ELUA3535NU6 4W 시리즈 UVA LED 데이터시트 - 3.75x3.75x2.6mm - 3.6-4.8V - 4W - English Technical Document

1. 제품 개요

ELUA3535NU5 제품 시리즈는 까다로운 자외선-A(UVA) 응용 분야를 위해 특별히 설계된 고신뢰성 세라믹 기반 LED 솔루션을 대표합니다. 이 시리즈는 내구성과 광 출력 안정성이 중요한 환경에서 일관된 성능을 제공하도록 설계되었습니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

The primary advantages of this series stem from its robust construction and electrical design. The use of an Aluminum Nitride (AlN) ceramic substrate provides superior thermal conductivity, which is essential for managing the heat generated by high-power UV operation and ensuring long-term reliability. The device incorporates built-in Electrostatic Discharge (ESD) protection rated up to 2KV (Human Body Model), significantly enhancing its handling robustness during assembly. Furthermore, the product is fully compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free regulations (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), making it suitable for global markets with strict environmental standards. The target applications are primarily in industrial and commercial sectors requiring UVA irradiation, including but not limited to UV sterilization systems for air and water purification, UV photocatalyst activation for surface treatment, and specialized UV sensor lighting.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션에서는 데이터시트에 명시된 주요 기술 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계 스트레스를 정의합니다. 385nm, 395nm 및 405nm 변종의 경우, 최대 연속 순방향 전류(I_F)는 1250mA입니다. 특히, 365nm 변종은 최대 정격 전류가 700mA로 낮으며, 이는 중요한 설계 고려사항입니다. 최대 접합 온도(T_J)는 105°C입니다. 접합부에서 열 패드까지의 열저항(R_th)는 4°C/W로 지정됩니다. 이 매개변수는 열 관리 설계에 매우 중요합니다. 예를 들어, 최대 정격 전류에서 패드부터 접합부까지의 온도 상승을 계산할 수 있습니다. 이 장치는 -10°C ~ +100°C의 주변 온도 범위 내에서 작동할 수 있습니다.

2.2 광도 및 전기적 특성

주문 코드 테이블은 서로 다른 파장 구간에 대한 핵심 성능 지표를 제공합니다. UV 스펙트럼에서 총 광 출력을 측정하는 복사 플럭스는 모델에 따라 다릅니다. 365nm 버전(ELUA3535NU6-P6070U23648700-V41G)의 경우, 700mA에서 전형적인 복사 플럭스는 1300mW입니다. 385nm, 395nm 및 405nm 버전의 경우, 1000mA에서 전형적인 복사 플럭스는 1475mW입니다. 순방향 전압(V_F)은 모든 모델에 대해 각각의 테스트 전류에서 측정된 3.6V에서 4.8V 범위 내로 지정됩니다. 적절한 전류 조절을 보장하기 위해 드라이버 회로 설계 시 이 범위를 고려해야 합니다.

3. Binning System 설명

제품은 최종 사용자에게 일관성을 보장하기 위해 세 가지 핵심 매개변수를 기반으로 빈으로 분류됩니다.

3.1 피크 파장 빈닝

방출되는 UV 광은 네 가지 별개의 파장 빈으로 분류됩니다: U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm), U40 (400-410nm). 피크 파장 측정 허용 오차는 ±1nm입니다. 이 정밀한 빈닝을 통해 설계자는 특정 광촉매의 활성화 스펙트럼과 일치시키는 등 애플리케이션에 필요한 정확한 스펙트럼 출력을 선택할 수 있습니다.

3.2 Radiant Flux Binning

복사 플럭스 출력도 등급으로 구분됩니다. 365nm 파장의 경우, 등급은 U1 (900-1000mW)부터 U4 (1400-1600mW)까지입니다. 385-405nm 파장대의 경우, 등급은 U51 (1350-1600mW)와 U52 (1600-1850mW)입니다. 측정 허용 오차는 ±10%입니다. 이 시스템은 필요한 광 출력 밀도에 따라 선택할 수 있게 합니다.

3.3 Forward Voltage Binning

순방향 전압은 지정된 테스트 전류(365nm의 경우 700mA, 기타는 1000mA)에서 ±2% 허용 오차로 측정하여 3640 (3.6-4.0V), 4044 (4.0-4.4V), 4448 (4.4-4.8V)의 세 가지 빈으로 그룹화됩니다. V_F 빈을 알면 전원 공급 장치의 효율을 최적화하고 열 부하를 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

전형적인 특성 곡선은 다양한 동작 조건에서 소자의 거동에 대한 통찰력을 제공합니다.

4.1 Spectrum and Relative Radiant Flux vs. Current

스펙트럼 그래프는 서로 다른 파장 모델(365nm, 385nm, 395nm, 405nm)에 대해 뚜렷한 피크를 보여주며, LED 소스의 전형적인 상대적으로 좁은 스펙트럼 대역폭을 가집니다. Relative Radiant Flux vs. Forward Current 곡선은 정격 전류까지 구동 전류와 광 출력 사이의 거의 선형적인 관계를 보여주며, 동작 범위 내에서 우수한 효율을 나타냅니다. 365nm 곡선은 700mA에서 멈추는데, 이는 더 낮은 최대 정격 전류를 반영합니다.

4.2 열적 특성

상대 복사 플럭스 대 주변 온도 그래프는 매우 중요합니다. 이 그래프는 주변 온도(열 패드에서 측정)가 증가함에 따라 복사 플럭스가 감소하는 것을 보여줍니다. 이러한 열적 드룹(thermal droop) 효과는 LED의 기본적인 특성입니다. 감소율은 파장에 따라 약간씩 다르지만 상당히 크며, 출력을 유지하기 위해 효과적인 방열이 필수적임을 강조합니다. 순방향 전압 대 주변 온도 곡선은 음의 온도 계수를 보여주며, 온도가 상승함에 따라 V_F 가 감소하는데, 이는 정전류 구동기의 안정성에 중요합니다.

4.3 순방향 전압 및 피크 파장 이동

순방향 전압 대 순방향 전류 곡선은 다이오드의 표준 지수 함수 형태를 나타냅니다. 피크 파장 대 순방향 전류 및 대 주변 온도 곡선은 피크 발광 파장이 구동 전류와 온도 변화에 따라 약간 이동함을 보여줍니다. 이 이동은 일반적으로 수 나노미터 정도이며, 정확한 스펙트럼 위치가 요구되는 응용 분야에서 중요한 요소입니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 물리적 치수

LED는 표면 실장 장치(SMD) 패키지에 장착되어 있으며, 크기는 3.75mm(길이) x 3.75mm(폭) x 2.6mm(높이)입니다. 치수 도면에는 렌즈 돔 높이 및 패드 위치를 포함한 모든 핵심 길이가 명시되어 있습니다. 일반 공차는 ±0.1mm이며, 두께 공차는 ±0.15mm입니다.

5.2 패드 구성 및 극성

하단면도는 패드 레이아웃을 명확히 보여줍니다. 본 패키지는 복수의 열/전기적 패드를 갖추고 있습니다. 중앙 패드는 주로 PCB의 동박면으로 효율적인 열전달을 위해 설계되었습니다. 주변 패드는 전기적 연결용입니다. 극성이 표시되어 있으며, 애노드와 캐소드 패드가 조립 시 역방향 장착을 방지하도록 명확히 표기되어 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 공정

본 디바이스는 표준 표면 실장 기술(SMT) 공정에 적합합니다. 데이터시트에는 권장 온도 상승, 소킹, 피크 및 냉각 속도를 나타내는 리플로우 솔더링 프로파일 그래프가 포함되어 있습니다. 주요 지침은 다음과 같습니다: 내부 다이와 본드에 과도한 열 응력을 피하기 위해 리플로우 공정은 두 번 이상 수행하지 않아야 합니다. 가열 중 LED 본체에 기계적 응력이 가해지지 않도록 해야 합니다. 솔더링 후에는 솔더 조인트나 세라믹 패키지가 균열되는 것을 방지하기 위해 PCB를 휘지 않아야 합니다.

6.2 저장 및 취급

제공된 발췌문에 명시적으로 자세히 설명되어 있지는 않지만, 동작 및 저장 온도 등급(T_Stg: -40°C ~ +100°C)의 작동 온도 범위를 고려할 때, 해당 장치는 건조하고 온도가 제어된 환경에 보관해야 합니다. 내장된 2KV ESD 보호 기능이 있더라도, 취급 시 표준 ESD 예방 조치를 준수해야 합니다.

7. 적용 제안

7.1 대표적인 응용 회로

설계 시 안정적인 동작을 위해서는 정전류 구동기가 필수적입니다. 구동기는 필요한 전류(365nm의 경우 700mA, 기타 파장의 경우 절대 최대 한도 내에서 최대 1000mA 이상)를 공급할 수 있도록 선택해야 하며, 선택한 빈(bin)의 순방향 전압 범위를 수용해야 합니다. 적절한 방열 설계는 필수 조건입니다. PCB는 열적으로 최적화된 레이아웃을 가져야 하며, 큰 구리 면적이 중앙 열 패드에 다수의 비아를 통해 연결되어 열을 다른 층이나 외부 방열판으로 발산할 수 있도록 해야 합니다.

7.2 설계 고려사항

열 관리: 공식 T_J = T_PCB + (R_th * P_diss), where P_diss ≈ V_F * I_F. Ensure T_J remains below 105°C.
Optical Design: 60° 시야각은 비교적 넓은 빔을 제공합니다. 집중 조명이 필요한 응용 분야의 경우, 자외선 투과성 재료(예: 석영, 특수 플라스틱)로 제작된 2차 광학 부품(렌즈, 반사경)이 필요합니다.
안전: UVA 방사선은 눈과 피부에 유해할 수 있습니다. 최종 제품 설계에는 적절한 외장, 경고 라벨 및 안전 인터록이 반드시 포함되어야 합니다.

8. 기술적 비교 및 차별화

표준 플라스틱 또는 저출력 UV LED와 비교하여, ELUA3535NU6 시리즈는 세라믹 패키지를 통해 차별화됩니다. 이 패키지는 고구동 조건에서 우수한 열 성능과 장수명을 제공합니다. 세 가지 파라미터(파장, 플럭스, 전압)에 대한 명시적인 빈닝은 공정 반복성이 핵심인 산업용 애플리케이션에 필수적인 일관성과 선택성을 제공합니다. 컴팩트한 패키지 내 고방사 플럭스 출력은 보다 소형화되고 강력한 시스템 설계를 가능하게 합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술적 파라미터 기반)

Q: 왜 365nm 버전은 다른 버전(1250mA)보다 최대 전류(700mA)가 낮습니까?
A: 이는 일반적으로 더 짧은 파장에서의 서로 다른 반도체 재료 특성과 효율 특성 때문입니다. 365nm 칩은 더 높은 작동 전압이나 다른 열적 특성을 가질 수 있어, 신뢰성을 보장하고 가속화된 성능 저하를 방지하기 위해 안전 작동 전류가 제한됩니다.

Q: "Typical Radiant Flux" 값을 어떻게 해석해야 합니까?
A: "Typical" 값은 생산 과정에서의 대표적 또는 평균값입니다. 보장된 최소 성능을 위해 설계자는 회로 계산 및 시스템 성능 보장 시 주문 코드 테이블의 "Minimum Radiant Flux" 값 또는 선택한 Radiant Flux 빈(bin)의 하한 값을 사용해야 합니다.

Q: 이 LED를 정전압(Constant Voltage) 소스로 구동할 수 있나요?
A: 매우 권장하지 않습니다. LED는 정전류 구동 소자입니다. LED의 순방향 전압은 공차와 음의 온도 계수를 가지고 있습니다. 정전압 소스는 열 폭주(thermal runaway)를 초래할 수 있으며, 이는 전류 증가가 발열을 일으키고, 발열이 V_F, 더 많은 전류가 흐르게 되어 LED를 파손시킬 수 있습니다. 항상 정전류 드라이버를 사용하십시오.

10. 실제 사용 사례 예시

시나리오: 접착제용 UV 경화 스테이션 설계.
제조업체는 395nm에서 활성화되는 UV 감성 접착제를 경화해야 합니다. 그들은 ELUA3535NU6-P9000U5136481K0-V41G(390-400nm 빈, U51 플럭스 빈)를 선택합니다. 최적의 열 방산을 위해 알루미늄 코어 PCB(MCPCB) 위에 10개의 LED 어레이를 설계합니다. 각 LED는 전용 정전류 구동 모듈에 의해 1000mA로 구동됩니다. 열 설계는 LED 아래의 PCB 온도가 85°C 이하로 유지되어 접합 온도를 안전 한계 내로 유지하고 높은 방사 출력을 유지하도록 합니다. 넓은 60° 각도는 경화 영역에 대한 우수한 커버리지를 제공합니다. 빈닝에서 얻은 일관된 파장은 생산되는 모든 유닛에 걸쳐 균일한 경화 성능을 보장합니다.

11. 동작 원리 소개

UVA LED는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광을 기반으로 가시광 LED와 동일한 기본 원리로 동작합니다. 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역에서 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 이러한 광자의 특정 파장(UVA 범위, 315-400nm)은 칩 구조에 사용된 알루미늄 갈륨 나이트라이드(AlGaN) 또는 유사한 화합물 반도체와 같은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 세라믹 패키지는 견고한 기계적 외관, 전기 절연체 및 반도체 다이에서 열을 제거하기 위한 고효율 열 경로 역할을 합니다.

12. 산업 동향 및 발전

UVA LED 시장은 살균 및 경화와 같은 응용 분야에서 기존의 수은 증기 램프를 대체하는 수요에 의해 주도되며, 즉시 점등/소등, 더 긴 수명, 더 작은 크기, 유해 물질 없음 등의 이점을 제공합니다. 동향에는 전기적 전력을 광학적 전력으로 더 효율적으로 변환하여 시스템의 열 부하를 줄이는 Wall-Plug Efficiency(WPE)의 지속적인 개선이 포함됩니다. 또한 단일 패키지에서 출력 전력 밀도를 높이고 더 높은 작동 온도에서의 신뢰성을 개선하기 위한 지속적인 개발이 진행 중입니다. 더 나아가, 특정 광개시 화학 공정에 맞춘 스펙트럼 튜닝은 보다 효율적이고 표적화된 산업 공정을 가능하게 하는 활발한 연구 분야입니다.