LTST-C150KEKT SMD LED 데이터시트 - 3.2x2.8x1.9mm - 2.4V - 75mW - 적색 - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

LTST-C150KEKT는 높은 가시성과 신뢰성이 요구되는 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 표면 실장 LED입니다. 이 LED는 특히 적색 스펙트럼에서 높은 발광 효율과 우수한 색 순도로 알려진 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 칩을 사용합니다. 표준 EIA 호환 포맷으로 패키징되어 대량 전자 제조에서 일반적으로 사용되는 자동 픽 앤 플레이스 조립 라인에 적합합니다.

이 부품의 주요 적용 분야로는 상태 표시기, 소형 디스플레이 백라이트, 자동차 실내 조명, 그리고 밝고 일관된 적색 표시가 필요한 다양한 소비자 가전이 있습니다. 그 설계는 현대적인 솔더링 공정과의 호환성을 우선시하여, 열화 없이 적외선(IR) 및 기상 재플로우 솔더링의 열 프로파일을 견딜 수 있도록 보장합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. LED를 이 한계에서 또는 그 근처에서 지속적으로 동작시키는 것은 권장되지 않습니다.

• 전력 소산 (Pd): 75 mW. 이는 주변 온도(Ta) 25°C에서 LED 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다. 이 한계를 초과하면 반도체 접합부의 과열 위험이 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (IF): 30 mA. 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류: 80 mA. 이는 과열 없이 더 높은 광 출력을 짧게 달성하기 위해 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용됩니다.
• 디레이팅 계수: 0.4 mA/°C. 주변 온도가 25°C를 초과할 경우, 열 폭주를 방지하기 위해 최대 허용 연속 순방향 전류를 이 계수만큼 선형적으로 감소시켜야 합니다.
• Reverse Voltage (VR): 5 V. 이 값보다 높은 역전압을 인가하면 LED의 PN 접합이 항복될 수 있습니다.
• Operating & Storage Temperature Range: -55°C ~ +85°C. 이 넓은 범위는 가혹한 환경에서도 견고한 성능을 나타냅니다.
• 솔더링 온도 허용 오차: 해당 LED는 260°C에서 5초(IR/웨이브) 또는 215°C에서 3분(증기상)까지 견딜 수 있어 무연 리플로우 공정에 적합함을 확인합니다.

2.2 전기-광학적 특성

이 파라미터들은 표준 시험 조건인 주변 온도(Ta)=25°C, 순방향 전류(IF)=20 mA에서 측정됩니다.

• 광도 (Iv): 30.0 - 50.0 mcd (millicandela). 이는 인간의 눈(CIE-matched 필터 사용)이 인지하는 LED의 밝기를 지정합니다. 일반적인 값은 50 mcd로, 표준 지시등 LED 기준 매우 밝은 출력을 나타냅니다.
• 시야각 (2θ1/2): 130도. 이는 매우 넓은 시야각으로, LED가 넓은 원뿔 형태로 빛을 방출함을 의미합니다. 반각(축에서 65° 이탈)에서의 광도는 축(중심) 광도의 50%입니다.
• 최대 발광 파장 (λPeak): 632 nm (전형적). 이는 스펙트럼 파워 출력이 가장 높은 파장입니다. 가시광선 스펙트럼의 적색 영역에 속합니다.
• 주 파장 (λd): 624 nm (전형적). 이는 CIE 색도도에서 유도되며, 빛의 인지된 색상을 가장 잘 설명하는 단일 파장을 나타냅니다. 피크 파장과 주 파장 간의 차이는 LED의 스펙트럼 형태 특성을 보여줍니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ): 20 nm. 이는 스펙트럼 순도를 측정하며, 피크 강도의 50%에서 방출되는 파장 범위를 나타냅니다. 20 nm의 값은 단색 AlInGaP LED의 전형적인 수치입니다.
• 순방향 전압 (VF): IF=20mA에서 2.0V (최소) - 2.4V (전형적). 이는 LED가 동작할 때 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 구동 회로의 전류 제한 저항 설계에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (IR): VR=5V에서 최대 100 µA. 이는 LED가 최대 정격 내에서 역방향 바이어스될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 정전용량 (C): VF=0V, f=1MHz에서 일반적으로 40 pF. 이는 접합 정전용량으로, 고주파 스위칭 응용 분야에서 중요할 수 있습니다.

3. 성능 곡선 분석

제공된 본문에 구체적인 그래프는 상세히 설명되어 있지 않지만, 이러한 LED의 일반적인 곡선에는 다음이 포함됩니다:

• IV 곡선 (전류 대 전압): 순방향 전압과 전류 간의 지수적 관계를 보여줍니다. 무릎 전압은 약 2.0V이며, 이를 넘어서면 작은 전압 증가에도 전류가 급격히 증가합니다.
• Luminous Intensity vs. Forward Current: 일정 수준까지는 광 출력이 순방향 전류에 거의 비례함을 보여줍니다. 그 이상에서는 발열로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다.
• Luminous Intensity vs. Ambient Temperature: 주변 온도가 상승함에 따라 광 출력의 감소를 나타냅니다. AlInGaP LED는 다른 기술에 비해 일반적으로 우수한 고온 성능을 보입니다.
• 스펙트럼 분포: 파장에 대한 상대 강도의 그래프로, 632 nm에서 피크를 보이고 반치폭이 20 nm임을 나타내며, 단색적 적색 출력을 확인시켜 줍니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 패키지 치수

이 LED는 표준 표면 실장(Surface-Mount) 패키지로 제공됩니다. 주요 치수(mm)는 자동화 조립에 적합한 본체 크기와 리드 간격을 포함합니다. 렌즈는 투명(Water-Clear)하여 내부 흡수를 최소화하여 광 출력을 극대화합니다.

4.2 극성 식별 및 패드 설계

캐소드는 일반적으로 패키지에 표시되어 있습니다. 데이터시트에는 리플로우 솔더링 시 신뢰할 수 있는 솔더 접합, 적절한 정렬 및 충분한 열 방출을 보장하기 위한 권장 솔더링 패드 치수가 포함되어 있습니다.

4.3 Tape and Reel Packaging

부품은 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있는 8mm 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 이 포장은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 표준을 준수하여 표준 자동 공급기와의 호환성을 보장합니다. 테이프는 상단 커버를 사용하여 빈 포켓을 밀봉하고 부품 방향을 유지합니다.

5. Soldering and Assembly Guidelines

5.1 리플로우 솔더링 조건

본 LED는 무연 솔더링 공정에 적합합니다. 권장 프로파일은 적외선 또는 웨이브 솔더링 시 260°C에서 5초, 기상(증기상) 솔더링 시 215°C에서 3분 동안 피크 온도를 유지합니다. 과도한 열응력으로 인해 에폭시 렌즈나 내부 와이어 본드가 손상되는 것을 방지하기 위해 이러한 열 프로파일을 준수하는 것이 중요합니다.

5.2 세정

납땜 후 세정이 필요한 경우, 지정된 용제만 사용해야 합니다. 데이터시트는 LED를 상온의 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만으로 담그는 것을 권장합니다. 지정되지 않았거나 강력한 화학 물질을 사용하면 플라스틱 패키지가 손상되어 균열이나 변색이 발생할 수 있습니다.

5.3 보관 조건

부품은 수분 흡수를 방지하기 위해 원래의 수분 차단 백에 -55°C에서 +85°C 사이의 온도와 낮은 습도에서 보관해야 하며, 이는 리플로우 솔더링 중 "팝코닝" 현상을 유발할 수 있습니다.

6. 응용 제안 및 설계 고려사항

6.1 대표적인 응용 회로

가장 일반적인 구동 방식은 간단한 직렬 저항입니다. 저항값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산합니다: R = (Vcc - VF) / IF. 여기서 Vcc는 공급 전압, VF는 LED 순방향 전압(설계 마진을 위해 2.4V 사용), IF는 원하는 순방향 전류(예: 20mA)입니다. 5V 공급 전압의 경우: R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130Ω입니다. 표준 130Ω 또는 150Ω 저항이 적합합니다. 다양한 공급 전압이나 온도 범위에서 일정한 밝기를 유지하려면 정전류 구동기를 권장합니다.

6.2 열 관리

소비 전력은 낮지만(최대 75mW), 장기적인 수명과 안정적인 성능을 위해서는 적절한 열 설계가 여전히 중요합니다. 특히 고온 환경에서 또는 최대 전류 근처에서 동작할 때 더욱 그렇습니다. PCB에 LED의 열 패드(해당되는 경우) 또는 리드에 연결된 충분한 구리 면적이 방열판 역할을 하도록 하십시오. 25°C 이상에서 0.4 mA/°C의 전류 감소 지침을 따르십시오.

6.3 광학적 고려사항

130도의 넓은 시야각은 이 LED가 다양한 위치에서 표시등을 확인해야 하는 애플리케이션에 이상적입니다. 더 집중된 빛을 원할 경우 외부 렌즈나 라이트 파이프를 사용할 수 있습니다. Water-clear 렌즈는 가능한 최대 광 출력을 제공하지만 밝은 점 광원처럼 보일 수 있습니다. 더 균일한 외관을 원한다면 다른 변형 제품으로 확산 렌즈를 이용할 수 있습니다.

7. 기술적 비교 및 차별화

LTST-C150KEKT의 주요 차별화 요소는 AlInGaP 기술과 높은 휘도입니다. 기존의 GaAsP(Gallium Arsenide Phosphide) 적색 LED와 비교했을 때, AlInGaP는 현저히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 전기 입력 전력으로 더 많은 빛 출력을 의미합니다. 또한 고온에서 색상과 강도를 더 잘 유지합니다. 넓은 시야각과 자동화된 고온 솔더링 공정과의 호환성은 대량 생산되는 전자 제품을 위한 현대적이고 비용 효율적인 선택지로 만듭니다.

8. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 3.3V 마이크로컨트롤러 핀에서 이 LED를 직접 구동할 수 있나요?
A: 가능성은 있지만, 핀의 전류 공급 능력에 따라 다릅니다. LED의 순방향 전압(VF)은 약 2.4V이므로, 3.3V에서 전류 제한 저항에 걸리는 전압은 0.9V만 남습니다. 20mA를 달성하려면 저항은 45옴(0.9V/0.02A)이 필요합니다. 마이크로컨트롤러 핀이 20mA를 공급할 수 있는지 확인하십시오. 버퍼 트랜지스터를 사용하는 것이 더 안전하고 신뢰할 수 있는 해결책인 경우가 많습니다.

Q: Peak Wavelength(피크 파장)과 Dominant Wavelength(주파장)의 차이는 무엇인가요?
A: Peak Wavelength(피크 파장)은 방출되는 빛 스펙트럼의 물리적 정점입니다. Dominant Wavelength(주파장)은 인지되는 색상과 가장 잘 일치하는 인간의 색채 지각(CIE 차트)을 기반으로 계산된 값입니다. 두 값은 종종 비슷하지만 동일하지는 않으며, 특히 스펙트럼이 완벽하게 대칭적이지 않은 경우 더욱 그렇습니다.

Q: 데이터시트의 "Typical" 값은 어떻게 해석해야 하나요?
A: "Typical" 값은 지정된 조건에서 가장 일반적이거나 예상되는 성능을 나타냅니다. 이 값은 보장된 것이 아닙니다. 설계 목적을 위해서는 모든 가능한 부품 편차에 걸쳐 회로가 정확하게 기능하도록 보장하기 위해 항상 "Min" 및 "Max" 한계값을 사용하십시오.

9. Practical Design and Usage Examples

Example 1: Status Indicator on a Power Supply: 150옴 저항과 직렬로 연결된 LED를 5V 레일에 연결하여 사용하십시오. 높은 휘도로 인해 조명이 밝은 환경에서도 선명하게 보입니다. 넓은 시야각으로 랙이나 작업대의 다양한 각도에서 상태를 확인할 수 있습니다.

예시 2: 멤브레인 스위치 패널의 백라이트: 반투명 패널 뒤에 여러 개의 LED를 배열할 수 있습니다. 일관된 색상(주 파장 624 nm)과 밝기가 균일한 조명을 보장합니다. 리플로우 솔더링과의 호환성으로 모든 LED 및 기타 SMD 부품을 한 번에 솔더링할 수 있어 조립 비용을 절감합니다.

10. 동작 원리 소개

LED는 반도체 다이오드입니다. PN 접합에 순방향 전압이 가해지면, 활성 영역에서 N형 물질의 전자와 P형 물질의 정공이 재결합합니다. 이 재결합 과정에서 광자(빛) 형태로 에너지가 방출됩니다. 빛의 특정 파장(색상)은 반도체 물질의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. AlInGaP은 적색, 주황색, 황색 빛에 해당하는 밴드갭을 가집니다. 투명 에폭시 패키지는 렌즈 역할을 하여 빛 출력을 형성하고 섬세한 반도체 칩을 보호합니다.

11. 기술 동향

이러한 표시 LED의 트렌드는 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘)을 지향하여, 더 낮은 전류로 동일한 밝기를 구현함으로써 전력을 절약하고 발열을 줄입니다. 또한 광학 성능을 유지하거나 향상시키면서 소형화를 추구하는 방향으로 나아가고 있습니다. 더 나아가, 자동차 및 산업용 온도 범위에 대한 향상된 신뢰성과 더 넓은 적격성은 공통적인 목표입니다. AlInGaP와 같은 소재의 사용은 기존의 덜 효율적인 기술에서 표준 패키지에서 더 나은 성능을 제공하기 위한 지속적인 전환을 나타냅니다.