2020 큐브 라이트 적색 LED 데이터시트 - SMD 패키지 - 2.2V 정격 - 140mA - 26 lm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 주로 까다로운 자동차 조명 환경을 위해 설계된 고휘도 적색 표면 실장 장치(SMD) LED인 2020 큐브 라이트의 사양을 상세히 설명합니다. 이 부품은 컴팩트한 2020 풋프린트, 견고한 구조, 그리고 가혹한 작동 조건에서의 신뢰성을 위해 맞춤화된 성능 파라미터가 특징입니다. 핵심 장점으로는 엄격한 자동차 인증 표준 준수, 균일한 조명을 위한 넓은 시야각, 그리고 환경 규제 인증이 포함됩니다.

주요 타겟 시장은 자동차 산업으로, 다양한 실내 및 실외 신호등 기능에 적합합니다. 설계는 장기적인 안정성, 열 성능, 그리고 차량 애플리케이션에서 흔히 발생하는 환경적 스트레스 요인에 대한 내구성을 최우선으로 합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 광도 및 광학적 특성

LED의 주요 광도 성능은 140mA의 표준 테스트 전류에서 정의됩니다. 전형적인 광속 출력은 26 루멘(lm)이며, 생산 빈닝을 고려하여 최소 23 lm, 최대 39 lm으로 지정됩니다. 주 파장은 전형적으로 614 nm로, 적색 스펙트럼에 확실히 위치하며, 범위는 612 nm에서 627 nm까지입니다. 넓은 120도 시야각(±5° 허용 오차)은 광범위한 방사 패턴을 보장하여, 광범위한 영역 조명이나 다중 각도에서의 가시성이 필요한 애플리케이션에 유리합니다.

2.2 전기적 파라미터

140mA 테스트 조건에서의 순방향 전압(Vf)은 전형값 2.2V이며, 최소 1.75V에서 최대 2.75V까지의 범위를 가집니다. 절대 최대 연속 순방향 전류 정격은 250 mA입니다. 서지 조건(펄스 폭 ≤10 μs, 듀티 사이클 0.005)의 경우, 장치는 최대 1000 mA의 서지 전류(IFM)를 견딜 수 있습니다. 이 LED는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았음을 유의하는 것이 중요합니다.

2.3 열 및 신뢰성 등급

열 관리는 LED 수명에 매우 중요합니다. 접합점-솔더 포인트 열저항은 두 가지 값으로 지정됩니다: 전기적 방법 결과 16-18 K/W 및 실제 방법 결과 23-26 K/W. 허용 최대 접합 온도(Tj)는 150°C입니다. 장치는 자동차 사용에 필요한 극한 온도와 일치하는 -40°C ~ +125°C의 작동 온도 범위로 등급이 매겨져 있습니다. 정전기 방전(ESD) 보호 기능은 2 kV(Human Body Model)로 등급이 매겨져 있습니다. 또한 이 부품은 피크 온도 260°C에서 30초 동안 무연 리플로우 솔더링에 적합하도록 인증되었습니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 이러한 빈을 이해하는 것은 설계 일관성에 필수적입니다.

3.1 광속 빈닝

LED는 140mA에서의 광 출력을 기준으로 그룹화됩니다. 주요 빈은 E9 (23-27 lm), F1 (27-33 lm), F2 (33-39 lm)입니다. 26 lm의 전형값은 E9 빈에 속합니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

부품은 또한 순방향 전압 강하에 따라 빈닝됩니다. 주요 빈에는 1720 (1.75-2.0V), 2022 (2.0-2.25V), 2225 (2.25-2.5V), 2527 (2.5-2.75V)가 포함됩니다. 전형적인 2.2V 값은 2022 빈에 해당합니다.

3.3 주 파장 빈닝

색상(파장)은 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm)부터 2427 (624-627 nm)까지와 같은 빈을 통해 엄격하게 제어됩니다. 전형적인 614 nm는 1215 빈에 속합니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 IV 곡선 및 상대 광속

순방향 전류 대 순방향 전압 그래프는 특징적인 지수 관계를 보여줍니다. 상대 광속 대 순방향 전류 곡선은 광 출력이 전류와 함께 증가하지만 결국 포화되며, 권장치를 초과하는 높은 전류에서는 효율과 수명이 저하될 수 있음을 나타냅니다.

4.2 온도 의존성

상대 광속 대 접합 온도 그래프는 열 설계에 매우 중요합니다. 이 그래프는 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 감소함을 보여줍니다. 주 파장 이동 대 접합 온도 그래프는 온도가 상승함에 따라 색상이 이동(일반적으로 더 긴 파장 쪽으로)함을 나타내며, 이는 색상이 중요한 애플리케이션에서 고려해야 합니다.

4.3 스펙트럼 분포 및 디레이팅

상대 스펙트럼 분포 그래프는 협대역 적색 방출 피크를 확인시켜 줍니다. 순방향 전류 디레이팅 곡선은 최대 접합 온도를 초과하지 않도록 솔더 패드 온도가 증가함에 따라 허용 최대 연속 전류를 감소시켜야 함을 규정합니다. 예를 들어, 패드 온도가 125°C일 때, 전류는 250 mA로 디레이팅되어야 합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 부품은 표준 2020 SMD 패키지(2.0mm x 2.0mm 풋프린트)를 사용합니다. 기계 도면은 전체 높이, 리드 프레임 세부 사항, 렌즈 형상을 포함한 정확한 치수를 지정합니다. 달리 명시되지 않는 한 허용 오차는 일반적으로 ±0.1mm입니다. 적절한 솔더 조인트 형성, 열 전달, 리플로우 및 작동 중 기계적 안정성을 보장하기 위해 권장 솔더 패드 레이아웃이 제공됩니다. 극성은 부품 본체의 특정 마킹 또는 핀 구성으로 표시되며, 배치 시 반드시 준수해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

이 LED는 표준 무연 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 상세한 리플로우 솔더링 프로파일이 제공되어 예열 기울기, 소킹 시간 및 온도, 액상선 이상 시간(TAL), 피크 온도(최대 260°C, 30초), 냉각 속도와 같은 중요한 파라미터를 지정합니다. 이 프로파일을 준수하는 것은 열 충격, 솔더 조인트 결함 또는 LED 패키지 손상을 방지하는 데 필수적입니다. 일반적인 주의사항으로는 취급 중 적절한 ESD 보호 사용, 렌즈에 가해지는 기계적 스트레스 피하기, 그리고 황과 같은 오염 물질이 없는 솔더링 환경 보장이 포함됩니다.

7. 포장 및 주문 정보

부품은 자동 픽 앤 플레이스 조립 기계에 적합한 표준 테이프 앤 릴 포장으로 공급됩니다. 포장 정보는 릴 치수, 포켓 간격 및 방향을 상세히 설명합니다. 부품 번호는 특정 구조를 따릅니다:2020 - UR - 140 - D - M - AM.
- 2020: 제품군.
- UR: 색상 (적색).
- 140: 테스트 전류 (mA 단위).
- D: 리드 프레임 유형 (Au + White glue).
- M: 휘도 레벨 (중간).
- AM: 자동차 애플리케이션 지정.

8. 애플리케이션 제안

8.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

주요 애플리케이션은 자동차 조명입니다. 이는 센터 하이마운트 스톱 라이트(CHMSL), 후방 콤비네이션 램프(테일/스톱 라이트), 사이드 마커 라이트, 실내 앰비언트 라이트 등을 포함하되 이에 국한되지 않습니다. AEC-Q102 인증과 넓은 온도 범위는 이러한 가혹한 환경에 적합하게 만듭니다.

8.2 설계 고려사항

구동 회로:LED 순방향 전압이 음의 온도 계수를 가지므로, 안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 정전류 구동기를 강력히 권장합니다.
열 관리:PCB 레이아웃은 열 방출을 용이하게 해야 합니다. 권장 솔더 패드 설계를 사용하고, 열 패드에 연결된 충분한 구리 면적을 보장하며, 원하는 작동 전류에 대해 솔더 패드 온도를 안전한 한계 내로 유지하기 위해 전체 시스템 열 경로를 고려해야 합니다.
광학 설계:120° 시야각은 특정 애플리케이션을 위해 빔을 형성하기 위해 2차 광학 요소(렌즈, 도광판)가 필요할 수 있습니다. 색상에 민감한 용도의 경우 온도에 따른 파장 이동 가능성을 평가해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

일반 상용 등급 LED와 비교하여, 이 부품의 주요 차별점은 자동차 등급 인증(AEC-Q102), 확장된 작동 온도 범위(-40°C ~ +125°C), 그리고 특정 신뢰성 테스트(예: 황 테스트 Class A1)입니다. 또한 할로겐 프리 요구사항을 준수하며, 이는 자동차 전자제품에서 환경 및 신뢰성 이유로 점점 더 중요해지고 있습니다. 중간 휘도 레벨(전형 26 lm)과 견고한 구조의 결합은 최고의 휘도보다 신뢰성이 우선시되는 애플리케이션에 균형 잡힌 솔루션을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 절대 최대 전류인 250mA로 연속 구동할 수 있나요?
A: 꼭 그렇지는 않습니다. 250mA 정격은 특정 조건에서의 절대 최대값입니다. 안전한 연속 작동 전류는 열 설계에 따라 달라집니다. 측정 또는 추정된 솔더 패드 온도(Ts)를 기반으로 한 순방향 전류 디레이팅 곡선을 사용해야 합니다. 예를 들어, Ts가 100°C라면 허용 최대 연속 전류는 250mA보다 훨씬 낮습니다.

Q: 실제 열저항과 전기적 열저항(Rth JS)의 차이는 무엇인가요?
A: 전기적 방법은 LED의 온도 민감 전기 파라미터를 사용하여 접합 온도를 추정하는 반면, 실제 방법은 물리적 센서를 사용할 수 있습니다. 실제 방법 값(23-26 K/W)은 일반적으로 열 설계 계산에 있어 더 보수적이고 신뢰할 수 있는 것으로 간주됩니다.

Q: 데이터시트에 황 테스트가 언급되어 있습니다. 이것이 왜 중요하나요?
A: 황을 포함한 대기(예: 특정 고무, 개스킷 또는 산업 환경에서)는 은 기반 리드 프레임을 부식시켜 고장을 일으킬 수 있습니다. 황 테스트 Class A1 등급은 장치가 황 부식에 대한 저항성에 대한 특정 테스트를 통과했음을 나타내며, 이는 밀폐된 자동차 조립체에서 장기적인 신뢰성에 매우 중요합니다.

11. 실용적 설계 사례 연구

이 LED를 사용하여 후방 스톱 라이트 모듈을 설계하는 것을 고려해 보십시오. 10개의 LED를 직렬로 연결한 클러스터는 약 22V(10 * 2.2V 전형)에서 140mA를 제공할 수 있는 구동기와 헤드룸이 필요합니다. PCB는 각 LED의 열 패드 아래에 서멀 비아를 설계하고, 열 확산을 위한 큰 내부 접지면에 연결되도록 설계해야 합니다. 디레이팅 곡선을 참조해야 합니다: 최악의 주변 환경에서 LED 근처 PCB 온도가 80°C에 도달한다면, 접합 온도가 150°C 이하로 유지되도록 LED당 허용 최대 전류를 확인하고 140mA에서 잠재적으로 감소시켜야 합니다. 광학 시뮬레이션은 LED를 배열하고 자동차 스톱 라이트에 필요한 광도 분포 및 균일성 표준을 충족시키기 위한 확산판을 설계하는 데 사용될 것입니다.

12. 동작 원리 소개

이는 반도체 기반 발광 다이오드입니다. 특성 순방향 전압(Vf)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체 칩의 활성 영역 내에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체의 특정 물질 구성(적색 발광을 위한 AlInGaP 기반일 가능성 높음)이 방출되는 빛의 주 파장을 결정합니다. SMD 패키지는 전기 연결 및 열 전도를 위한 리드 프레임, 칩을 보호하고 광 출력을 형성하는 실리콘 렌즈, 그리고 광 추출 효율을 향상시키는 백색 반사 캐비티를 통합합니다.

13. 기술 트렌드

자동차 LED 조명의 트렌드는 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 더 큰 전력 밀도, 그리고 개선된 신뢰성으로 계속 나아가고 있습니다. 이는 더 작고 에너지 효율적인 조명 모듈을 가능하게 합니다. 또한 적응형 주행 빔(ADB) 및 빛을 통한 통신(Li-Fi)과 같은 고급 기능에도 초점이 맞춰져 있지만, 이들은 일반적으로 더 복잡한 부품을 필요로 합니다. 표준 신호 기능의 경우, 열 성능 및 고온 작동 하에서의 수명에 대한 지속적인 개선과 함께, 설명된 부품과 같이 비용 최적화되고 매우 신뢰할 수 있으며 인증된 부품에 대한 강조가 계속되고 있습니다.