탑 뷰 LED 67-21 시리즈 기술 데이터 시트 - P-LCC-2 패키지 - 블루 468nm - 20mA 3.2V - 120° 시야각

1. 제품 개요

67-21 시리즈는 소형 P-LCC-2 표면 실장 패키지에 장착된 탑 뷰 LED 제품군을 대표합니다. 이 시리즈는 다양한 전자 애플리케이션에서 광학적 지시기로서 신뢰할 수 있는 성능을 제공하도록 설계되었습니다. 이 장치는 무색 투명 창과 흰색 패키지 본체를 특징으로 하며, 이는 광학적 효율성과 미적 다양성에 기여합니다.

핵심 설계 철학은 최적화된 패키지 형상과 내부 반사판을 통해 달성된 넓은 시야각 제공에 중점을 둡니다. 이 특성은 균일한 빛 분포가 중요한 라이트 파이프를 사용하는 애플리케이션에 LED를 특히 적합하게 만듭니다. 또한, 이 장치는 낮은 전류 수준에서 작동하므로 휴대용 및 배터리 구동 장비와 같은 전력 민감 애플리케이션에 탁월한 선택입니다.

이 시리즈는 소프트 오렌지, 녹색, 블루, 노란색을 포함한 여러 발광 색상으로 제공되며, 본 문서에서 상세히 설명하는 특정 모델은 InGaN 칩을 사용하는 블루 LED입니다. 이 제품은 자동 피크 앤 플레이스 장비 및 표준 기상 리플로우 솔더링 공정과 완벽하게 호환되어 대량 생산을 지원합니다. 제품은 무연(Pb-free)이며 RoHS 준수 표준을 따릅니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않으며 회로 설계 시 피해야 합니다.

• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):30 mA. 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):100 mA. 이는 1kHz에서 듀티 사이클 1/10의 펄스 조건에서만 허용됩니다.
• 전력 소산 (P_d):110 mW. 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력으로, V_F* I_F.
• 정전기 방전 (ESD) HBM:1000 V. 장치의 정전기 방전에 대한 민감도입니다. 적절한 취급 절차가 필요합니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 신뢰할 수 있는 동작을 위한 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도:이 장치는 피크 온도 260°C에서 10초 동안 리플로우 솔더링 또는 350°C에서 3초 동안 핸드 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 별도로 명시되지 않는 한, 주변 온도(T_a) 25°C, 순방향 전류(I_F) 20mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다. 허용 오차는 명시된 대로 적용됩니다.

• 광도 (I_v):최소 225 mcd에서 최대 565 mcd까지 범위이며, 일반적인 허용 오차는 ±11%입니다. 이는 LED의 인지된 밝기를 정의합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):120도 (일반적). 이는 광도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로, 매우 넓은 방사 패턴을 나타냅니다.
• 피크 파장 (λ_P):468 nm (일반적). 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):464.5 nm에서 476.5 nm까지 범위이며, 허용 오차는 ±1 nm입니다. 이 파장은 빛의 인지된 색상에 해당합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):25 nm (일반적). 최대 전력의 절반에서 방출 스펙트럼의 너비입니다.
• 순방향 전압 (V_F):20mA에서 2.70 V에서 3.70 V까지 범위이며, 허용 오차는 ±0.1 V입니다. 이는 LED가 전도할 때 걸리는 전압 강하입니다.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 전압 5V에서 최대 50 μA.

3. 빈닝 시스템 설명

밝기, 색상 및 전기적 특성의 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈으로 분류됩니다. 특정 장치 코드(예: /B7C-AS2U1N/2T)에는 이러한 빈 코드가 포함됩니다.

3.1 광도 빈닝 (CAT 코드)

LED는 20mA에서 측정된 광도에 따라 그룹화됩니다.

• S2:225 - 285 mcd
• T1:285 - 360 mcd
• T2:360 - 450 mcd
• U1:450 - 565 mcd

3.2 주 파장 빈닝 (HUE 코드 - 그룹 A)

블루 LED의 경우, 주 파장은 다음과 같이 빈닝됩니다:

• A9:464.5 - 467.5 nm
• A10:467.5 - 470.5 nm
• A11:470.5 - 473.5 nm
• A12:473.5 - 476.5 nm

3.3 순방향 전압 빈닝 (REF 코드 - 그룹 N)

LED는 또한 20mA에서의 순방향 전압 강하에 따라 빈닝됩니다.

• 10:2.70 - 2.90 V
• 11:2.90 - 3.10 V
• 12:3.10 - 3.30 V
• 13:3.30 - 3.50 V
• 14:3.50 - 3.70 V

4. 성능 곡선 분석

일반적인 특성 그래프는 다양한 조건에서 LED의 동작에 대한 통찰력을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

그래프는 다이오드의 전형적인 비선형 관계를 보여줍니다. 순방향 전압은 전류와 함께 증가하며, 매우 낮은 전류에서 약 2.6V에서 시작하여 20mA에서 약 3.4V에 도달합니다. 이 곡선은 전류 제한 회로 설계에 필수적입니다.

4.2 상대 광도 대 순방향 전류

광도는 순방향 전류와 함께 증가하지만 선형적이지 않습니다. 곡선은 접합 온도 증가와 효율 저하로 인해 더 높은 전류에서 감소하는 경향이 있습니다. 이는 최적의 효율을 위해 권장 전류(20mA)에서 또는 그 근처에서 LED를 구동하는 것의 중요성을 강조합니다.

4.3 상대 광도 대 주변 온도

광 출력은 주변 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 그래프는 최대 동작 온도인 +85°C에서 출력이 25°C에서보다 현저히 낮을 수 있음을 보여줍니다. 이 열 디레이팅은 높은 주변 온도에서의 애플리케이션에서 고려되어야 합니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯은 피크가 약 468nm이고 일반적인 대역폭이 25nm인 블루 발광을 확인시켜 줍니다. 스펙트럼은 InGaN 기반 블루 LED에서 예상되는 바와 같이 단색입니다.

4.5 방사 패턴

극좌표 다이어그램은 넓은 120° 시야각을 시각적으로 확인시켜 주며, 빛이 감소하기 전에 넓은 각도에서 강도가 상당히 균일한 람베르시안(Lambertian)과 유사한 방사 패턴을 보여줍니다.

4.6 순방향 전류 디레이팅 곡선

이 곡선은 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 규정합니다. 온도가 증가함에 따라 최대 안전 전류는 110mW 전력 소산 한계를 초과하지 않도록 하고 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 감소합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 (P-LCC-2)

LED는 표면 실장 패키지에 장착되어 있습니다. 주요 치수에는 본체 크기, 리드 간격 및 전체 높이가 포함됩니다. 명시되지 않은 모든 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 패키지는 리플로우 솔더링 중 안정성과 표준 8mm 캐리어 테이프와의 호환성을 위해 설계되었습니다.

5.2 극성 식별

캐소드는 일반적으로 패키지의 노치, 점 또는 칩 캐비티의 캐소드 측면에 있는 녹색 색조와 같은 시각적 마커로 식별됩니다. 역방향 바이어스 손상을 방지하기 위해 조립 중 올바른 극성을 준수해야 합니다.

5.3 권장 PCB 풋프린트

패키지 치수를 수용하고 적절한 솔더 필렛 형성을 허용하는 랜드 패턴 설계를 권장합니다. 풋프린트는 패키지의 열 패드(있는 경우) 및 전기적 패드와 정렬되어 신뢰할 수 있는 기계적 및 전기적 연결을 보장해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

이 장치는 기상 및 적외선 리플로우 솔더링에 적합합니다. 피크 온도가 260°C를 초과하지 않고 지속 시간이 10초인 표준 무연 프로파일이 지정됩니다. 액상선(예: 217°C) 이상의 시간은 부품에 대한 열 응력을 최소화하기 위해 제어되어야 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 인두 팁 온도를 350°C로 제한하고 리드당 접촉 시간은 3초를 초과하지 않아야 합니다. 저전력 인두를 사용하고 패키지에 기계적 응력을 가하지 않도록 합니다.

6.3 습기 민감도 및 보관

LED는 습기 흡수를 방지하기 위해 건조제와 함께 방습 배리어 백에 포장되어 있으며, 습기 흡수는 리플로우 중 "팝콘 현상"을 유발할 수 있습니다. 밀봉된 백이 개봉되면 구성 요소는 지정된 시간 내(예:<30°C/60%RH에서 168시간) 사용하거나 표준 IPC/JEDEC 지침에 따라 재건조해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

구성 요소는 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 릴 치수와 포켓 간격은 자동 공급기와의 호환성을 위해 표준화되어 있습니다. 표준 적재 수량은 릴당 2000개이며, 최소 주문 수량은 250, 500, 1000 또는 2000개로 제공됩니다.

7.2 라벨 정보

릴 라벨에는 추적성 및 식별을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다: 부품 번호(PN), 고객 부품 번호(CPN), 수량(QTY), 로트 번호 및 광도(CAT), 주 파장(HUE), 순방향 전압(REF)에 대한 특정 빈닝 코드.

8. 애플리케이션 제안

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 자동차 전자 장치:계기판 계기, 스위치 및 제어판의 백라이트.
• 통신 장비:전화기, 팩스기 및 네트워킹 하드웨어의 상태 표시기 및 키패드 백라이트.
• 소비자 가전:가전제품, 오디오/비디오 장비 및 컴퓨팅 주변기기의 전원/상태 표시기, LCD 디스플레이, 기호 및 멤브레인 스위치용 백라이트.
• 일반 표시:밝고 신뢰할 수 있으며 저전력 상태 표시기가 필요한 모든 애플리케이션.

8.2 라이트 파이프 설계 고려사항

넓은 120° 시야각은 라이트 파이프 애플리케이션의 핵심 자산입니다. 최적의 결합 효율을 위해:

• LED를 라이트 파이프 입구에 최대한 가깝게 배치하십시오.
• 라이트 파이프 재료가 높은 투과율을 가지며 빛을 효과적으로 유도하고 분산하도록 설계되었는지 확인하십시오.
• 파이프의 입력 표면 형상을 설계할 때 LED의 방사 패턴을 고려하십시오.

8.3 회로 설계 참고사항

• 항상 직렬 전류 제한 저항을 사용하십시오. 공급 전압(V_CC), LED의 순방향 전압(V_F - 신뢰성을 위해 최대값 사용), 원하는 순방향 전류(I_F)를 기반으로 저항값을 계산하십시오. 공식: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• 일정한 공급 전압 범위 또는 온도에서 일정한 밝기를 유지하려면 간단한 저항 대신 정전류 드라이버 사용을 고려하십시오.
• 절대 최대 정격, 특히 역방향 전압을 준수하십시오. 회로가 전압 스파이크 또는 역방향 연결에 취약한 경우 보호 장치(예: 역방향 극성의 병렬 다이오드)를 포함하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

67-21 시리즈는 몇 가지 핵심 기능을 통해 SMD 인디케이터 LED 시장에서 차별화됩니다:

• 우수한 시야각:120° 시야각은 많은 표준 SMD LED(60-80°일 수 있음)보다 현저히 넓어 축외 시점에서 더 균일한 가시성을 제공하며, 이는 패널 인디케이터에 중요합니다.
• 라이트 파이프 최적화:내부 반사판이 있는 패키지 설계는 현대 산업 및 소비자 제품 설계에서 일반적인 요구 사항인 라이트 가이드에 빛을 효율적으로 결합하도록 특별히 조정되었습니다.
• 저전류 동작:20mA(양호한 밝기)에서의 사양은 유사한 출력을 위해 더 높은 구동 전류가 필요한 LED에 비해 더 에너지 효율적이며, 배터리 수명에 유리합니다.
• 강력한 빈닝:강도, 파장 및 전압에 대한 상세한 빈닝 시스템은 설계자가 엄격한 성능 허용 오차를 가진 부품을 선택할 수 있게 하여, 특히 다중 LED 어레이에서 최종 제품의 일관성을 보장합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 5V 전원 공급 시 사용해야 할 저항값은 얼마인가요?

보수적인 설계를 위해 최대 V_F 3.7V 및 목표 I_F 20mA를 사용합니다: R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 옴. 가장 가까운 표준값은 68 옴입니다. 재계산: I_F= (5V - 3.7V) / 68Ω ≈ 19.1 mA, 이는 안전하며 사양 내에 있습니다. 항상 회로에서 실제 전류를 확인하십시오.

10.2 3.3V 전원으로 이 LED를 구동할 수 있나요?

예, 하지만 신중한 계산이 필요합니다. 일반적인 V_F 3.2V를 사용합니다: R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 옴. 이 매우 낮은 저항값은 전류가 V_F 및 V_CC의 변동에 매우 민감하게 만듭니다. V_CC의 약간의 하락 또는 V_F의 증가는 LED를 꺼뜨릴 수 있습니다. 낮은 헤드룸 전압 상황에서는 정전류 드라이버 사용을 강력히 권장합니다.

10.3 광도 범위(225-565 mcd)가 왜 이렇게 넓나요?

이는 전체 제품 시리즈 및 모든 빈에 걸친 총 가능 범위입니다. 개별 LED는 특정 그룹(S2, T1, T2, U1)으로 빈닝됩니다. 주문 시 원하는 강도 빈(예: 최고 밝기를 위한 U1)을 지정하여 훨씬 더 좁은 범위(450-565 mcd)를 얻을 수 있습니다. 이는 비용 최적화 및 성능 매칭을 가능하게 합니다.

10.4 온도가 성능에 어떤 영향을 미치나요?

성능 곡선에서 보여주듯이, 주변 온도 증가는 광 출력을 감소시키고(효율 저하) 순방향 전압을 약간 증가시킵니다. 고온에서는 허용 가능한 최대 연속 전류도 감소합니다. 높은 주변 온도(예: 자동차 계기판 내부)에서 작동하는 애플리케이션의 경우, 설계는 25°C에서뿐만 아니라 예상 동작 온도에서의 성능 데이터를 기반으로 해야 합니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

11.1 다중 LED 상태 표시 패널 설계

시나리오:제어판에 10개의 블루 상태 표시기가 필요합니다. 사용자 경험을 위해 균일한 밝기와 색상이 중요합니다.

구현:

1. 빈닝 선택:시각적 일관성을 보장하기 위해 10개 LED 모두에 대해 동일한 강도 빈(예: T2: 360-450 mcd) 및 주 파장 빈(예: A10: 467.5-470.5 nm)을 지정합니다.
2. 회로 설계:12V 전원을 사용합니다. 개별 저항으로 10개 LED를 병렬로 구동하려면: 최대 V_F=3.7V, I_F=20mA에 대한 저항을 계산합니다. R = (12V - 3.7V) / 0.02A = 415 옴. 430 옴(표준값)을 사용합니다. 저항당 전력: P = I²R = (0.02)²* 430 = 0.172W. 1/4W 저항을 사용합니다. 전원 공급 장치의 총 전류: 10 * 20mA = 200mA.
3. PCB 레이아웃:일관된 방향으로 LED를 배치합니다. PCB 실크스크린의 캐소드 마커가 LED 패키지와 일치하는지 확인합니다. 200mA를 전달하는 공통 전원 트레이스에 적절한 구리를 제공합니다.
4. 라이트 가이드:라이트 파이프를 사용하는 경우, LED의 120° 방사 콘을 포착하도록 파이프 입구를 모델링합니다. 광학 등급 PC 또는 아크릴을 사용합니다.

12. 동작 원리 소개

67-21 시리즈 LED는 반도체 p-n 접합을 기반으로 한 고체 조명 소스입니다. 활성 영역은 기판 위에 에피택셜 성장된 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN) 화합물 반도체 재료를 활용합니다. 다이오드의 문턱값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. InGaN과 같은 직접 밴드갭 반도체에서 이 재결합 사건은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 이 경우 방출된 빛의 특정 파장(색상), 즉 블루(~468 nm)는 InGaN 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정되며, 이는 결정 성장 중 인듐 함량을 변화시켜 조정할 수 있습니다. 생성된 빛은 패키지의 무색 투명 에폭시 돔을 통해 추출되며, 이 돔은 렌즈 역할도 하며, 내부 반사판은 빛을 넓은 방사 패턴으로 유도하는 데 도움을 줍니다.

13. 기술 동향 및 배경

P-LCC 및 유사한 표면 실장 패키지의 LED는 자동화 조립과의 호환성 및 더 작은 풋프린트로 인해 현대 전자 장치에서 스루홀 LED를 대체하여 인디케이터 애플리케이션의 주류를 대표합니다. 이 부문 내 동향은 다음과 같습니다:

• 더 높은 효율:루멘-퍼-와트 출력을 개선하여 더 낮은 구동 전류에서도 충분한 밝기를 허용하고 전력 소비를 더욱 줄입니다.
• 소형화:광학 성능을 유지하거나 개선하면서 패키지 크기를 지속적으로 축소합니다(예: 0603에서 0402 메트릭으로).
• 향상된 광학 제어:통합 렌즈, 반사판 및 확산판을 갖춘 더 정교한 패키지 설계로 특정 빔 패턴(초광각, 사이드 뷰, 집중)을 패키지에서 직접 생성하여 2차 광학 장치 필요성을 줄입니다.
• 더 넓은 색 영역 및 안정성:더 엄격한 빈닝 허용 오차 및 개선된 형광체 기술(백색 LED용)은 생산 배치 및 장치 수명 동안 일관된 색상 점을 보장합니다.
• 개선된 신뢰성 및 견고성:더 높은 솔더링 온도, 더 가혹한 환경 조건을 견디고 더 나은 ESD 보호를 제공하기 위한 향상된 재료 및 패키징 기술.

넓은 시야각과 라이트 파이프 호환성에 중점을 둔 67-21 시리즈는 광원 자체가 종종 직접 보이지 않는 세련되고 현대적인 제품 설계에 불연속 인디케이터를 통합하는 동향과 잘 부합합니다.