SMD LED 1206 적색 639nm 데이터시트 - 패키지 3.2x1.6x1.1mm - 순방향 전압 1.6-2.4V - 광도 18-180mcd - 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 적색광을 방출하는 고성능 표면 실장 AlInGaP (알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) LED의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 컴팩트한 산업 표준 1206 패키지 풋프린트에서 고휘도와 고신뢰성이 요구되는 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 주요 장점으로는 자동 피크 앤 플레이스 장비 및 적외선 (IR) 리플로우 솔더링 공정과의 호환성이 포함되어 대량 생산에 적합합니다.

이 LED는 적색, 주황색, 황색 파장을 생성하는 데 있어 높은 효율성과 안정성으로 알려진 AlInGaP 반도체 칩을 사용합니다. "워터 클리어" 렌즈 재질은 넓은 시야각을 제공하며 지정된 광도를 달성하는 데 도움을 줍니다. 본 제품은 RoHS (유해물질 제한) 지침을 준수합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 소비 전력 (Pd):62.5 mW. 이는 LED 패키지가 열적 한계를 초과하지 않고 열로 방산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_F(피크)):60 mA. 이는 과열을 방지하기 위해 일반적으로 펄스 조건 (1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 지정되는 최대 허용 순간 순방향 전류입니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):25 mA. 이는 신뢰할 수 있는 장기 동작을 위해 권장되는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 동작 온도 범위 (T_동작):-30°C ~ +85°C. LED가 사양에 따라 기능할 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위 (T_보관):-40°C ~ +85°C.
• 적외선 솔더링 조건:260°C에서 10초. 리플로우 솔더링 중 패키지가 견딜 수 있는 최대 열 프로파일입니다.

2.2 전기-광학적 특성

이 파라미터들은 별도로 명시되지 않는 한 Ta=25°C 및 I_F=20mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다.

• 광도 (I_V):18.0 - 180.0 mcd (밀리칸델라). 방출되는 가시광의 양으로, 광축에서 측정됩니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템이 사용됨을 나타냅니다 (섹션 3 참조).
• 시야각 (2θ_1/2):130도. 이는 광도가 피크 (광축) 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 넓은 130° 각도는 영역 조명에 적합한 확산형, 비집속 방출 패턴을 나타냅니다.
• 피크 방출 파장 (λ_P):639 nm (일반값). 스펙트럼 파워 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):631 nm (I_F=20mA에서 일반값). 이는 CIE 색도도에서 도출된, LED의 색상을 가장 잘 나타내는 것으로 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):20 nm (일반값). 피크 강도의 절반에서 측정된 방출 스펙트럼의 대역폭입니다. 20nm 값은 AlInGaP 적색 LED의 특징입니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 1.60 - 2.40 V. LED가 동작할 때 걸리는 전압 강하입니다. 변동은 반도체 공정 허용 오차 때문입니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 10 μA (최대). LED가 역바이어스될 때의 작은 누설 전류입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

응용 분야에서 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터를 기준으로 분류(빈닝)됩니다. 이 소자는 주로 광도를 기준으로 빈닝됩니다.

3.1 광도 빈닝

광도는 여러 빈으로 분류되며, 각 빈에는 최소값과 최대값이 있습니다. 각 빈의 허용 오차는 +/-15%입니다.

• 빈 M:18.0 - 28.0 mcd
• 빈 N:28.0 - 45.0 mcd
• 빈 P:45.0 - 71.0 mcd
• 빈 Q:71.0 - 112.0 mcd
• 빈 R:112.0 - 180.0 mcd

설계자는 자신의 밝기 요구 사항에 따라 적절한 빈을 선택해야 합니다. 병렬로 여러 LED를 연결할 때 각 LED와 직렬로 전류 제한 저항을 사용하는 것이 중요합니다 (구동 방법 섹션에 표시된 대로). 이는 V_F변동으로 인해 전류 불균형이 발생할 수 있으므로, 어레이 내 모든 소자에서 균일한 전류와 따라서 균일한 밝기를 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래프가 참조되지만 (예: 그림 1, 그림 5), 일반적인 동작은 기술을 기반으로 설명될 수 있습니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

AlInGaP LED는 일반적인 다이오드 I-V 특성을 나타냅니다. 순방향 전압 (V_F)은 음의 온도 계수를 가지며, 이는 접합 온도가 증가함에 따라 약간 감소함을 의미합니다. 전원 공급 설계 시 20mA에서 지정된 V_F범위인 1.6V ~ 2.4V를 고려해야 합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

광도는 정상 동작 범위 (최대 DC 순방향 전류 정격 25mA까지)에서 순방향 전류에 거의 비례합니다. 이 전류 이상으로 동작하면 열 발생 증가, 효율 저하 및 광속 감가 가속화가 발생합니다.

4.3 온도 의존성

AlInGaP LED의 광 출력은 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 특성은 LED가 높은 주변 온도에서 동작하거나 열 관리가 어려운 설계에서 매우 중요합니다. -30°C ~ +85°C의 동작 온도 범위는 지정된 성능을 유지하기 위한 한계를 정의합니다.

4.4 스펙트럼 분포

방출 스펙트럼은 639nm (일반값)의 피크 파장을 중심으로 하며 반치폭은 20nm입니다. 주 파장 (631nm)은 인지되는 적색을 정의합니다. 이 스펙트럼은 동작 전류 및 온도 범위에 걸쳐 안정적이며, 이는 색상이 중요한 응용 분야에 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 산업 표준 1206 표면 실장 패키지에 장착됩니다. 주요 치수 (밀리미터)로는 본체 길이 약 3.2mm, 너비 1.6mm, 높이 1.1mm가 포함됩니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수 허용 오차는 일반적으로 ±0.10mm입니다. 패키지는 솔더링을 위한 두 개의 애노드/캐소드 단자를 특징으로 합니다.

5.2 극성 식별

캐소드는 일반적으로 패키지의 해당 측면에 녹색 색조나 플라스틱 본체의 노치로 표시됩니다. PCB 레이아웃 및 조립 중 올바른 극성 방향이 필수적입니다.

5.3 권장 솔더링 패드 레이아웃

적절한 솔더 조인트 형성, 기계적 안정성 및 리플로우 중 열 방산을 보장하기 위해 권장 랜드 패턴 (솔더 패드 설계)이 제공됩니다. 이 레이아웃을 준수하면 툼스토닝 (한쪽 끝으로 부품이 서는 현상)을 방지하고 신뢰할 수 있는 전기적 연결을 보장하는 데 도움이 됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

이 LED는 적외선 (IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 무연 (납 없음) 조립을 위한 JEDEC 표준을 준수하는 제안 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열:150-200°C에서 최대 120초 동안 보드와 부품을 점진적으로 가열하여 플럭스를 활성화하고 열 충격을 최소화합니다.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 온도 이상 시간:소자는 피크 온도에 최대 10초 동안 노출되어야 합니다. 리플로우는 최대 두 번 수행되어야 합니다.

프로파일은 특정 PCB 설계, 부품, 솔더 페이스트 및 사용된 오븐에 대해 특성화되어야 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우 최대 300°C로 설정된 온도 제어 납땜 인두를 사용하십시오. 리드당 납땜 시간은 3초를 초과해서는 안 되며, 플라스틱 패키지와 반도체 다이에 대한 열 손상을 방지하기 위해 한 번만 수행해야 합니다.

6.3 세척

납땜 후 세척이 필요한 경우 지정된 용제만 사용하십시오. LED를 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것은 허용됩니다. 지정되지 않은 화학 액체는 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있으므로 사용하지 마십시오.

6.4 보관 및 취급

• ESD (정전기 방전) 민감도:LED는 ESD에 민감합니다. 접지된 손목 스트랩, 방진 매트 및 접지된 장비 사용을 포함하여 취급 중 적절한 ESD 예방 조치를 취해야 합니다.
• 습기 민감도:패키지는 습기에 민감합니다. 건조제와 함께 원래 밀봉된 방습 봉지에 보관할 때 ≤30°C 및 ≤90% RH에서 1년의 유통 기한이 있습니다. 봉지를 개봉한 후에는 구성 요소를 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관하고 이상적으로는 1주일 이내에 리플로우해야 합니다. 원래 봉지 외부에서 더 오래 보관하려면 건조제가 들어 있는 밀폐 용기를 사용하십시오. 1주일 이상 개방 상태로 보관된 구성 요소는 납땜 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

7. 포장 및 주문

LED는 자동 조립을 위한 산업 표준 포장으로 공급됩니다.

• 테이프 및 릴:구성 요소는 7인치 (178mm) 직경 릴에 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 포장됩니다.
• 릴당 수량:4000개.
• 최소 주문 수량 (MOQ):잔여 수량의 경우 500개.
• 포장 표준:ANSI/EIA-481 사양을 준수합니다. 테이프의 빈 포켓은 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다.

8. 응용 노트 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 응용 회로

LED는 전류 구동 소자입니다. 가장 신뢰할 수 있는 구동 방법은 각 LED에 직렬 전류 제한 저항을 사용하는 것이며, 특히 여러 LED를 병렬로 연결할 때 그렇습니다. 이는 LED마다 순방향 전압 (V_F)의 자연스러운 변동을 보상하여 어레이 내 모든 소자에서 균일한 전류와 따라서 균일한 밝기를 보장합니다. 정전류원으로 LED를 구동하면 가장 안정적인 광 출력을 제공합니다.

8.2 열 관리

소비 전력이 상대적으로 낮지만 (최대 62.5mW), 적절한 열 설계는 LED 수명을 연장하고 밝기를 유지합니다. 특히 최대 DC 전류 근처 또는 그 수준에서 동작할 때 PCB에 LED 패드에 연결된 충분한 구리 면적이 방열판 역할을 하도록 하십시오. 장기간 상한 범위의 주변 온도에서 동작하는 것을 피하십시오.

8.3 응용 범위

이 LED는 상태 표시기, 백라이트 또는 장식 조명이 필요한 일반 전자 장비에 적합합니다. 여기에는 소비자 가전, 사무 기기, 통신 장치 및 가정용 기기의 응용 분야가 포함됩니다. 이는 고장이 생명이나 안전을 위협할 수 있는 응용 분야 (예: 항공, 의료 생명 유지 장치, 중요한 교통 제어)를 위해 특별히 설계되거나 인증되지 않았습니다. 이러한 응용 분야의 경우 제조업체와 상담하여 특별히 인증된 구성 요소를 사용해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 LED는 AlInGaP 기술을 사용하며, 이는 흡수성 기판 위의 AllnGaP나 오래된 GaAsP LED와 같은 다른 기술에 비해 적색/주황색/황색 방출에 뚜렷한 장점을 제공합니다.

• 고효율 및 고휘도:AlInGaP는 기존 기술보다 더 높은 광 효율 (전기 와트당 더 많은 광 출력)을 제공하여 작은 패키지에서 고휘도 (최대 180mcd)를 가능하게 합니다.
• 색상 안정성:AlInGaP LED의 색상점 (주 파장)은 일부 대안에 비해 동작 전류 및 온도 범위와 소자의 수명에 걸쳐 더 안정적입니다.
• 넓은 시야각:워터 클리어 렌즈를 사용한 130° 시야각은 집속형 또는 협각 렌즈에 비해 넓고 균일한 조명을 제공합니다.
• 표면 실장 호환성:1206 패키지와 IR 리플로우 호환성은 스루홀 LED에 비해 현대적이고 제조 가능한 솔루션을 나타냅니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

10.1 어떤 저항 값을 사용해야 하나요?

직렬 저항 값 (R_s)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R_s= (V_공급- V_F) / I_F. 최악의 조건에서 전류가 원하는 I_F(예: 20mA)를 초과하지 않도록 데이터시트의 최대 V_F(2.4V)를 사용하십시오. 5V 공급 전압의 경우: R_s= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 옴. 표준 130Ω 또는 150Ω 저항이 적절할 것입니다.

10.2 PWM 신호로 구동할 수 있나요?

예, 펄스 폭 변조 (PWM)는 LED를 디밍하는 훌륭한 방법입니다. 이는 아날로그 (전류) 디밍보다 LED의 색상 특성을 더 잘 유지합니다. PWM 주파수가 가시적인 깜빡임을 피할 수 있을 만큼 충분히 높은지 (일반적으로 >100Hz) 그리고 각 펄스의 피크 전류가 절대 최대 정격 60mA를 초과하지 않는지 확인하십시오.

10.3 광도 범위가 왜 이렇게 넓나요?

범위 (18-180mcd)는 모든 생산 빈에 걸친 총 분포를 나타냅니다. 개별 LED는 훨씬 더 좁은 범위를 가진 특정 빈 (M, N, P, Q, R)으로 분류됩니다. 주문 시 원하는 빈을 지정하여 응용 분야에 대한 밝기 수준을 보장해야 합니다.

10.4 LED 수명은 얼마나 되나요?

LED 수명 (종종 광 출력이 초기 값의 70%로 저하되는 지점, L70으로 정의됨)은 이 데이터시트에 명시적으로 명시되어 있지 않습니다. 수명은 주로 접합 온도와 구동 전류인 동작 조건에 크게 의존합니다. 최대 정격보다 훨씬 낮게 동작하면 (예: 15-20mA 및 우수한 열 관리) 작동 수명이 수만 시간까지 크게 연장될 수 있습니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

11.1 상태 표시 패널

산업 장비용 다중 상태 표시 패널에서 이러한 LED 여러 개 (예: 중간-고휘도를 위한 빈 P 또는 Q)를 한 줄로 배열할 수 있습니다. 각각은 직렬 저항 (예: 3.3V 또는 5V 시스템의 경우 150Ω)을 통해 마이크로컨트롤러 GPIO 핀으로 구동됩니다. 넓은 시야각은 다양한 조작자 위치에서 상태를 볼 수 있도록 보장합니다. 리플로우 호환성은 LED와 마이크로컨트롤러를 포함한 전체 보드를 한 번에 납땜할 수 있게 합니다.

11.2 멤브레인 스위치 백라이트

빈 R (최고 휘도)의 단일 LED를 반투명 멤브레인 스위치 아이콘 옆에 배치하여 백라이트를 제공할 수 있습니다. 워터 클리어 렌즈의 확산형, 광각 빛은 아이콘을 고르게 조명하는 데 도움이 됩니다. 낮은 프로파일 (1.1mm 높이)은 얇은 장치 설계에 맞출 수 있게 합니다.

12. 기술 원리 소개

이 LED의 발광은 AlInGaP로 만들어진 반도체 p-n 접합에서의 전계발광을 기반으로 합니다. 순방향 전압이 인가되면 n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역 (접합)으로 주입됩니다. 전자와 정공이 재결합할 때 광자 (빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 결정 격자 내 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 포스파이드의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장 (색상)을 정의합니다. 이 경우 약 639nm의 적색입니다. "워터 클리어" 에폭시 렌즈는 칩을 캡슐화하여 기계적 보호를 제공하고, 광 출력 패턴을 형성하며, 반도체 재료로부터의 광 추출을 향상시킵니다.

13. 기술 동향 및 발전

이와 같은 SMD 표시기 LED의 일반적인 동향은 더 높은 효율 (와트당 더 많은 루멘)을 향해 나아가고 있으며, 이는 더 낮은 구동 전류에서 동일한 밝기를 가능하게 하여 전력 소비와 열 발생을 줄입니다. 또한 광학 성능을 유지하거나 개선하면서 소형화를 위한 지속적인 노력이 있습니다. 더 나아가, 패키지 재료 및 제조 공정의 개선은 무연 조립에 필요한 점점 더 까다로운 솔더링 프로파일과의 호환성과 신뢰성을 향상시킵니다. 색상 일관성과 더 엄격한 빈닝 허용 오차 또한 정밀한 색상 일치가 필요한 응용 분야의 요구를 충족시키기 위한 지속적인 개발 영역입니다.