탑뷰 LED 67-21 시리즈 데이터시트 - P-LCC-2 패키지 - 1.75-2.35V - 25mA - 적색/주황색/녹색/청색/황색 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

67-21 시리즈는 범용 인디케이터 및 백라이트 애플리케이션을 위해 설계된 탑뷰 LED 제품군입니다. 이 부품들은 컴팩트한 P-LCC-2(플라스틱 리드 칩 캐리어) 패키지에 화이트 바디와 무색 투명 창으로 구성되어 있습니다. 이 설계는 광시야각을 제공하도록 최적화되어 있어, 라이트 파이프와 같이 다양한 각도에서 빛이 보여야 하는 애플리케이션에 특히 적합합니다. 이 시리즈는 소프트 오렌지, 녹색, 청색, 황색을 포함한 다양한 발광 색상으로 제공되며, 본 데이터시트의 특정 모델은 AlGaInP 칩 재료 기반의 선명한 적색 변종입니다. 이 시리즈의 주요 장점은 낮은 전류 요구 사항으로, 배터리 구동 또는 전력에 민감한 휴대용 장비에 탁월한 선택입니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

67-21 시리즈 LED의 주요 특징은 현대 전자 제조에서의 다양성과 사용 편의성에 기여합니다. P-LCC-2 표면 실장 패키지는 표준 픽 앤 플레이스 장비를 사용한 자동화 배치를 용이하게 하여, 조립 효율성과 일관성을 크게 향상시킵니다. 패키지는 광 커플링 및 출력을 최적화하는 인터-리플렉터로 설계되어 밝기와 균일성을 향상시킵니다. 또한, 이 LED들은 무연(Pb-free) 구성으로 제작되었으며 RoHS(유해물질 제한) 지침을 준수하여 현대적인 환경 및 규제 기준을 충족합니다. 증기상 리플로우, 적외선 리플로우, 웨이브 솔더링을 포함한 다양한 솔더링 공정과의 호환성은 생산 라인 설정에 유연성을 제공합니다. 부품들은 자동화 조립 라인의 표준인 8mm 테이프 및 릴에 공급되어 제조 과정 중 원활한 취급 및 공급을 보장합니다.

1.2 목표 애플리케이션 및 시장

67-21 시리즈 LED는 신뢰할 수 있는 성능과 컴팩트한 폼 팩터로 인해 광범위한 애플리케이션에서 사용됩니다. 주요 시장은 통신 분야로, 전화기 및 팩스 기기와 같은 장치에서 상태 표시기 및 키 또는 디스플레이 백라이트로 사용됩니다. 또한 LCD의 평면 백라이트 및 제어판의 스위치와 심볼 조명에 일반적으로 사용됩니다. 광시야각과 효율적인 광 커플링은 LED에서 장치 외부의 가시 지점으로 빛을 유도해야 하는 라이트 파이프 애플리케이션에 이상적인 선택입니다. 마지막으로, 범용적인 특성으로 인해 소비자 가전, 산업 제어, 자동차 내장재 및 가정용 기기의 수많은 다른 인디케이터 역할에도 적합합니다.

2. 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다. 이러한 값을 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 장기적인 신뢰성 보장에 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 LED에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 스트레스 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동 조건이 아닙니다. 최대 역전압(V_R)은 5V로, LED가 이 수준까지의 짧은 역바이어스를 견딜 수 있음을 나타냅니다. 연속 순방향 전류(I_F) 정격은 25 mA입니다. 펄스 동작의 경우, 듀티 사이클 1/10, 1 kHz에서 최대 60 mA의 피크 순방향 전류(I_FP)가 허용됩니다. 최대 전력 소산(P_d)은 순방향 전압과 전류로부터 계산된 60 mW입니다. 장치는 기본 부품 취급을 위한 표준 수준인 인체 모델(HBM) 기준 2000V의 정전기 방전(ESD)을 처리할 수 있습니다. 작동 온도 범위(T_opr)는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도(T_stg)는 약간 더 넓은 -40°C에서 +90°C까지입니다.

2.2 전기-광학적 특성

전기-광학적 특성은 주변 온도 25°C, 순방향 전류 10 mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다. 선명한 적색 변종의 경우, 광도(I_v)는 최소 36 mcd, 최대 90 mcd의 전형적인 값을 가집니다. 강도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 각도로 정의되는 시야각(2θ1/2)은 넓은 120도입니다. 피크 파장(λ_p)은 일반적으로 632 nm이며, 주도파장(λ_d)은 621 nm에서 631 nm 사이입니다. 스펙트럼 대역폭(Δλ)은 일반적으로 20 nm입니다. 10 mA에서의 순방향 전압(V_F)은 최소 1.75V에서 최대 2.35V까지이며, 이 범위 내에 전형적인 값이 포함됩니다. 5V 역바이어스가 인가될 때 역전류(I_R)는 10 μA 이하로 보장됩니다.

2.3 열 및 솔더링 특성

열 관리는 순방향 전류 감액 곡선을 통해 간접적으로 다루어지며, 이 곡선은 주변 온도가 25°C 이상 증가함에 따라 최대 허용 연속 순방향 전류가 어떻게 감소해야 하는지를 보여줍니다. 데이터시트는 조립 중 열 손상을 방지하기 위한 솔더링 온도 프로파일을 지정합니다. 리플로우 솔더링의 경우, LED는 최대 10초 동안 260°C의 피크 온도를 견딜 수 있습니다. 핸드 솔더링의 경우, 인두 팁 온도 350°C에서 최대 3초까지 허용됩니다. 플라스틱 패키지와 내부 와이어 본드의 무결성을 유지하기 위해 이러한 지침을 준수하는 것이 필수적입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산의 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 67-21 시리즈는 광도, 주도파장 및 순방향 전압에 대한 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광도 빈닝

광도는 N2, P1, P2, Q1과 같은 코드로 식별되는 여러 빈으로 그룹화됩니다. 각 빈은 10 mA에서 측정된 밀리칸델라(mcd) 단위의 최소 및 최대 강도 값의 특정 범위를 정의합니다. 예를 들어, Q1 빈은 72 mcd에서 90 mcd까지의 강도를 포함합니다. 설계자는 특정 빈 코드를 선택하여 애플리케이션에 필요한 최소 밝기 수준을 보장할 수 있습니다.

3.2 주도파장 빈닝

인지된 색상과 관련된 주도파장도 빈닝됩니다. FF1 및 FF2와 같은 빈은 나노미터(nm) 단위의 좁은 범위를 정의합니다. 예를 들어, FF1 빈은 621 nm에서 626 nm까지의 파장을, FF2 빈은 626 nm에서 631 nm까지의 파장을 포함합니다. 이를 통해 단일 제품 내 여러 LED 간의 정확한 색상 일치가 가능하며, 균일한 외관이 필요한 애플리케이션에 중요합니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 주요 그룹 'B' 아래에 0, 1, 2로 레이블이 지정된 그룹으로 빈닝됩니다. 그룹 0은 1.75V에서 1.95V까지, 그룹 1은 1.95V에서 2.15V까지, 그룹 2는 2.15V에서 2.35V까지를 포함합니다. 전압 빈을 아는 것은 효율적인 전류 제한 회로 설계, 특히 모든 밀리볼트가 중요한 배터리 구동 장치에서 중요할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 LED의 동작에 대한 깊은 통찰력을 제공하는 여러 전형적인 특성 곡선을 포함합니다.

4.1 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 광 출력이 전류에 비례하지 않음을 보여줍니다. 낮은 전류에서는 빠르게 증가하지만 높은 전류에서는 포화되는 경향이 있습니다. 이 비선형성은 평균 전류가 밝기를 제어하는 PWM(펄스 폭 변조) 디밍 설계에 중요합니다.

4.2 순방향 전압 대 순방향 전류 및 순방향 전류 감액

V-I 곡선은 다이오드의 지수 관계를 보여줍니다. 감액 곡선은 신뢰성에 매우 중요합니다. 이는 주변 온도가 25°C 이상 상승함에 따라 과열 및 가속화된 열화를 방지하기 위해 최대 허용 연속 순방향 전류를 감소시켜야 함을 규정합니다.

4.3 상대 광도 대 주변 온도 및 스펙트럼 분포

강도 대 온도 곡선은 대부분의 LED의 특성인 온도가 증가함에 따라 광 출력이 일반적으로 감소함을 보여줍니다. 스펙트럼 분포 플롯은 지정된 대역폭을 가진 피크 파장을 중심으로 하는 빛의 단색 특성을 확인시켜 줍니다.

4.4 방사 다이어그램

이 극좌표 플롯은 광시야각 120도를 시각적으로 확인시켜 주며, 광 강도가 공간적으로 어떻게 분포하는지 보여줍니다. 이 유형의 패키지에 대한 패턴은 일반적으로 람베르시안 또는 근접 람베르시안입니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수 및 공차

LED 패키지는 바디 크기, 리드 간격 및 전체 높이를 포함한 특정 치수를 가집니다. 도면은 전형적인 P-LCC-2 풋프린트를 나타냅니다. 별도로 명시되지 않는 한, 치수 공차는 성형 플라스틱 부품의 표준인 ±0.1 mm입니다. 캐소드는 일반적으로 패키지의 마커 또는 특정 리드 모양으로 식별됩니다.

5.2 테이프 및 릴 사양

자동화 조립을 위해 LED는 8mm 너비의 캐리어 테이프에 감겨 릴로 공급됩니다. 데이터시트는 캐리어 포켓, 피치 및 릴 허브에 대한 상세한 치수를 제공합니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 적절한 릴 치수는 배치 장치의 자동화 피더 시스템과의 호환성에 필요합니다.

5.3 습도 민감 패키징

부품들은 내부에 건조제가 들어 있는 방습 알루미늄 백에 포장됩니다. 백 내부 습도가 안전 수준을 초과했는지 보여주는 습도 표시 카드(HIC)가 포함됩니다. 이 패키징은 플라스틱 패키지가 수분을 흡수할 경우 발생할 수 있는 고온 리플로우 솔더링 공정 중 "팝콘 현상" 또는 박리 현상을 방지하는 데 필수적입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

정확한 취급 및 솔더링은 수율과 신뢰성에 매우 중요합니다. LED는 증기상, 적외선 리플로우 및 웨이브 솔더링 공정과 호환됩니다. 피크 260°C, 10초의 지정된 리플로우 프로파일을 따라야 합니다. 수동 솔더링의 경우, 350°C로 제어된 인두가 리드에 최대 3초 이상 접촉해서는 안 됩니다. 부품들은 사용할 때까지 원래의 방습 백에 보관해야 합니다. 백이 개봉된 후 습도 표시기에 경고가 표시되면, 솔더링 전 표준 IPC/JEDEC 지침에 따라 베이킹해야 합니다.

7. 신뢰성 테스트

데이터시트는 90% 신뢰 수준과 10% LTPD(로트 허용 불량률)로 특정 조건에서 수행된 포괄적인 신뢰성 테스트 목록을 제공합니다. 테스트에는 리플로우 솔더링 저항, 온도 사이클링(-40°C ~ +100°C), 열 충격, 고온 및 저온 저장, 고전류(20mA)에서의 DC 작동 수명, 고온/고습(85°C/85% RH) 테스트가 포함됩니다. 각 테스트는 22개 샘플에 대해 지정된 기간(예: 1000시간) 동안 수행되며, 불량은 허용되지 않습니다(Ac/Re = 0/1). 이러한 테스트를 통과하는 것은 까다로운 애플리케이션에 적합한 견고한 제품임을 나타냅니다.

8. 애플리케이션 설계 고려사항

8.1 회로 설계

전압원에서 LED를 구동할 때는 전류 제한 저항이 필수입니다. 저항 값(R)은 R = (V_공급 - V_F) / I_F로 계산되며, 여기서 V_F는 LED의 순방향 전압(안전 설계를 위해 최대값 사용)이고 I_F는 원하는 순방향 전류(25 mA DC 초과 불가)입니다. 예를 들어, 5V 공급 전압과 20 mA에서 V_F 2.35V인 경우, R = (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5 Ω(130 Ω 또는 150 Ω 표준값 사용). 역전압 보호, 특히 AC 결합 또는 제어 불량 회로의 경우, LED 자체가 최대 5V의 역전압을 견딜 수 있지만 병렬 보호 다이오드를 고려할 수 있습니다.

8.2 열 관리

LED 자체의 전력 소산은 낮지만, 적절한 PCB 레이아웃은 방열에 도움이 될 수 있습니다. LED의 열 패드(있는 경우) 또는 리드에 연결된 솔더 패드가 히트 싱크 역할을 할 수 있는 충분한 구리 면적을 갖도록 하십시오. 절대 최대 전류와 온도에서 동시에 작동하는 것을 피하고, 감액 곡선을 참조하십시오.

8.3 광학 통합

라이트 파이프 애플리케이션의 경우, LED는 파이프의 입력 표면 아래에 정확하게 위치해야 합니다. 광시야각은 더 많은 빛을 파이프로 포집하는 데 도움이 됩니다. 잠재적인 빛 누출을 고려하고 필요한 경우 인접 인디케이터 간의 크로스토크를 방지하기 위해 불투명 장벽을 사용하십시오. 투명하고 무색의 창은 색상 왜곡을 최소화합니다.

9. 비교 및 차별화

단순한 레이디얼 리드 LED와 비교하여, 67-21 시리즈는 표면 실장 기술(SMT)의 중요한 장점을 제공하여 더 작고 가벼우며 더 자동화된 조립을 가능하게 합니다. 넓은 120도 시야각은 많은 좁은 각도 SMT LED보다 우수하여 라이트 파이프 및 광역 표시에 독특하게 적합합니다. 낮은 순방향 전압(특히 낮은 빈에서)은 더 높은 V_F를 가진 일부 청색 또는 백색 LED에 비해 저전압 배터리 작동에 유리합니다. 포괄적인 빈닝 시스템은 빈닝되지 않거나 느슨하게 빈닝된 일반 LED보다 더 나은 색상 및 밝기 일관성을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문(FAQ)

10.1 피크 파장과 주도파장의 차이점은 무엇인가요?

피크 파장(λ_p)은 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다. 주도파장(λ_d)은 LED의 인지된 색상과 일치하는 단색광의 단일 파장입니다. 이러한 적색 LED와 같은 협대역 스펙트럼 LED의 경우, 두 값은 종종 매우 가깝지만, λ_d는 색상 사양에 더 관련이 있습니다.

10.2 전류 제한 저항 없이 이 LED를 구동할 수 있나요?

아니요. LED는 전류 구동 장치입니다. 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 최대 정격(25 mA)을 빠르게 초과하여 장치를 파괴합니다. 직렬 저항 또는 정전류 드라이버가 항상 필요합니다.

10.3 릴 또는 백의 라벨을 어떻게 해석하나요?

라벨에는 CAT(광도 등급), HUE(주도파장 등급), REF(순방향 전압 등급)에 대한 코드가 포함됩니다. 이는 3.1, 3.2, 3.3절에서 설명된 빈 코드와 직접적으로 대응합니다. 예를 들어, CAT: Q1, HUE: FF2, REF: 1을 표시하는 라벨은 최고 밝기 빈(72-90 mcd), 상위 파장 빈(626-631 nm), 중간 전압 빈(1.95-2.15V)의 LED를 지정합니다.

10.4 이 LED는 야외 사용에 적합한가요?

-40°C ~ +85°C의 작동 온도 범위는 대부분의 야외 조건을 포함합니다. 그러나 패키지는 방수 또는 고 자외선 저항에 대해 특별히 정격화되어 있지 않습니다. 직접적인 야외 노출의 경우, 습기, 먼지 및 햇빛 열화로부터 보호하기 위해 추가적인 환경 보호(컨포멀 코팅, 밀폐 인클로저)가 필요합니다.

11. 실제 사용 사례 예시

시나리오: 네트워크 라우터용 상태 표시 패널 설계패널에는 조명이 필요한 여러 아이콘(전원, 인터넷, Wi-Fi)이 있습니다. PCB 상의 공간이 제한적입니다. 67-21 시리즈 LED는 이상적인 선택입니다. SMT P-LCC-2 패키지는 스루홀 LED에 비해 공간을 절약합니다. 넓은 120도 시야각은 방 안의 다양한 각도에서 아이콘이 명확하게 보이도록 보장합니다. 각 아이콘에 대해 메인 PCB에 장착된 LED에서 전면 패널로 빛을 유도하는 라이트 파이프가 설계됩니다. 설계자는 모든 인디케이터에서 균일한 밝기와 색상을 보장하기 위해 동일한 강도(예: P2) 및 파장(예: FF2) 빈의 LED를 선택합니다. 각 LED에 대해 전류 제한 저항이 있는 간단한 드라이버 회로가 사용되며, 라우터의 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀에 연결되어 개별 제어됩니다. 낮은 전류 소비(예: LED당 10 mA)는 시스템 전원 공급 장치의 부하를 최소화합니다.

12. 기술 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전계발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자가 활성층에서 p형 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 사용된 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 67-21 시리즈 적색 LED는 고효율 적색, 주황색 및 황색 빛을 생산하는 일반적인 재료 시스템인 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 칩을 사용합니다. 플라스틱 패키지는 취약한 반도체 다이를 보호하고, 리드를 위한 기계적 구조를 제공하며, 광 출력 빔을 형성하여 광시야각 특성을 만드는 렌즈 또는 돔을 포함합니다.

13. 산업 동향 및 발전

LED 산업은 더 높은 효율, 더 작은 패키지 및 더 큰 통합을 지속적으로 발전하고 있습니다. 67-21 시리즈는 성숙하고 신뢰할 수 있는 기술을 나타내지만, 인디케이터 LED의 동향에는 더 작은 폼 팩터(예: 칩 스케일 패키지), 더 낮은 전류에서의 더 높은 밝기, 동적 색상 표시를 위한 단일 패키지 내 다중 색상(RGB) LED의 더 넓은 채택이 포함됩니다. 또한 최종 사용자의 보정 필요성을 줄이기 위해 제조업체로부터 직접 개선된 색상 일관성과 더 엄격한 빈닝에 대한 강조가 증가하고 있습니다. 더 나아가, 지속 가능성에 대한 추진은 부품의 전체 수명 주기 동안 재료 사용 및 에너지 소비의 추가 감소를 촉진합니다. 67-21 시리즈에서 볼 수 있는 광시야각, 신뢰할 수 있는 성능 및 자동화 조립 호환성의 원칙은 이러한 발전의 기초로 남아 있습니다.