2820-SR3501H-AM 슈퍼 레드 LED 데이터시트 - 사이즈 2.8x2.0mm - 전압 2.45V - 파워 0.86W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

2820-SR3501H-AM 시리즈는 까다로운 자동차 조명 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 고휘도 표면 실장 슈퍼 레드 LED입니다. 이 부품은 엄격한 자동차 등급 신뢰성 및 성능 표준을 충족하도록 설계된 제품군의 일부입니다. 주요 기능은 차량 내 다양한 신호 및 조명 기능을 위한 신뢰할 수 있고 효율적이며 강렬한 적색 광원을 제공하는 것입니다.

이 LED의 핵심 장점은 자동차 환경을 위한 견고성을 보장하는 AEC-Q102 표준에 따른 인증과 표준 구동 전류에서 45루멘의 높은 광속 출력을 포함합니다. 이 소자는 넓은 120도 시야각을 특징으로 하여, 넓은 각도 광 분포가 필요한 애플리케이션에 적합합니다. RoHS, REACH 및 할로겐 프리 지침을 준수하여 현대적인 환경 및 안전 규정을 반영합니다.

목표 시장은 독점적으로 자동차 조명이며, 실내 앰비언트 라이트, 센터 하이마운트 스톱 램프(CHMSL), 후방 콤비네이션 램프 및 뚜렷한 적색과 높은 신뢰성이 가장 중요한 기타 신호 기능을 포함합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 광도 및 광학적 특성

광도 성능은 350 mA로 구동될 때 일반적으로 45루멘의 광속(Φ_v)을 중심으로 합니다. 이 측정값은 허용 오차가 ±8%이며 열 패드가 25°C로 안정화된 상태에서 측정됩니다. 주 파장(λ_d)은 일반적으로 632 nm로, 슈퍼 레드 색상점을 정의하며, 지정된 범위는 627 nm에서 639 nm이고 측정 허용 오차는 ±1 nm입니다. 공간 광 분포는 허용 오차 ±5도의 넓은 시야각(2φ) 120도로 특징지어집니다. 이 넓은 빔은 다양한 각도에서 좋은 가시성이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.

2.2 전기적 특성

순방향 전압(V_F)은 핵심 전기적 파라미터로, 350 mA에서 일반적으로 2.45 V이며, 범위는 2.00 V에서 2.75 V이고 측정 허용 오차는 ±0.05 V입니다. 이 소자는 연속 순방향 전류(I_F) 최대 500 mA로 등급이 매겨져 있으며, 서지 조건(펄스 폭 ≤10 μs, 듀티 사이클 0.005)에 대한 절대 최대치는 1500 mA입니다. 이 LED는역방향 동작을 위해 설계되지 않았음을 주목하는 것이 중요합니다. 역방향 전압을 가하면 즉각적인 손상을 초래할 수 있습니다.

2.3 열적 특성

열 관리는 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다. 접합점-솔더링 지점 열 저항(R_thJS)은 두 가지 방법으로 지정됩니다: 실제 측정으로는 일반 12.8 K/W(최대 16.2 K/W), 전기적 측정으로는 일반 10 K/W(최대 13 K/W)입니다. 허용 가능한 최대 접합 온도(T_J)는 150°C입니다. 이 소자는 주변 온도 범위 -40°C ~ +125°C 내에서 작동 및 보관할 수 있습니다. 특히 더 높은 전류에서 작동할 때 접합 온도를 안전한 한도 내로 유지하기 위해 적절한 방열판이 필수적입니다.

2.4 신뢰성 및 환경 등급

이 LED는 여러 핵심 신뢰성 벤치마크를 충족합니다. 자동차 부품에 표준인 2 kV(Human Body Model, HBM)의 ESD 감도 등급을 가지고 있습니다. 자동차 애플리케이션에서 개별 광전자 반도체를 위한 글로벌 표준인 AEC-Q102 Revision A에 따라 인증되었습니다. 또한, 황 테스트 기준 Class A1을 충족하여 부식성 황 환경에 대한 저항성을 나타냅니다. 이 부품은 RoHS, REACH를 준수하며 할로겐 프리(Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm)입니다. 수분 민감도 레벨(MSL)은 2입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈으로 분류됩니다. 2820-SR3501H-AM은 세 가지 독립적인 빈닝 기준을 사용합니다.

3.1 광속 빈닝

LED는 350 mA에서의 광 출력을 기준으로 그룹화됩니다. 이 시리즈의 표준 빈은 F3으로, 광속 범위는 39 lm(최소)에서 45 lm(최대)입니다. 사용 가능한 다른 빈에는 F4(45-52 lm) 및 F5(52-60 lm)가 포함됩니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 적합한 밝기 수준을 선택할 수 있습니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 회로 설계 및 전원 공급 장치 매칭을 돕기 위해 빈닝됩니다. 빈에는 2022(2.00-2.25 V), 2225(2.25-2.50 V), 2527(2.50-2.75 V)가 포함됩니다. V_F빈을 알면 전력 소비 및 열 부하를 더 정확하게 예측하는 데 도움이 됩니다.

3.3 주 파장 빈닝

색상(주 파장)은 빈닝을 통해 엄격하게 제어됩니다. 그룹은 2730(627-630 nm), 3033(630-633 nm), 3336(633-636 nm), 3639(636-639 nm)로 정의됩니다. 이는 어레이 내 개별 LED 간의 색상 편차를 최소화하여 미적 및 신호 애플리케이션에 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 IV 곡선 및 상대 광속

순방향 전류 대 순방향 전압 그래프는 특성적인 지수 관계를 보여줍니다. 350 mA에서 일반적인 V_F는 2.45V입니다. 상대 광속 대 순방향 전류 곡선은 낮은 전류에서 광 출력이 준선형이며 전류가 증가함에 따라 더 선형이 되어 최대 정격 전류 근처에서 정체기에 접근함을 보여줍니다. 이는 최적의 효율성을 위해 권장 전류에서 또는 그 근처에서 LED를 구동하는 것의 중요성을 강조합니다.

4.2 온도 의존성

성능 그래프는 온도의 영향을 명확히 보여줍니다. 상대 순방향 전압 대 접합 온도 곡선은 음의 기울기를 가지며, 이는 V_F가 온도가 증가함에 따라 감소함을 의미합니다(적색 LED의 경우 일반적으로 -2 mV/°C). 이는 접합 온도 모니터링에 사용될 수 있습니다. 상대 광속 대 접합 온도 곡선은 온도가 상승함에 따라 광 출력이 크게 감소하는 것을 보여주며, 이를 열 드룹이라고 합니다. 상대 파장 대 접합 온도 곡선은 온도에 따라 주 파장이 약간 이동함을 나타내며(AlInGaP 적색 LED의 경우 일반적으로 0.03-0.05 nm/°C), 이는 이 물질 시스템에 대해 일반적으로 최소화됩니다.

4.3 순방향 전류 디레이팅 및 펄스 처리

순방향 전류 디레이팅 곡선은 열 설계에 매우 중요합니다. 이는 솔더 패드 온도(T_S)의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 보여줍니다. 최대 작동 T_S125°C에서 최대 I_F는 500 mA입니다. 150°C 접합 한계를 초과하지 않도록 하기 위해 패드 온도가 높을수록 전류를 줄여야 합니다. 허용 가능한 펄스 처리 능력 그래프는 솔더링 지점이 25°C일 때, 주어진 펄스 폭(t_FP) 및 듀티 사이클(D)에 대해 허용 가능한 피크 펄스 전류(I_p)에 대한 지침을 제공합니다.

4.4 스펙트럼 분포

상대 스펙트럼 분포 그래프는 이 슈퍼 레드 LED의 단색 특성을 확인시켜 줍니다. 방출은 632 nm를 중심으로 한 좁은 대역에 집중되어 있으며, 청색 또는 녹색 영역에서는 거의 방출이 없습니다. 이는 색 순도가 규제되는 자동차 신호 기능에 이상적인 고도로 포화된 적색을 초래합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 물리적 치수

이 LED는 2820 표면 실장 소자(SMD) 패키지를 사용합니다. 이름은 대략적인 치수를 나타냅니다: 길이 2.8 mm, 너비 2.0 mm. 정확한 기계 도면은 전체 높이, 렌즈 형상 및 리드 프레임 배치를 포함한 상세 치수를 제공합니다. 달리 명시되지 않는 한 허용 오차는 일반적으로 ±0.1 mm입니다. 이 패키지는 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 위해 설계되었습니다.

5.2 권장 솔더링 패드 레이아웃

PCB 설계를 위해 전용 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 이 패턴은 리플로우 솔더링 중 신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성과 LED의 열 패드에서 PCB로의 효과적인 열 전달을 위해 최적화되었습니다. 이 권장 레이아웃을 준수하는 것은 기계적 안정성, 전기적 성능 및 가장 중요한 열 관리에 필수적입니다. 패드 설계는 방열판 역할을 하는 노출된 열 비아 또는 구리 영역을 포함합니다.

5.3 극성 식별

데이터시트의 기계 도면은 애노드 및 캐소드 단자를 나타냅니다. 일반적으로 패키지에는 캐소드를 식별하기 위한 노치, 점 또는 모따기된 모서리와 같은 표시가 있을 수 있습니다. 역방향 연결은 작동을 방해하고 소자를 손상시킬 가능성이 있으므로 조립 중 올바른 극성을 관찰해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

LED를 손상시키지 않고 신뢰할 수 있는 부착을 보장하기 위해 상세한 리플로우 솔더링 프로파일이 제공됩니다. 이 프로파일은 주요 파라미터를 지정합니다: 예열 기울기, 소킹 시간 및 온도, 액상선 이상 시간(TAL), 피크 온도 및 냉각 속도. 절대 최대 솔더링 온도는 30초 동안 260°C입니다. 열 충격, 박리 또는 솔더 접합 결함을 피하기 위해 이 프로파일을 따르는 것이 중요합니다.

6.2 사용 시 주의사항

일반적인 주의사항은 다음과 같습니다: 렌즈에 대한 기계적 스트레스 피하기, 광학 표면 오염 방지, 적절한 ESD 처리 절차 사용(2kV HBM 등급이므로), 사용 전 MSL 2 등급에 따라 소자를 건조한 환경에 보관하기. 디레이팅 곡선에 표시된 대로 LED는 50 mA 미만에서 작동해서는 안 됩니다.

6.3 보관 조건

부품은 원래의 수분 차단 백에 건조제와 함께 -40°C ~ +125°C 온도 범위에서 부식성 없는 환경에 보관해야 합니다. 백이 개봉되면 MSL 2 등급 부품은 특정 시간 내에(일반적으로<30°C/60% RH에서 1년) 조립되거나 제조업체 지침에 따라 재구워져 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

LED는 테이프 및 릴에 공급되며, 이는 자동화된 SMD 조립을 위한 표준입니다. 포장 정보는 릴 치수, 테이프 너비, 포켓 간격 및 부품 방향을 상세히 설명합니다. 이는 조립 라인의 표준 피더 시스템과의 호환성을 보장합니다.

7.2 부품 번호 체계

부품 번호 2820-SR3501H-AM은 다음과 같이 해독됩니다:

• 2820: 제품군 및 패키지 크기(2.8mm x 2.0mm).
• SR: 색상(슈퍼 레드).
• 350: 테스트 전류(밀리암페어 단위, 350 mA).
• 1: 리드 프레임 유형(1 = 도금 금).
• H: 밝기 수준(H = 높음).
• AM: 자동차 애플리케이션 등급 지정.

이 명명 규칙은 부품의 핵심 속성을 정확하게 식별할 수 있게 합니다.

8. 애플리케이션 권장사항

8.1 대표적인 애플리케이션 시나리오

주요 애플리케이션은 자동차 조명입니다. 구체적인 용도는 다음과 같습니다:

• 외부 신호등: 후미등, 브레이크등, 센터 하이마운트 스톱 램프(CHMSL), 방향 지시등.
• 실내 조명: 계기판 백라이트, 스위치 조명, 앰비언트 라이트, 경고 표시등.

AEC-Q102 인증 및 황 저항성으로 인해 극한 온도, 습도 및 화학 노출이 문제가 되는 가혹한 후드 아래 또는 외부 위치에 적합합니다.

8.2 설계 고려사항

구동 회로: 안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 정전압원보다 정전류 구동기를 강력히 권장합니다. 구동기는 V_F빈 범위를 수용하도록 설계되어야 합니다.

열 관리는 설계의 가장 중요한 측면입니다. PCB는 LED의 솔더 패드에서 방열판 또는 보드의 접지 평면으로의 적절한 열 경로를 제공해야 합니다. 제공된 열 저항(R_thJS) 및 디레이팅 곡선을 사용하여 최악의 조건에서 T_J를 150°C 미만으로 유지하는 데 필요한 열 설계를 계산하십시오.

광학 설계: 120도 시야각은 균일한 조명 모양 또는 집중된 신호 생성과 같은 특정 애플리케이션을 위해 빔을 형성하기 위해 2차 광학(렌즈, 도광판)을 필요로 할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 상업용 등급 적색 LED와 비교하여, 2820-SR3501H-AM 시리즈는 자동차 사용을 위한 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 신뢰성: AEC-Q102 인증은 상업용 사양을 훨씬 초과하는 엄격한 스트레스 테스트(고온 작동 수명, 온도 사이클링, 내습성 등)를 포함합니다.
• 확장된 온도 범위: -40°C ~ +125°C에서의 작동은 자동차 환경에 필수적이며, 상업용 LED는 일반적으로 +85°C에서 최대치를 가집니다.
• 색상 및 광속 빈닝: 더 엄격한 빈닝은 차량 조명 어셈블리의 모든 유닛에서 외관과 성능의 일관성을 보장합니다.
• 황 저항성: Class A1 황 테스트 준수는 일부 자동차 환경(예: 타이어 또는 특정 씰에서)에서 발견되는 황 함유 가스로부터의 부식을 방지합니다.
• 추적성: 자동차 등급 부품은 일반적으로 공급망 전반에 걸쳐 더 엄격한 추적성 요구 사항을 가집니다.

주요 차별화 요소는 자동차 생태계에 대한 이 인증된 견고성입니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 LED를 12V 자동차 배터리에서 직접 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 이 LED는 정전류 구동기가 필요합니다. 12V에 직접 연결하면 치명적인 과전류와 즉각적인 고장을 초래합니다. 전류를 350 mA(또는 사양 내 다른 원하는 수준)로 조절하는 구동 회로(선형 또는 스위칭)가 필수입니다.

Q: 도금 금 리드 프레임(유형 "1")의 목적은 무엇인가요?

A: 도금 금은 시간이 지나도 우수한 내식성과 뛰어난 납땜성을 제공하며, 이는 가혹한 자동차 환경에서 장기적인 신뢰성에 중요합니다. 또한 안정적이고 저항이 낮은 전기적 연결을 보장합니다.

Q: 두 가지 다른 열 저항 값(실제 측정 대 전기적 측정)을 어떻게 해석하나요?

A: "실제" 값(12.8 K/W)은 열 테스트 방법을 사용하여 직접 측정됩니다. "전기적" 값(10 K/W)은 온도에 민감한 순방향 전압 특성에서 유도됩니다. 보수적인 열 설계를 위해 계산 시 더 높은 "실제" 값 또는 지정된 최대값(16.2 K/W)을 사용하는 것이 좋습니다.

Q: 항상 방열판이 필요한가요?

A: 구동 전류, 주변 온도 및 PCB 설계에 따라 다릅니다. 전체 500 mA 전류 및/또는 높은 주변 온도에서는 접합 온도 한계 내에 머물기 위해 효과적인 열 경로(PCB를 통해 방열판 또는 큰 구리 영역으로)가 절대적으로 필요합니다. 낮은 전류 및 시원한 환경에서는 PCB 자체로 충분할 수 있습니다.

11. 실용적 설계 사례 연구

시나리오: 고마운트 브레이크등(CHMSL) 어레이 설계.

설계자는 10개의 LED를 사용하여 CHMSL를 만들어야 합니다. 목표는 균일한 밝기와 색상으로, 차량의 12V 시스템에서 작동하며 최대 솔더링 지점 온도가 100°C입니다.

단계:

1. 전기 설계: 총 약 3.5A(10 x 350mA)를 공급할 수 있는 정전류 구동기를 선택합니다. 구동기 출력 전압은 직렬 연결된 LED의 최대 V_F의 합보다 높아야 합니다. V_F(최대)=2.75V인 10개의 LED를 직렬로 연결하면 구동기는 >27.5V 출력이 필요합니다. 또는 발라스트 저항이 있는 병렬 스트링 또는 개별 구동기를 사용할 수 있습니다.
2. 열 설계: 디레이팅 곡선을 사용하여, T_S=100°C에서 최대 연속 I_F는 약 520 mA이므로 350 mA는 안전합니다. 접합점에서 주변까지 필요한 열 임피던스를 계산합니다: ΔT = T_J(최대)- T_S= 150°C - 100°C = 50°C. LED당 전력 P_D≈ I_F* V_F= 0.35A * 2.45V = 0.8575W. 필요한 R_thJA≤ ΔT / P_D= 50°C / 0.8575W ≈ 58.3 K/W. R_thJS가 약 12.8 K/W이므로 PCB 및 환경은 R_thSA≤ 45.5 K/W를 제공해야 합니다.
3. 광학/기계적: 권장 패드 레이아웃에 따라 PCB에 LED를 배치합니다. 규정에 따라 10개의 개별 광원에서 나오는 빛을 단일의 균일한 빛 막대로 혼합하기 위한 도광판 또는 확산판을 설계합니다.
4. 빈닝: 모든 10개의 LED가 밀접하게 일치하도록 광속(예: F3 또는 F4) 및 주 파장(예: 3033)에 대한 엄격한 빈을 지정합니다.

12. 동작 원리

2820-SR3501H-AM은 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 물질 시스템을 기반으로 합니다. p-n 접합에 걸쳐 물질의 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이들의 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 층의 특정 구성은 약 632 nm를 중심으로 하는 파장의 광자를 생성하도록 설계되어 인간의 눈이 포화된 적색으로 인지합니다. 에폭시 렌즈는 반도체 칩을 캡슐화하고 환경 보호를 제공하며 방출된 빛을 120도 시야각으로 형성합니다.

13. 기술 트렌드

적색 신호 기능을 포함한 자동차 LED 조명의 트렌드는 더 높은 효율성(와트당 더 많은 루멘), 증가된 전력 밀도(더 높은 광 출력을 가진 더 작은 패키지) 및 향상된 신뢰성을 향해 나아가고 있습니다. 또한 진단 및 통신 기능(예: LIN 또는 CAN 버스를 통해)을 갖춘 통합 스마트 LED 구동기로의 이동도 있습니다. 더 나아가, 표준화되고 확장 가능한 조명 모듈에 대한 추진력은 패키지 및 광학 설계에 영향을 미치고 있습니다. 2820 패키지는 성숙하고 신뢰할 수 있는 플랫폼을 나타내는 반면, 새로운 설계는 더 큰 설계 유연성과 성능을 위한 칩 스케일 패키지(CSP) 또는 통합 멀티칩 모듈에 초점을 맞출 수 있습니다.