EMC3030 풀 컬러 LED 데이터시트 - 크기 3.0x3.0mm - 전압 1.6-3.4V - 전력 0.468-0.648W - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

EMC3030 시리즈는 까다로운 조명 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 풀컬러 표면 실장 LED입니다. 이 부품은 소형 3.0mm x 3.0mm 패키지 내에 적색, 녹색, 청색(RGB) 칩을 통합하여 가산 혼색을 통해 광범위한 색상 스펙트럼을 구현할 수 있습니다. 주요 설계 초점은 높은 구동 전류 하에서도 견고한 작동을 유지하면서 높은 광 출력과 효율을 제공하는 데 있습니다.

핵심 장점: 이 LED의 주요 강점은 높은 루멘 출력, 고전류 운전 적합성 및 낮은 열저항을 포함합니다. 이러한 특징들은 다양한 환경에서 안정적인 성능과 긴 수명에 기여합니다.

타겟 시장: 이 LED는 생생하고 역동적이거나 조절 가능한 백색광이 필요한 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 주요 타겟 시장은 색상 효과, 내구성 및 에너지 효율이 가장 중요한 야외 조명 및 건축 조명입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

본 섹션에서는 데이터시트에 명시된 주요 기술 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 전기-광학 특성

광속 출력은 표준 시험 전류(I) 150mA 및 주변 온도(T) 25°C에서 측정됩니다. 일반적인 범위는 다음과 같습니다:_FRed Chip:_aRed Chip:

• Red Chip: 22~28 루멘(lm)
• Green Chip: 44~51 lm
• Blue Chip: 7~12 lm

이러한 광속 값에는 ±7%의 측정 허용 오차가 적용됩니다. 백색광 혼합물의 상관 색온도(CCT)는 개별 칩의 결합된 출력을 기반으로 CIE 1931 색도도에서 도출됩니다.

이 장치는 넓은 시야각(2θ_1/2) 120도의, 이는 광도가 최대값의 절반으로 떨어지는 축외각입니다. 이를 통해 넓고 균일한 빛 분포가 보장됩니다.

2.2 전기적 파라미터

순방향 전압(V_F)은 I_F = 150mA에서 칩 색상에 따라 다릅니다:

• Red: 1.6V ~ 2.6V (Typical)
• 녹색: 2.6V ~ 3.4V (Typical)
• 청색: 2.6V ~ 3.4V (Typical)

순방향 전압 측정 허용 오차는 ±0.1V입니다. 모든 칩의 역방향 전압(V_R) 정격은 최대 5V이며, 이 전압에서의 역방향 전류(I_R)는 10µA 미만입니다. 본 소자는 정전기 방전(ESD) 내성이 1000V(Human Body Model)입니다.

2.3 열적 및 절대 최대 정격

LED를 이 한계를 초과하여 작동시키면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다.

• 최대 순방향 전류 (I_F): 모든 색상에 대해 180mA (연속).
• 최대 펄스 순방향 전류 (I_FP): 250mA (펄스 폭 ≤100µs, 듀티 사이클 ≤1/10).
• 최대 소비 전력 (P_D):
  • 적색: 468 mW
  • 녹색: 648 mW
  • Blue: 648 mW
• 동작 온도 (T_opr): -40°C ~ +85°C.
• 저장 온도 (T_stg): -40°C ~ +105°C.
• 열 저항 (R_{th j-sp}): MCPCB 상의 LED 접합부에서 솔더링 지점까지의 열 저항은 I=150mA에서 모든 색상에 대해 일반적으로 5°C/W입니다._F이 낮은 값은 효과적인 열 관리에 매우 중요합니다.

애플리케이션의 총 전력 소모가 지정된 P 등급을 초과하지 않도록 하는 것은 신뢰성을 보장하기 위해 매우 중요합니다._D 신뢰성을 보장하기 위해 지정된 등급을 초과하지 않도록 합니다.

3. Binning System 설명

LED는 생산 런에서 일관성을 보장하기 위해 주요 성능 매개변수에 따라 분류(바이닝)됩니다. 바이닝은 I에서 수행됩니다._F = 150mA 및 T_a = 25°C.

3.1 Dominant Wavelength Binning

이는 각 칩에서 방출되는 빛의 정확한 색상을 정의합니다.

• Red: RB2(615-620nm), RC1(620-625nm), RC2(625-630nm) 코드로 구분됩니다.
• 녹색: 2.5nm 단계(예: 520-522.5nm, 522.5-525nm 등)로 520nm에서 535nm 범위를 포함하는 단일 코드 GC3로 구분됩니다.
• 청색: BB3(450-452.5nm), BB4(452.5-455nm)부터 BC6(467.5-470nm)까지 여러 코드로 구분됩니다.

파장 측정 허용 오차는 ±1nm입니다.

3.2 광속 빈닝

LED는 광 출력에 따라 그룹화됩니다.

• Red: Code DR0 (22-28 lm)
• 녹색: Code DG0 (44-51 lm)
• 청색: Code DB0 (7-12 lm)

광속 측정 허용 오차는 ±7%입니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

이 분류는 회로 설계에서 전기적 호환성을 보장합니다. 전압 빈은 AB2 (1.8-2.0V)부터 AF1 (3.2-3.4V)까지 범위이며, 측정 허용 오차는 ±0.1V입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 다양한 조건에서 LED의 동작을 보여주는 여러 그래프가 포함되어 있습니다. 이를 이해하는 것이 최적 설계의 핵심입니다.

• 순방향 전류 대비 상대 광도 (Fig. 3): 이 곡선은 구동 전류에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지를 보여줍니다. 일반적으로 비선형적이며, 최대 전류 근처에서 동작하면 효율과 수명이 감소할 수 있습니다.
• 순방향 전류 대 순방향 전압 (그림 4): 이 IV 곡선은 구동 회로 설계에 필수적입니다. 순방향 전압은 전류와 함께 증가하며, 적색, 녹색, 청색 칩의 반도체 재료가 서로 달라 이 관계가 약간씩 다릅니다.
• 주변 온도 대 상대 광속 (그림 5): 이 그래프는 열적 출력 저하를 보여줍니다. 주변 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소합니다. 설계자는 따뜻한 환경에서 일관된 밝기를 유지하기 위해 이를 고려해야 합니다.
• 주변 온도 대 상대 순방향 전압 (그림 6): 순방향 전압은 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이 특성은 정전류 구동기의 안정성에 중요합니다.
• 주변 온도 대 최대 순방향 전류 (그림 7): 이 디레이팅 곡선은 매우 중요합니다. 과열을 방지하기 위해 주변 온도가 상승함에 따라 최대 허용 순방향 전류를 반드시 감소시켜야 함을 보여줍니다. 예를 들어, 85°C에서 적색 칩의 최대 전류는 약 136.4mA이며, 녹색/청색 칩의 경우 각각 약 93.7mA와 90.9mA입니다.
• Color Spectrum (Fig. 1) & 시야각 Distribution (Fig. 2): 이 수치는 LED의 스펙트럼 출력과 빔 패턴에 대한 시각적 참고 자료를 제공합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 EMC3030 표면 실장 패키지에 장착됩니다. 전체 치수는 길이 3.0mm, 너비 3.0mm입니다. 상세 기계 도면에는 LED 칩의 정확한 배치, 캐소드/애노드 표시, 렌즈 구조가 명시되어 있습니다. 특별히 명시되지 않는 한, 치수의 일반 공차는 ±0.2mm입니다.

5.2 권장 솔더 패드 설계

PCB 설계를 위한 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 신뢰성 있는 솔더링, 적절한 열 전달, 리플로우 중 툼스토닝 방지를 위해서는 이 권장 패드 레이아웃을 준수하는 것이 필수적입니다. 패드 치수의 공차는 ±0.1mm입니다.

5.3 극성 표시

패키지에는 각 색상 칩의 캐소드(음극) 단자를 식별하기 위한 마킹이 포함되어 있습니다. LED 손상을 피하기 위해 올바른 극성 연결이 필수입니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

해당 LED는 무연(Pb-free) 리플로우 납땜 공정과 호환됩니다. 지정된 프로파일은 매우 중요합니다:

• 피크 패키지 본체 온도 (T_p): 최대 260°C.
• 액상선 이상 시간 (T_L=217°C): 60초에서 150초 사이.
• 최고 온도 ±5°C 이내 유지 시간: 최대 30초.
• Ramp-up Rate (T_L T까지_p): 최대 3°C/초.
• 램프-다운 속도 (T_p T까지_L): 최대 6°C/초.
• 25°C에서 피크까지 총 시간: 최대 8분.

이 프로파일을 엄격히 준수하면 열 충격과 LED 패키지 및 내부 와이어 본드 손상을 방지할 수 있습니다.

6.2 취급 및 보관 주의사항

LED는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 적절한 ESD 안전 취급 절차(손목 스트랩, 도전 매트)를 사용하십시오. 지정된 온도 범위(-40°C ~ +105°C) 내에서 건조하고 정전기 방지 환경에 보관하십시오. 납땜 전 습기에 노출되지 않도록 하십시오. 필요한 경우 제조사의 베이킹 지침을 따르십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 Tape and Reel 포장

LED는 자동 픽앤플레이스 조립을 위해 릴에 감긴 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 릴은 최대 5,000개를 수용할 수 있습니다. 포켓 간격 및 릴 직경을 포함한 테이프의 치수 도면이 제공됩니다. 10 피치에 대한 누적 공차는 ±0.25mm입니다.

7.2 부품 번호 체계

부품 번호는 구조화된 형식을 따릅니다: T □□ □□ □ □ □ – □ □□ □□ □주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

• 유형 코드: 3030 패키지의 "3C".
• CCT/색상 코드: RGB(풀 컬러)용 "CW".
• 직렬/병렬 칩 수, 부품 코드, 색상 코드: 이 숫자들은 내부 구성, 빈닝 선택(예: 파장 및 광속), 그리고 기타 제품 변형을 지정합니다.

특정 부품 번호의 정확한 성능 특성을 해독하려면 전체 빈닝 테이블을 참조해야 합니다.

8. 애플리케이션 권장사항

8.1 대표적인 애플리케이션 시나리오

• 건물 외관 조명: 건물에 동적인 색상 변화 효과를 구현합니다.
• 옥외 경관 조명: 경로, 나무, 수경 시설에 색조 조명을 비추어.
• 사이니지 및 디스플레이 백라이트: 생동감 있고 눈길을 끄는 사이니지를 위해.
• 엔터테인먼트 및 스테이지 조명: 프로그래밍 가능한 색상이 필요한 곳.

8.2 핵심 설계 고려사항

• 열 관리: 이는 수명에 가장 중요한 요소입니다. 적절한 열 비아(thermal via)가 있는 PCB를 사용하고, 필요시 외부 방열판을 활용하여, 특히 고전류 구동이나 고온 환경에서 솔더 접점 온도를 안전 범위 내로 유지하십시오.
• 구동 전류: RGB LED에 맞춤화된 정전류 구동기를 사용하십시오. 전류는 요구되는 밝기와 열 감액 곡선을 기반으로 설정해야 합니다. 절대 최대 정격을 초과하지 마십시오.
• 색상 혼합 및 제어: 일관된 백색광 또는 특정 색상을 구현하기 위해 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하여 각 칩의 광도를 독립적으로 제어하십시오. 제어 알고리즘에는 적색, 녹색, 청색 칩의 서로 다른 발광 효율을 고려해야 합니다.
• 광학: 원하는 빔 각도와 색상 혼합 균일도를 달성하기 위해 보조 광학 부품(렌즈, 확산판)이 필요할 수 있습니다.

9. 기술적 비교 및 차별화 요소

데이터시트에 직접적인 경쟁사 비교는 포함되어 있지 않지만, EMC3030의 사양은 그 경쟁적 포지셔닝을 부각시킵니다:

• vs. 소형 패키지 (예: 3528): 3030 패키지는 더 큰 열 경로와 잠재적으로 더 큰 칩 사이즈 덕분에 일반적으로 더 높은 전력 처리 능력과 루멘 출력을 제공합니다.
• vs. 표준 5050 RGB LED: 3030은 유사하거나 더 나은 성능을 제공하면서 더 컴팩트한 솔루션이 될 수 있어 고밀도 어레이에서 더 높은 픽셀 밀도 또는 미세 피치 디스플레이를 가능하게 합니다.
• 주요 차별화 요소: 지정된 낮은 열저항(5°C/W)과 높은 최대 구동 전류(180mA)는 열 성능에 최적화된 설계를 시사하며, 더 높은 열저항을 가진 부품에 비해 지속적인 고휘도 운용을 가능하게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술적 파라미터 기준)

Q: 세 개의 칩(RGB)을 모두 180mA로 동시에 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 절대 최대 전력 소산(P_D)을 초과해서는 안 됩니다. 적색을 180mA(V_F~2.1V)에서 약 378mW를 제공하며, 이는 468mW 한계치 미만입니다. 그러나 녹색 또는 파란색 LED를 180mA(~3.0V)로 구동할 경우_F약 540mW를 제공하며, 이는 648mW 한계치 미만입니다. 총 세 LED의 전체 전력은 약 1.46W가 되며, 이는 PCB/방열판에 의해 발산되어야 합니다. 더 중요한 것은, 주변 온도가 높을 때 허용 전류를 감소시키는 디레이팅 곡선(Fig. 7)을 참조해야 한다는 점입니다.

Q: 파란색 칩의 광속이 빨간색과 녹색보다 낮은 이유는 무엇인가요?
A: 이는 인간 눈의 감도(명시응답)와 관련이 있습니다. 눈은 청색광(~450-470nm)에 가장 둔감합니다. 따라서 청색 LED는 눈의 감도가 최고점에 이르는 녹색 LED와 동일한 지각 밝기(광속)를 달성하기 위해 더 많은 복사 에너지가 필요합니다. 지정된 값은 이러한 생리학적 현실을 반영합니다.

Q: 내 프로젝트에 맞는 올바른 빈 코드를 선택하는 방법은 무엇인가요?
A: 색채 정확도가 중요한 응용 분야(예: 여러 LED 간 균일한 백색광)의 경우, 주 파장(특히 녹색과 파란색)과 순방향 전압에 대해 엄격한 빈(Bin)을 지정해야 합니다. 덜 중요한 응용 분야의 경우, 더 넓은 빈(Bin)이 허용될 수 있으며 비용 효율적일 수 있습니다. 주문 시 항상 전체 빈(Bin) 테이블을 참조하십시오.

11. 실용적 설계 사례 연구

시나리오: 가변 백색광(2700K~6500K)을 갖춘 실외 건축용 선형 조명 설계.

구현:

1. LED 선정: EMC3030 RGB LED를 사용합니다. 적색, 녹색, 청색 출력을 혼합하여 흑체 궤적을 따라 다양한 백색점을 모사합니다.
2. 열 설계: 하우징은 알루미늄입니다. PCB는 금속 코어 PCB(MCPCB)로, LED 솔더 지점에서 하우징 본체로 열을 효율적으로 전달합니다. 최대 주변 온도(예: 40°C) 및 구동 전류에서 접합부 온도가 85°C 이하로 유지되도록 계산을 수행합니다.
3. 전기 설계: 3개의 독립적인 PWM 채널을 가진 정전류 LED 드라이버가 사용됩니다. 칩당 전류는 150mA로 설정되어 밝기와 효율의 좋은 균형을 제공합니다. 순방향 전압 빈을 고려하여 생산되는 모든 유닛에 대해 드라이버의 컴플라이언스 전압이 충분하도록 합니다.
4. 광학 설계: LED 어레이 위에 유백색 확산판 커버를 설치하여 개별 RGB 광점을 균일하고 눈부심 없는 선형 광원으로 혼합합니다.
5. 제어: 마이크로컨트롤러는 사용된 LED의 실제 빈닝(binning)을 기반으로 보정된 R, G, B 채널별 특정 PWM 듀티 사이클에 원하는 CCT 값을 매핑하는 알고리즘을 실행합니다.

12. 동작 원리 소개

EMC3030은 멀티칩 LED입니다. 각 칩은 서로 다른 물질 시스템으로 만들어진 반도체 다이오드입니다:

• Red: 일반적으로 Aluminum Gallium Indium Phosphide (AlGaInP)를 기반으로 합니다.
• Green & 청색: 일반적으로 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)를 기반으로 합니다.

순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체의 활성 영역 내에서 재결합하며, 광자(빛)의 형태로 에너지를 방출합니다. 빛의 특정 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 삼원색(적색, 녹색, 청색)은 단일 패키지 내에서 가산 혼합됩니다. 각 칩의 강도를 독립적으로 제어함으로써, 다양한 색조의 백색광을 포함한 광범위한 색상 스펙트럼을 생성할 수 있습니다.

13. 기술 동향

EMC3030과 같은 풀컬러 LED의 개발은 조명 산업의 몇 가지 지속적인 트렌드에 의해 주도됩니다:

• 효율 증가 (lm/W): 에피택셜 성장과 칩 설계의 지속적인 개선으로 전력 와트당 더 높은 광 출력을 얻어 에너지 효율이 향상됩니다.
• 향상된 색 재현성과 일관성: 형광체 기술(백색 LED용)의 발전과 더 엄격한 빈닝 공정을 통해 더 정확하고 일관된 색상 구현이 가능해졌으며, 이는 건축 및 소매 조명에 매우 중요합니다.
• 더 높은 전력 밀도와 향상된 열 관리: 패키지 설계는 열을 보다 효율적으로 방출하도록 진화하여, 컴팩트한 폼 팩터에서도 더 높은 구동 전류와 지속적인 루멘 출력을 가능하게 합니다.
• 스마트 제어와의 통합: LED는 점차 지능형 드라이버 및 IoT 연결성과 결합되도록 설계되어, 인간 중심 및 에너지 절약형 조명 솔루션을 위한 동적 색조 조절, 스케줄링 및 데이터 수집이 가능해지고 있습니다.
• 소형화: 고해상도 직접 시청 LED 디스플레이에서 더 작은 픽셀을 추구하는 움직임은 지속되고 있으나, 이는 열 성능과 광 출력에 대한 요구와 균형을 맞춰야 합니다.