세라믹 LED 9292 시리즈 10W 백색광 사양서 - 치수 9.2x9.2x1.6mm - 전압 9.3V - 전력 10W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

9292 세라믹 시리즈는 견고한 열 성능과 높은 광속 출력이 요구되는 까다로운 조명 응용 분야를 위해 설계된 고출력 표면 실장 LED입니다. 세라믹 기판을 활용한 이 패키지는 기존 플라스틱 패키지에 비해 우수한 방열 성능을 제공하여, 더 높은 구동 전류와 상승된 주변 온도에서도 안정적인 작동을 가능하게 합니다. 본 시리즈는 2700K부터 6500K까지 다양한 백색 색온도로 제공되며, 350mA에서 최대 1100루멘의 전형적인 광속 출력을 보입니다. 주요 타겟 시장은 상업용 조명, 고베이 조명, 야외 지역 조명 및 장기적인 신뢰성과 일관된 광 출력이 중요한 모든 응용 분야를 포함합니다.

1.1 핵심 장점

• 우수한 열 관리:세라믹 패키지는 뛰어난 열전도율을 제공하여 LED 접합부에서 PCB 및 방열판으로 효과적으로 열을 전달함으로써 작동 수명을 연장하고 색상 안정성을 유지합니다.
• 고출력 처리 능력:최대 10W 전력 소산 등급으로, 고루멘 출력 설계에 적합합니다.
• 견고한 구조:세라믹 재료는 높은 기계적 강도와 열 응력 및 습기에 대한 저항성을 제공합니다.
• 일관된 광학 성능:색온도와 광속에 대한 엄격한 빈닝 표준은 다중 LED 어레이에서의 균일성을 보장합니다.
• 넓은 시야각:전형적인 130도의 시야각은 넓고 균일한 조명을 제공합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기적, 광학적, 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격 (Ts=25°C)

이 값들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 나타냅니다. 정상 사용 시에는 이 한계에서 또는 그 근처에서의 동작을 권장하지 않습니다.

• 순방향 전류 (IF):700 mA (DC)
• 순방향 펄스 전류 (IFP):700 mA (펄스 폭 ≤ 10ms, 듀티 사이클 ≤ 1/10)
• 전력 소산 (PD):20300 mW (20.3W)
• 동작 온도 (Topr):-40°C ~ +100°C
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +100°C
• 접합 온도 (Tj):125°C (반도체 접합부에서 허용 가능한 최대 온도)
• 솔더링 온도 (Tsld):230°C 또는 260°C에서 최대 10초 동안 리플로우 솔더링.

2.2 전기-광학 특성 (Ts=25°C)

이는 지정된 테스트 조건 하의 전형적인 동작 파라미터입니다.

• 순방향 전압 (VF):전형적 9.3V, IF = 350mA에서 최대 29V. 넓은 최대 범위는 생산 로트 간 잠재적 변동을 나타냅니다; 회로 설계는 상한선을 수용해야 합니다.
• 역방향 전압 (VR):5V. LED는 상당한 역방향 바이어스를 견디도록 설계되지 않았습니다. 이 전압을 초과하면 즉시 고장이 발생할 수 있습니다.
• 역방향 전류 (IR):VR = 5V에서 최대 100 µA.
• 시야각 (2θ1/2):130도 (전형적). 이는 광도가 피크 광도의 절반이 되는 전체 각도입니다.

2.3 열적 특성

세라믹 패키지의 주요 이점은 열적 성능입니다. 높은 최대 전력 소산 등급(20.3W)과 동작 온도 범위(-40 ~ +100°C)는 그 능력을 강조합니다. 그러나 신뢰성을 위해 접합 온도(Tj)를 125°C 미만으로 유지하는 것이 가장 중요합니다. 이는 LED의 열 패드에서 시스템 방열판까지 효과적인 열 경로 설계가 필요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

정밀한 빈닝 시스템은 조명 제품에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하는 데 필수적입니다.

3.1 상관 색온도 (CCT) 빈닝

LED는 표준 CCT로 제공되며, 각각은 CIE 1931 다이어그램의 특정 색도 영역에 매핑됩니다. 주문 코드는 목표 영역을 지정하여 방출되는 백색광이 정의된 색 공간 내에 있음을 보장합니다.

• 2700K (영역: 8A, 8B, 8C, 8D)
• 3000K (영역: 7A, 7B, 7C, 7D)
• 3500K (영역: 6A, 6B, 6C, 6D)
• 4000K (영역: 5A, 5B, 5C, 5D)
• 4500K (영역: 4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
• 5000K (영역: 3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
• 5700K (영역: 2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
• 6500K (영역: 1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)

참고: 데이터시트는 광속 빈이 최소값을 나타냄을 명시합니다. 출하 시 주문된 최소 광속을 초과할 수 있지만 항상 주문된 CCT 색도 영역을 준수합니다.

3.2 광속 빈닝

광속은 350mA의 테스트 전류에서 빈닝됩니다. 허용 오차가 명확히 정의되어 있습니다.

• 웜 화이트 / 뉴트럴 화이트 (2700K-5000K, CRI 70):
  • 코드 3K: 최소 800 lm, 전형 900 lm
  • 코드 3L: 최소 900 lm, 전형 1000 lm
• 쿨 화이트 (5000K-10000K, CRI 70):
  • 코드 3L: 최소 900 lm, 전형 1000 lm
  • 코드 3M: 최소 1000 lm, 전형 1100 lm

허용 오차:광속: ±7%; CRI: ±2; 색도 좌표: ±0.005.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 LED의 동작에 대한 통찰력을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

I-V 곡선은 다이오드의 특성입니다. 350mA에서 전형적인 Vf 9.3V는 이 LED가 고전압 LED이며, 패키지 내에 여러 다이오드 접합이 직렬로 구성되었을 가능성이 있음을 나타냅니다. 설계자는 특히 최대 Vf 29V를 고려하여 드라이버가 충분한 전압을 제공할 수 있도록 해야 합니다. 곡선은 비선형 관계를 보여줍니다; 전압의 작은 증가는 전류의 큰 증가로 이어지며, 이는 정전류 구동의 필요성을 강조합니다.

4.2 순방향 전류 대 상대 광속

이 곡선은 광 출력이 구동 전류에 의존함을 보여줍니다. 광 출력은 전류와 함께 증가하지만 선형적이지 않습니다. 더 높은 전류에서는 일반적으로 증가된 열 효과와 드루프(droop)로 인해 효율이 떨어집니다. 권장되는 350mA에서 동작하는 것은 출력과 효율/수명 사이의 균형을 나타냅니다.

4.3 상대 스펙트럼 파워 분포

백색 LED의 스펙트럼 곡선은 주요 청색 피크(InGaN 칩에서)와 더 넓은 황색 형광체 발광을 보여줍니다. 이 피크들의 모양과 비율이 CCT와 CRI를 결정합니다. 쿨 화이트 LED는 더 지배적인 청색 피크를 가지는 반면, 웜 화이트는 더 강한 형광체 발광을 가집니다. 이 곡선은 색 재현 특성을 이해하는 데 필수적입니다.

4.4 접합 온도 대 상대 스펙트럼 에너지

이 그래프는 색변화를 이해하는 데 중요합니다. 접합 온도가 상승함에 따라 LED 칩의 스펙트럼 출력과 형광체의 변환 효율이 변할 수 있어 CCT와 색도의 변화를 초래합니다. 세라믹 패키지는 온도 상승을 최소화하여 이러한 변화의 크기를 줄이는 데 도움을 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 9.2mm x 9.2mm 세라믹 표면 실장 패키지에 장착됩니다. 정확한 높이는 일반적으로 약 1.6mm입니다. 치수 도면은 PCB 풋프린트 설계 및 간섭 검사에 중요한 측정값을 제공합니다.

5.2 권장 패드 레이아웃 및 스텐실 설계

적절한 솔더 접합 형성과 열 연결을 보장하기 위해 상세한 패드 레이아웃 다이어그램이 제공됩니다. 설계는 일반적으로 열 전달을 위한 큰 중앙 열 패드와 전기 연결(애노드 및 캐소드)을 위한 작은 패드를 특징으로 합니다. 동반되는 스텐실 설계는 올바른 솔더 볼륨을 달성하기 위한 솔더 페이스트 개구 형상과 두께를 권장합니다. 이 레이아웃에 대해 ±0.10mm의 허용 오차가 지정됩니다.

5.3 극성 식별

데이터시트는 장치의 극성 표시(예: 점, 노치, 모따기된 모서리)를 나타내고 패드 레이아웃과 연관시켜야 합니다. 올바른 극성은 동작에 필수적입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

LED는 표준 무연(Pb-free) 리플로우 공정과 호환됩니다. 솔더링 중 최대 본체 온도는 260°C를 초과해서는 안 되며, 230°C 이상의 시간은 10초로 제한되어야 합니다. 열 충격, 솔더 접합 결함 또는 LED 내부 재료 및 형광체 손상을 방지하기 위해 권장 온도 프로파일(램프 업, 소킹, 리플로우 피크, 냉각)을 따르는 것이 중요합니다.

6.2 취급 및 보관 주의사항

• 지정된 온도 범위(-40 ~ +100°C) 내의 건조한 정전기 방지 환경에 보관하십시오.
• 반도체 접합을 보호하기 위해 ESD 예방 조치를 취하여 취급하십시오.
• 세라믹 본체나 와이어 본드에 기계적 스트레스를 가하지 마십시오.
• 제조업체가 권장하는 유통기한 내에 사용하십시오. 적절한 조건에서 보관 시 일반적으로 출하일로부터 12개월입니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

LED는 일반적으로 자동 피크 앤 플레이스 조립을 위해 테이프 및 릴에 공급됩니다. 릴 크기, 테이프 너비, 포켓 치수 및 장치 방향은 표준 EIA-481 지침을 따릅니다. 릴당 수량은 100개 또는 500개와 같은 표준 값입니다.

7.2 모델 번호 규칙

모델 번호 T12019L(C/W)A는 주요 제품 속성을 인코딩합니다:

- T:시리즈 식별자.

- 12:세라믹 9292 패키지 코드.

- L/C/W:색상 코드 (L=웜 화이트, C=뉴트럴 화이트, W=쿨 화이트).

- 기타 숫자는 상세 명명 규칙 차트에 따라 내부 코드, 광속 빈 및 기타 옵션을 지정합니다.

8. 응용 권장사항

8.1 전형적인 응용 시나리오

• 고베이 및 산업용 조명:고루멘 출력과 견고한 구조가 필요한 곳.
• 야외 지역 조명:넓은 시야각과 열적 견고성으로 이점을 얻는 가로등, 주차장 조명, 경기장 조명.
• 고출력 다운라이트 및 트랙 조명:상업 및 소매 공간용.
• 특수 조명:특정 스펙트럼과 고강도가 필요한 식물 재배 조명.

8.2 중요한 설계 고려사항

• 열 관리:이것이 가장 중요한 요소입니다. 패드 아래에 충분한 열 비아가 있는 PCB를 사용하고, 충분한 크기의 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 방열판에 연결하십시오. 열 인터페이스 재료(TIM)의 품질이 중요합니다.
• 구동 전류:정전류 LED 드라이버를 사용하십시오. 전류는 원하는 광 출력과 열 설계 마진을 기반으로 설정해야 합니다. 절대 최대 정격을 초과하지 마십시오.
• 광학 설계:130도의 시야각은 원하는 빔 패턴을 달성하기 위해 2차 광학(렌즈, 반사판)이 필요할 수 있습니다.
• 전기적 레이아웃:드라이버에서 LED까지의 인덕턴스와 저항이 낮은 트레이스를 확보하여 전력 손실과 전압 스파이크를 최소화하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 중출력 플라스틱 SMD LED(예: 3030, 5050)와 비교하여, 9292 세라믹 시리즈는 다음을 제공합니다:

- 더 높은 전력 처리 능력:10W+ 대 플라스틱 패키지의 일반적 1-3W.

- 우수한 열저항 (Rth j-s):세라믹 기판은 플라스틱보다 훨씬 낮은 열저항을 가져 동일 전력에서 더 낮은 접합 온도를 유도하며, 이는 직접적으로 더 긴 수명(L70, L90)으로 이어집니다.

- 더 나은 색상 안정성:낮은 열저항은 시간과 온도에 따른 색변화를 최소화합니다.

- 더 높은 비용:세라믹 패키징은 플라스틱 몰딩보다 비쌉니다.

다른 세라믹 패키지(예: 3535, 5050 세라믹)와 비교하여, 9292의 더 큰 풋프린트는 더 큰 열 패드와 여러 칩 또는 더 큰 단일 칩에서 잠재적으로 더 높은 총 광 출력을 가능하게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 어떤 드라이버 전압이 필요한가요?

드라이버는 LED 스트링의 최대 순방향 전압(Vf 최대)보다 높은 전압을 공급해야 합니다. 단일 9292 LED의 경우, 드라이버 출력은 29V를 초과해야 합니다. 실제로는 안전 마진이 추가됩니다. 직렬로 연결된 여러 LED의 경우, 최대 Vf에 LED 개수를 곱하십시오.

10.2 정격 수명을 어떻게 달성하나요?

LED 수명(예: L70 - 초기 광속의 70%까지의 시간)은 접합 온도(Tj)에 크게 의존합니다. 정격 수명을 달성하려면 시스템을 설계하여 Tj를 최대 125°C보다 훨씬 낮게, 이상적으로는 동작 중 85-105°C 미만으로 유지해야 합니다. 이는 8.2절에서 설명한 것처럼 우수한 열 관리가 필요합니다.

10.3 700mA에서 연속 구동할 수 있나요?

DC 순방향 전류의 절대 최대 정격은 700mA입니다. 그러나 이 최대 정격에서 연속 동작은 상당한 열을 발생시키고 Tj를 한계까지 밀어붙일 가능성이 높아 수명과 신뢰성을 심각하게 저하시킵니다. 지정된 전형적인 동작 조건은 350mA입니다. 이 이상에서의 동작은 예외적인 열 설계와 감소된 수명에 대한 이해를 바탕으로만 고려해야 합니다.

10.4 3K, 3L, 3M 광속 빈의 차이는 무엇인가요?

이는 350mA에서 측정된 광속 출력 빈입니다. 3K는 가장 낮은 출력 빈(최소 800lm), 3L은 중간(최소 900lm), 3M은 쿨 화이트용 최고(최소 1000lm)입니다. 더 높은 빈을 선택하면 장치당 더 많은 빛을 얻지만 비용이 더 높을 수 있습니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 100W 고베이 조명기구 설계.

설계자는 약 15,000루멘의 조명기구를 만들고자 합니다. 3M 광속 빈(각각 전형 1000lm)의 9292 LED를 사용하면 15개의 LED가 필요합니다. 이를 3직렬 x 5병렬 구성으로 배열합니다. 각 직렬 스트링의 최대 Vf는 3 * 29V = 87V입니다. 1050mA(350mA x 3 병렬 스트링) 출력 및 최대 ~90V까지 커버하는 전압 범위를 가진 정전류 드라이버를 선택합니다. PCB는 두꺼운 알루미늄 베이스가 있는 금속 코어 보드입니다. 열 시뮬레이션을 실행하여 방열판이 40°C 주변 환경에서 LED 접합 온도를 105°C 미만으로 유지하면서 총 약 150W의 열(100W 전기적 + 드라이버 손실)을 방산할 수 있는지 확인합니다. 고베이 조명에 적합한 120도 빔 패턴을 만들기 위해 2차 광학이 사용됩니다.

12. 동작 원리

백색 LED는 반도체의 전계발광과 형광체 변환 원리로 동작합니다. 전류가 순방향 바이어스된 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 반도체 접합을 통해 흐르면, 전자와 정공이 재결합하여 청색 스펙트럼(일반적으로 약 450-455nm)에서 광자를 방출합니다. 이 청색광은 칩 위 또는 근처의 황색(YAG:Ce) 형광체 코팅층을 때립니다. 형광체는 청색 광자의 일부를 흡수하고 황색 영역의 넓은 스펙트럼에 걸쳐 빛을 재방출합니다. 남은 청색광과 변환된 황색광의 혼합물은 인간의 눈에 백색광으로 인지됩니다. 청색광과 황색광의 비율이 상관 색온도(CCT)를 결정합니다.

13. 기술 동향

고출력 세라믹 LED 시장은 몇 가지 주요 동향에 의해 주도됩니다:

- 효율 증가 (lm/W):칩 에피택시, 형광체 기술 및 패키지 설계의 지속적인 개선으로 전기 입력 와트당 더 많은 빛을 추출하는 것을 목표로 합니다.

- 향상된 색상 품질:더 높은 색 재현 지수(CRI), 특히 R9(포화 적색) 및 배치 간 더 일관된 색상을 달성하기 위한 형광체 블렌드(다중 형광체 또는 바이올렛 펌프 시스템) 개발.

- 고광속 소형화:더 작은 세라믹 패키지(예: 9292에서 더 컴팩트하지만 동등하게 강력한 풋프린트로 이동)에 더 많은 루멘을 집어넣기 위한 노력으로, 더 작고 눈에 띄지 않는 조명기구를 가능하게 합니다.

- 스마트 및 조정 가능 조명:세라믹 LED와 제어 전자장치의 통합으로 인간 중심 조명 응용을 위한 디밍, CCT 조정 및 색상 변경 기능을 가능하게 합니다.

- 신뢰성 및 수명:열저항을 더욱 줄이고 루멘 감소를 늦추어 L90 수명을 100,000시간 이상으로 끌어올리기 위한 재료 및 패키징에 대한 지속적인 집중.