화이트 LED LTW-008ZDCG 데이터시트 - InGaN 화이트 - 20mA - 3.6V - 120mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 기술(SMT) 응용을 위해 설계된 고휘도 화이트 발광 다이오드(LED)의 기술 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN) 반도체 재료를 사용하여 화이트 빛을 생성하며, 노란색 렌즈를 통해 여과됩니다. 8mm 테이프에 패키징되어 7인치 직경의 릴로 공급되며, 자동 피크 앤 플레이스 조립 장비와 완벽하게 호환됩니다. 본 제품은 그린 등급으로 분류되며 유해물질 사용 제한(RoHS) 지침을 준수하여 무연 제품임을 나타냅니다. 주요 설계는 컴팩트한 폼 팩터에서 신뢰할 수 있고 일관된 화이트 조명이 필요한 응용 분야에 적합합니다.

2. 기술 파라미터 심층 해석

2.1 절대 최대 정격

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

• 소비 전력(Pd):120 mW. 이는 LED 패키지가 열적 한계를 초과하지 않고 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류(I_FP):100 mA. 이는 최대 허용 순간 순방향 전류로, 일반적으로 과열을 방지하기 위해 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 지정됩니다.
• DC 순방향 전류(I_F):30 mA. 이는 신뢰할 수 있는 장기 동작을 위해 권장되는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 역방향 전압(V_R):5 V. 이 값을 초과하는 역방향 전압을 가하면 항복이 발생하여 LED 접합부가 손상될 수 있습니다. 연속 역방향 전압 동작은 금지됩니다.
• 동작 온도 범위(T_opr):-30°C ~ +85°C. LED가 정상적으로 기능하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위(T_stg):-40°C ~ +100°C. 비동작 상태에서의 보관 온도 범위입니다.
• 리플로우 솔더링 조건:260°C에서 10초 동안 견딤. 이는 일반적인 무연 솔더 리플로우 프로파일(예: J-STD-020D)과 일치합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

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

• 광도(I_V):최소 860 mcd에서 전형값 1720 mcd까지의 범위를 가집니다. 이는 특정 방향으로 방출되는 빛의 지각된 파워를 측정합니다. 실제 값은 빈닝됩니다(섹션 3 참조). 측정은 CIE 눈 반응 곡선을 따릅니다.
• 시야각(2θ_1/2):110도. 이는 광도가 최대값(축상)의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 이는 비교적 넓은 빔 패턴을 나타냅니다.
• 색도 좌표(x, y):CIE 1931 색도도에서 전형값은 x=0.295, y=0.280이며, 화이트 포인트 색상을 정의합니다. 이 좌표에는 ±0.01의 공차가 적용됩니다.
• 순방향 전압(V_F):20mA에서 2.9V ~ 3.6V 범위입니다. 이는 LED가 동작할 때 걸리는 전압 강하입니다. 실제 값은 빈닝됩니다(섹션 3 참조).
• ESD 내전압:2000V (인체 모델, HBM). 이는 소자의 정전기 방전에 대한 민감도를 지정하며, 표준 수준의 보호를 나타냅니다. 적절한 ESD 예방 조치(정전기 방지 손목띠, 접지 장비)를 사용한 취급을 강력히 권장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 색상과 성능의 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다.

3.1 순방향 전압(V_F) 빈닝

LED는 I_F= 20 mA에서의 순방향 전압에 따라 빈(V0 ~ V6)으로 분류됩니다. 각 빈은 V0(2.9-3.0V)부터 V6(3.5-3.6V)까지 0.1V 범위를 가집니다. 각 빈 내에는 ±0.10V의 공차가 적용됩니다. 이를 통해 설계자는 병렬 회로에서 전류 분배 응용을 위해 전압 강하가 밀접하게 일치하는 LED를 선택할 수 있습니다.

3.2 광도(I_V) 빈닝

LED는 I_F= 20 mA에서의 광도에 따라 빈(S, T, A, B, C, D)으로 분류됩니다. 빈은 S(860-1000 mcd)부터 D(1580-1720 mcd)까지의 범위를 가집니다. 각 빈에는 ±10%의 공차가 지정됩니다. 이는 특정 밝기 수준이 필요하거나 여러 LED 간에 균일성이 필요한 응용 분야에서 선택할 수 있게 합니다.

3.3 색도 좌표 빈닝 (컬러 랭크)

본 문서는 CIE 1931 색도도 상의 특정 사각형 또는 삼각형을 정의하는 상세한 컬러 랭크 테이블(예: A52, A53, BE1, BG3)을 제공합니다. 각 "랭크"는 화이트 광 출력에 대한 허용 가능한 (x, y) 좌표 경계를 지정합니다. 이 정밀한 빈닝은 백라이트나 사인보드와 같이 색상 일관성이 가장 중요한 응용 분야에 매우 중요합니다. 이 좌표에 대한 측정 허용 오차는 ±0.01입니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 상대 강도 대 파장

데이터시트의 그림 1은 방출된 빛의 스펙트럼 파워 분포(SPD)를 보여줍니다. 노란색 형광체가 도포된 청색 InGaN 칩을 사용하는 화이트 LED의 경우, 곡선은 일반적으로 칩에서 나오는 청색 영역(약 450-460 nm)의 지배적인 피크와 형광체에 의해 생성된 노란색/녹색 영역(약 550-600 nm)의 더 넓은 피크 또는 범프를 보여줍니다. 이 스펙트럼의 조합은 화이트 빛으로 인식됩니다. 곡선의 전체 폭은 약 400 nm에서 750 nm까지로, 가시 스펙트럼을 포함합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 공차

LED는 EIA 표준 SMD 패키지 외형을 따릅니다. 모든 주요 치수는 밀리미터 단위로 제공되며, 별도로 명시되지 않는 한 표준 공차는 ±0.05 mm입니다. 주요 기계적 정의는 다음과 같습니다:

• 거리 A:솔더 패드 하단과 반사판 사이의 수직 거리입니다. 최소값은 0.05mm입니다.
• 공차 B:좌우 솔더 패드 간의 정렬 공차입니다. 최대값은 0.03mm입니다.
• 거리 C:솔더 패드와 반사판 벽 사이의 측면 거리입니다. 최소값은 0.05mm입니다.

이 치수들은 PCB 패드 설계와 적절한 솔더 조인트 형성 및 광 추출을 보장하는 데 매우 중요합니다.

5.2 테이프 및 릴 패키징 치수

상세 도면은 캐리어 테이프 치수(포켓 크기, 피치 등)와 릴 치수(7인치 직경)를 지정합니다. 패키징은 EIA-481-1-B 사양을 따릅니다. 주요 참고 사항으로는 릴당 2000개, 최대 2개의 연속 누락 부품 허용, 지정된 리더/트레일러 테이프 길이(시작 시 최소 20 cm, 끝 시 50 cm)가 포함됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

LED는 적외선(IR) 및 기상 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. J-STD-020D를 준수하는 권장 무연 리플로우 프로파일이 참조됩니다. 중요한 파라미터는 소자가 260°C의 피크 온도를 10초 동안 견딜 수 있는 능력입니다. 권장되는 가열 속도, 소킹, 냉각 속도를 따르는 것은 열 충격을 방지하고 신뢰할 수 있는 솔더 조인트를 보장하는 데 필수적입니다.

6.2 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, LED 패키지를 손상시키지 않도록 특정 화학 물질만 사용해야 합니다. 데이터시트는 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만으로 침지하는 것을 권장합니다. 지정되지 않은 화학 액체의 사용은 금지됩니다.

6.3 보관 및 습도 민감도

본 제품은 JEDEC J-STD-020에 따라 습도 민감도 레벨(MSL) 3으로 등급이 매겨졌습니다.

• 밀봉 패키지:≤30°C 및 ≤90% RH에서 보관하십시오. 건조제가 들어 있는 원래의 방습 백에 보관할 경우 유통 기한은 1년입니다.
• 개봉 패키지:≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관하십시오. 구성 요소는 주변 환경에 노출된 후 168시간(7일) 이내에 솔더링해야 합니다.
• 베이킹:습도 표시 카드가 분홍색으로 변하거나(>10% RH 표시) 168시간 플로어 라이프를 초과한 경우, 재밀봉 또는 사용 전에 60°C에서 최소 48시간 동안 베이킹하는 것이 권장됩니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

이 화이트 SMD LED는 컴팩트하고 효율적인 화이트 조명이 필요한 다양한 응용 분야에 적합하며, 다음을 포함하되 이에 국한되지 않습니다:

• 소비자 가전(예: 가전제품, 오디오 장비)의 상태 표시기 및 백라이트.
• 산업 제어 시스템의 패널 표시기 및 스위치 백라이트.
• 휴대용 장치의 일반 조명.
• 장식 조명 및 사인보드.

중요 참고:데이터시트는 이 LED가 일반 전자 장비용으로 의도되었음을 명시적으로 언급합니다. 예외적인 신뢰성 요구사항이 있거나 고장이 생명이나 건강을 위협할 수 있는 응용 분야(항공, 의료 기기, 안전 시스템)의 경우, 설계 도입 전 제조업체와 상담이 필요합니다.

7.2 설계 고려사항

• 전류 제한:항상 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 구동 회로를 사용하십시오. 전압원에 직접 연결하지 마십시오. 권장되는 30 mA DC 순방향 전류 이하에서 동작하십시오.
• 열 관리:특히 고전류 또는 고주변 온도에서 동작할 때 120 mW 소비 전력 한계 내에 머물도록 PCB가 적절한 열 방출을 제공하는지 확인하십시오.
• ESD 보호:조립 중 표준 ESD 처리 절차를 구현하십시오. LED가 노출된 위치에 있는 경우 회로 기판에 과도 전압 억제(TVS) 다이오드 또는 기타 보호 장치를 추가하는 것을 고려하십시오.
• 광학 설계:110도의 시야각은 넓은 빔을 제공합니다. 더 집중된 빛을 위해서는 2차 광학 장치(렌즈)가 필요할 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

이 단일 데이터시트에서 다른 부품 번호와의 직접적인 나란한 비교는 제공되지 않지만, 이 LED의 주요 차별화 특징은 다음과 같이 추론할 수 있습니다:

• 넓은 시야각(110°):더 좁은 시야각을 가진 LED에 비해 더 넓은 조명을 제공하며, 스포트 라이트보다는 영역 조명에 적합합니다.
• 상세한 빈닝:광범위한 V_F, I_V, 및 색도 좌표 빈닝은 여러 유닛 간에 일치하는 성능이 필요한 응용 분야에 높은 일관성을 제공합니다.
• 견고한 패키징:자동 배치 및 표준 무연 리플로우 프로파일(260°C 피크)과의 호환성은 대량의 신뢰할 수 있는 제조를 용이하게 합니다.
• InGaN 기술:현대 고휘도 LED 설계의 전형적인 효율적인 화이트 빛 생성을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

9.1 피크 순방향 전류(100mA)와 DC 순방향 전류(30mA)의 차이는 무엇인가요?

DC 순방향 전류(30mA)는 연속적이고 정상 상태 동작을 위한 최대 전류입니다. 피크 순방향 전류(100mA)는 LED가 매우 짧은 펄스(0.1ms 폭)와 낮은 듀티 사이클(10%)에서만 처리할 수 있는 훨씬 더 높은 전류입니다. 이는 멀티플렉싱이나 PWM 디밍과 같은 응용 분야에서 유용하며, 짧은 고전류 펄스로 LED를 과열시키지 않고 더 높은 순간 밝기를 달성합니다. DC 전류 정격을 연속적으로 초과하면 과도한 열이 발생하여 급격한 성능 저하를 초래합니다.

9.2 색도 좌표(x=0.295, y=0.280)는 어떻게 해석해야 하나요?

이 좌표는 CIE 1931 색도도 상에 화이트 빛의 색상을 표시합니다. 이 특정 지점은 일반적으로 "쿨 화이트" 또는 "데이라이트 화이트" 색온도에 해당하며, 종종 6000K-7000K 범위에 있습니다. ±0.01의 공차는 차트 상의 작은 영역을 정의하며, 이 배치의 개별 LED 색상이 이 영역 내에 떨어져야 하여 색상 균일성을 보장합니다.

9.3 보관 조건이 왜 그렇게 엄격한가요(MSL 3)? 168시간의 플로어 라이프를 초과하면 어떻게 되나요?

SMD 패키지는 공기 중의 습기를 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 습기는 빠르게 증기로 변하여 플라스틱 패키지의 내부 박리, 균열 또는 "팝콘 현상"을 일으켜 LED를 파괴할 수 있습니다. MSL 3과 168시간 제한은 이 패키지의 특정 습기 흡수율에 대한 안전한 노출 시간을 정의합니다. 이를 초과하면 베이킹(60°C, 48시간)을 통해 흡수된 습기를 제거하여 리플로우에 적합한 건조 상태로 구성 요소를 복원할 수 있습니다.

10. 설계 및 사용 사례 예시

10.1 상태 표시 패널 설계

시나리오:10개의 균일한 화이트 LED 상태 표시기가 있는 제어 패널 설계.

설계 단계:

1. 전류 설정:신뢰할 수 있는 동작과 데이터시트의 빈닝 데이터를 직접 사용하기 위해 동작점을 선택합니다(예: I_F= 20 mA).
2. 전압 계산:5V 공급 전압(V_CC)을 가정합니다. 동일한 V_F빈(예: V3 (3.2-3.3V))에서 LED를 선택합니다. 계산에는 전형값(3.25V)을 사용합니다. 필요한 직렬 저항 R = (V_CC- V_F) / I_F= (5 - 3.25) / 0.020 = 87.5 Ω입니다. 표준 91 Ω 또는 82 Ω 저항을 사용할 수 있으며, 전류를 약간 조정합니다.
3. 밝기 균일성:동일한 I_V빈(예: Bin C: 1440-1580 mcd)에서 LED를 지정하여 모든 표시기가 유사한 지각 밝기를 가지도록 합니다.
4. 색상 균일성:동일한 컬러 랭크(예: A63)에서 LED를 지정하여 모든 조명이 동일한 색조의 화이트 빛을 방출하도록 보장하며, 이는 미적 일관성에 매우 중요합니다.
5. PCB 레이아웃:데이터시트의 권장 패드 치수를 따르십시오. 패드 설계가 LED 본체/반사판까지의 최소 거리(A, C)를 준수하여 단락을 방지하고 적절한 솔더 필렛 형성을 허용하는지 확인하십시오.
6. 조립:권장 IR 리플로우 프로파일을 사용하십시오. 조립 준비가 될 때까지 LED를 밀봉된 백에 보관하십시오. 백을 개봉한 경우, 모든 10개의 LED를 168시간 이내에 솔더링을 완료하십시오.

11. 동작 원리 소개

이 화이트 LED는 반도체의 전계 발광 원리에 따라 동작합니다. 핵심은 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 만들어진 칩으로, 순방향 전압(일반적으로 2.9-3.6V)이 인가되면 전자와 정공이 밴드갭을 가로질러 재결합할 때 청색 빛을 방출합니다. 화이트 빛을 생성하기 위해 청색 발광 칩은 세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가닛(YAG:Ce) 형광체 층으로 코팅됩니다. 칩에서 나오는 고에너지 청색 광자의 일부는 형광체에 흡수된 후, 광발광이라는 과정을 통해 낮은 에너지의 노란색 빛을 재방출합니다. 흡수되지 않은 나머지 청색 빛은 방출된 노란색 빛과 혼합되고, 인간의 눈은 이 조합을 화이트로 인식합니다. 노란색 렌즈는 최종 광 출력을 더욱 확산시키고 형성합니다.

12. 기술 트렌드

이 데이터시트에 설명된 기술은 LED로 화이트 빛을 생성하는 성숙하고 널리 채택된 접근 방식을 나타냅니다. 이러한 구성 요소와 관련된 광범위한 LED 산업의 주요 지속적인 트렌드는 다음과 같습니다:

• 효율 증가(lm/W):InGaN 칩 설계, 형광체 효율 및 패키지 아키텍처의 지속적인 개선으로 인해 발광 효율이 높아져 동일한 전기 입력 전력에 대해 더 많은 광 출력을 얻을 수 있습니다.
• 색상 품질 향상:색 재현 지수(CRI)를 향상시키기 위한 다중 형광체 혼합물(예: 적색 형광체 추가)의 개발로 LED 조명 아래에서 더 정확하고 쾌적한 색상 재현을 제공합니다.
• 소형화:소비자 가전에서 더 작은 장치를 위한 추진력은 광 출력을 유지하거나 증가시키면서 더 작은 패키지 풋프린트의 LED를 요구합니다.
• 높은 신뢰성 및 수명:재료(에폭시, 형광체, 기판) 및 열 관리 설계의 발전으로 LED의 동작 수명(L70, L90)이 연장되어 장기 유지 보수 비용이 감소합니다.
• 스마트 및 연결 조명:이것은 기본 구성 요소이지만, 생태계는 지능형 시스템의 필수적인 부분인 LED로 이동하고 있으며, 종종 디밍, 색상 조정 및 연결성을 위한 호환 가능한 드라이버가 필요합니다.