T-1 3mm 화이트 LED 램프 데이터시트 - 3.0x5.0mm 패키지 - 3.2V 전형 - 20mA 구동 - 110mW 소비전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표준 T-1(3mm) 원형 패키지에 캡슐화된 고휘도 백색 발광 다이오드(LED)의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 우수한 광 출력을 제공하도록 설계되어 밝고 선명한 표시등 또는 조명이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 백색광은 청색 InGaN 반도체 칩에 의해 생성되며, 이 방출광은 리플렉터 컵 내부에 도포된 형광체 층에 의해 백색광으로 변환됩니다. 이 설계 방식은 효율적이고 일관된 백색광 생산을 가능하게 합니다.

이 LED의 핵심 장점은 표준 테스트 조건에서 최대 14,250 밀리칸델라(mcd)에 달할 수 있는 높은 광도입니다. 널리 호환되는 인기 있는 패키지 폼 팩터를 특징으로 하여 기존 설계 및 제조 공정에 쉽게 통합될 수 있습니다. 본 소자는 관련 환경 규정을 준수하며 강력한 정전기 방전(ESD) 보호 기능을 제공하여 다양한 취급 및 작동 환경에서의 신뢰성을 향상시킵니다.

이 부품의 목표 시장은 광범위한 전자 응용 분야를 포괄합니다. 주요 용도로는 제어판 및 계기 장비의 광학 표시기, 소형 디스플레이 또는 범례의 백라이트, 마커 또는 상태 표시등 기능, 그리고 높은 가시성이 가장 중요한 메시지 패널 또는 사인보드에 통합되는 것이 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 회로 설계 시 이러한 값을 단순히 초과해서는 안 됩니다.

• 연속 순방향 전류(I_F)): 30 mA. 이는 LED 애노드에 연속적으로 인가될 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류(I_FP)): 100 mA. 이 펄스 전류 정격(1/10 듀티 사이클, 1 kHz)은 멀티플렉싱 또는 PWM 디밍 응용 분야와 관련이 있습니다.
• 역방향 전압(V_R)): 5 V. 이 한계를 초과하는 역방향 바이어스 전압을 인가하면 접합이 즉시 항복될 수 있습니다.
• 소비 전력(P_d)): 110 mW. 이는 소자 내에서 허용되는 최대 전력 손실로, 순방향 전압과 전류의 곱에 약간의 역방향 누설 전류를 더한 값으로 계산됩니다.
• 동작 및 보관 온도: 소자는 -40°C에서 +85°C까지 동작이 가능하며, -40°C에서 +100°C까지 보관할 수 있습니다.
• ESD 내성(HBM): 4 kV. 이 인체 모델 정격은 취급 중 정전기 방전에 대한 우수한 수준의 보호를 나타냅니다.
• 납땜 온도: 리드는 260°C에서 5초 동안 견딜 수 있으며, 이는 표준 웨이브 또는 리플로우 납땜 공정과 호환됩니다.

2.2 전기-광학 특성

이러한 파라미터는 표준 테스트 조건(T_a= 25°C)에서 측정되며 소자의 전형적인 성능을 나타냅니다.

• 순방향 전압(V_F)): I_F= 20 mA에서 2.8 V ~ 3.6 V. 전형적인 값은 약 3.2V입니다. 이 범위는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 광도(I_V)): I_F= 20 mA에서 7,150 mcd ~ 14,250 mcd. 이 높은 광도는 핵심 특징이며, 실제 값은 빈 코드에 따라 결정됩니다(섹션 3 참조).
• 시야각(2θ_1/2)): 약 25도. 이 좁은 시야각은 광 출력을 집중된 빔으로 모아 높은 축상 광도에 기여합니다.
• 색도 좌표: CIE 1931 색 공간 다이어그램에서 전형적인 좌표는 x=0.26, y=0.27입니다. 이는 방출된 빛의 백색점을 정의합니다.
• 역방향 전류(I_R)): V_R= 5V에서 최대 50 µA로, 오프 상태에서 매우 낮은 누설 전류를 나타냅니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 성능 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 밝기와 순방향 전압에 대한 특정 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

광 출력은 T, U, V 코드로 지정된 세 가지 주요 빈으로 분류됩니다. 각 빈은 20mA에서 측정된 정의된 최소 및 최대 광도를 가집니다.

• 빈 T: 7,150 mcd (최소) ~ 9,000 mcd (최대)
• 빈 U: 9,000 mcd (최소) ~ 11,250 mcd (최대)
• 빈 V: 11,250 mcd (최소) ~ 14,250 mcd (최대)

각 빈 내 광도에는 일반적으로 ±10%의 허용 오차가 적용됩니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압 강하는 0부터 3까지 코딩된 네 개의 빈으로 분류됩니다. 이는 여러 LED를 병렬로 연결하거나 정밀한 구동 회로를 설계할 때 균일한 밝기를 보장하는 데 중요합니다.

• 빈 0: 2.8 V ~ 3.0 V
• 빈 1: 3.0 V ~ 3.2 V
• 빈 2: 3.2 V ~ 3.4 V
• 빈 3: 3.4 V ~ 3.6 V

순방향 전압의 측정 불확도는 ±0.1V입니다.

3.3 색상 빈닝

백색점은 CIE 색도도 상의 특정 영역 내에서 제어됩니다. 데이터시트는 A0와 A1 두 가지 주요 색상 등급을 정의하며, 각각은 네 쌍의 (x,y) 좌표 쌍으로 정의된 사각형 경계를 가집니다. 전형적인 색도(x=0.26, y=0.27)는 이러한 정의된 영역 내에 속합니다. 색도 좌표의 측정 불확도는 ±0.01입니다. 제품은 A1 및 A0 색상 등급의 LED를 모두 포함하는 결합 빈 그룹(2)으로 공급됩니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 특성 곡선은 다양한 조건에서 소자의 동작에 대한 깊은 통찰력을 제공합니다.

• 상대 강도 대 파장: 이 곡선은 방출된 백색광의 스펙트럼 파워 분포를 보여줍니다. 일반적으로 청색 영역(InGaN 칩에서)의 주요 피크와 황록색 영역(형광체에서)의 더 넓은 2차 피크를 특징으로 하며, 이들이 결합되어 백색광을 생성합니다.
• 지향성 패턴: 극좌표 다이어그램은 광 강도의 공간 분포를 보여주며, 강도가 축상 값의 절반으로 떨어지는 약 25도의 시야각을 확인시켜 줍니다.
• 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선): 이 지수 곡선은 구동기 설계의 기본입니다. 인가된 전압과 결과 전류 사이의 관계를 보여주며, LED를 구동하기 위해 전압원이 아닌 전류 제한 솔루션이 필요함을 강조합니다.
• 상대 강도 대 순방향 전류: 이 곡선은 광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 권장 동작 범위 내에서는 일반적으로 선형이지만, 열 및 효율 효과로 인해 더 높은 전류에서 포화됩니다.
• 색도 대 순방향 전류: 이 그래프는 백색점(색도 좌표)이 구동 전류 변화에 따라 약간 이동할 수 있는 방식을 보여주며, 색상이 중요한 응용 분야에 중요합니다.
• 순방향 전류 대 주변 온도: 이 디레이팅 곡선은 주변 온도가 상승함에 따라 최대 안전 동작 전류가 어떻게 감소하는지 나타내며, 고온 환경에서 장기적인 신뢰성을 보장하는 데 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

소자는 투명 수지 렌즈가 있는 표준 T-1(직경 3mm) 원형 패키지를 사용합니다. 주요 기계적 치수에는 전체 패키지 직경, 착좌면에서 렌즈 상단까지의 높이, 리드 간격이 포함됩니다. 리드프레임은 스루홀 장착을 위해 설계되었습니다. 애노드와 캐소드는 리드 길이나 기타 물리적 마커(일반적으로 더 긴 리드가 애노드)로 식별됩니다. 상세한 치수 도면은 리드 직경, 착좌면 위치, 돌출부를 포함한 모든 중요한 측정값을 지정합니다. 참고 사항은 달리 명시되지 않는 한 모든 치수가 밀리미터 단위이며 표준 허용 오차는 ±0.25mm이며, 리드 간격은 리드가 패키지 본체를 빠져나가는 지점에서 측정됨을 명시합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

적절한 취급은 LED 성능과 신뢰성을 유지하는 데 매우 중요합니다.

• 리드 성형: 굽힘은 에폭시 렌즈 베이스에서 최소 3mm 떨어진 곳에서 이루어져 응력 균열을 피해야 합니다. 성형은 납땜 전에 실온에서 이루어져야 합니다. PCB 구멍은 LED 리드와 완벽하게 정렬되어 장착 응력을 피해야 합니다.
• 보관: LED는 ≤30°C 및 ≤70% RH에서 보관해야 합니다. 출하 후 유통 기한은 3개월입니다. 더 긴 보관(최대 1년)을 위해서는 건조제가 들어 있는 밀봉된 질소 충전 용기를 사용하십시오. 습한 환경에서 급격한 온도 변화를 피해 응결을 방지하십시오.
• 납땜: 납땜 접합부에서 에폭시 불브까지 최소 3mm의 거리를 유지하십시오. 권장 조건은 다음과 같습니다:
  
  핸드 납땜: 인두 팁 ≤300°C, 시간 ≤3초.
  
  웨이브 납땜: 예열 ≤100°C (≤60초), 솔더 배스 ≤260°C에서 ≤5초.
  
  패키지가 뜨거운 동안 납땜 중 및 납땜 직후 리드에 기계적 응력을 가하지 마십시오.

7. 포장 및 주문 정보

LED는 운송 및 보관 중 ESD 및 환경 손상으로부터 보호하기 위해 방습, 방진 정전기 포장으로 공급됩니다. 포장 사양은 일반적으로 LED를 방진 백에 넣은 다음 내부 카톤에 포장하고, 그 후 주 운송 카톤에 포장하는 것을 포함합니다. 표준 포장 수량은 백당 200-1000개, 내부 카톤당 5백, 외부 카톤당 10개의 내부 카톤입니다. 제품 라벨에는 추적성 및 식별을 위한 중요한 정보가 포함됩니다: 고객 부품 번호(CPN), 제조사 부품 번호(P/N), 수량(QTY), 광도 및 순방향 전압 결합 등급(CAT), 색상 등급(HUE), 참조(REF), 로트 번호(LOT No.). 제품 지정은 특정 형식(예: 204-15/FNC2-2TVA)을 따르며, 이는 제품군과 광도, 전압, 색상에 대한 특정 빈 선택을 인코딩합니다.

8. 응용 제안 및 설계 고려 사항

전형적인 응용 시나리오: 이 고휘도 LED는 조명이 밝은 조건에서도 가시성이 중요한 패널 표시등에 이상적입니다. 소형 스위치, 키패드 또는 반투명 패널의 백라이트로 탁월하게 사용됩니다. 장비 상태 또는 비상 표시등용 마커 라이트로의 사용은 또 다른 주요 응용 분야입니다. 메시지 패널 또는 저해상도 도트 매트릭스 디스플레이에서는 밝고 개별적인 픽셀을 제공합니다.

설계 고려 사항:

• 전류 구동: 항상 정전류 구동기 또는 전압원과 직렬로 연결된 전류 제한 저항을 사용하십시오. 저항 값을 R = (V_공급- V_F) / I_F를 사용하여 계산하십시오. 여기서 V_F는 견고한 설계를 위해 최대 빈 값(3.6V)에서 선택해야 합니다.
• 열 관리: 소비 전력은 낮지만, 적절한 환기를 보장하고 다른 열원 근처에 배치하지 않으면, 특히 더 높은 구동 전류 또는 상승된 주변 온도에서 광 출력과 수명을 유지할 수 있습니다.
• 광학 설계: 좁은 시야각은 스포트라이트 효과를 만듭니다. 더 넓은 조명을 위해서는 확산판이나 렌즈와 같은 2차 광학 장치가 필요할 수 있습니다.
• ESD 주의 사항: 4kV HBM 정격이 있지만, 조립 중에는 표준 ESD 취급 절차(접지된 작업대, 손목 스트랩)를 권장합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

일반적인 3mm 화이트 LED와 비교하여, 이 소자는 주로 표준 부품의 두 배 이상일 수 있는 매우 높은 광도로 차별화됩니다. 광도, 전압 및 색상에 대한 공식적인 빈닝 시스템은 균일한 외관과 성능이 필요한 전문 및 대량 응용 분야에 필수적인 일관성과 예측 가능성을 제공합니다. 포괄적인 최대 정격, 특성 곡선 및 상세한 취급 지침의 포함은 까다로운 응용 분야에 통합하기 쉽고 신뢰성 있게 설계된 제품을 나타내며, 기본 상품 LED와 차별화됩니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

Q: 5V 공급 전압에 필요한 저항은 무엇입니까?

A: 최대 V_F값 3.6V와 목표 I_F값 20mA를 사용합니다: R = (5V - 3.6V) / 0.02A = 70 옴. 가장 가까운 표준 값(예: 68 또는 75 옴)을 사용하고 저항의 실제 전류 및 전력 정격을 확인하십시오.

Q: 이 LED를 30mA로 연속 구동할 수 있습니까?

A: 예, 30mA는 절대 최대 연속 전류 정격 내에 있습니다. 그러나 최대 정격에서 동작하면 수명이 단축되고 접합 온도가 상승할 수 있습니다. 최적의 수명을 위해 20mA 이하로 구동하는 것이 권장됩니다.

Q: 애노드와 캐소드를 어떻게 식별합니까?

A: 일반적으로 더 긴 리드가 애노드(+)입니다. 또한 LED 패키지의 캐소드 측에는 평평한 모서리나 플랜지에 다른 표시가 있을 수 있습니다. 항상 데이터시트 다이어그램으로 확인하십시오.

Q: LED가 예상보다 어두운 이유는 무엇입니까?

A: 가능한 원인으로는 20mA보다 낮은 전류로 구동, 계산에 사용된 순방향 전압 값이 너무 높음(실제 전류를 낮춤), 낮은 광도 빈(T 대 V)에 속함, 열 싱크 불량 또는 높은 주변 온도로 인한 상당한 접합 온도 상승 등이 있습니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 고가시성 상태 표시 패널 설계

산업 제어 패널에는 밝게 조명된 공장 환경에서 10미터 거리에서도 명확하게 보여야 하는 일련의 상태 표시기(전원 켜짐, 시스템 활성, 고장)가 필요합니다. 이 고휘도 LED를 사용하는 것이 이상적인 솔루션입니다. 설계자는 최대 밝기를 보장하기 위해 가장 높은 광도 빈(V)에서 LED를 선택할 것입니다. 균일한 외관을 보장하기 위해, 그들은 또한 엄격한 순방향 전압 빈(예: 빈 1: 3.0-3.2V)과 단일 색상 등급(A0 또는 A1)을 지정할 것입니다. LED는 모든 표시기에 걸쳐 공유되는 정전류 구동 회로를 통해 20mA로 구동되어 동일한 전류와 따라서 동일한 밝기를 보장합니다. 좁은 시야각은 조작자의 시선 방향으로 빛을 집중시키는 데 도움이 됩니다. 4kV ESD 정격은 산업 환경에 추가적인 견고성을 제공합니다.

12. 동작 원리 소개

이 LED는 반도체 p-n 접합에서의 전계 발광 원리에 따라 동작합니다. 접합의 내재 전위를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. 이 특정 소자에서 활성 영역은 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 구성되며, 재결합 시 청색 스펙트럼의 광자를 방출합니다. 이 청색광은 직접 방출되지 않습니다. 대신, 칩을 둘러싼 리플렉터 컵 내부에 도포된 형광체 코팅(일반적으로 세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가닛 또는 YAG:Ce)을 때립니다. 형광체는 고에너지 청색 광자를 흡수하고 주로 황색 범위의 넓은 스펙트럼에 걸쳐 낮은 에너지 광자를 재방출합니다. 남아 있는 청색광과 변환된 황색광의 조합은 인간의 눈에 백색광으로 인지됩니다. 이 방법은 형광체 변환 백색 LED 기술로 알려져 있습니다.

13. 기술 동향 및 배경

형광체 변환과 함께 InGaN 기반 청색 칩을 사용하는 것은 일반 조명 및 표시기를 위한 백색 LED 생산의 지배적인 기술을 나타냅니다. 이 분야의 동향은 지속적으로 더 높은 광 효율(와트당 더 많은 루멘), 더 나은 색 정확도를 위한 개선된 색 재현 지수(CRI), 색상점과 밝기의 더 큰 일관성(더 엄격한 빈닝)을 향해 있습니다. 이 데이터시트는 스루홀 패키지를 설명하지만, 더 넓은 산업 동향은 대부분의 새로운 설계에서 더 작은 크기, PCB로의 더 나은 열 경로, 자동화 조립에 적합성 때문에 3528, 5050 또는 2835와 같은 표면 실장 장치(SMD) 패키지를 강력히 지향하고 있습니다. 그러나 T-1 및 기타 스루홀 패키지는 높은 단일점 강도, 극한의 견고성, 수동 조립 또는 레거시 시스템 유지 보수가 필요한 응용 분야에서 여전히 중요합니다. 형광체 기술 및 칩 설계의 발전은 모든 LED 폼 팩터의 성능 한계를 계속해서 넓혀가고 있습니다.