2020 SMD 슈퍼 레드 LED 데이터시트 - 2.0x2.0x0.7mm - 2.3V - 0.322W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

2020-SR140DM-AM은 까다로운 자동차 조명 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 고성능 표면 실장 슈퍼 레드 LED입니다. 이 부품은 2.0mm x 2.0mm의 크기를 의미하는 "2020" 제품군에 속합니다. 이 제품의 핵심 장점은 안정적인 광 출력, 넓은 120도 시야각, 그리고 AEC-Q102를 포함한 엄격한 자동차 등급 인증을 충족하는 견고한 구조가 결합된 데 있습니다. 주요 타겟 시장은 일관된 색상, 장기적인 신뢰성, 그리고 컴팩트한 크기가 중요한 자동차 외부 및 내부 조명 시스템입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 전기적 특성

LED의 핵심 성능은 표준 테스트 전류 140mA에서 정의됩니다. 이러한 조건에서, 일반적인 광속은 18 루멘(lm)이며, 생산 편차를 고려하여 최소 13 lm, 최대 27 lm입니다. 주 파장은 일반적으로 628 nm로, 슈퍼 레드 스펙트럼에 확실히 위치하며, 627 nm에서 639 nm까지의 빈닝 범위를 가집니다. 140mA에서의 순방향 전압(Vf)은 일반적으로 2.3V이며, 범위는 1.75V에서 2.75V입니다. 이 파라미터는 전력 소산이 Vf * If로 계산되기 때문에 드라이버 설계 및 열 관리에 매우 중요합니다. 일반적인 조건에서 이는 약 0.322W(2.3V * 0.14A)에 해당합니다.

2.2 절대 최대 정격 및 열적 특성

장치의 수명을 보장하기 위해 작동 조건은 절대 최대 정격을 절대 초과해서는 안 됩니다. 최대 연속 순방향 전류는 250 mA이며, 장치는 매우 짧은 펄스(≤10 μs) 동안 최대 1000 mA의 서지 전류를 처리할 수 있습니다. 최대 접합 온도(Tj)는 150°C이며, 작동 온도 범위는 가혹한 자동차 환경에 적합하도록 -40°C에서 +125°C로 지정됩니다. 열 관리는 매우 중요합니다. 접합에서 납땜 지점까지의 열 저항(Rth JS)은 일반적으로 23 K/W(실제) 또는 16 K/W(전기적)로, 이는 반도체 다이에서 PCB로 열이 얼마나 효과적으로 전달되는지를 나타냅니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈으로 분류됩니다.

3.1 광속 빈닝

LED는 세 가지 광속 빈으로 분류됩니다: E6 (13-17 lm), F7 (17-20 lm), F8 (20-23 lm). 부품 번호의 "M"은 중간 밝기 수준을 나타내며, 일반적으로 F7 빈에 해당합니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

네 가지 전압 빈이 정의됩니다: 1720 (1.75-2.0V), 2022 (2.0-2.25V), 2225 (2.25-2.5V), 2527 (2.5-2.75V). 이를 통해 설계자는 다중 LED 어레이에서 전류 매칭을 위해 더 엄격한 Vf 허용 오차를 가진 LED를 선택할 수 있습니다.

3.3 주 파장 빈닝

색상은 파장 빈을 통해 제어됩니다: 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm), 3639 (636-639 nm). 628 nm의 일반적인 값은 2730 빈 내에 속합니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 IV 곡선 및 상대 광속

순방향 전류 대 순방향 전압 그래프는 특성적인 지수 관계를 보여줍니다. 상대 광속 대 순방향 전류 곡선은 광 출력이 전류에 따라 비선형적으로 증가함을 보여주며, 최적의 효율과 수명을 위해 권장되는 140mA에서 구동하는 것의 중요성을 강조합니다.

4.2 온도 의존성

상대 광속 대 접합 온도 그래프는 온도가 증가함에 따라 광 출력이 감소함을 보여주며, 이는 LED의 일반적인 동작입니다. 상대 순방향 전압 대 접합 온도 곡선은 음의 기울기를 가지며, 이는 온도가 상승함에 따라 Vf가 감소함을 의미하며, 온도 감지에 사용될 수 있습니다. 상대 파장 이동 그래프는 온도가 증가함에 따라 주 파장(적색 편이)이 약간 증가함을 나타냅니다.

4.3 스펙트럼 분포 및 디레이팅

상대 스펙트럼 분포 그래프는 적색 영역(~628 nm)에서 좁고 뾰족한 방출을 확인시켜 줍니다. 순방향 전류 디레이팅 곡선은 설계에 매우 중요합니다: 이는 납땜 패드 온도(Ts)가 증가함에 따라 최대 허용 연속 전류를 줄여야 함을 보여줍니다. 예를 들어, 최대 Ts인 125°C에서는 최대 If가 250 mA입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 물리적 치수

LED는 표준 2020 (2.0mm x 2.0mm) SMD 크기를 가집니다. 전체 패키지 높이는 약 0.7mm입니다. 상세한 기계 도면은 렌즈 크기 및 리드 프레임 배치를 포함한 모든 중요한 치수를 지정하며, 일반 공차는 ±0.1mm입니다.

5.2 권장 납땜 패드 레이아웃

안정적인 납땜과 최적의 열 성능을 보장하기 위해 랜드 패턴 설계가 제공됩니다. 이 설계에는 PCB로 효율적인 열 전달을 위한 중앙 열 패드가 포함됩니다. 툼스토닝을 방지하고 적절한 정렬을 보장하기 위해 이 레이아웃을 준수하는 것이 권장됩니다.

6. 납땜 및 조립 지침

LED는 표준 적외선 리플로우 납땜 공정과 호환됩니다. IPC/JEDEC J-STD-020 프로파일에 따라 최대 납땜 온도는 30초를 초과하지 않는 기간 동안 260°C입니다. 이 장치는 Moisture Sensitivity Level (MSL) 2로 분류되며, 이는 사용 전에 주변 공기에 1년 이상 노출된 경우 장치를 베이킹해야 함을 의미합니다. 장치가 2kV Human Body Model (HBM) 등급이므로 적절한 ESD (정전기 방전) 처리 절차를 따라야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

부품 번호는 특정 구조를 따릅니다:2020 - SR - 140 - D - M - AM.

• 2020: 제품군 (2.0mm x 2.0mm).
• SR: 색상 (슈퍼 레드).
• 140: 테스트 전류 (mA 단위).
• D: 리드 프레임 유형 (백색 반사 글루가 도포된 금 도금).
• M: 밝기 수준 (중간).
• AM: 자동차 애플리케이션 지정.

8. 애플리케이션 권장 사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

이 LED는 명시적으로 자동차 조명을 위해 설계되었습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:

• 외부 조명:센터 하이 마운트 스톱 라이트 (CHMSL), 후방 콤비네이션 램프 (정지/미등 기능), 사이드 마커 램프.
• 내부 조명:계기판 백라이트, 스위치 조명, 앰비언트 라이트.

8.2 설계 고려 사항

• 전류 구동:안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 정전압원이 아닌 정전류 드라이버를 사용하십시오. 권장 작동점은 140mA입니다.
• 열 관리:PCB는 열을 효과적으로 방산하도록 설계되어야 합니다. 제공된 열 저항 값(Rth JS)을 사용하여 보드의 열 성능 및 주변 조건에 기반하여 예상 접합 온도 상승을 계산하십시오. Tj를 150°C보다 훨씬 낮게 유지하십시오.
• 광학:120° 시야각은 넓은 영역 조명에 적합합니다. 집중된 빔을 위해서는 보조 광학 장치(렌즈)가 필요할 수 있습니다.
• 황 저항성:이 장치는 황 테스트 클래스 A1을 충족하여 대기 중 황 오염이 있는 환경에 적합합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 레드 LED와 비교하여 "슈퍼 레드" 변종은 더 높은 광 효율(와트당 더 많은 루멘)과 더 포화되고 깊은 레드 색상(약 628nm의 낮은 주 파장 대 표준 레드 620-625nm 또는 앰버 레드)을 제공합니다. AEC-Q102 인증, 확장된 온도 범위(-40°C ~ +125°C), 그리고 황 저항성은 상업용 등급 애플리케이션 대비 자동차에서의 사용을 정당화하는 주요 차별화 요소입니다. 금 도금 리드 프레임(유형 "D")의 사용은 반사율과 장기적인 신뢰성을 향상시킵니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 LED를 250mA로 연속 구동할 수 있나요?

A: 디레이팅 곡선에 따라 납땜 패드 온도(Ts)가 25°C 이하로 유지되는 경우에만 가능합니다. 더 높은 주변 온도를 가진 대부분의 실제 자동차 애플리케이션에서는 250mA에서의 연속 작동이 열 한계를 초과할 가능성이 높습니다. 권장 작동 전류는 140mA입니다.

Q: "실제" 열 저항과 "전기적" 열 저항의 차이는 무엇인가요?

A: 전기적 열 저항(Rth JS el)은 LED 자체의 Vf 온도 계수를 센서로 사용하여 측정됩니다. 실제 열 저항(Rth JS real)은 외부 센서로 측정됩니다. 전기적 방법은 LED에 더 일반적입니다. 데이터시트는 둘 다 제공합니다. 대부분의 열 계산에는 "실제" 값(23 K/W)을 사용하는 것이 더 보수적입니다.

Q: 주문 시 광속 빈닝을 어떻게 해석해야 하나요?

A: 부품 번호는 중간(M) 밝기 수준을 지정합니다. 중요한 애플리케이션에서 정밀한 밝기 매칭을 위해 표준 "M" 등급이 범위를 포함하므로 공급업체에 특정 광속 빈(E6, F7, F8)을 지정해야 할 수 있습니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: CHMSL (센터 하이 마운트 스톱 라이트) 설계

설계자는 CHMSL 어레이에 15개의 LED가 필요합니다. 그들은 밝기, 색상 및 자동차 등급 때문에 2020-SR140DM-AM을 선택합니다. 140mA에서 일반적인 Vf 2.3V를 사용하여 15개 LED의 직렬 스트링에 대한 총 전압 강하는 34.5V가 되어 차량의 12V 시스템에서 부스트 컨버터가 필요합니다. 또는 전류 분배 저항이 있는 단일 정전류 드라이버로 구동되는 병렬 스트링을 사용하여 균일한 밝기를 보장하기 위해 동일한 Vf 빈(예: 2022)에서 LED를 신중하게 선택할 수 있습니다. PCB 레이아웃은 열 패드에 연결된 대형 구리 영역이 있는 권장 납땜 패드를 포함하여 방열을 위해 설계되었습니다. 열 시뮬레이션은 Rth JS 23 K/W와 후방 창 내부의 예상 최대 주변 온도(예: 85°C)를 사용하여 장기 수명을 위해 접합 온도가 110°C 이하로 유지되는지 확인하기 위해 실행됩니다.

12. 작동 원리

이는 반도체 발광 다이오드(LED)입니다. 밴드갭 전압(약 2.3V)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 반도체 칩의 활성 영역(일반적으로 적색 발광을 위한 AlInGaP 재료 기반)에서 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체 층의 특정 구성은 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 에폭시 렌즈는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며 광 출력을 형성하여 120도 시야각을 달성합니다.

13. 기술 동향

자동차 LED 시장은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘)을 통해 더 낮은 전력 소비와 감소된 열 부하를 가능하게 하는 방향으로 계속 발전하고 있습니다. 또한 더 세련된 조명 설계를 위한 소형화(2020 크기보다 작은) 및 적응형 조명을 위한 단일 패키지에 여러 칩(예: RGB)을 통합하는 추세도 있습니다. 더 나아가, LiDAR가 풍부한 환경에서 레이저 빛과 같은 새로운 스트레서에 대한 향상된 신뢰성 표준 및 테스트가 점점 더 중요해지고 있습니다. 복잡한 적응형 주행 빔(ADB) 헤드라이트에서 LED 제어를 위한 표준화된 디지털 인터페이스(예: SPI, I2C)로의 이동은 또 다른 중요한 추세이지만, 이 특정 부품은 아날로그, 전류 구동 장치로 남아 있습니다.