SMD 블루 LED 데이터시트 - 0.8mm 초박형 - 3.8V 최대 - 76mW 전력 - 워터클리어 렌즈

1. 제품 개요

본 문서는 초박형 표면 실장 블루 LED 부품에 대한 상세 사양을 설명합니다. 이 장치는 낮은 프로파일 광원이 필요한 현대적이고 컴팩트한 전자 어셈블리를 위해 설계되었습니다. 주요 애플리케이션은 소비자 가전, 사무 장비 및 통신 장치 내의 백라이트, 상태 표시등 및 장식용 조명입니다.

이 부품의 핵심 장점은 공간이 제한된 설계에 통합할 수 있도록 해주는 0.80mm의 매우 얇은 프로파일을 포함합니다. 고휘도 청색광을 생성하는 것으로 알려진 InGaN(인듐 갈륨 질화물) 다이스 칩을 사용합니다. 이 제품은 RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수하여 친환경 제품으로 분류됩니다. 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 테이프에 포장되어 대량 생산에 사용되는 고속 자동 픽 앤 플레이스 어셈블리 장비와 완벽하게 호환됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 해석

2.1 절대 최대 정격

장치의 작동 한계는 주변 온도(Ta) 25°C에서 정의됩니다. 이 정격을 초과하면 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다.

• 전력 소산 (Pd):76 mW. 이는 LED 패키지가 성능이나 신뢰성을 저하시키지 않고 열로 방산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):100 mA. 이는 펄스 조건에서 허용되는 최대 순간 전류로, 1/10 듀티 사이클과 0.1ms 펄스 폭으로 지정됩니다. 이는 연속 전류 정격보다 훨씬 높습니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):20 mA. 이는 정상 작동을 위한 권장 최대 연속 순방향 전류로, 장기적인 신뢰성과 안정적인 광 출력을 보장합니다.
• 작동 온도 범위:-20°C ~ +80°C. 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 작동이 보장됩니다.
• 보관 온도 범위:-30°C ~ +100°C. 장치는 이 더 넓은 온도 범위 내에서 전원이 인가되지 않은 상태로 보관할 수 있습니다.
• 적외선 솔더링 조건:260°C, 10초. 이는 무연(Pb-free) 리플로우 솔더링 공정에 대한 피크 온도 및 시간 허용 오차를 정의합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이 파라미터들은 Ta=25°C에서 측정되며 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_V):28.0 - 180.0 mcd (밀리칸델라) @ I_F=20mA. 이 넓은 범위는 장치가 다른 밝기 빈(섹션 3 참조)으로 제공됨을 나타냅니다. 측정은 CIE 명시야 눈 반응 곡선에 근사하는 센서/필터로 수행됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2):130도. 이는 중심축(0°)에서의 광도 값이 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 확산 돔이 없는 워터클리어 렌즈의 경우 넓은 시야각이 일반적입니다.
• 피크 발광 파장 (λ_P):468 nm. 이는 스펙트럼 파워 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):465.0 - 475.0 nm @ I_F=20mA. 이는 CIE 색도도에서 도출된, 빛의 색상을 정의하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):25 nm. 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 값이 작을수록 더 단색광에 가깝습니다. 25nm는 청색 InGaN LED의 일반적인 값입니다.
• 순방향 전압 (V_F):2.8 - 3.8 V @ I_F=20mA. LED가 작동할 때 걸리는 전압 강하입니다. 이 범위는 다른 순방향 전압 빈에 해당합니다.
• 역방향 전류 (I_R):10 μA (최대) @ V_R=5V. 역방향 바이어스가 인가될 때의 작은 누설 전류입니다.중요:이 장치는 역방향 작동을 위해 설계되지 않았습니다. 이 테스트 조건은 특성화를 위한 것입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 런의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 색상 및 전기적 성능에 대한 특정 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 순방향 전압 빈닝

단위: 볼트(V) @ 20mA. 각 빈의 허용 오차는 ±0.1V입니다.
빈 D7: 2.80 - 3.00V
빈 D8: 3.00 - 3.20V
빈 D9: 3.20 - 3.40V
빈 D10: 3.40 - 3.60V
빈 D11: 3.60 - 3.80V

3.2 광도 빈닝

단위: 밀리칸델라(mcd) @ 20mA. 각 빈의 허용 오차는 ±15%입니다.
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

3.3 주 파장 빈닝

단위: 나노미터(nm) @ 20mA. 각 빈의 허용 오차는 ±1nm입니다.
빈 AC: 465.0 - 470.0 nm (약간 녹색빛이 도는 청색)
빈 AD: 470.0 - 475.0 nm (약간 더 순수한 청색)

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 곡선(예: 그림1, 그림6)이 참조되지만, 그 일반적인 동작은 기술에 기반하여 설명될 수 있습니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

InGaN 반도체는 약 2.8V 부근의 특징적인 턴온 전압을 가집니다. 이 역치 이상에서는 전압이 약간 증가함에 따라 전류가 기하급수적으로 증가합니다. 곡선은 다이오드 동작의 전형적인 급격한 무릎(knee)을 보여줄 것입니다. 권장 20mA에서 작동하면 장치가 안정적인 발광을 위해 무릎 지점을 잘 지나도록 보장합니다.

4.2 광도 대 순방향 전류 (L-I 곡선)

광 출력(광도)은 어느 지점까지 순방향 전류에 거의 비례합니다. 그러나 칩 내부에서 발생하는 열 증가(드룹 효과)로 인해 매우 높은 전류에서는 효율이 떨어질 수 있습니다. 20mA 정격은 밝기와 효율 및 수명을 균형 있게 맞추기 위해 선택되었습니다.

4.3 온도 특성

LED 성능은 온도에 의존적입니다. 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라:
- 순방향 전압(V_F)이 약간 감소합니다.
- 광도가 감소합니다. 정확한 디레이팅 계수는 애플리케이션에 따라 다르지만, 높은 주변 온도 또는 높은 구동 전류에서 작동하는 설계에서는 고려해야 합니다.
- 주 파장이 약간 이동할 수 있습니다(일반적으로 청색 LED의 경우 더 긴 파장 쪽으로).

4.4 스펙트럼 분포

발광 스펙트럼은 피크 파장(468 nm)을 중심으로 하고 반폭이 25 nm인 가우시안 형태의 곡선입니다. 백색 LED에 사용되는 인광체 코팅 렌즈와 달리, 워터클리어 렌즈는 이 스펙트럼을 크게 변경하지 않습니다.

5. 기계적 및 포장 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 EIA(전자 산업 연합) 표준 패키지 외형을 따릅니다. 주요 치수에는 총 높이(H) 0.80mm가 포함되어 "엑스트라 씬" 부품으로 분류됩니다. PCB 풋프린트 설계를 위한 기타 중요한 치수는 데이터시트 도면에 제공되며, 별도로 명시되지 않는 한 일반 허용 오차는 ±0.10mm입니다.

5.2 극성 식별

모든 다이오드와 마찬가지로 LED에는 애노드(양극)와 캐소드(음극) 단자가 있습니다. 패키지는 일반적으로 캐소드 측에 노치, 점, 또는 모따기된 모서리와 같은 시각적 마커를 사용합니다. 데이터시트의 제안된 솔더링 패드 레이아웃은 PCB 설계를 위한 올바른 방향을 나타냅니다.

5.3 테이프 및 릴 사양

부품은 보호 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프에 포장되어 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 공급됩니다. 표준 릴 수량은 3000개입니다. 포장은 ANSI/EIA-481 사양을 따릅니다. 주요 참고 사항은 다음과 같습니다: 빈 포켓은 밀봉되며, 잔여물의 최소 포장 수량은 500개, 릴당 최대 2개의 연속 누락 부품이 허용됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

이 장치는 무연 조립에 필수적인 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. JEDEC 표준을 준수하는 제안 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:
- 예열:150–200°C
- 예열 시간:최대 120초(균일한 가열 및 용제 증발을 위해).
- 피크 온도:최대 260°C.
- 액상선 온도 이상 시간 (TAL):제안 프로파일은 중요한 리플로우 영역 내의 특정 시간을 보여줍니다. 데이터시트는 피크 온도에서 최대 10초를 지정합니다.
- 통과 횟수:최대 2회의 리플로우 사이클.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 온도 제어 납땜 인두를 사용하십시오.
- 인두 온도:최대 300°C.
- 솔더링 시간:패드당 최대 3초.
- 통과 횟수:한 번만. 과도한 열은 플라스틱 패키지와 반도체 다이를 손상시킬 수 있습니다.

6.3 보관 조건

습도 민감도는 SMD 부품의 중요한 요소입니다.
- 밀봉 패키지:≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오. 건제와 함께 포장된 경우, 백 밀봉 날짜로부터 1년 이내에 사용하십시오.
- 개봉 패키지:습기 차단 백에서 꺼낸 부품의 경우, 보관 환경은 30°C / 60% RH를 초과하지 않아야 합니다. 개봉 후 1주일 이내에 IR 리플로우를 완료하는 것이 좋습니다.
- 장기 보관 (개봉):건제가 들어 있는 밀폐 용기 또는 질소 건조기에서 보관하십시오.
- 베이킹:부품이 1주일 이상 주변 환경에 노출된 경우, 솔더링 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지하십시오.

6.4 세척

명시되지 않은 화학 세정제를 사용하지 마십시오. 솔더링 후 세척이 필요한 경우, LED를 상온의 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그십시오. 강력한 용제는 플라스틱 렌즈와 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

7. 애플리케이션 제안

7.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 백라이트:키패드, 소형 LCD 디스플레이, 아이콘 조명.
• 상태 표시등:전원 켜짐, 대기, 연결, 휴대용 장치, 라우터 및 가전제품의 배터리 충전 상태.
• 장식용 조명:소비자 가전의 액센트 라이트.
• 패널 표시등:장비 전면 패널.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 저항 값을 R = (V_공급- V_F) / I_F를 사용하여 계산하십시오. 최악의 조건에서 전류가 20mA를 초과하지 않도록 빈 또는 데이터시트의 최대 V_F를 사용하십시오.
• ESD 보호:LED는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 적절한 ESD 예방 조치(손목 스트랩, 접지된 작업대)로 취급하십시오. LED가 노출된 위치에 있는 경우 PCB에 ESD 보호 다이오드를 포함시키십시오.
• 열 관리:전력 소산이 낮지만, 특히 높은 주변 온도 환경에서 또는 최대 전류 근처에서 구동할 때 열을 방출하기 위해 LED 패드 아래에 적절한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 확보하십시오.
• 광학 설계:130° 시야각은 넓은 커버리지를 제공합니다. 집중된 빛을 위해서는 외부 렌즈 또는 도광판이 필요할 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

기존의 스루홀 LED 또는 더 큰 SMD 패키지(예: 0603, 0805)와 비교하여, 이 장치의 주요 차별화 요소는 0.8mm 높이로, 더 얇은 최종 제품을 가능하게 합니다. 다른 "칩" LED와 비교하여, InGaN 기술 사용은 기존 기술보다 청색광 발광에 대해 더 높은 밝기와 효율을 제공합니다. 얇은 프로파일, 높은 밝기, 그리고 자동화된 고온 무연 조립과의 호환성의 조합은 현대적이고 비용 효율적이며 신뢰할 수 있는 대량 생산에 적합하게 만듭니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 저항 없이 3.3V로 이 LED를 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 순방향 전압은 2.8V에서 3.8V까지입니다. LED의 V_F가 범위의 낮은 끝(예: 2.9V)에 있는 경우 3.3V를 직접 연결하면 과도한 전류가 발생하여 손상될 수 있습니다. 항상 전류 제한 메커니즘을 사용하십시오.

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?
A: 피크 파장(λ_P)은 빛 스펙트럼의 물리적 피크(468 nm)입니다. 주 파장(λ_d)은 색도 좌표에서 계산된, 인간의 눈이 색상으로 인지하는 단일 파장(465-475 nm)입니다. 이 청색 LED와 같은 단색광 LED의 경우, 두 값은 가깝지만 동일하지는 않습니다.

Q: 개봉 패키지의 보관 습도 요구 사항이 더 엄격한 이유는 무엇인가요?
A: 플라스틱 SMD 패키지는 공기 중의 수분을 흡수합니다. 리플로우 솔더링의 고열 동안, 이 갇힌 수분이 빠르게 증발하여 패키지를 갈라지게 할 수 있는 내부 압력을 생성합니다("팝콘 현상" 또는 "박리"). 더 엄격한 제한과 베이킹 절차는 이 고장 모드를 방지합니다.

Q: 역전압 표시에 이것을 사용할 수 있나요?
A: 아니요. 데이터시트는 이 장치가 역방향 작동을 위해 설계되지 않았다고 명시적으로 명시합니다. 5V 역방향 전류 테스트는 특성화를 위한 것입니다. 연속 역방향 바이어스를 인가하면 LED가 손상될 가능성이 높습니다.

10. 실용적인 설계 사례

시나리오:USB 전원 장치(5V 공급)용 상태 표시등 설계.
1단계 - 부품 선택:밝기 빈(예: 중간 밝기를 위한 빈 P)과 순방향 전압 빈(예: 설계 계산을 위한 빈 D9)을 선택합니다.
2단계 - 회로 설계:직렬 저항을 계산합니다. 빈 D9의 최대 V_F(3.4V)와 목표 I_F20mA를 사용합니다: R = (5V - 3.4V) / 0.020A = 80 옴. 가장 가까운 표준 값(82 옴)을 선택합니다. 실제 전류 재계산: I_F= (5V - 3.2V*) / 82Ω ≈ 21.95mA (안전). *일반적인 V_F.
3단계 - PCB 레이아웃:82Ω 저항을 LED 애노드와 직렬로 배치합니다. 데이터시트의 제안된 솔더링 패드 치수를 따르십시오. 열 방출을 위한 작은 써멀 릴리프 또는 추가 구리 푸어를 포함시키십시오.
4단계 - 조립:권장 리플로우 프로파일을 따르십시오. 즉시 사용하지 않는 경우 개봉된 릴을 건조 캐비닛에 보관하십시오.

11. 원리 소개

이 LED는 인듐 갈륨 질화물(InGaN)로 만들어진 반도체 이종 구조에 기반합니다. 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체의 활성 영역으로 주입됩니다. 이들이 재결합하면서 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 다시 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 이 경우 청색입니다. 워터클리어 에폭시 렌즈는 반도체 다이를 캡슐화하고 보호하면서 동시에 광 출력 빔을 형성합니다.

12. 개발 동향

표시등 애플리케이션을 위한 SMD LED의 동향은 더 작은 풋프린트, 더 낮은 프로파일, 그리고 더 높은 밝기 효율(단위 전력당 더 많은 광 출력)을 지속적으로 향해 나아가고 있습니다. 또한 무연 규정을 수용하기 위해 더 높은 온도 솔더링 공정에서 향상된 신뢰성을 위한 강력한 추진력이 있습니다. 온보드 드라이버와의 통합 또는 단순화된 조립을 위한 더 스마트한 패키징도 개발 영역이 될 수 있습니다. 기반이 되는 InGaN 소재 기술은 계속 성숙되어 더 나은 성능과 안정성을 제공하고 있습니다.