ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X LED 데이터시트 - 고효율 쿨 화이트 - 245lm @ 1A - 3.95V 최대 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 컴팩트한 폼 팩터에서 높은 광 출력이 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 쿨 화이트 발광 다이오드(LED)의 사양을 상세히 설명합니다. 본 장치는 InGaN 칩 기술을 활용하여 전형적으로 5000K에서 6000K 사이의 상관 색온도(CCT)를 가진 쿨 화이트 빛을 생성합니다. 주요 장점으로는 순방향 전류 1암페어에서 245루멘의 높은 전형적 광속을 포함하며, 이는 약 72루멘/와트의 광학 효율에 해당합니다. 본 LED는 RoHS, REACH 및 할로겐 프리 표준을 준수하여 환경 친화적인 설계와 글로벌 시장에 적합합니다.

1.1 목표 애플리케이션

본 LED는 밝고 효율적인 조명이 중요한 다양한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 주요 목표 시장은 모바일 전자제품, 일반 조명 및 자동차 부문을 포함합니다. 구체적인 애플리케이션으로는 휴대폰 및 디지털 비디오 카메라용 카메라 플래시 및 손전등 기능, TFT-LCD 백라이트 유닛, 실내외 일반 조명 기구, 장식 및 엔터테인먼트 조명, 그리고 방향 표지등, 스텝 라이트, 신호등과 같은 자동차 내외부 조명이 있습니다.

2. 기술 파라미터 분석

본 섹션은 LED의 성능과 동작 한계를 정의하는 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 권장 동작 조건이 아닙니다. 손전등 모드 동작 시 최대 연속 DC 순방향 전류는 350 mA입니다. 펄스 동작의 경우, 특정 듀티 사이클(400 ms 켜짐, 3600 ms 꺼짐, 30,000 사이클) 하에서 1000 mA의 피크 전류가 허용됩니다. 본 장치는 최대 2 kV의 정전기 방전(ESD, Human Body Model, JEDEC 3b)을 견딜 수 있습니다. 최대 허용 접합 온도는 145°C이며, 동작 주변 온도 범위는 -40°C에서 +85°C입니다. 본 LED는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다. 접합에서 솔더 패드까지의 열저항은 8.5 °C/W로 지정되어 있으며, 이는 열 관리 설계에 있어 중요한 파라미터입니다.

2.2 전기-광학 특성

전기-광학 특성은 솔더 패드 온도(Ts) 25°C의 표준 테스트 조건에서 지정됩니다. 전형적 광속(Iv)은 순방향 전류(IF) 1000 mA에서 245 lm이며, 최소 보장 값은 220 lm입니다. 이 전류에서의 순방향 전압(VF)은 최소 2.95V에서 최대 3.95V까지 범위를 가지며, 전형적인 값은 전압 빈에 따라 달라집니다. 본 쿨 화이트 변종의 상관 색온도(CCT)는 5000K에서 6000K 사이로 지정됩니다. 모든 전기 및 광학 데이터는 측정 중 자체 발열 효과를 최소화하기 위해 50 ms 펄스 조건 하에서 테스트되며, 이는 데이터가 LED 칩의 본질적인 성능을 나타내도록 보장합니다.

2.3 열 및 신뢰성 고려사항

명시된 성능과 장기 신뢰성을 달성하기 위해서는 적절한 열 관리가 가장 중요합니다. 지정된 8.5°C/W의 열저항은 소산되는 전력 1와트당 온도 상승을 나타냅니다. 예를 들어, 1A 및 전형적인 VF ~3.5V(3.5W)에서 접합 온도는 솔더 패드 위로 약 30°C 상승합니다. 데이터시트는 최대 접합 온도에서 1시간 이상 동작하지 않도록 명시적으로 경고합니다. 1000시간 동안 IV 열화 30% 미만을 포함한 모든 신뢰성 사양은 1.0 cm² 금속 코어 인쇄 회로 기판(MCPCB)을 사용한 양호한 열 관리 조건 하에서 보장됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

본 LED는 광속, 순방향 전압 및 색도(색 좌표)라는 세 가지 주요 파라미터를 기준으로 빈으로 분류됩니다. 이 빈닝은 생산 로트 내 일관성을 보장하고 설계자가 특정 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있도록 합니다.

3.1 광속 빈닝

광속 빈은 영숫자 코드(J6, J7, J8)로 지정됩니다. J6 빈의 경우, IF=1000mA에서 광속 범위는 220 lm에서 250 lm입니다. J7 빈은 250 lm에서 300 lm를, J8 빈은 300 lm에서 330 lm를 포함합니다. 특정 부품 번호는 장치가 J6 광속 빈에 속함을 나타냅니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압 빈은 네 자리 코드(2932, 3235, 3539)로 정의됩니다. 이 코드는 0.1볼트 단위의 전압 범위를 나타냅니다. 예를 들어, 빈 2932는 VF 2.95V에서 3.25V를, 빈 3235는 3.25V에서 3.55V를, 빈 3539는 3.55V에서 3.95V를 포함합니다. 부품 번호는 2932 전압 빈을 지정합니다.

3.3 색도(색상) 빈닝

색도는 빈 코드(본 경우 5060)로 정의되며, 이는 CIE 1931 색도도 상의 특정 사각형 영역에 해당합니다. 5060 빈 꼭짓점의 좌표가 제공되어 이 빈 내 장치에 허용되는 색상 변동을 정의하며, 이는 5000K에서 6000K의 CCT 범위에 해당합니다. 색 좌표는 IF=1000mA에서 측정됩니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서의 LED 동작에 대한 통찰력을 제공하며, 이는 회로 설계 및 시스템 통합에 중요합니다.

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류 (IV 곡선)

IV 곡선은 순방향 전압과 순방향 전류 간의 관계를 보여줍니다. 이는 다이오드의 전형적인 비선형적 특성을 가집니다. 낮은 전류에서는 전압이 낮고, 전류가 증가함에 따라 상승합니다. 이 곡선은 주어진 전류에 대해 LED가 지정된 전압 범위 내에서 동작하도록 보장하기 위한 전류 제한 구동 회로 설계에 필수적입니다.

4.2 상대 광속 대 순방향 전류

이 곡선은 구동 전류에 따라 광 출력이 어떻게 변화하는지 설명합니다. 광속은 일반적으로 전류와 함께 증가하지만, 효율 저하 및 접합 온도 증가로 인해 높은 전류에서 준선형 관계를 나타냅니다. 이 관계를 이해하는 것은 밝기와 효율/전력 소비 간의 트레이드오프를 최적화하는 데 도움이 됩니다.

4.3 CCT 대 순방향 전류

상관 색온도는 구동 전류 변화에 따라 약간 이동할 수 있습니다. 이 곡선은 동작 전류 범위에 걸친 CCT의 안정성 또는 변동을 보여주며, 일관된 화이트 포인트가 필요한 색상이 중요한 애플리케이션에 중요합니다.

4.4 상대 스펙트럼 분포

스펙트럼 파워 분포 그래프는 각 파장에서 방출되는 빛의 강도를 보여줍니다. 형광체 코팅이 된 블루 칩 기반의 쿨 화이트 LED의 경우, 스펙트럼은 일반적으로 칩에서 나오는 지배적인 블루 피크와 형광체에서 나오는 더 넓은 노란색/녹색/빨간색 방출 대역을 보여줍니다. 피크 파장(λp)과 스펙트럼 폭은 색 재현 지수(CRI)와 빛의 인지된 색상에 영향을 미칩니다.

4.5 전형적 방사 패턴

극좌표 방사 패턴은 빛 강도의 공간적 분포를 묘사합니다. 본 LED는 람베르시안 방사 패턴을 특징으로 하며, 여기서 광도는 시야각의 코사인에 비례합니다. 시야각(2θ1/2)은 120도로 지정되어 있으며, 이는 중심축에서 ±60도 각도에서 강도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 것을 의미합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

물리적 치수와 패키지 설계는 PCB 레이아웃, 광학 설계 및 열 관리에 중요합니다.

5.1 패키지 치수

데이터시트에는 LED 패키지의 상세한 치수 도면이 포함되어 있습니다. 모든 치수는 밀리미터 단위로 제공됩니다. 이 도면에는 전체 길이, 너비 및 높이, 솔더 패드의 위치와 크기, 그리고 기계적 기준 또는 공차와 같은 주요 특징이 포함됩니다. 설계자는 정확한 PCB 풋프린트 생성을 위해 이 도면을 참조해야 합니다.

5.2 극성 식별

패키지 도면 또는 관련 노트는 애노드와 캐소드 단자를 명확히 표시해야 합니다. 올바른 극성 연결은 장치 동작에 필수적입니다. 일반적으로 캐소드는 노치, 점, 더 짧은 리드, 또는 PCB 풋프린트 상의 다른 패드 모양으로 표시될 수 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

장치의 무결성과 신뢰성을 유지하기 위해서는 적절한 취급과 솔더링이 필요합니다.

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

본 LED는 최대 솔더링 온도 260°C로 등급이 매겨졌으며 최대 2회의 리플로우 사이클을 견딜 수 있습니다. 플라스틱 패키지와 내부 와이어 본드에 대한 손상을 방지하기 위해 피크 온도와 액상선 이상 시간을 신중하게 제어하면서 표준 무연 리플로우 프로파일을 따라야 합니다.

6.2 습기 민감도 및 보관

본 장치는 습기 민감도 등급(MSL)을 가집니다. 데이터시트는 레벨 1 등급을 지정하며, 이는 봉투를 개봉하기 전에 ≤30°C/85% RH에서 무기한 보관할 수 있음을 의미합니다. 그러나 특정 보관 조건이 권장됩니다: 개봉 전, ≤30°C/≤90% RH에서 보관; 개봉 후, ≤30°C/≤85% RH에서 보관. 지정된 플로어 라이프를 초과하거나 건조제 지시약이 습기 침입을 나타내는 경우, 리플로우 솔더링 전에 60±5°C에서 24시간 동안 베이킹 전처리가 필요합니다.

6.3 애플리케이션에서의 열 관리

신뢰할 수 있는 동작과 높은 광 출력을 유지하기 위해서는 본 LED를 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 우수한 열전도성을 가진 다른 기판에 장착해야 합니다. 솔더 패드에서 방열판까지의 열 경로는 연속 동작 중 접합 온도를 최대 정격보다 훨씬 낮게 유지하도록 설계되어야 합니다. 열 인터페이스 재료와 적절한 방열판 사용을 강력히 권장합니다.

6.4 전기적 보호

장치에 일부 통합 ESD 보호 기능이 있을 수 있지만, 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지는 않았습니다. 전압 스파이크, 역연결 또는 기타 전기적 과응력 조건으로부터의 손상을 방지하기 위해 회로 설계에서 직렬 전류 제한 저항 및/또는 병렬 과도 전압 억제 다이오드와 같은 외부 보호 장치를 고려해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

LED는 자동화 조립을 위해 방습 포장으로 공급됩니다.

7.1 캐리어 테이프 및 릴 사양

장치는 릴에 감겨진 엠보싱 캐리어 테이프에 포장됩니다. 표준 적재 수량은 릴당 2000개이며, 최소 주문 수량은 1000개입니다. 피크 앤 플레이스 장비와의 호환성을 보장하기 위해 캐리어 테이프 포켓, 커버 테이프 및 릴 자체에 대한 상세 치수가 데이터시트에 제공됩니다.

7.2 제품 라벨링

릴 라벨에는 추적성과 올바른 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다: 고객 부품 번호(CPN), 제조사 부품 번호(P/N), 로트 번호, 포장 수량(QTY), 그리고 광속(CAT), 색상(HUE), 순방향 전압(REF)에 대한 특정 빈 코드입니다. 습기 민감도 등급(MSL-X)도 표시됩니다.

8. 애플리케이션 설계 고려사항

8.1 구동 회로 설계

최대 1A까지 전달할 수 있는 적절한 정전류 LED 구동 IC 또는 회로를 선택하십시오. 구동기는 순방향 전압 범위(2.95V-3.95V)를 고려해야 하며 필요한 보호 기능(과전류, 과온도, 개방/단락 회로)을 포함해야 합니다. 플래시 애플리케이션의 경우, 구동기가 높은 피크 펄스 전류를 처리할 수 있는지 확인하십시오.

8.2 광학 설계

120도 람베르시안 방사 패턴은 많은 일반 조명 애플리케이션에 적합합니다. 집속된 빔(예: 손전등)의 경우, 반사경이나 렌즈와 같은 2차 광학 장치가 필요합니다. 작은 패키지 크기는 컴팩트한 광학 시스템 설계를 용이하게 합니다.

8.3 열 설계

예상 전력 소산(IF * VF)을 계산하고 열저항(Rth)을 사용하여 PCB의 열 기준점 위의 접합 온도 상승을 추정하십시오. 특히 높은 주변 온도 환경이나 밀폐형 기구에서 Tj를 안전한 한계 내로 유지하기 위해 시스템의 방열판이 충분한지 확인하십시오. 고출력 연속 동작의 경우 능동 냉각(팬)이 필요할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 포지셔닝

본 LED는 컴팩트한 SMD 패키지에서 높은 광속(245 lm)과 높은 효율(72 lm/W)의 조합을 통해 시장에서 자리매김합니다. 주요 차별화 요소로는 영역 조명에 적합한 넓은 120도 시야각, 색상 및 광속 일관성을 위한 명확한 빈닝 구조, 그리고 엄격한 환경 표준(RoHS, REACH, 할로겐 프리) 준수가 있습니다. 표준 중출력 LED와 비교하여 더 높은 단일 지점 밝기를 제공하여 카메라 플래시와 같은 집중 광원이 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 전용 플래시 LED와 비교하여 일반 조명 작업에 더 나은 효율과 더 넓은 시야각을 제공할 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

10.1 손전등 모드와 펄스 모드 전류 정격의 차이는 무엇인가요?

손전등 모드(최대 350 mA)는 연속 DC 동작을 의미합니다. 펄스 모드(최대 1000 mA)는 카메라 플래시에 사용되는 단시간 고전류 버스트를 의미하며, 과열을 방지하기 위해 펄스 폭, 듀티 사이클 및 사이클 수에 엄격한 제한이 있습니다.

10.2 이 LED에 대해 열 관리가 왜 그렇게 중요한가요?

작은 패키지에서의 높은 전력 소산(1A에서 최대 ~4W)은 높은 열유속을 초래합니다. 과도한 접합 온도는 루멘 감소(시간 경과에 따른 광 출력 감소)를 가속화하고 색 좌표를 이동시킬 수 있습니다. 또한 궁극적으로 파괴적인 고장을 일으킬 수 있습니다. 적절한 방열판은 신뢰성에 있어 필수 불가결합니다.

10.3 리튬 이온 배터리로 이 LED를 직접 구동할 수 있나요?

아니요. 리튬 이온 배터리의 전압(일반적으로 3.0V-4.2V)은 조절되지 않으며 LED의 최대 순방향 전압을 초과하거나 과도한 전류를 유발할 수 있습니다. 안정적이고 안전하며 일관된 성능을 보장하기 위해서는 정전류 구동 회로가 필수적입니다.

10.4 부품 번호 ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X를 어떻게 해석하나요?

부품 번호는 주요 빈 정보를 인코딩합니다: 'NB5060'은 5060 색상 빈(5000-6000K CCT)을 나타냅니다. 'J6'은 광속 빈(220-250 lm)을 나타냅니다. '2932'(본 사양표의 문맥에서 유추됨)는 순방향 전압 빈(2.95-3.25V)을 나타냅니다. 'F3X'는 특정 광학 또는 패키지 변종을 가리킬 수 있습니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

11.1 휴대폰 카메라 플래시 모듈

이 애플리케이션에서 LED는 전용 플래시 구동 IC에 의해 구동됩니다. 설계는 짧은 지속 시간(예: 400ms) 동안 매우 높은 순간 전류(최대 1A 펄스)를 전달하여 밝은 플래시를 생성하는 데 중점을 둡니다. 주요 과제는 휴대폰의 제한된 공간 내에서 높은 피크 전력 소산을 열적으로 관리하고 구동기가 배터리에서 필요한 전류를 공급할 수 있는지 확인하는 것입니다. LED의 높은 효율은 플래시 밝기를 극대화하면서 배터리 소모를 최소화하는 데 도움이 됩니다.

11.2 휴대용 작업등 또는 손전등

휴대용 손전등의 경우, MCPCB에 여러 개의 LED가 사용될 수 있습니다. 벅 또는 부스트 정전류 구동기(배터리 구성에 따라 다름)가 조절 가능한 밝기 수준을 제공합니다. 설계는 견고한 열 관리에 중점을 둡니다—MCPCB는 방열판 역할을 하는 상당한 알루미늄 하우징에 부착됩니다. 넓은 120도 빔 각도는 좋은 영역 커버리지를 제공하여 복잡한 광학 장치의 필요성을 줄일 수 있습니다.

12. 동작 원리

이는 형광체 변환 백색 LED입니다. 핵심은 순방향 바이어스 시(전계발광) 청색광을 방출하는 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 만들어진 반도체 칩입니다. 이 청색광은 칩을 코팅한 세륨 도핑 옥트륨 알루미늄 가닛(YAG:Ce) 형광체 층에 의해 부분적으로 흡수됩니다. 형광체는 일부 청색 광자를 노란색/녹색 스펙트럼의 더 긴 파장으로 다운 변환합니다. 남은 청색광과 변환된 노란색광의 혼합물은 인간의 눈에 백색광으로 인지됩니다. 형광체 구성과 두께에 의해 제어되는 청색과 노란색 방출의 정확한 비율이 상관 색온도(CCT)를 결정합니다—본 경우, 쿨 화이트(5000-6000K)입니다.

13. 기술 트렌드 및 맥락

본 장치는 고체 조명의 지속적인 트렌드를 반영합니다: 증가하는 광효율(루멘/와트), 더 엄격한 빈닝을 통한 향상된 색상 일관성, 환경 규정 준수 등입니다. 더 작은 패키지에서 더 높은 광속을 위한 추진은 열 관리와 형광체 기술의 한계를 넓히고 있습니다. 미래의 진화는 더 높은 CRI와 온도 및 시간에 따른 더 나은 색상 안정성을 위한 새로운 형광체 재료, 그리고 패키지 크기와 열저항을 더욱 줄이는 칩 스케일 패키지(CSP) 설계를 포함할 수 있습니다. 이러한 고휘도 LED를 IoT 애플리케이션을 위한 지능형, 연결된 조명 시스템에 통합하는 것도 중요한 트렌드입니다.