LED 사양서 - 3020 시리즈 0.2W 화이트 LED - 크기 3.0x2.0mm - 전압 3.2V - 출력 0.2W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

3020 시리즈는 일반 조명 응용을 위해 설계된 컴팩트하고 고성능의 표면 실장 장치(SMD) LED입니다. 이 단일 칩 화이트 LED는 효율성, 신뢰성 및 비용 효율성의 균형을 제공하여 다양한 실내외 조명 솔루션에 적합합니다. 주요 장점으로는 표준 3020 풋프린트, 일관된 광 출력 및 지정된 작동 범위 내에서 견고한 열 성능이 포함됩니다.

2. 기술 파라미터 상세 분석

2.1 절대 최대 정격 (Ts=25°C)

다음 파라미터는 LED의 작동 한계를 정의합니다. 이 값을 초과하면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다.

• 순방향 전류 (IF):90 mA (연속)
• 순방향 펄스 전류 (IFP):120 mA (펄스 폭 ≤ 10ms, 듀티 사이클 ≤ 1/10)
• 소비 전력 (PD):297 mW
• 작동 온도 (Topr):-40°C ~ +80°C
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +80°C
• 접합 온도 (Tj):125°C
• 솔더링 온도 (Tsld):리플로우 솔더링 시 230°C 또는 260°C에서 최대 10초.

2.2 전기-광학 특성 (Ts=25°C)

이는 표준 테스트 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 순방향 전압 (VF):3.2 V (전형적), 3.4 V (최대) at IF=60mA
• 역방향 전압 (VR):5 V
• 역방향 전류 (IR):10 µA (최대)
• 시야각 (2θ1/2):110° (전형적)

3. 빈닝 시스템 설명

본 제품은 최종 응용 제품의 색상 및 성능 일관성을 보장하기 위해 포괄적인 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광속 빈닝

지정된 색상(CRI 85, CCT >5000K의 쿨 화이트)의 경우, 광속은 순방향 전류 60mA에서 측정됩니다. 빈은 다음과 같이 정의됩니다:

• 코드 C8:16 lm (최소) ~ 17 lm (최대)
• 코드 C9:17 lm (최소) ~ 18 lm (최대)
• 코드 D1:18 lm (최소) ~ 19 lm (최대)
• 코드 D2:19 lm (최소) ~ 20 lm (최대)

광속 측정 허용 오차는 ±7%입니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 전류 조정을 위한 회로 설계를 돕기 위해 빈닝됩니다.

• 코드 B:2.8 V (최소) ~ 2.9 V (최대)
• 코드 C:2.9 V (최소) ~ 3.0 V (최대)
• 코드 D:3.0 V (최소) ~ 3.1 V (최대)
• 코드 E:3.1 V (최소) ~ 3.2 V (최대)
• 코드 F:3.2 V (최소) ~ 3.3 V (최대)
• 코드 G:3.3 V (최소) ~ 3.4 V (최대)

전압 측정 허용 오차는 ±0.08V입니다.

3.3 색도 빈닝

LED의 색상은 CIE 1931 색도도 상의 특정 영역 내에서 정의됩니다. 쿨 화이트 변종(CCT >5000K, 최대 20000K)의 경우, 색도 좌표는 정의된 다각형 영역(예: 데이터시트에 나열된 Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg1, Wh1)으로 경계가 지정됩니다. 이를 통해 방출되는 백색광이 허용 가능한 색상 범위 내에 있도록 보장합니다. 색도 좌표의 허용 편차는 ±0.005입니다.

색 재현 지수(CRI)의 허용 오차는 ±2입니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

I-V 곡선은 반도체 다이오드의 특성입니다. 이 LED의 경우, 순방향 전압은 전류에 따라 비선형적으로 증가합니다. 일반 작동 전류 60mA에서 순방향 전압은 약 3.2V입니다. 설계자는 LED를 안정적으로 구동하기 위해 전압원이 아닌 전류 제한 회로를 사용해야 합니다.

4.2 순방향 전류 대 상대 광속

광 출력은 순방향 전류와 함께 증가하지만, 결국 포화되며 매우 높은 전류에서는 열 효과로 인해 감소할 수 있습니다. 곡선은 권장 60mA 이하에서 작동할 때 최적의 효율성과 수명을 제공함을 보여줍니다.

4.3 접합 온도 대 상대 스펙트럼 파워

접합 온도(Tj)가 상승함에 따라 스펙트럼 파워 분포가 이동할 수 있습니다. 화이트 LED의 경우, 이는 상관 색온도(CCT)의 변화와 광속의 잠재적 감소로 나타나는 경우가 많습니다. 적절한 열 관리를 통해 낮은 접합 온도를 유지하는 것은 색상 안정성과 광 출력 유지에 매우 중요합니다.

4.4 상대 스펙트럼 파워 분포

화이트 LED(일반적으로 형광체 변환형)의 스펙트럼 곡선은 기본 다이에서 나오는 청색 영역의 넓은 피크와 형광체에서 나오는 더 넓은 황색/적색 방출을 보여줍니다. 정확한 형태는 CCT(예: 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K)에 따라 달라지며, 더 차가운 CCT는 더 많은 청색 성분을, 더 따뜻한 CCT는 더 많은 황색/적색 성분을 가집니다.

5. 기계적 & 패키징 정보

5.1 패키지 치수

LED는 표준 3020 풋프린트를 따릅니다: 길이 약 3.0mm, 너비 약 2.0mm. PCB 레이아웃 참조를 위해 허용 오차(.X 치수 ±0.10mm, .XX 치수 ±0.05mm)가 포함된 상세 치수 도면이 데이터시트에 제공됩니다.

5.2 패드 패턴 및 스텐실 설계

리플로우 중 안정적인 솔더 접합 형성을 보장하기 위해 권장 솔더 패드 레이아웃 및 스텐실 개구 치수가 명시되어 있습니다. 적절한 정렬, 열 전달 및 기계적 안정성을 위해 이 가이드라인을 준수하는 것이 중요합니다.

6. 솔더링 & 조립 가이드라인

6.1 습기 민감도 및 베이킹

이 3020 LED는 IPC/JEDEC J-STD-020C에 따라 습기 민감성으로 분류됩니다. 원래의 습기 차단 백이 개봉되고 부품이 주변 습도에 노출된 경우, "팝콘" 손상을 방지하기 위해 리플로우 솔더링 전에 베이킹해야 합니다.

• 베이킹 조건:60°C에서 24시간.
• 베이킹 후:1시간 이내에 솔더링하거나 건조 환경(<20% RH)에 보관하십시오.
• 베이킹하지 마십시오60°C 이상의 온도에서.

6.2 보관 조건

• 미개봉 백:온도 5-30°C, 습도 <85%.
• 개봉 백:12시간 이내에 사용하십시오. 5-30°C, 습도 <60%에서 보관하며, 가능하면 건조제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 캐비닛에 보관하십시오.
• 12시간 이상 노출된 경우, 사용 전 베이킹(60°C/24h)이 필요합니다.

6.3 리플로우 솔더링 프로파일

두 가지 표준 리플로우 프로파일이 제공됩니다:

• 무연 솔더:피크 온도 230°C 또는 260°C, 액상선 온도 이상 시간(TAL) 제어.
• 유연 솔더:해당하는 낮은 온도 프로파일.

LED 패키지 및 내부 다이에 가해지는 열 응력을 최소화하기 위해 권장되는 상승, 소킹, 리플로우 및 냉각 속도를 따르는 것이 매우 중요합니다.

7. 정전기 방전 (ESD) 보호

LED는 ESD 손상에 취약한 반도체 소자이며, 특히 화이트, 그린, 블루, 퍼플 타입이 그렇습니다.

• 잠재적 손상:ESD는 즉각적인 고장(소등된 LED) 또는 잠재적 손상을 일으켜 밝기 감소, 색상 변화 또는 수명 단축을 초래할 수 있습니다.
• 보호 조치:
  • 접지된 정전기 방지 작업대 및 바닥을 사용하십시오.
  • 작업자는 정전기 방지 손목 스트랩, 장갑 및 의복을 착용해야 합니다.
  • 이오나이저를 사용하고 솔더링 장비가 적절히 접지되었는지 확인하십시오.
  • 정전기 방지 포장 재료를 사용하십시오.

8. 응용 & 설계 고려사항

8.1 회로 설계

• 구동 방법:항상 정전류 드라이버를 사용하십시오. 전압원에 직접 연결하지 마십시오.
• 전류 제한:정전류 드라이버를 사용하는 경우에도 추가적인 전류 안정화 및 보호를 위해 각 LED 스트링에 직렬 저항을 포함하는 것이 매우 권장됩니다.
• 극성:조립 시 올바른 애노드/캐소드 방향을 준수하십시오.
• 전원 시퀀싱:테스트 시, 드라이버 입력에 전원을 공급하기 전에 드라이버 출력을 LED에 먼저 연결하여 전압 스파이크를 피하십시오.

8.2 취급 주의사항

부적절한 취급은 물리적 및 광학적 손상을 초래할 수 있습니다:

• 손가락 피하기:실리콘 렌즈를 맨손으로 다루지 마십시오. 기름과 압력이 표면을 오염시키거나 와이어 본드/다이를 손상시킬 수 있습니다.
• 핀셋 피하기:핀셋으로 실리콘 본체를 쥐어짜지 마십시오. 이는 다이를 파괴하거나 본드를 끊을 수 있습니다.
• 올바른 노즐 사용:픽 앤 플레이스의 경우, 부드러운 실리콘에 눌러 넣지 않도록 적절한 크기의 진공 노즐을 사용하십시오.
• 낙하 피하기:리드 변형을 방지합니다.
• 조립 후:조립된 PCB를 서로 바로 위에 쌓아 놓지 마십시오. 이는 렌즈를 긁고 부품에 압력을 가할 수 있습니다.

9. 제품 명명 규칙

부품 번호는 특정 코딩 시스템을 따릅니다:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

주요 코드 정의는 다음과 같습니다:

• 패키지 코드 (예: 34):3020 풋프린트.
• 칩 수 코드 (예: S):단일 소전력 칩의 경우 'S'.
• 색상 코드 (예: W):쿨 화이트(>5000K)의 경우 'W'. 기타 코드: L(웜 화이트), C(중성 화이트), R(레드) 등.
• 광학 코드 (예: 00):1차 렌즈가 없는 경우 '00'.
• 광속 빈 코드 (예: D1):광 출력 범위를 지정합니다.
• 순방향 전압 빈 코드 (예: D):Vf 범위를 지정합니다.

10. 대표적인 응용 시나리오

컴팩트한 크기, 우수한 효율성 및 신뢰할 수 있는 성능으로 인해, 3020 0.2W 화이트 LED는 다음에 매우 적합합니다:

• 백라이트:LCD 디스플레이, 표시 패널, 사인보드.
• 장식 조명:라이트 스트립, 윤곽 조명, 액센트 조명.
• 일반 조명:다수의 LED가 어레이로 사용되는 전구, 다운라이트, 패널 라이트에 통합.
• 소비자 가전:상태 표시등, 키보드 백라이트.

11. 기술 비교 및 차별화

3528과 같은 이전 패키지와 비교하여, 3020은 더 컴팩트한 풋프린트를 제공하여 더 높은 밀도의 PCB 레이아웃을 가능하게 하며, 다른 내부 구조로 인해 잠재적으로 더 나은 열 관리를 제공합니다. 0.2W의 전력 정격은 매우 저전력 표시 LED와 고전력 조명 LED 사이에 위치하며, 많은 응용 분야에서 광 출력과 전력 소비 사이의 좋은 절충안을 제공합니다. 광속, 전압 및 색도에 대한 상세한 빈닝 시스템은 설계자에게 일관된 최종 제품 품질에 필요한 예측 가능성을 제공합니다.

12. 자주 묻는 질문 (FAQ)

12.1 솔더링 전에 베이킹이 왜 필요한가요?

LED 패키지는 공기 중의 습기를 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 공정 중에 이 습기는 빠르게 증기로 변하여 내부 압력을 생성하며, 이는 패키지의 박리 또는 다이의 균열을 일으켜 고장을 초래할 수 있습니다. 베이킹은 이 흡수된 습기를 제거합니다.

12.2 이 LED를 3.3V 전원으로 직접 구동할 수 있나요?

아니요. 순방향 전압은 빈과 온도에 따라 달라집니다. 3.3V 전원은 낮은 Vf 빈에서 과도한 전류를 유발하여 과열 및 고장을 초래할 수 있습니다. 항상 정전류 드라이버 또는 직렬 전류 제한 저항이 있는 전압원을 사용하십시오.

12.3 서로 다른 빈 코드의 목적은 무엇인가요?

빈닝은 일관성을 보장합니다. 동일한 광속 및 색도 빈에서 LED를 선택함으로써, 조명 제품은 균일한 밝기와 색상을 가질 것입니다. 특정 전압 빈에서 선택하면 전류 조정 회로 설계를 단순화할 수 있습니다.

12.4 열 관리가 얼마나 중요한가요?

매우 중요합니다. 최대 접합 온도(125°C)를 초과하면 LED의 수명이 급격히 단축되고 색상 변화가 발생합니다. PCB는 방열판 역할을 하도록 설계되어야 하며, 적절한 냉각 없이 절대 최대 전류에서 LED를 작동해서는 안 됩니다.

13. 설계 적용 사례 연구

시나리오:건축물 액센트 조명을 위한 선형 LED 라이트 스트립 설계.

• 선택:3020 LED는 컴팩트한 크기로 미터당 많은 LED를 배치하여 부드러운 빛줄을 만들 수 있고, 0.2W 전력 정격으로 전체 스트립 전력을 관리 가능하게 유지하기 때문에 선택되었습니다.
• 빈닝:전체 스트립을 따라 일관된 밝기와 색상을 보장하기 위해 단일 광속 빈(예: D1) 및 색도 빈의 LED가 지정됩니다.
• 회로:LED는 직렬-병렬 스트링으로 배열됩니다. 정전류 드라이버가 사용되며, 데이터시트의 권장 회로(그림 2)에 따라 각 병렬 스트링에 추가적인 전류 밸런싱 및 보호를 위한 작은 직렬 저항이 있습니다.
• 열:스트립은 알루미늄 PCB를 사용하여 LED에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하여 연속 작동 중 접합 온도를 최대 정격보다 훨씬 낮게 유지합니다.
• 조립:계약 제조업체는 높은 초도 수율을 달성하기 위해 취급, 보관 및 리플로우 가이드라인을 엄격히 따릅니다.

14. 동작 원리

화이트 LED는 일반적으로 황색 형광체로 코팅된 청색 발광 반도체 다이(일반적으로 InGaN 기반)로 구성됩니다. 전류가 다이를 통해 흐를 때, 청색광을 방출합니다. 이 청색광의 일부는 형광체에 흡수되어 넓은 스펙트럼의 황색광으로 재방출됩니다. 남은 청색광과 변환된 황색광의 혼합물은 인간의 눈에 백색광으로 인지됩니다. 청색과 황색의 정확한 비율이 백색광의 상관 색온도(CCT)를 결정합니다.

15. 기술 트렌드

3020과 같은 SMD LED의 일반적인 트렌드는 더 높은 광효율(와트당 더 많은 루멘), 개선된 색 재현 지수(CRI), 그리고 배치 간 더 나은 색상 일관성을 향해 나아가고 있습니다. 또한 다양한 작동 조건에서의 신뢰성과 수명에 대한 지속적인 개발이 진행 중입니다. 더 나아가, 패키징 기술은 계속 발전하여 더 작은 풋프린트에서 더 높은 전력 밀도와 더 나은 열 성능을 가능하게 합니다. 세심한 빈닝, 습기 민감도 처리 및 ESD 보호의 원칙은 모든 세대의 LED 기술에 걸쳐 품질과 신뢰성의 기본으로 남아 있습니다.