T12 시리즈 플립칩 LED 사양서 - 10W 백색광 - 9개 LED 직렬 연결

1. 제품 개요

T12 시리즈는 플립칩 기술을 활용한 고출력 표면 실장(SMD) LED 모듈을 대표합니다. 본 문서는 9개의 LED 칩이 직렬로 연결된 구성의 10W 백색광 변형 모델에 대한 상세 사양을 설명합니다. 플립칩 설계는 반도체 다이를 기판에 직접 부착함으로써 열 성능과 신뢰성을 향상시켜 열 방출을 개선하고 열저항을 감소시킵니다.

이 LED 모듈은 산업용 조명, 고베이 조명기구, 옥외 지역 조명, 특수 조명기구와 같이 높은 광속 출력과 견고한 성능을 요구하는 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 직렬 구성은 제어된 전류에서 더 높은 순방향 전압을 요구함으로써 구동기 설계를 단순화합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격 (T_s=25°C)

다음 파라미터들은 LED에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 동작 한계를 정의합니다. 이는 권장 동작 조건이 아닙니다.

• 순방향 전류 (I_F):700 mA (DC)
• 순방향 펄스 전류 (I_FP):700 mA (펄스 폭 ≤10ms, 듀티 사이클 ≤1/10)
• 소비 전력 (P_D):20300 mW (20.3W)
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +100°C
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +100°C
• 접합 온도 (T_j):125°C (최대)
• 솔더링 온도 (T_sld):230°C 또는 260°C에서 리플로우 솔더링, 최대 10초.

2.2 전기-광학 특성 (T_s=25°C)

이는 지정된 테스트 조건 하에서의 전형적 및 최대값으로, 예상 성능을 나타냅니다.

• 순방향 전압 (V_F):전형적 27V, 최대 29V (I_F=350mA 시). 높은 전압은 9개 직렬 구성 때문입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5V (최대)
• 역방향 전류 (I_R):100 µA (최대) V_R=5V 시.
• 시야각 (2θ_1/2):130° (전형적). 이는 지역 조명에 적합한 넓은 빔 패턴을 나타냅니다.

3. 빈닝 시스템 설명

3.1 상관 색온도 (CCT) 빈닝

본 제품은 표준 CCT 빈으로 제공됩니다. 각 빈은 CIE 도표 상의 특정 색도 영역에 해당하여, 동일 배치 내 색상 일관성을 보장합니다. 표준 주문 옵션은 다음과 같습니다:

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

참고: 빈닝은 단일 지점이 아닌 허용 가능한 색좌표 범위를 정의합니다.

3.2 광속 빈닝

광속은 350mA 테스트 전류에서의 최소값을 기준으로 빈닝됩니다. 실제 광속은 주문한 최소값을 초과할 수 있지만, 지정된 CCT 빈 내에 머무릅니다.

• 따뜻한 백색 (2700K-3700K), CRI ≥70:
  • 코드 3H: 800 lm (최소), 900 lm (전형)
  • 코드 3J: 900 lm (최소), 1000 lm (전형)
• 중성 백색 (3700K-5000K), CRI ≥70:
  • 코드 3H: 800 lm (최소), 900 lm (전형)
  • 코드 3J: 900 lm (최소), 1000 lm (전형)
• 차가운 백색 (5000K-10000K), CRI ≥70:
  • 코드 3J: 900 lm (최소), 1000 lm (전형)
  • 코드 3K: 1000 lm (최소), 1100 lm (전형)

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

4. 성능 곡선 분석

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

I-V 곡선은 다이오드의 전형적인 비선형 특성을 보입니다. 권장 동작 전류 350mA에서 전형적인 순방향 전압은 27V입니다. 이 곡선은 무릎점을 넘어 전압이 약간 증가하면 전류가 급격히 증가함을 보여주며, 이는 안정적인 동작과 수명을 위한 정전류 구동의 중요성을 강조합니다.

4.2 순방향 전류 대 상대 광속

이 곡선은 구동 전류와 광 출력 간의 관계를 보여줍니다. 정상 동작 범위 내에서 광속은 전류와 거의 선형적으로 증가합니다. 그러나 권장치보다 높은 전류(예: 700mA)로 LED를 구동하면 효율(lm/W)이 체감될 수 있으며 접합 온도가 크게 상승하여 광속 감소를 가속화하고 수명을 단축시킬 수 있습니다.

4.3 접합 온도 대 상대 스펙트럼 파워

접합 온도(T_j)가 증가함에 따라 백색 LED(일반적으로 형광체가 도포된 청색 다이)의 스펙트럼 파워 분포가 변할 수 있습니다. 이는 특정 파장에서의 복사 파워 감소와 상관 색온도(CCT)의 잠재적 변화로 나타납니다. 시간이 지나도 안정적인 색상과 광 출력을 유지하기 위해서는 효과적인 열 관리가 중요합니다.

4.4 상대 스펙트럼 파워 분포

백색 LED의 스펙트럼 곡선은 청색 영역(InGaN 칩)에서 우세한 피크와 노란색/녹색/적색 영역(형광체 코팅)에서 더 넓은 방출 대역을 보여줍니다. 정확한 형태가 CCT와 CRI를 결정합니다. 더 넓고 부드러운 형광체 방출은 더 높은 CRI에 기여합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 외형도

LED 모듈의 물리적 치수는 데이터시트 도면에 제공됩니다. 주요 기계적 특징으로는 전체 길이, 너비, 높이 및 솔더 패드의 위치와 크기가 포함됩니다. 이 패키지는 표면 실장 기술(SMT) 조립을 위해 설계되었습니다.

5.2 권장 패드 패턴 및 스텐실 설계

PCB 랜드 패턴(풋프린트) 및 솔더 페이스트 스텐실에 대한 상세 도면이 제공됩니다. 적절한 솔더 조인트 형성, 정렬 및 신뢰할 수 있는 기계적 부착을 달성하기 위해서는 이러한 권장 사항을 준수하는 것이 중요합니다. 패드 설계는 올바른 전기적 연결을 보장하고 LED에서 PCB로의 열 전달을 돕습니다. 이 치수에 대한 허용 오차는 일반적으로 ±0.10mm입니다.

극성 식별:애노드(+) 및 캐소드(-) 단자는 패키지에 명확히 표시되거나 풋프린트 도면에 표시되어 있습니다. 올바른 극성은 동작에 필수적입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

본 LED는 표준 적외선 또는 대류식 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 솔더링 중 허용 가능한 최대 본체 온도는 230°C 또는 260°C이며, 최고 온도에서의 노출 시간은 10초를 초과하지 않아야 합니다. 열 충격을 최소화하기 위해 조립체를 충분히 예열하는 온도 프로파일을 따르는 것이 중요합니다.

6.2 취급 및 보관 주의사항

• 정전기 감수성:LED는 정전기에 민감한 소자입니다. 취급 및 조립 시 적절한 ESD 예방 조치를 사용하십시오.
• 습기 감수성:패키지에는 습기 감수성 등급(MSL)이 있을 수 있습니다. 지정된 경우, 리플로우 전 베이킹 및 플로어 라이프 요구사항을 준수하십시오.
• 보관 조건:지정된 온도 범위(-40°C ~ +100°C) 내에서 건조하고 어두운 환경에 보관하십시오. 부식성 가스에 노출되지 않도록 하십시오.
• 세척:솔더링 후 세척이 필요한 경우, LED 렌즈나 실리콘 재료를 손상시키지 않는 호환성 있는 용제 및 방법을 사용하십시오.

7. 응용 제안

7.1 전형적인 응용 시나리오

• 고베이 및 산업용 조명:높은 광속 출력과 견고한 구조를 활용합니다.
• 옥외 지역 조명:가로등, 주차장 조명, 경기장 조명.
• 고광속 특수 조명기구:식물 생장등, 프로젝터, 무대 조명.
• 건축 및 상업용 조명:고효율과 긴 수명이 우선시되는 곳.

7.2 설계 고려사항

• 열 관리:이는 성능과 수명에 있어 가장 중요한 단일 요소입니다. LED 접합 온도(T_j)를 최대 정격 125°C보다 훨씬 낮게, 이상적으로는 최적 수명을 위해 85°C 이하로 유지하도록 PCB와 방열판을 설계하십시오. 필요에 따라 열 비아, 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 능동 냉각을 사용하십시오.
• 구동 전류:필요한 전압 범위(V_F 기반)에 맞는 정격의 정전류 LED 구동기를 사용하십시오. 출력, 효율 및 수명의 균형을 위해 전형적인 350mA 전류 이하에서 동작하는 것이 권장됩니다. 전류를 감소시키면 수명이 크게 증가합니다.
• 광학 설계:넓은 130° 시야각은 응용 분야에 필요한 원하는 빔 패턴을 달성하기 위해 2차 광학 부품(렌즈, 반사판)이 필요할 수 있습니다.
• 전기적 보호:입력 라인에서 역극성, 과전압 서지 및 정전기 방전(ESD)에 대한 보호를 고려하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

플립칩 대 전통적 와이어 본딩 LED:

• 열 성능:플립칩 부착은 활성 접합부에서 기판/방열판으로의 더 짧고 직접적인 열 경로를 제공하여 더 낮은 열저항(R_th)을 가져옵니다. 이는 동일 전류에서 더 높은 구동 전류 또는 개선된 수명을 가능하게 합니다.
• 신뢰성:열 사이클링, 진동 또는 전자이동으로 인한 고장 지점이 될 수 있는 와이어 본드를 제거합니다.
• 전류 확산:다이 아래에 더 나은 전류 확산층을 포함하는 경우가 많아, 더 균일한 발광과 잠재적으로 더 높은 효율을 가져옵니다.
• 광학 설계:더 컴팩트한 패키지나 다른 광 추출 기능을 허용할 수 있습니다.

직렬 구성 (9개 직렬):고전압, 저전류 응용 분야에서 구동기 설계를 단순화하며, 여러 병렬 스트링을 구동하는 것에 비해 구동기 효율을 종종 개선합니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

9.1 권장 동작 전류는 무엇입니까?

데이터시트는 전형적인 권장 동작점인 350mA에서의 특성을 명시합니다. 절대 최대치인 700mA까지 구동할 수 있지만, 이는 접합 온도를 크게 증가시키고 수명을 단축시킵니다. 최적의 수명과 효율을 위해 350mA 이하에서 동작하는 것이 좋습니다.

9.2 순방향 전압이 왜 그렇게 높습니까 (~27V)?

모듈에는 직렬로 연결된 9개의 개별 LED 칩이 포함되어 있습니다. 각 칩의 순방향 전압이 합산됩니다. 전형적인 백색 LED 칩의 V_F는 약 3V입니다; 9 * 3V = 27V.

9.3 올바른 CCT 빈을 어떻게 선택합니까?

응용 분야에서 요구하는 분위기와 색재현을 기반으로 명목 CCT(예: 4000K)를 선택하십시오. 관련 색도 영역(예: 5A-5D)은 색상 일관성을 보장합니다. 중요한 색상 매칭 응용 분야의 경우, 더 엄격한 빈닝을 요청하거나 단일 생산 배치에서 선택하십시오.

9.4 어떤 방열판이 필요합니까?

필요한 방열판은 동작 전류, 주변 온도, 원하는 T_j, 그리고 PCB 및 인터페이스 재료의 열저항에 따라 달라집니다. 총 소비 전력(V_F* I_F)과 접합부에서 주변까지의 목표 열저항(R_θJA)을 기반으로 열 계산을 수행해야 합니다.

9.5 PWM을 디밍에 사용할 수 있습니까?

예, 펄스 폭 변조(PWM)는 LED에 효과적인 디밍 방법입니다. 가시적인 플리커를 피하기 위해 PWM 주파수가 충분히 높아야 합니다(일반적으로 >100Hz). 구동기는 PWM 입력용으로 설계되거나 전용 디밍 인터페이스를 가져야 합니다.

10. 실용 설계 사례 연구

시나리오:여러 T12 모듈을 사용하여 100W 고베이 조명기구 설계.

설계 단계:

1. 모듈 수:총 100W 목표. 350mA에서 각 모듈은 ~9.45W(27V * 0.35A)를 소비합니다. ~94.5W에 대해 10개의 모듈을 사용합니다.
2. 구동기 선택:10개 직렬 연결 모듈용 정전류 구동기가 필요합니다. 필요한 출력 전압 범위: 10 * (27V ~ 29V) = 270V ~ 290V. 필요한 전류: 350mA. >290V, 350mA 정격의 구동기를 선택하십시오.
3. 열 설계:총 소비 전력 ~94.5W. 대형 알루미늄 방열판에 장착된 금속 코어 PCB(MCPCB)를 사용하십시오. 최대 주변 온도(예: 50°C)와 목표 T_θSA(방열판-주변)을 계산하십시오. LED 및 인터페이스의 R_jθJC_{과 R}θCS_{을 고려합니다.}from the LED and interface.
4. 광학:고베이의 경우 중간 빔각(예: 60°-90°)이 종종 바람직합니다. 모듈의 풋프린트와 호환되는 2차 렌즈 또는 반사판을 선택하여 기본 130°에서 빔을 좁히십시오.
5. PCB 레이아웃:권장 패드 레이아웃을 따르십시오. 전류 전달을 위해 두꺼운 구리 트레이스를 보장하십시오. 솔더링을 위한 열 릴리프 패턴을 구현하되 열 확산을 위해 구리 영역을 최대화하십시오.

11. 기술 원리 소개

플립칩 LED 기술:기존 LED에서는 반도체 층이 기판 위에 성장되고, 전기적 연결은 와이어 본드를 통해 다이 상단에 이루어집니다. 플립칩 설계에서는 성장 후, 다이가 "뒤집혀" 솔더 범프를 사용하여 캐리어 기판(세라믹 또는 실리콘 서브마운트와 같은)에 직접 본딩됩니다. 이는 발광 활성 영역을 열 경로에 더 가깝게 위치시킵니다. 빛은 기판(사파이어와 같이 투명해야 함)을 통해 방출되거나, 기판이 제거된 경우 측면을 통해 방출됩니다. 이 구조는 열 방출을 개선하고, 더 높은 전류 밀도를 허용하며, 취약한 와이어 본드를 제거하여 신뢰성을 향상시킵니다.

백색광 생성:대부분의 백색 LED는 청색 발광 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN) 칩을 사용합니다. 청색광의 일부는 칩 위 또는 주변에 도포된 형광체 재료 층(일반적으로 세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가닛, YAG:Ce)에 흡수됩니다. 형광체는 일부 청색광을 노란색광으로 하향 변환합니다. 남은 청색광과 생성된 노란색광의 혼합물은 인간의 눈에 백색으로 인지됩니다. 형광체 구성과 두께를 조정하여 CCT와 CRI를 제어합니다.

12. 산업 동향 및 발전

효율(lm/W) 성장:주요 동향은 계속해서 광효율을 높여 단위 빛당 필요한 에너지를 줄이는 것입니다. 이는 내부 양자 효율(IQE), 광 추출 효율 및 형광체 변환 효율의 개선을 통해 달성됩니다.

고출력 밀도 및 소형화:자동차 헤드라이트, 마이크로 프로젝터, 초소형 조명기구와 같은 응용 분야에 의해 더 많은 광속을 더 작은 패키지에 집적하려는 추세가 있습니다. 플립칩 및 칩 스케일 패키지(CSP) 기술이 주요 동인입니다.

향상된 색상 품질 및 일관성:높은 CRI(Ra >90, R9 >50)와 배치 간 및 수명 동안 일관된 색상점에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히 소매점, 박물관 및 의료 조명에서 그러합니다.

신뢰성 및 수명:고온, 고습 및 고전류 스트레스 조건에서의 고장 메커니즘을 이해하고 완화하여 더 긴 L70/B50 수명(50%의 모듈이 광속 유지율 70%에 도달하는 시간)을 보장하는 데 초점을 맞추고 있습니다.

스마트 및 연결 조명:제어 전자장치, 센서 및 통신 인터페이스를 LED 모듈에 직접 통합하는 것이 더 일반화되고 있으며, IoT 기반 조명 시스템을 가능하게 합니다.

전문 스펙트럼:인간 중심 조명(HCL), 원예(생장등) 및 의료 응용 분야를 위해 맞춤형 스펙트럼 출력을 가진 LED 개발.