세라믹 3535 시리즈 1W 블루 LED 데이터시트 - 치수 3.5x3.5x?mm - 전압 3.2V - 전력 1W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 견고한 세라믹 3535 패키지에 캡슐화된 고출력 1W 블루 LED의 사양을 상세히 설명합니다. 세라믹 패키지는 기존 플라스틱 패키지에 비해 우수한 열 관리를 제공하여, 이 LED가 까다로운 열 조건에서 높은 신뢰성과 안정적인 성능을 요구하는 응용 분야에 적합하도록 합니다. 주요 타겟 시장은 일관된 색상 출력과 장기 내구성이 중요한 전문 조명, 자동차 조명 모듈 및 특수 산업 응용 분야를 포함합니다.

1.1 핵심 장점

세라믹 기판은 우수한 방열 성능을 제공하여, 이는 접합 온도 저하, 향상된 광 효율 유지 및 연장된 작동 수명에 직접적으로 기여합니다. 패키지 설계는 우수한 기계적 안정성과 열 응력에 대한 저항성을 보장합니다. 이 LED는 넓은 120도 시야각을 특징으로 하여, 광범위한 조명이 필요한 다양한 광학 설계에 다용도로 사용될 수 있습니다.

2. 기술 파라미터 및 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격 (T_s=25°C)

• 순방향 전류 (I_F):500 mA (연속)
• 순방향 펄스 전류 (I_FP):700 mA (펄스 폭 ≤10ms, 듀티 사이클 ≤1/10)
• 소비 전력 (P_D):1700 mW
• 작동 온도 (T_opr):-40°C ~ +100°C
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +100°C
• 접합 온도 (T_j):125°C
• 솔더링 온도 (T_sld):리플로우 솔더링, 230°C 또는 260°C에서 최대 10초.

이 정격들은 작동 한계를 정의합니다. 이 값을 초과하면 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다. 펄스 전류 정격은 스트로브 또는 펄스 센싱과 같은 응용 분야에서 짧은 시간 동안의 과구동을 허용합니다.

2.2 일반적인 전기-광학 특성 (T_s=25°C)

• 순방향 전압 (V_F):일반 3.2V, 최대 3.4V (I_F=350mA 기준).
• 역방향 전압 (V_R):5V (최대).
• 피크 파장 (λ_d):460 nm (일반).
• 역방향 전류 (I_R):최대 50 µA.
• 시야각 (2θ_1/2):120도 (일반).

순방향 전압은 드라이버 설계의 핵심 파라미터입니다. 350mA에서의 일반 값 3.2V는 정격 작동 지점을 나타냅니다. 설계자는 최대 V_F를 고려하여 전류원이 충분한 전압을 공급할 수 있도록 해야 합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LED는 주요 성능 파라미터에 따라 분류(빈닝)되어 생산 로트 내 일관성을 보장합니다. 이를 통해 설계자는 특정 응용 요구 사항을 충족하는 LED를 선택할 수 있습니다.

3.1 광속 빈닝 (350mA 기준)

블루 LED는 광 출력에 따라 분류됩니다. 빈 코드, 최소(Min) 및 일반(Type) 광속 값은 다음과 같습니다:

• 코드 1C:최소 14 lm, 일반 16 lm
• 코드 1D:최소 16 lm, 일반 18 lm
• 코드 1E:최소 18 lm, 일반 20 lm
• 코드 1F:최소 20 lm, 일반 22 lm
• 코드 1G:최소 22 lm, 일반 24 lm

광속 허용 오차는 ±7%입니다. 더 높은 빈 코드를 선택하면 더 높은 최소 광 출력이 보장되어, 설계에서 목표 밝기 수준을 달성하는 데 중요합니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

LED는 또한 테스트 전류에서의 순방향 전압 강하에 따라 빈닝되어, 여러 LED가 직렬로 연결될 때 균일한 전류 분배를 보장합니다. 빈은 다음과 같습니다:

• 코드 1:2.8V ~ 3.0V
• 코드 2:3.0V ~ 3.2V
• 코드 3:3.2V ~ 3.4V
• 코드 4:3.4V ~ 3.6V

전압 측정 허용 오차는 ±0.08V입니다. 직렬 연결에서 동일하거나 인접한 전압 빈의 LED를 사용하면 전류 불균형과 더 낮은 V_F.

3.3 주 파장 빈닝

색상이 중요한 응용 분야의 경우, 주 파장은 엄격하게 제어됩니다. 블루에 사용 가능한 빈은 다음과 같습니다:

• 코드 B2:450 nm ~ 455 nm
• 코드 B3:455 nm ~ 460 nm
• 코드 B4:460 nm ~ 465 nm

이를 통해 정밀한 색상 매칭이 가능하며, 디스플레이 백라이트 또는 다중 색상 혼합 시스템과 같은 응용 분야에서 필수적입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 LED의 다양한 조건에서의 동작을 설명하는 몇 가지 핵심 그래프를 제공합니다.

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류 (V_F-I_F) 곡선

이 곡선은 전압과 전류 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. LED의 동적 저항을 이해하고 정전류 드라이버를 설계하는 데 필수적입니다. 곡선은 일반적으로 순방향 전압이 다이오드의 문턱값을 초과하면 전류가 급격히 증가하는 것을 보여줍니다.

4.2 상대 광속 대 순방향 전류 곡선

이 그래프는 구동 전류에 따라 광 출력이 어떻게 변하는지 설명합니다. 출력은 전류와 함께 증가하지만, 효율(와트당 루멘)은 열 발생 증가로 인해 더 높은 전류에서 종종 감소합니다. 이 곡선은 주어진 응용 분야에 대해 밝기와 효율 사이의 균형을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

4.3 상대 스펙트럼 파워 대 접합 온도 곡선

이 곡선은 접합 온도 (T_j)가 LED의 스펙트럼 출력에 미치는 영향을 보여줍니다. 블루 LED의 경우, 피크 파장은 온도에 따라 약간 이동할 수 있습니다 (일반적으로 0.1-0.3 nm/°C). 민감한 응용 분야에서 색상 안정성을 위해 낮은 T_j를 유지하는 것이 중요합니다.

4.4 스펙트럼 파워 분포 곡선

이 플롯은 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 방출되는 빛의 강도를 보여줍니다. 블루 LED는 주 파장(예: 460 nm) 주변에 좁고 뚜렷한 피크를 가질 것입니다. 이 피크의 반치폭(FWHM)은 LED의 색순도를 나타냅니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 외형도 및 치수

LED는 표준 세라믹 3535 풋프린트를 사용하며, 크기는 약 3.5mm x 3.5mm입니다. 정확한 높이는 제공된 발췌문에 명시되어 있지 않습니다. 도면에는 패드 간격 및 관련 허용 오차(예: .X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm)와 함께 전체 패키지 크기와 같은 중요한 치수가 포함됩니다.

5.2 권장 패드 패턴 및 스텐실 설계

데이터시트는 PCB 레이아웃을 위한 권장 랜드 패턴 및 솔더 스텐실 설계를 제공합니다. 이러한 권장 사항을 준수하면 적절한 솔더 조인트 형성, 신뢰할 수 있는 전기적 연결 및 LED의 열 패드에서 PCB로의 최적의 열 전달이 보장됩니다. 스텐실 설계는 도포되는 솔더 페이스트의 양을 제어합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

LED는 표준 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 최대 허용 솔더링 온도는 230°C 또는 260°C이며, 지속 시간은 10초를 초과하지 않아야 합니다. 열 충격을 최소화하고 피크 온도가 지정된 한계를 초과하지 않도록 조립체를 충분히 예열하는 온도 프로파일을 따르는 것이 중요합니다.

6.2 취급 및 보관 주의사항

LED는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 취급 중 적절한 ESD 예방 조치(예: 접지된 작업대, 손목 스트랩)를 준수해야 합니다. 장치는 수분 흡수 및 산화를 방지하기 위해 제어된 환경(지정 보관 온도: -40°C ~ +100°C)에서 원래의 방습 백에 보관해야 합니다.

7. 패키징 및 주문 정보

7.1 캐리어 테이프 사양

LED는 자동 피크 앤 플레이스 조립을 위해 엠보싱된 캐리어 테이프에 공급됩니다. 데이터시트에는 표준 표면 실장 기술(SMT) 장비와의 호환성을 보장하기 위한 캐리어 테이프 포켓 치수, 피치 및 권선 방향에 대한 상세 도면이 포함됩니다.

7.2 릴 패키징

캐리어 테이프는 표준 릴에 감겨 있습니다. 릴 유형, 릴당 수량 및 외부 포장은 효율적인 생산 라인 공급을 위해 제조사의 표준 또는 고객 요구 사항에 따라 지정되어야 합니다.

7.3 부품 번호 시스템

모델 번호는 시리즈, 패키지 유형, 칩 구성, 색상 및 성능 빈(예: 광속, 전압)과 같은 주요 속성을 인코딩하는 구조화된 형식을 따릅니다. 이 명명법을 이해하는 것은 원하는 LED 변형을 정확하게 지정하는 데 필수적입니다. 예를 들어, 코드는 세라믹 3535 패키지, 단일 대전력 다이, 블루 색상 및 특정 광속/전압/파장 빈을 나타냅니다.

8. 응용 제안

8.1 일반적인 응용 시나리오

• 건축 및 상업 조명:조절 가능한 백색 또는 컬러 조명을 위한 RGB 색상 혼합 시스템의 주요 블루 소스로 사용됩니다.
• 자동차 조명:주간 주행등(DRL), 신호등 또는 높은 신뢰성이 요구되는 실내 조명에 적합합니다.
• 특수 조명:의료 기기, 경화 시스템 또는 엔터테인먼트 조명과 같이 고출력 블루 빛이 필요한 응용 분야.
• 백라이트:고휘도 LCD 백라이트 유닛에 사용될 수 있으며, 종종 형광체와 결합하여 백색광을 생성합니다.

8.2 설계 고려사항

• 열 관리:세라믹 패키지의 장점에도 불구하고, 효과적인 방열은 필수적입니다. PCB는 T_j를 125°C 미만으로 유지하기 위해 내부 접지 평면 또는 외부 방열판에 연결된 열 패드를 가져야 합니다.
• 전류 구동:항상 정전류 드라이버를 사용하십시오. 권장 작동 전류는 350mA이지만, 온도에 대한 적절한 디레이팅과 함께 최대 500mA까지 구동할 수 있습니다.
• 광학 설계:120도 시야각은 원하는 빔 패턴을 달성하기 위해 보조 광학 요소(렌즈, 반사판)가 필요할 수 있습니다. 세라믹 표면은 플라스틱 패키지와 다른 반사율 특성을 가질 수 있습니다.
• 빈닝 선택:다중 LED 어레이의 경우, 균일한 외관과 성능을 보장하기 위해 광속, 전압 및 파장에 대해 엄격한 빈을 지정하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 플라스틱 3535 패키지와 비교하여, 이 세라믹 LED는 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 우수한 열 성능:세라믹 재료는 플라스틱보다 열전도율이 높아, 접합에서 솔더 지점까지의 열저항(R_th-Js)이 낮아집니다. 이는 동일한 전력 수준에서 더 낮은 작동 접합 온도를 초래하며, 이는 직접적으로 더 높은 광 출력 유지(L70, L90 수명)와 더 나은 색상 안정성으로 이어집니다.
• 향상된 신뢰성:세라믹은 불활성이며, 일부 플라스틱과 달리 고온 또는 고자외선 노출에서 열화되거나 황변되지 않습니다. 이는 가혹한 환경에 이상적입니다.
• 기계적 견고성:세라믹 기판은 더 강성이며 열 사이클링 응력 하에서 균열이 발생할 가능성이 적습니다.
• 트레이드오프는 일반적으로 플라스틱 패키지에 비해 약간 높은 단가입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 연속 전류(500mA)와 일반 작동 전류(350mA)의 차이는 무엇입니까?

절대 최대 연속 전류 정격(500mA)은 LED가 즉시 고장 없이 견딜 수 있는 가장 높은 전류입니다. 일반 작동 전류(350mA)는 지정된 성능(광속, 효율)을 달성하면서 접합 온도와 장기 신뢰성에 대한 안전한 작동 여유를 유지하기 위한 권장 전류입니다. 350mA에서 작동하는 것은 일반적으로 성능과 수명의 더 나은 균형을 제공합니다.

10.2 전압 빈닝이 중요한 이유는 무엇입니까?

LED가 직렬로 연결되면 동일한 전류가 각 LED를 통해 흐릅니다. 순방향 전압이 크게 변하면, 직렬 연결에 필요한 총 전압이 증가합니다. 더 중요한 것은, 더 낮은 V_F를 가진 LED는 동일한 전류에 대해 열로 소비하는 전력이 적지만, 드라이버는 가장 높은 V_F를 가진 LED에 충분한 전압을 공급해야 합니다. 밀접하게 일치하는 V_F빈을 사용하면 예측 가능한 시스템 전압과 균일한 전력 분배가 보장됩니다.

10.3 이 LED를 정전압 소스로 구동할 수 있습니까?

아니요. LED는 전류 구동 장치입니다. 그들의 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며 단위마다 다를 수 있습니다. 정전압 소스는 제어되지 않은 전류를 초래하여 최대 정격을 초과하고 빠른 고장을 일으킬 수 있습니다. 항상 정전류 드라이버 또는 전류 제한 회로가 필요합니다.

10.4 광속 빈닝을 어떻게 해석합니까?

빈 코드(예: 1E)는 350mA 및 25°C 케이스 온도에서 측정할 때 보장된 최소 광 출력(18 lm)과 일반 값(20 lm)을 정의합니다. 조명기구를 설계할 때, 계산에 "Min" 값을 사용하면 단위 간 변동에도 최종 제품이 최소 밝기 목표를 충족할 것임을 보장합니다.

11. 실용적인 설계 사례 연구

시나리오:순수한 블루 빔이 필요한 고신뢰성 수중 다이빙 조명 설계.

구현:

1. LED 선택:견고성과 열 성능을 위해 이 세라믹 3535 블루 LED를 선택합니다. 일관된 블루 색상을 위해 엄격한 파장 빈(예: B3: 455-460nm)을 선택하고 최대 출력을 위해 높은 광속 빈(예: 1G)을 선택합니다.
2. 열 설계:조명 하우징은 방열판 역할을 하는 알루미늄으로 가공됩니다. PCB는 고열전도성 유전체 층을 가진 금속 코어 PCB(MCPCB)입니다. LED의 열 패드는 MCPCB의 큰 구리 영역에 직접 솔더링된 후, 열전도 페이스트를 사용하여 알루미늄 하우징에 단단히 장착됩니다.
3. 전기 설계:리튬 이온 배터리 팩에서 안정적인 350mA를 제공하기 위해 방수, 효율적인 정전류 벅 드라이버가 설계됩니다. 드라이버는 과전압, 역극성 및 열 차단에 대한 보호 기능을 포함합니다.
4. 광학 설계:LED 위에 보조 TIR(전반사) 콜리메이팅 렌즈를 사용하여 빔을 120도에서 10도 스팟으로 좁혀 물속에서 장거리 투과를 가능하게 합니다.
5. 결과:최종 조명은 세라믹 LED의 고유한 장점을 활용하여 높은 밝기, 장시간 사용 후에도 안정적인 색상 출력 및 도전적인 환경에서 우수한 신뢰성을 달성합니다.

12. 작동 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전류가 통과할 때 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. 이 현상을 전계발광이라고 합니다. 블루 LED에서 반도체 재료(일반적으로 인듐 갈륨 나이트라이드 - InGaN 기반)는 특정 밴드갭으로 설계됩니다. 장치 내에서 전자가 정공과 재결합할 때, 에너지는 광자의 형태로 방출됩니다. 방출된 빛의 파장(색상)은 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. 세라믹 패키지는 기계적 지지체 역할을 하며, 애노드와 캐소드에 대한 와이어 본딩을 통해 전기적 연결을 제공하고, 가장 중요한 것은 성능과 수명에 중요한 반도체 접합에서 열을 효율적으로 전도하는 경로 역할을 합니다.

13. 기술 동향 및 발전

고출력 LED 시장은 몇 가지 명확한 동향과 함께 계속 발전하고 있습니다:

• 효율 증가 (lm/W):에피택셜 성장, 칩 설계 및 광 추출 기술의 지속적인 개선으로 광 효율이 꾸준히 높아져 동일한 광 출력에 대한 에너지 소비가 감소합니다.
• 향상된 색상 품질 및 일관성:더 엄격한 빈닝 허용 오차 및 고급 형광체 기술로 우수한 색재현지수(CRI)와 생산 로트 간 더 일관된 색상점을 가진 LED가 가능해집니다.
• 고급 패키징:여기서 사용된 것과 같은 세라믹 패키지는 고급 응용 분야에서 더욱 보편화되고 있습니다. 더 나아가는 동향으로는 비용 절감 및 광학 밀도 향상을 위한 칩 스케일 패키지(CSP) 및 패키지 수준 통합(예: COB - 칩 온 보드)이 있습니다.
• 더 높은 전력 밀도:더 높은 전류 밀도에서 작동할 수 있는 LED가 개발되어 동등하거나 더 큰 출력을 가진 더 작은 광원이 가능해지며, 더 컴팩트하고 혁신적인 조명기구 설계를 가능하게 합니다.
• 스마트 및 연결 조명:제어 전자 장치 및 통신 인터페이스를 LED 모듈에 직접 통합하는 것은 성장하는 동향으로, IoT 지원 조명 시스템을 용이하게 합니다.