3020 시리즈 단일 칩 0.2W 화이트 LED 데이터시트 - 치수 3.0x2.0mm - 전압 3.2V - 전력 0.2W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

3020 시리즈는 신뢰할 수 있고 에너지 효율적인 백색 광원이 필요한 일반 조명 애플리케이션을 위해 설계된 컴팩트하고 고성능의 표면 실장 장치(SMD) LED입니다. 이 단일 칩 0.2W 화이트 LED는 발광 효율, 열 성능 및 비용 효율성의 균형을 제공하여 다양한 상업용 및 산업용 조명 제품에 적합합니다.

핵심 장점으로는 3.0mm x 2.0mm의 컴팩트한 크기, 110도의 넓은 시야각, 표준 리플로우 솔더링 공정에 적합한 견고한 구조가 있습니다. 목표 시장은 백라이트 유닛, 장식 조명, 표시등 및 다양한 소비자 가전 및 사인보드 통합을 포함합니다.

2. 기술 파라미터 및 사양

2.1 절대 최대 정격 (T_s=25°C)

다음 파라미터는 LED에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 순방향 전류 (I_F):80 mA (연속)
• 순방향 펄스 전류 (I_FP):120 mA (펄스 폭 ≤10ms, 듀티 사이클 ≤1/10)
• 소비 전력 (P_D):280 mW
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +80°C
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +80°C
• 접합 온도 (T_j):125°C
• 솔더링 온도 (T_sld):230°C 또는 260°C, 10초 (리플로우)

2.2 전기-광학 특성 (T_s=25°C, I_F=60mA)

이는 표준 테스트 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 순방향 전압 (V_F):일반값 3.2V, 최대값 3.5V
• 역방향 전압 (V_R):5V
• 역방향 전류 (I_R):최대 10 µA
• 시야각 (2θ_1/2):110°

3. 빈닝 시스템 설명

제품은 애플리케이션 내에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 빈으로 분류됩니다. 주문 코드가 이러한 빈을 정의합니다.

3.1 모델 번호 규칙

부품 번호 구조는 다음과 같습니다: T [형상 코드] [칩 수] [렌즈 코드] [내부 코드] - [광속 코드] [CCT 코드]. 예를 들어, T3400SLA는 3020 형상(34), 단일 소전력 칩(S), 렌즈 없음(00), 내부 코드 A에 해당하며, 최종 접미사로 정의된 특정 광속 및 CCT 빈을 가집니다.

3.2 상관 색온도 (CCT) 빈닝

LED는 색상 균일성을 보장하기 위해 CIE 다이어그램 상의 특정 색도 타원으로 빈닝됩니다. 표준 주문 빈은 다음과 같습니다:

• 2725K ±145K (빈 27M5)
• 3045K ±175K (빈 30M5)
• 3985K ±275K (빈 40M5)
• 5028K ±283K (빈 50M5)
• 5665K ±355K (빈 57M7)
• 6530K ±510K (빈 65M7)

각 빈은 타원 중심점 (x, y), 장축/단축 반경 및 회전 각도로 정의되며, 엄격한 색상 제어를 위한 5단계 또는 7단계 MacAdam 타원 표준을 준수합니다.

3.3 광속 빈닝

광속은 60mA에서의 최소값으로 빈닝됩니다. 표는 웜 화이트(2700-3700K), 뉴트럴 화이트(3700-5000K), 쿨 화이트(5000-7000K) 각각에 대해 표준(CRI≥70) 및 고색재현성(CRI≥80) 버전의 최소 및 일반 광속 범위를 정의합니다. 코드는 D1(예: 18-19 lm 최소)부터 D8(예: 25-26 lm 최소)까지입니다.

3.4 순방향 전압 빈닝

다중 LED 설계에서 전류 매칭을 돕기 위해, V_F는 0.1V 단계로 빈닝됩니다. 빈은 다음과 같습니다: B (2.8-2.9V), C (2.9-3.0V), D (3.0-3.1V), E (3.1-3.2V), F (3.2-3.3V), G (3.3-3.4V), H (3.5-3.6V).

3.5 측정 허용 오차

• 광속: ±7%
• 순방향 전압: ±0.08V
• 색재현지수 (CRI): ±2
• 색도 좌표: ±0.005

4. 성능 곡선 분석

4.1 전류-전압 (I-V) 특성 곡선

그래프는 순방향 전압과 순방향 전류의 관계를 보여줍니다. 이 곡선은 GaN 기반 LED의 전형적인 것으로, 턴온 전압(~2.7V) 이후 지수적으로 상승합니다. 권장 60mA에서 동작하면 최적의 효율과 수명을 보장하며, 효율이 떨어지고 발열이 크게 증가하는 고전류 영역을 피할 수 있습니다.

4.2 상대 광속 대 순방향 전류

이 곡선은 광 출력이 구동 전류에 어떻게 의존하는지 보여줍니다. 광속은 전류와 함께 증가하지만, 효율 저하 및 접합 온도 증가로 인해 더 높은 전류에서 선형성을 벗어납니다. 60mA 동작점은 출력과 효율의 균형을 맞추기 위해 선택되었습니다. 절대 최대 정격(80mA 연속) 이상으로 구동하면 수명과 신뢰성이 급격히 감소합니다.

4.3 스펙트럼 파워 분포 (SPD)

상대 스펙트럼 에너지 곡선은 다른 CCT 범위(2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K)에 대한 방출 스펙트럼을 보여줍니다. 쿨 화이트 LED는 칩에서 더 강한 청색 피크를 가지며 형광체 변환된 노란색/적색 빛은 적습니다. 반면 웜 화이트 LED는 더 뚜렷한 넓은 형광체 방출을 보여주어 더 높은 적색 스펙트럼 함량과 더 낮은 상관 색온도를 가집니다.

4.4 접합 온도 대 상대 스펙트럼 에너지

이 그래프는 접합 온도(T_j)가 LED 스펙트럼에 미치는 영향을 설명합니다. T_j가 증가함에 따라 전체 스펙트럼 출력은 일반적으로 감소(효율 저하)하며, 피크 파장이 약간 이동할 수 있습니다. 제품 수명 동안 일관된 색점과 광 출력을 유지하려면 효과적인 열 관리가 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 외형 치수

LED 패키지의 치수는 3.0mm(길이) x 2.0mm(너비)입니다. 치수 도면은 렌즈 높이 및 패드 위치를 포함한 모든 중요한 측정값을 지정합니다. 허용 오차는 .X 치수에 대해 ±0.10mm, .XX 치수에 대해 ±0.05mm로 정의됩니다.

5.2 패드 레이아웃 및 스텐실 설계

권장 PCB 랜드 패턴(패드 레이아웃)과 솔더 페이스트 스텐실 설계에 대한 별도의 다이어그램이 제공됩니다. 랜드 패턴은 적절한 솔더 조인트 형성과 기계적 안정성을 보장합니다. 스텐실 설계는 도포되는 솔더 페이스트의 양을 제어하며, 브리징이나 솔더 불량 없이 신뢰할 수 있는 솔더 조인트를 달성하는 데 중요합니다. 이러한 지침을 따르는 것은 높은 수율의 조립에 필수적입니다.

5.3 극성 식별

캐소드는 일반적으로 LED 패키지에 표시되어 있습니다. 패드 레이아웃 다이어그램도 애노드와 캐소드 연결을 나타냅니다. 역방향 바이어스를 방지하기 위해 조립 시 올바른 극성을 준수해야 하며, 이는 역방향 전압 정격(5V)을 초과하는 전압에서 LED를 손상시킬 수 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 습기 민감도 및 베이킹

3020 LED 패키지는 습기에 민감합니다(IPC/JEDEC J-STD-020C에 따른 MSL 등급). 습기 차단 백을 개봉한 후 주변 습도에 노출되면 리플로우 솔더링 중 급격한 증기 팽창으로 인해 팝콘 크랙 또는 박리가 발생할 수 있습니다.

• 보관:개봉되지 않은 백은 30°C/85% RH 이하에 보관해야 합니다. 개봉 후에는 5-30°C에 습도를 가능한 한 낮게(권장 <20% RH) 유지하며 보관하십시오.
• 플로어 라이프:백 개봉과 리플로우 사이의 시간을 제어해야 합니다. 개봉 즉시 백 내부의 습도 표시 카드를 확인하십시오.
• 베이킹 조건:LED가 사양을 초과하는 습도에 노출된 경우, 리플로우 전에 베이킹해야 합니다. 권장 베이킹: 원래 릴 위에서 60°C, 24시간. 60°C를 초과하지 마십시오. 베이킹 후 1시간 이내에 사용하거나 드라이 캐비닛(<20% RH)에 보관하십시오.

6.2 리플로우 솔더링 프로파일

LED는 최대 10초 동안 230°C 또는 260°C의 피크 리플로우 온도를 견딜 수 있습니다. 표준 무연(SAC305) 리플로우 프로파일이 적용 가능합니다. 열 충격을 최소화하기 위해 온도 상승률이 제어되도록 하십시오. 에폭시 렌즈, 형광체 또는 와이어 본드를 손상시키지 않도록 제공된 최대 솔더링 온도 정격을 초과하지 마십시오.

7. 포장 및 주문 정보

LED는 일반적으로 자동 피크 앤 플레이스 조립을 위해 테이프 및 릴에 공급됩니다. 특정 릴 크기 및 포장 수량은 공급업체와 확인해야 합니다. 형상, 칩 수, 렌즈, CCT 및 광속을 지정하는 완전한 모델 번호를 사용하여 주문합니다. 표준 제공 범위를 벗어나는 맞춤형 빈 조합은 요청 시 이용 가능할 수 있습니다.

8. 애플리케이션 제안 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 백라이트:LCD, 사인보드 및 디스플레이용 엣지 라이트 또는 다이렉트 라이트 패널.
• 장식 조명:액센트 라이트, 윤곽 조명 및 분위기 조명.
• 일반 조명:어레이로 전구, 튜브 및 패널에 통합.
• 표시등:가전제품 및 전자제품의 상태 표시등.

8.2 설계 고려사항

• 전류 구동:안정적이고 일관된 광 출력을 위해 정전압원이 아닌 정전류 드라이버를 사용하십시오. 권장 동작 전류는 60mA입니다.
• 열 관리:낮은 전력에도 불구하고, 효과적인 방열은 광속, 색상 안정성 및 긴 수명을 유지하는 데 중요합니다. PCB에 LED의 열 패드(해당되는 경우) 또는 캐소드 패드에 연결된 충분한 열 비아 및 구리 면적이 있는지 확인하십시오.
• 광학 설계:110도의 시야각은 넓고 확산된 조명을 제공합니다. 집속된 빔의 경우 2차 광학(렌즈, 반사판)이 필요합니다.
• 전기적 레이아웃:전압 강하를 최소화하기 위해 구동 트레이스를 짧고 넓게 유지하십시오. 어레이에서는 가능한 경우 동일한 전류를 보장하기 위해 LED를 직렬로 연결하거나, 개별 전류 제한 저항이 있는 병렬 스트링을 사용하고, 더 나은 전류 균형을 위해 동일한 V_F빈에서 LED를 선택하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

3528과 같은 이전 패키지와 비교하여, 3020은 더 컴팩트한 크기로 더 높은 설계 밀도를 제공할 수 있습니다. 단일 칩 0.2W 설계는 일반적인 0.1W LED보다 더 많은 빛이 필요하지만 0.5W 또는 1W LED의 열 문제가 제한적인 애플리케이션에 적합한 균형을 제공합니다. 넓은 110도 빔 각은 좁은 각도 LED와의 주요 차별화 요소로, 많은 애플리케이션에서 확산판이 필요 없고 더 균일한 조명을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 일반 순방향 전압과 최대 순방향 전압의 차이는 무엇입니까?

일반 V_F(3.2V)는 테스트 조건에서 대부분의 제품에 대한 예상 값입니다. 최대 V_F(3.5V)는 사양에 의해 보장되는 상한선입니다. 드라이버 회로는 LED의 V_F가 최대값인 경우에도 필요한 전류를 공급할 수 있도록 설계되어야 하며, 특히 LED가 직렬로 연결된 경우에 그렇습니다.

10.2 이 LED를 80mA로 연속 구동할 수 있습니까?

80mA는 절대 최대 연속 전류 정격이지만, 이 한계에서 동작하면 더 많은 열이 발생하고, 발광 효율(lm/W)이 감소하며, 광속 감가가 가속화되고, LED의 수명이 단축될 수 있습니다. 최적의 성능과 신뢰성을 위해 권장 동작 전류인 60mA를 사용해야 합니다.

10.3 베이킹이 왜 필요하며, 내 LED가 베이킹이 필요한지 어떻게 알 수 있습니까?

베이킹은 플라스틱 패키지에서 흡수된 수분을 제거하여 고온 리플로우 솔더링 공정 중 손상을 방지합니다. 밀봉된 습기 차단 백을 개봉 즉시 내부의 습도 표시 카드를 확인하십시오. 카드가 습도 노출 한계를 초과했음을 나타내거나(예: 분홍색 점이 기준보다 어두운 경우), 또는 허용된 플로어 라이프를 초과하여 습한 환경에서 백이 개봉된 경우 베이킹이 필요합니다.

10.4 광속 빈 코드(예: D5)를 어떻게 해석합니까?

광속 코드(D5)는 주어진 CCT 및 CRI 빈에 대한 60mA에서의 최소 광속 값에 해당합니다. 예를 들어, 코드 D5를 가진 쿨 화이트(5000-7000K), CRI≥70 LED는 최소 22루멘, 일반 최대 23루멘의 광속을 가집니다. 낮은 빈닝 제품에서도 성능 목표가 충족되도록 하기 위해 최소값을 기준으로 시스템을 설계해야 합니다.

11. 실용 애플리케이션 사례 연구

시나리오: 선형 LED 라이트 바 설계.설계자가 3020 LED를 사용하여 24V, 0.6미터 라이트 바를 만들고 있습니다. 특정 조도를 목표로 60개의 LED가 필요하다고 계산합니다. 24V 전원을 사용하기 위해 7개의 LED를 직렬로 연결하기로 결정합니다(7 * 3.2V_typ= 22.4V). 이는 전류 조정기를 위한 여유 공간을 남깁니다. 7개 직렬 LED의 8개 병렬 스트링(총 56개 LED)을 만들 것입니다. 균일한 밝기를 보장하기 위해 동일한 CCT 빈(예: 4000K 뉴트럴 화이트, 빈 40M5)과 엄격한 광속 빈(예: D5)에서 모든 LED를 지정합니다. 또한 8개 병렬 스트링 간의 전류 균형을 개선하기 위해 동일한 V_F빈(예: F 빈: 3.2-3.3V)을 지정합니다. PCB는 2-oz 구리층과 LED 패드 아래에 알루미늄 기판에 연결된 열 비아로 설계되어 방열을 합니다. 조립 지침서는 공장 내 습도가 높은 경우 릴을 베이킹한 후 권장 프로파일을 사용한 제어된 리플로우 공정을 따르도록 규정합니다.

12. 동작 원리 소개

화이트 LED는 근본적으로 반도체 다이오드입니다. 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역(칩)에서 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 이 기본 방출은 GaN 기반 칩의 경우 일반적으로 청색 또는 자외선 스펙트럼입니다. 백색광을 생성하기 위해, 이 기본 빛의 일부는 칩 위 또는 주변에 도포된 형광체 코팅(일반적으로 세륨 도핑된 이트륨 알루미늄 가닛 - YAG:Ce)에 흡수됩니다. 형광체는 고에너지 청색/UV 광자를 더 낮은 에너지의 넓은 스펙트럼의 노란색 빛으로 다운 컨버전합니다. 칩에서 남은 청색광과 형광체에서 변환된 노란색 빛의 혼합물은 인간의 눈에 백색으로 보입니다. 형광체 구성과 두께를 조정함으로써 웜 화이트부터 쿨 화이트까지 다양한 상관 색온도(CCT)를 달성할 수 있습니다.

13. 기술 동향 및 발전

3020과 같은 SMD LED의 일반적인 동향은 더 높은 발광 효율(와트당 더 많은 루멘), 개선된 색재현성(더 높은 CRI 및 적색 재현을 위한 R9 값), 더 큰 색상 일관성(더 엄격한 빈닝)을 향해 발전하고 있습니다. 또한 더 컴팩트한 조명기구에 대한 수요에 따라 더 높은 동작 온도에서 향상된 신뢰성과 수명에 초점을 맞추고 있습니다. 더 나아가, 산업은 취급 및 조립 공정을 단순화하기 위해 더 견고하고 습기에 강한 패키지 재료를 계속 개발하고 있습니다. "인간 중심" 조명을 위한 추진력은 일주기 리듬을 지원하기 위해 조정 가능한 CCT 및 스펙트럼 최적화를 가진 LED로 이끌고 있습니다. 이 데이터시트는 표준 화이트 LED를 설명하지만, 기본 패키지 기술은 이러한 발전하는 성능 특성에 적응할 수 있는 플랫폼입니다.