의 차이는 무엇인가요?

피크 파장(λ_P) 은 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 물리적 파장입니다. 주파장 (λ_d) 지각적 색상 일치(perceptual color match)는 인간의 눈이 LED의 혼합 출력과 동일한 색으로 인지하는 단일 파장을 의미합니다. 이러한 녹색 LED와 같은 단색 LED의 경우, 종종 근접하지만 λ_d 는 설계에서 색상 사양을 위한 핵심 매개변수입니다.

10.2 전원 공급 장치가 정확히 2.0V일 경우, 전류 제한 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있나요?

아니요, 권장되지 않으며 위험합니다. 순방향 전압(V_F)은 1.80V에서 2.40V까지 변동합니다. 2.0V 전원과 V_F 가 1.85V인 LED가 있는 경우, 0.15V의 작은 차이로 인해 (LED의 동적 저항과 회로의 기생 저항에 의해서만 제한되는) 크고 제어되지 않은 전류가 흐르게 되어, 최대 전류를 초과하여 LED를 손상시킬 가능성이 높습니다. 항상 전류 제한 기구를 사용하십시오.

10.3 바이닝 시스템이 존재하는 이유는 무엇이며, 어떤 바인을 선택해야 합니까?

제조 공정상의 변동으로 인해 색상과 밝기에 미세한 차이가 발생합니다. 바이닝은 LED를 일관성 있는 그룹으로 분류합니다. 응용 분야에 따라 바인을 선택하세요:

• 단일 표시등의 경우, 일반적으로 어떤 바인을 사용해도 무방합니다.
• 동일하게 보여야 하는 다중 LED(예: 일렬로 배치된 상태 표시등)의 경우, 시각적 균일성을 보장하기 위해 동일한 광도 및 파장 바인(예: 모두 "QD")을 지정하세요.
• 가장 밝은 출력을 원할 경우 최고 광도 등급(R)을 지정하십시오. 특정한 녹색 색조를 원할 경우 해당 파장 등급(C, D 또는 E)을 지정하십시오.

10.4 데이터시트에 75mW의 전력 소산이 언급되어 있습니다. 이를 어떻게 계산합니까?

LED의 전력 소모(P_d)는 주로 다음과 같이 계산됩니다: P_d ≈ V_F * I_F. 예를 들어, 최대 연속 전류(I_F = 30mA) 및 전형적인 V_F 가 2.1V일 때, P_d = 0.030A * 2.1V = 63mW로, 최대 75mW 미만입니다. 최악의 경우 계산에는 항상 최대 V_F 를 사용하십시오: 0.030A * 2.40V = 72mW. 이는 작은 안전 여유를 남깁니다. 주변 온도를 포함한 작동 조건이 과열 없이 이 소산을 허용하는지 확인하십시오.

11. Practical Design & Usage Examples

11.1 예시 1: 간단한 5V 표시기 회로

목표: 5V DC 전원에서 I = 20mA로 단일 LED 구동_F = 20mA. 계산: 최악의 경우 V를 가정_F = 2.40V._R = 5V - 2.40V = 2.60V._R / I_F = 2.60V / 0.020A = 130 Ω. 부품 선정: 가장 가까운 표준 저항 값을 선택하십시오. 예를 들어, 130Ω 또는 150Ω. 150Ω 저항을 사용하면 I_F ≈ (5V - 2.40V)/150Ω = 17.3mA가 되어 안전하며 여전히 밝습니다. 저항 정격 전력: P_저항기 = I² * R = (0.020)² * 150 = 0.06W. 표준 1/8W (0.125W) 또는 1/4W 저항기로 충분합니다.

11.2 예제 2: 12V 전원으로 다중 LED 구동하기

목표: 12V 전원에서 I 전류로 세 개의 LED를 직렬로 구동_F = 20mA. 계산: 총 LED V_F (최악의 경우 최대값): 3 * 2.40V = 7.20V._R = 12V - 7.20V = 4.80V. 장점: 직렬 연결은 세 개의 LED를 통과하는 전류가 동일함을 보장하여, 각 LED의 V_F 값이 달라도 균일한 밝기를 유지합니다. 개별 저항 세 개를 사용하는 것에 비해 전류 제한 저항이 하나만 필요하므로 효율성이 향상됩니다.

12. 기술 소개

12.1 AlInGaP 반도체 원리

AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)는 주로 고휘도 적색, 주황색, 황색 및 녹색 LED에 사용되는 III-V족 화합물 반도체 소재입니다. 에피택셜 성장 과정에서 결정 격자 내 알루미늄, 인듐, 갈륨, 인의 비율을 정밀하게 조절함으로써 엔지니어는 소재의 밴드갭을 "조정"할 수 있습니다. 밴드갭 에너지는 접합부에서 전자와 정공이 재결합할 때 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. AlInGaP는 황색에서 적색 스펙트럼의 색상에 대해 기존 소재 대비 더 높은 양자 효율과 열적 안정성을 제공하여, 더 밝고 신뢰할 수 있는 소자를 구현합니다. 이 특정 부분의 녹색 발광은 조성을 더 높은 밴드갭 에너지 쪽으로 밀어붙여 달성됩니다.

13. 산업 동향

13.1 지시 LED의 발전

SMD 지시등 LED의 트렌드는 계속해서 다음과 같은 방향으로 진행되고 있습니다:

• 효율성 향상: 주어진 밝기에 대한 전력 소비를 줄이기 위해 와트당 더 많은 루멘을 제공하는 새로운 반도체 재료 및 칩 구조(플립칩 설계 등) 개발.
• 소형화: 패키지 크기가 점점 작아지고 있습니다(예: 0402, 0201 미터법 사이즈). 이는 웨어러블 기기와 초슬림 스마트폰과 같이 점점 더 컴팩트해지는 장치에서 귀중한 PCB 공간을 절약하기 위함입니다.
• Enhanced Reliability & Robustness: 더 높은 리플로우 온도, 더 가혹한 환경 조건을 견디고 더 나은 내습성을 제공하기 위해 개선된 패키징 재료와 공정.
• 통합 솔루션: 회로 설계를 간소화하고 부품 수를 줄이기 위해 내장형 전류 제한 저항 또는 IC 드라이버("패키지 내 LED 드라이버")를 갖춘 LED의 성장.
• 색 영역 확대: 풀 컬러 디스플레이 및 조명에 유용한 더 순수하고 채도 높은 녹색 및 청록색을 구현하기 위해 다양한 기판 위의 gallium nitride (GaN) 및 quantum dot 기술과 같은 소재에 대한 지속적인 연구.

여기에 문서화된 장치는 RoHS 준수, 리플로우 호환성 및 고휘도와 같은 특징을 갖춰 범용 지시등 애플리케이션을 위한 현재 주류 표준을 대표합니다.