탑뷰 LED 67-21 시리즈 기술 데이터 시트 - 패키지 2.0x1.25x1.1mm - 순방향 전압 1.75-2.35V - 브릴리언트 레드 - 60mW

1. 제품 개요

67-21 시리즈는 컴팩트한 P-LCC-2 패키지에 장착된 표면 실장형 탑뷰 LED 제품군을 대표합니다. 이 소자는 효율적인 광학 지시기 역할을 하는 데 기여하는 흰색 패키지 본체와 무색 투명 창으로 특징지어집니다. 주요 설계 특징은 패키지 형상과 통합된 내부 반사체를 통해 달성된 넓은 시야각입니다. 이 설계는 광 결합을 최적화하여, 특히 조명을 유도하는 광파이프를 활용하는 애플리케이션에 LED를 적합하게 만듭니다. 이 소자는 저전류에서 동작하여 휴대용 전자기기와 같은 전력 민감 애플리케이션에서의 매력을 높입니다. 무연(Pb-free) 제조 표준을 준수하며 RoHS 규정을 따릅니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 LED 시리즈의 주요 장점으로는 컴팩트한 폼 팩터, 우수한 시야각, 자동화 조립 공정과의 호환성이 포함됩니다. 120도의 넓은 시야각은 다양한 방향에서의 가시성을 보장합니다. 이 소자는 표준 기상 재류, 적외선 재류 및 웨이브 솔더링 공정과 호환되어 대량 생산을 용이하게 합니다. 자동화 피크 앤 플레이스 장비 요구 사항에 맞춰 8mm 테이프 및 릴에 공급됩니다. 낮은 순방향 전류 요구 사항은 전력 절감이 중요한 배터리 구동 장치에 이상적입니다. 목표 시장에는 통신 장비(예: 전화기, 팩스 기기), 소비자 가전, 산업용 제어판 및 신뢰할 수 있는 저전력 상태 표시가 필요한 범용 지시기 애플리케이션이 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

LED의 성능은 특정 주변 온도 조건(Ta=25°C)에서 정의됩니다. 이러한 파라미터를 이해하는 것은 회로 설계 및 장기적 신뢰성 보장에 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계를 벗어난 동작은 권장되지 않습니다.

• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴를 일으킬 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):25 mA.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):60 mA, 펄스 조건(듀티 사이클 1/10, 주파수 1 kHz)에서 허용 가능.
• 전력 소산 (P_d):60 mW. 이는 열로 허용 가능한 최대 전력 손실입니다.
• 정전기 방전 (ESD) HBM:2000 V. 이 정격은 소자의 정전기 민감도를 나타냅니다. 적절한 ESD 처리 절차를 따라야 합니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +90°C.
• 솔더링 온도:재류 솔더링의 경우, 최대 10초 동안 260°C의 피크 온도 프로파일이 지정됩니다. 핸드 솔더링의 경우, 납땜 인두 팁 온도는 3초 동안 350°C를 초과하지 않아야 합니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 표준 테스트 전류 I_F= 20 mA에서 측정됩니다.

• 광도 (I_v):57 mcd(최소)에서 140 mcd(최대)까지 범위이며, 빈닝 시스템에 의해 암시되는 전형적인 값을 가집니다. 허용 오차는 ±11%입니다.
• 시야각 (2θ_1/2):120도(전형적). 이는 광도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다.
• 피크 파장 (λ_p):632 nm(전형적). 이는 스펙트럼 방출이 가장 강한 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):617.5 nm에서 633.5 nm 사이로, 인지되는 색상(브릴리언트 레드)을 정의합니다. 허용 오차는 ±1 nm입니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):20 nm(전형적). 이는 방출된 빛의 스펙트럼 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):20 mA에서 1.75 V에서 2.35 V 사이이며, 허용 오차는 ±0.1 V입니다. 이 파라미터는 필요한 전류 제한 저항 값 결정에 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R):5 V의 역방향 바이어스가 인가될 때 최대 10 μA.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 20 mA에서 측정된 광도에 따라 네 개의 빈(P2, Q1, Q2, R1)으로 분류됩니다. 예를 들어, R1 빈에는 112 mcd에서 140 mcd 사이의 광도를 가진 LED가 포함됩니다.

3.2 주 파장 빈닝

색상(주 파장)은 각각 4 nm 범위를 갖는 네 개의 그룹(E4, E5, E6, E7)으로 빈닝됩니다. 예를 들어, 그룹 A, 빈 E7은 629.5 nm에서 633.5 nm 사이의 파장을 포함합니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 그룹 B 내에서 세 개의 그룹(0, 1, 2)으로 빈닝됩니다. 빈 0은 1.75V에서 1.95V, 빈 1은 1.95V에서 2.15V, 빈 2는 2.15V에서 2.35V를 포함합니다. 이는 병렬 스트링에서 균일한 전류 분배가 필요한 애플리케이션을 위해 더 엄격한 전압 허용 오차를 가진 LED를 선택할 수 있게 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서의 소자 동작을 설명하는 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 광 출력이 순방향 전류와 함께 증가하지만 선형적이지 않음을 보여줍니다. 최적의 효율을 위해 정격 전류 또는 그 근처에서 LED를 구동하는 것의 중요성을 강조합니다. 정격 전류를 크게 초과하여 구동하면 밝기 증가 효과가 감소하고 과도한 열이 발생합니다.

4.2 순방향 전압 대 순방향 전류

IV 곡선은 다이오드의 지수 관계를 보여줍니다. 순방향 전압은 전류와 함께 증가합니다. 이 곡선은 소산 전력(V_F* I_F)이 열을 발생시키기 때문에 열 관리 분석에 필수적입니다.

4.3 순방향 전류 디레이팅 곡선

이 그래프는 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 규정합니다. 주변 온도가 상승함에 따라, 접합 온도 한계와 60 mW 전력 소산 정격을 초과하지 않도록 허용 가능한 최대 전류를 줄여야 합니다. 예를 들어, 85°C에서 최대 연속 전류는 25°C에서의 25 mA 정격보다 현저히 낮습니다.

4.4 상대 광도 대 주변 온도

LED 광 출력은 온도에 의존합니다. 이 곡선은 일반적으로 주변(따라서 접합) 온도가 증가함에 따라 광도가 감소하는 것을 보여줍니다. 이 특성은 넓은 온도 범위에서 동작하는 설계에 고려되어야 합니다.

4.5 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯은 AlGaInP 칩의 단색 특성을 확인하며, 정의된 대역폭을 가진 적색 영역(~632 nm)에서의 주 피크를 보여줍니다.

4.6 방사 패턴

극좌표 다이어그램은 120도 시야각을 시각적으로 나타내며, 광 강도의 공간 분포를 보여줍니다. 이 패키지 유형의 경우 패턴은 일반적으로 람베르트 또는 근사 람베르트형입니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

P-LCC-2 패키지는 컴팩트한 풋프린트를 가집니다. 주요 치수로는 길이 약 2.0 mm, 너비 1.25 mm, 높이 1.1 mm의 본체 크기가 포함됩니다. 캐소드는 패키지의 노치 또는 녹색 표시로 식별됩니다. 상세 도면은 적절한 솔더링 및 기계적 안정성을 보장하기 위한 PCB 설계용 패드 레이아웃 권장 사항을 지정합니다. 지정되지 않은 모든 허용 오차는 ±0.1 mm입니다.

5.2 라벨 설명

소자 라벨에는 빈닝된 특성에 대한 코드가 포함됩니다: CAT는 광도 등급, HUE는 주 파장 등급, REF는 순방향 전압 등급을 나타냅니다. 이를 통해 정확한 추적성과 선택이 가능합니다.

5.3 릴 및 테이프 치수

LED는 표준 180 mm 릴에 감겨진 8mm 캐리어 테이프에 공급됩니다. 캐리어 테이프 치수(포켓 크기, 피치)는 자동화 조립 장비와 호환되도록 지정됩니다. 각 릴에는 2000개가 포함됩니다.

5.4 방습 패키징

장기 보관 및 습기 민감 소자 문제 방지를 위해, 릴은 건제 및 습도 표시 카드와 함께 알루미늄 방습 백에 포장됩니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

이 소자는 표준 SMD 솔더링 공정에 적합합니다.

• 재류 솔더링:최대 10초 동안 260°C ±5°C의 피크 온도 프로파일을 권장합니다.
• 핸드 솔더링:필요한 경우, 리드당 최대 3초 동안 350°C를 초과하지 않는 납땜 인두 팁 온도를 적용해야 합니다.
• 보관:밀봉된 방습 백을 개봉한 후, 구성 요소는 지정된 시간 내에 사용하거나(명시적으로 명시되지는 않았지만 패키징에 의해 암시됨), 안전 한계를 초과하는 주변 습도에 노출된 경우 표준 MSD 처리 절차에 따라 베이킹해야 합니다.

7. 신뢰성 및 인증

이 제품은 90% 신뢰 수준과 10% LTPD로 엄격한 신뢰성 테스트를 거칩니다. 표준 테스트에는 다음이 포함됩니다:

• 재류 솔더링 내성:솔더링성 및 패키지 무결성을 위해 260°C를 견딥니다.
• 온도 사이클링:-40°C와 +100°C 사이에서 300 사이클.
• 열 충격:급격한 전이를 통해 -10°C와 +100°C 사이에서 300 사이클.
• 고온 보관:100°C에서 1000시간.
• 저온 보관:-40°C에서 1000시간.

이러한 테스트는 전자 제품에서 일반적으로 접하는 가혹한 환경 조건에서 소자의 견고성을 보장합니다.

8. 애플리케이션 제안 및 설계 고려 사항

8.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

• 상태 표시기:통신 장치, 네트워크 하드웨어 및 소비자 가전의 전원, 연결성 또는 모드 표시기.
• 백라이트:LCD 패널, 키패드 스위치 및 심볼용 엣지 라이트 또는 직접 백라이트, 종종 광파이프와 결합됨.
• 광파이프 시스템:넓은 시야각과 최적화된 광 결합으로 인해 플라스틱 또는 아크릴 광 가이드에 이상적인 광원입니다.
• 휴대용/배터리 구동 장치:낮은 전류 소비로 인해 스마트폰, 태블릿, 리모컨 및 웨어러블 기술에 탁월합니다.

8.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항을 사용하여 순방향 전류를 원하는 값(예: 전형적인 밝기를 위한 20 mA)으로 제한하십시오. R = (V_공급- V_F) / I_F 공식을 사용하여 저항 값을 계산하십시오. 과전류를 피하기 위해 최악의 경우 V_F(최소)를 고려하십시오.
• 열 관리:전류 디레이팅 곡선을 준수하십시오. 고주변 온도 애플리케이션 또는 연속 동작의 경우, 특히 최대 정격 근처에서 구동할 때 열을 소산하기 위한 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 확보하십시오.
• ESD 보호:사용자가 접근 가능한 애플리케이션에서 LED에 연결된 신호 라인에 ESD 보호를 구현하십시오.
• 광학 설계:광파이프를 사용할 때, LED의 방사 패턴과 정렬을 고려하여 결합 효율을 극대화하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

다른 SMD 표시기 LED와 비교하여, 67-21 시리즈의 주요 차별화 요소는 매우 넓은 120도 시야각을 제공하는 특정 P-LCC-2 패키지 형상과 브릴리언트 레드 색상을 위한 AlGaInP 반도체 재료의 사용입니다. AlGaInP는 일반적으로 GaAsP와 같은 오래된 기술에 비해 적색 및 호박색에 대해 더 높은 광 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공합니다. 확산 창 대비 투명 창과 내부 반사체 설계의 조합은 더 높은 축상 광도를 제공하며, 이는 빛을 작은 개구부에 효율적으로 주입해야 하는 광파이프 애플리케이션에 유익합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 5V 공급 전압으로 어떤 저항 값을 사용해야 합니까?

A: 보수적인 설계를 위해 20mA에서 최대 V_F인 2.35V를 사용합니다: R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5Ω. 표준 130Ω 또는 150Ω 저항이 적합합니다. 항상 빈닝된 부품의 실제 V_F로 전류를 확인하십시오.

Q: 더 밝게 하기 위해 이 LED를 30 mA로 구동할 수 있습니까?

A: 아니요. 절대 최대 연속 순방향 전류는 25 mA입니다. 이 정격을 초과하면 사양을 위반하고, 가속된 광속 감소로 인해 수명이 단축되며, 열 손상의 위험이 있습니다. 피크 전류(60 mA 펄스)는 단기간 깜빡임에만 사용하십시오.

Q: 온도가 성능에 어떤 영향을 미칩니까?

A: 온도가 증가함에 따라, 광도는 감소하고(성능 곡선 참조), 순방향 전압은 일반적으로 약간 감소합니다. 더 중요한 것은, 과열을 피하기 위해 디레이팅 곡선에 따라 허용 가능한 최대 연속 전류를 디레이팅해야 합니다.

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇입니까?

A> 피크 파장 (λ_p=632nm)은 최대 스펙트럼 전력을 갖는 물리적 파장입니다. 주 파장 (λ_d=617.5-633.5nm)은 LED의 인지된 색상과 일치하는 단색광의 파장입니다. 주 파장은 색상 사양에 더 관련이 있습니다.

11. 실용 애플리케이션 예시

시나리오: 라우터용 상태 표시기 패널 설계.

패널에는 성형된 광파이프가 있는 어두운 틴트 아크릴 패시아 뒤에 다섯 개의 LED(전원, 인터넷, Wi-Fi, LAN1, LAN2)가 있습니다. 67-21 브릴리언트 레드 LED가 "전원" 표시기로 선택되었습니다.

설계 단계:

1. 전기적:라우터의 내부 논리 공급 전압은 3.3V입니다. 전형적인 V_F를 2.0V로 가정하고 적절한 밝기와 낮은 전력을 위해 15 mA를 목표로 합니다: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 86.7Ω. 82Ω 또는 100Ω 저항이 선택됩니다.

2. 광학적:LED의 넓은 시야각은 피크 앤 플레이스로 인한 사소한 배치 오정렬에도 광파이프의 입사면에 의해 빛이 효과적으로 포착되도록 보장합니다.

3. 열적:15 mA의 동작 전류는 25 mA 최대치보다 훨씬 낮으며, 라우터 인클로저 내부의 주변 온도는 50°C로 추정됩니다. 디레이팅 곡선을 참조하면, 50°C에서 허용 가능한 전류는 여전히 20 mA 이상이므로 설계는 안전합니다.

4. 빈닝:패널의 모든 다섯 개 표시기에서 균일한 밝기를 보장하기 위해, 조달 시 엄격한 광도 빈(예: Q2 또는 R1)과 일관된 주 파장 빈을 지정하는 것이 권장됩니다.

12. 동작 원리

LED는 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 재료를 기반으로 한 반도체 다이오드입니다. 다이오드의 접합 전위(적색 AlGaInP의 경우 약 1.8-2.2V)를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 각각 n형 및 p형 재료에서 활성 영역으로 주입됩니다. 이들 전하 캐리어는 방사적으로 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 합금의 특정 밴드갭 에너지는 방출된 빛의 파장(색상)을 결정하며, 이 경우 브릴리언트 레드 스펙트럼에 있습니다. 패키지는 칩을 캡슐화하고, 기계적 보호를 제공하며, 광 출력을 형성하기 위한 내부 반사체를 수용하고, 빔 패턴을 제어하기 위한 렌즈(투명 창)를 포함합니다.

13. 기술 동향

P-LCC-2 형식과 같은 SMD 표시기 LED의 일반적인 동향은 단위 전기 입력 전력당 더 많은 광 출력을 의미하는 더 높은 광 효율로 나아가고 있으며, 이는 동일한 인지 밝기에 대해 더 낮은 동작 전류를 가능하게 하여 에너지 효율적인 설계에 중요합니다. 또한 광학 성능을 유지하거나 개선하면서 소형화를 위한 지속적인 추진이 있습니다. 제조 공정은 더 높은 수율과 더 엄격한 빈닝 허용 오차를 위해 최적화되어 설계자에게 생산 배치 전반에 걸쳐 더 일관된 색상과 밝기를 제공합니다. 더 나아가, 더 높은 온도 재류 프로파일(예: 무연 솔더링용)에서의 향상된 신뢰성과 개선된 ESD 견고성은 현대 구성 요소에서 표준 기대 사항입니다. 적색/주황색/호박색 LED를 위한 기본 AlGaInP 기술은 성숙했지만 효율성과 수명에서 점진적인 개선을 계속해서 보이고 있습니다.