탑뷰 LED 45-21 시리즈 기술 데이터 시트 - P-LCC-2 패키지 - 1.75-2.35V 순방향 전압 - 최대 50mA 전류 - 브릴리언트 레드 색상

1. 제품 개요

45-21 시리즈는 컴팩트한 P-LCC-2(플라스틱 리드 칩 캐리어) 표면 실장 패키지에 장착된 탑뷰 LED 제품군을 대표합니다. 이 소자는 주로 광학 표시기로 설계되었으며, 무색 투명 창과 광 반사 및 확산을 향상시키는 흰색 패키지 본체를 특징으로 합니다. 그 핵심 설계 장점은 패키지 내부의 최적화된 내부 반사판 설계를 통해 달성된 광시야각에 있습니다. 이 특성은 LED 광원에서 라이트 가이드로의 효율적인 광 결합이 중요한 라이트 파이프를 활용하는 애플리케이션에 특히 적합하게 만듭니다. 본 문서에 상세히 설명된 AlGaInP 반도체 기술을 사용하는 브릴리언트 레드 변형을 포함하여, 이 시리즈는 여러 색상으로 제공됩니다.

주요 작동 이점은 낮은 전류 요구사항입니다. 표준 작동을 위한 일반적인 순방향 전류가 20mA로, 휴대용 및 배터리 구동 장비와 같은 전력 민감 애플리케이션에 이상적입니다. 이 소자는 현대적인 대량 생산 공정과의 호환성을 위해 설계되었으며, 기상 리플로우, 적외선 리플로우 및 웨이브 솔더링에 적합합니다. 또한 자동 픽 앤 플레이스 장비와 호환되며, 효율적인 조립을 위해 8mm 테이프 및 릴에 공급됩니다. 제품은 무연 재료로 구성되어 관련 환경 규정을 준수합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 LED 시리즈의 주요 장점은 패키지 형상 및 재료 선택에서 비롯됩니다. 광시야각(일반적으로 120도)은 다양한 위치에서 가시성을 보장하며, 이는 소비자 가전, 산업용 패널 및 통신 장치의 상태 표시기에 필수적입니다. 최적화된 광 결합 효율은 라이트 파이프와 함께 사용할 때 더 밝게 인지되는 출력으로 직접 이어져, 더 높은 구동 전류의 필요성을 줄이고 전력을 절약합니다.

목표 시장은 광범위하며, 통신(전화 및 팩스 기기의 표시기 및 백라이트용), 소비자 가전, 산업 제어 및 자동차 내장재를 포함합니다. 그 신뢰성과 자동화 공정과의 호환성은 대량 생산을 위한 비용 효율적인 선택이 되게 합니다. 낮은 전력 소비는 특히 배터리 수명 연장이 최우선 설계 고려사항인 휴대용 전자제품 부문을 대상으로 합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 LED의 성능 범위를 정의하고 적절한 회로 설계를 안내하는 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 소자에 영구적 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동 조건이 아닙니다.

• 역방향 전압 (V_R):5V. 역바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴를 일으킬 수 있습니다.
• 순방향 전류 (I_F):50mA DC. 연속 전류는 이 한계를 초과해서는 안 됩니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):100mA, 펄스 조건(1kHz에서 듀티 사이클 1/10)에서만 허용됩니다. 이는 짧은 기간 동안 더 높은 밝기를 허용합니다.
• 전력 소산 (P_d):120mW. 이는 패키지가 열 정격을 초과하지 않고 열로 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 정전기 방전 (ESD):2000V (인체 모델). 조립 중 적절한 ESD 처리 절차가 필수적입니다.
• 작동 및 저장 온도:-40°C ~ +85°C (작동) 및 -40°C ~ +90°C (저장) 범위입니다.
• 솔더링 온도:260°C에서 10초(리플로우) 또는 350°C에서 3초(핸드 솔더링)를 견딥니다.

2.2 전기-광학 특성

이러한 파라미터는 접합 온도(T_j) 25°C, 표준 시험 전류 20mA에서 측정됩니다. 이는 일반적인 성능을 나타냅니다.

• 광도 (I_v):450 mcd(최소) ~ 900 mcd(최대) 범위이며, 일반적인 허용 오차는 ±11%입니다. 이는 인지되는 밝기의 주요 측정 기준입니다.
• 시야각 (2θ_1/2):120도 (일반적). 이는 광도가 피크 축 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다.
• 피크 파장 (λ_p):632 nm (일반적). 이는 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):617.5 nm ~ 633.5 nm 범위이며, 허용 오차는 ±1nm입니다. 이 파장은 인지되는 색상(브릴리언트 레드)에 해당합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):20 nm (일반적). 이는 방출된 적색광의 스펙트럼 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):20mA에서 1.75V ~ 2.35V 범위이며, 일반적인 허용 오차는 ±0.1V입니다. 이는 전류 제한 저항 설계에 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R):역바이어스 5V에서 최대 10 µA로, 우수한 접합 품질을 나타냅니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산에서 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 설계자는 빈을 지정하여 애플리케이션 전체에서 색상과 밝기의 균일성을 보장할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

강도는 I_F=20mA에서 측정된 최소 및 최대 값을 기반으로 세 가지 주요 빈(U1, U2, V1)으로 분류됩니다. 예를 들어, 빈 U1은 450-565 mcd, U2는 565-715 mcd, V1은 715-900 mcd를 포함합니다. 더 높은 빈(예: V1)을 선택하면 더 밝은 최소 출력이 보장됩니다.

3.2 주 파장 빈닝

브릴리언트 레드 색상은 '그룹 A' 아래에 그룹화되며, 네 가지 파장 빈으로 더 세분화됩니다: E4 (617.5-621.5 nm), E5 (621.5-625.5 nm), E6 (625.5-629.5 nm), E7 (629.5-633.5 nm). 더 엄격한 빈 선택(예: E5만 지정)은 조립체 내 모든 LED에서 더 일관된 레드 색조를 보장합니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 '그룹 B' 아래에 세 가지 빈으로 그룹화됩니다: 0 (1.75-1.95V), 1 (1.95-2.15V), 2 (2.15-2.35V). 표시기용으로 색상과 밝기보다 덜 중요할 수 있지만, 전압 빈 지정은 대형 어레이의 전원 공급 설계 또는 개별 저항 없이 LED를 병렬로 구동할 때 중요할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 특성 곡선은 다양한 조건에서 LED의 동작에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 다이오드의 일반적인 지수 관계를 보여줍니다. 25°C에서, 턴온 문턱을 지나면 전압이 전류와 함께 급격히 상승합니다. 이 비선형성은 전압의 작은 변화가 전류의 크고 잠재적으로 파괴적인 변화를 일으킬 수 있으므로, 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버 사용의 필요성을 강조합니다.

4.2 상대 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 광 출력이 일정 범위 내에서 전류와 거의 선형적으로 증가하지만, 열 및 효율 효과로 인해 더 높은 전류에서 결국 포화됨을 보여줍니다. 권장 20mA에서 작동하면 밝기와 효율성의 좋은 균형을 제공합니다.

4.3 상대 광도 대 주변 온도

광도는 주변 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이 디레이팅 곡선은 고온 환경에서 작동하는 애플리케이션에 중요합니다. 설계자는 모든 작동 조건에서 충분한 밝기가 유지되도록 이 감소를 고려해야 합니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯은 AlGaInP LED의 단색 특성을 확인하며, 632 nm를 중심으로 한 단일하고 좁은 피크로, 다른 파장 대역에서의 중요한 방출 없이 포화된 브릴리언트 레드 색상을 생성합니다.

4.5 방사 패턴 (극좌표 다이어그램)

이 다이어그램은 넓고 람베르트와 유사한 방사 패턴을 시각적으로 확인시켜 줍니다. 강도는 넓은 중심 영역에서 거의 균일하며, 가장자리로 갈수록 점차 감소하여 광시야각 관찰에 이상적입니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 외형 및 치수

P-LCC-2 패키지는 컴팩트한 점유 면적을 가집니다. 주요 치수는 전체 길이, 너비, 높이 및 리드 간격과 크기를 포함합니다. 극성 표시기(일반적으로 패키지의 노치 또는 점 또는 모따기된 모서리)가 캐소드를 식별합니다. 데이터시트는 신뢰할 수 있는 솔더 조인트 형성 및 리플로우 중 적절한 정렬을 보장하기 위한 권장 솔더 패드 랜드 패턴을 제공합니다.

5.2 테이프 및 릴 사양

소자는 8mm 캐리어 테이프에 공급되어 표준 릴에 감겨 있습니다. 테이프 치수(포켓 크기, 피치) 및 릴 치수(허브 직경, 플랜지 직경)는 자동 조립 장비와 호환되도록 지정됩니다. 각 릴에는 2000개가 포함됩니다.

5.3 습기 감수성 및 패키징

LED는 습기 흡수를 방지하기 위해 건조제와 함께 방습 알루미늄 백에 포장됩니다. 습기 흡수는 고온 리플로우 솔더링 공정 중 "팝콘 현상"(패키지 균열)을 일으킬 수 있습니다. 백의 라벨에는 습기 감수성 수준(포장에 의해 암시됨), 수량 및 부품 번호와 같은 중요한 정보가 포함됩니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

이 소자는 최대 10초 동안 피크 리플로우 온도 260°C에 대해 정격화되었습니다. 이는 표준 무연 리플로우 프로파일과 일치합니다. PCB의 열 질량 및 특정 프로파일(상승, 소킹, 피크, 냉각)은 이 한계 내에 머물고 열 충격을 피하기 위해 제어되어야 합니다.

6.2 저장 및 취급 주의사항

• 개봉 전:방습 백은 ≤30°C 및 ≤70% RH에서 보관해야 합니다. 구성품은 백 밀봉 날짜로부터 1년 이내에 사용해야 합니다.
• 개봉 후:즉시 사용하지 않으면 주변 습도에 노출된 구성품은 흡수된 습기를 제거하기 위해 표준 IPC/JEDEC 지침에 따라 솔더링 전 베이킹이 필요할 수 있습니다.
• ESD 보호:취급 중 표준 ESD 예방 조치(접지된 작업대, 손목 스트랩)를 준수해야 합니다.

7. 애플리케이션 설계 권장사항

7.1 일반적인 애플리케이션 회로

가장 일반적인 구동 회로는 전압원(V_CC)에 연결된 직렬 전류 제한 저항입니다. 저항 값은 R = (V_CC- V_F) / I_F로 계산됩니다. 이 계산에서 데이터시트의 최대 V_F(2.35V)를 사용하면 부품 간 변동이 있어도 전류가 원하는 I_F를 절대 초과하지 않도록 보장합니다. 예를 들어, 5V 공급 및 목표 I_F 20mA: R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5Ω. 표준 130Ω 또는 150Ω 저항이 적절할 것입니다.

7.2 라이트 파이프 애플리케이션을 위한 설계 고려사항

라이트 파이프에 결합할 때, LED를 파이프의 입력 표면 아래 중앙에 정렬하십시오. 이 LED의 광시야각은 파이프의 입력 개구를 채우는 데 도움이 됩니다. LED 돔과 라이트 파이프 사이의 거리는 광 손실을 줄이기 위해 최소화해야 합니다. 흰색 패키지는 아래쪽으로 손실될 수 있는 빛을 방출 방향으로 다시 반사시켜 전체 결합 효율을 향상시킵니다. 기계 도면은 LED의 높이와 권장 금지 영역을 고려해야 합니다.

7.3 열 관리

전력 소산은 낮지만, 고주변 온도에서 최대 전류(50mA)로 연속 작동하면 소자의 한계에 접근할 수 있습니다. 이러한 사용 사례의 경우, LED의 열 패드(있는 경우) 또는 열 비아 주변에 적절한 PCB 구리 면적을 확보하면 열을 소산하고 더 낮은 접합 온도를 유지하여 광 출력과 장기 신뢰성을 보존하는 데 도움이 될 수 있습니다.

8. 신뢰성 및 품질 보증

데이터시트는 90% 신뢰 수준 및 10% Lot Tolerance Percent Defective (LTPD)로 수행된 포괄적인 신뢰성 테스트 세트를 설명합니다. 이러한 테스트는 현장 신뢰성을 보장하기 위해 가혹한 작동 및 저장 조건을 시뮬레이션합니다.

• 리플로우 솔더링 저항:패키지가 솔더링 공정을 견딜 수 있는지 확인합니다.
• 온도 사이클링 및 열 충격:반복적인 온도 변화로 인한 기계적 응력에 대한 견고성을 테스트합니다.
• 고/저온 저장:극한 비작동 조건에서 장기 안정성을 평가합니다.
• DC 작동 수명:정격 전류(20mA) 및 온도(25°C)에서 1000시간 수명 테스트.
• 고온/고습 작동 수명 (85°C/85% RH):바이어스 하에서 내습성 및 부식에 대한 가속 테스트.

이러한 테스트를 통과하면 까다로운 상업 및 산업 애플리케이션에 적합한 견고한 제품임을 나타냅니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

9.1 전류 제한 저항이 절대적으로 필요한 이유는 무엇입니까?

LED의 I-V 특성은 지수적입니다. LED의 순방향 전압 강하보다 공급 전압이 약간 증가하면 전류가 매우 크고 잠재적으로 파괴적인 증가를 일으킵니다. 저항은 선형적이고 예측 가능한 전압 강하를 제공하여 전류를 안정화시키고, 정상적인 전압 허용 오차 또는 과도 현상으로 인한 과전류 상태로부터 LED를 보호합니다.

9.2 마이크로컨트롤러 GPIO 핀에서 이 LED를 직접 구동할 수 있습니까?

예, 하지만 중요한 주의사항이 있습니다. GPIO 핀은 출력으로 구성되어야 합니다. 여전히 직렬 저항을 포함해야 합니다. 또한, 마이크로컨트롤러의 핀이 필요한 20mA를 연속적으로 공급(또는 싱크, 회로 구성에 따라 다름)할 수 있는지 확인해야 하며, 이는 일부 범용 I/O 핀의 한계에 있거나 그 이상일 수 있습니다. 마이크로컨트롤러 데이터시트를 참조하십시오. 더 높은 전류 또는 여러 LED를 구동할 때 트랜지스터를 스위치로 사용하는 것이 종종 더 안전하고 유연한 옵션입니다.

9.3 피크 파장과 주 파장의 차이점은 무엇입니까?

피크 파장 (λ_p):스펙트럼 전력 출력이 물리적으로 가장 높은 단일 파장입니다.주 파장 (λ_d):인간의 눈이 LED의 출력과 동일한 색상으로 인지할 단색광의 파장입니다. 이 적색 LED와 같은 단색 LED의 경우, 둘은 매우 가깝습니다. 주 파장은 일반적으로 색상 사양 및 빈닝을 위한 더 관련성이 높은 파라미터입니다.

9.4 릴 라벨의 빈 코드를 어떻게 해석합니까?

라벨은 CAT, HUE, REF와 같은 코드를 사용합니다. 'CAT'는 광도 빈(예: U1, V1)에 해당합니다. 'HUE'는 주 파장 빈(예: E5, E6)에 해당합니다. 'REF'는 순방향 전압 빈(예: 0, 1, 2)에 해당합니다. 이 코드를 알면 주문한 특정 성능 등급을 받았는지 확인할 수 있습니다.