ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H LED 데이터시트 - 웜 화이트 - 210lm @ 1A - 3.2V 전형값 - 120° 시야각 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 까다로운 조명 응용 분야를 위해 설계된 고성능 표면 실장 LED인 ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 소자는 InGaN 칩 기술을 활용하여 2000K에서 2500K 범위의 상관 색온도(CCT)를 가진 웜 화이트 빛을 생성합니다. 주요 설계 목표는 컴팩트한 패키지 내에서 높은 발광 효율을 달성하여 밝고 질 좋은 조명이 필요한 공간 제약이 있는 응용 분야에 적합하도록 하는 것입니다.

이 LED의 핵심 장점은 순방향 전류 1000mA에서 전형적인 광속 210루멘으로, 와트당 61.7루멘의 높은 광학 효율을 제공합니다. 8KV(HBM) 등급의 강력한 ESD 보호 기능을 포함하고 있으며, RoHS, REACH 및 할로겐 프리 요구사항을 포함한 주요 산업 표준을 준수합니다. 목표 시장은 신뢰성과 성능이 중요한 소비자 가전, 자동차 조명, 일반 조명 및 특수 조명 응용 분야를 포함하여 다양합니다.

2. 기술 파라미터 심층 해석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 권장 작동 조건이 아닙니다.

• DC 순방향 전류 (토치 모드): 350 mA. 이는 LED가 처리할 수 있는 최대 연속 DC 전류입니다.
• 피크 펄스 전류: 1200 mA. 이 높은 전류는 특정 펄스 조건(펄스 폭 400 ms, 오프 시간 3600 ms, 최대 30,000 사이클)에서만 허용됩니다. 이는 카메라 플래시 응용 분야에 전형적입니다.
• 접합 온도 (Tj): 145 °C. 반도체 접합부에서 허용 가능한 최대 온도입니다. 이 한계를 초과하면 가속화된 성능 저하 또는 고장의 위험이 있습니다.
• 작동 및 보관 온도: -40°C ~ +85°C (작동), -40°C ~ +100°C (보관).
• 전력 소산 (펄스 모드): 4.74 W. 펄스 작동 중 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력으로, 열 관리에 크게 의존합니다.
• 시야각 (2θ_1/2): 120도. 이 넓은 시야각은 근사적인 람베르시안 방사 패턴을 나타내며, 영역 조명에 적합합니다.

중요 참고사항: 장시간 동안 이러한 최대 정격 값에 가깝거나 그대로 작동하는 것은 강력히 권장되지 않으며, 신뢰성 저하 및 잠재적인 영구 손상으로 이어질 수 있습니다. 여러 최대 정격 값을 동시에 적용하는 것은 허용되지 않습니다.

2.2 전기-광학 특성

이러한 파라미터는 표준 시험 조건(Ts=25°C)에서 측정되며, 소자의 전형적인 성능을 나타냅니다.

• 광속 (I_v): 최소 180 lm, I_F=1000mA에서 전형값 210 lm. 측정 허용 오차는 ±10%입니다.
• 순방향 전압 (V_F): I_F=1000mA에서 2.85V에서 3.95V 범위. 전형값은 약 3.2V입니다. 측정 허용 오차는 ±0.1V입니다. 모든 전기 및 광학 데이터는 자체 발열 효과를 최소화하기 위해 50 ms 펄스를 사용하여 시험됩니다.
• 색온도 (CCT): 2000K ~ 2500K로, 웜 화이트 외관을 정의합니다.

성능은 1000시간 신뢰성 시험을 통해 보증되며, 기준은 광속 저하가 30% 미만입니다. 모든 신뢰성 시험은 1.0 cm x 1.0 cm 금속 코어 인쇄 회로 기판(MCPCB)을 사용한 양호한 열 관리를 가정합니다.

2.3 열 및 신뢰성 특성

효과적인 열 관리는 LED 성능과 수명에 가장 중요합니다. 주요 열 파라미터는 다음과 같습니다:

• 접합 온도 (Tj 최대): 145°C.
• 기판 온도 (T_s): I_F=1000mA로 작동할 때 70°C 이하로 유지되어야 합니다. 이 파라미터는 시스템 열 설계에 매우 중요합니다.
• 솔더링 온도: 리플로우 솔더링 중 최대 260°C의 피크 온도를 견딥니다.
• 허용 리플로우 사이클: 최대 2 사이클.
• 습기 민감도 등급 (MSL): 등급 1. 이는 가장 강력한 등급으로, 베이킹이 필요하기 전에 ≤30°C/85% RH 조건에서 무제한의 플로어 라이프를 나타냅니다. 이는 취급 및 보관을 단순화합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈으로 분류됩니다. 이 소자는 3차원 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 순방향 전압 빈닝

LED는 1000mA에서의 순방향 전압 강하에 따라 세 개의 빈으로 그룹화됩니다:

• 빈 2832: V_F= 2.85V ~ 3.25V
• 빈 3235: V_F= 3.25V ~ 3.55V
• 빈 3539: V_F= 3.55V ~ 3.95V

이를 통해 설계자는 일관된 구동기 성능을 위해 유사한 전기적 특성을 가진 LED를 선택할 수 있습니다.

3.2 광속 빈닝

LED는 1000mA에서의 총 광 출력에 따라 분류됩니다:

• 빈 J5: I_v= 180 lm ~ 200 lm
• 빈 J6: I_v= 200 lm ~ 250 lm
• 빈 J7: I_v= 250 lm ~ 300 lm

부품 번호 "J5"는 이 특정 소자가 J5 밝기 빈에 속함을 나타냅니다.

3.3 색도 (색상) 빈닝

색상은 CIE 1931 색도도 상의 웜 화이트 영역 내에서 정의됩니다. 부품 번호의 "2025" 빈은 이 도표 상의 특정 사각형 영역에 해당하며, 이 빈 내의 모든 LED가 매우 유사한 색도 좌표(x, y)를 가져 2000K에서 2500K 사이의 일관된 웜 화이트 색상 외관을 보장합니다. 색도 좌표의 측정 허용 오차는 ±0.01입니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류 (V-I 곡선)

V-I 곡선은 비선형 관계를 보여줍니다. 순방향 전압은 전류와 함께 증가하며, 매우 낮은 전류에서 약 2.6V에서 시작하여 1200mA에서 약 3.6V까지 상승합니다. 이 곡선은 전류 제한 회로 또는 정전류 구동기 설계에 필수적입니다.

4.2 상대 광속 대 순방향 전류

광 출력은 전류와 함께 비선형적으로 증가합니다. 출력은 0mA에서 1000mA까지 크게 증가하지만, 효율 저하로 인해 가장 높은 전류에서 증가율이 감소할 수 있습니다. 효율 저하는 고전류 밀도에서 내부 효율이 감소하는 LED의 일반적인 현상입니다. 이는 최적의 효율을 위해 권장 전류에서 작동하는 것의 중요성을 강조합니다.

4.3 상관 색온도 (CCT) 대 순방향 전류

CCT는 작동 전류 범위에 걸쳐 상대적으로 안정적이며, 약 1900K에서 2400K 사이에서만 약간 변동합니다. 이 안정성은 디밍 또는 구동 전류 변화에도 불구하고 일관된 색온도가 필요한 응용 분야에 중요합니다.

4.4 스펙트럼 분포 및 방사 패턴

상대 스펙트럼 분포 플롯은 형광체 변환 백색 LED의 특징인 넓은 방사 스펙트럼을 보여주며, 피크 파장(λ_p)은 청색 영역(InGaN 칩에서)에 있고 형광체에서 넓은 노란색/빨간색 방사가 있습니다. 전형적인 방사 패턴은 람베르시안(코사인 법칙)이며, 120도 시야각을 가진 매끄럽고 넓은 빔을 보여주는 극좌표 플롯으로 확인됩니다. X축과 Y축의 강도는 거의 동일합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

LED는 표면 실장 소자(SMD) 패키지로 제공됩니다. 패키지 도면(여기에는 재현되지 않았지만 데이터시트 8페이지에 참조됨)은 길이, 너비, 높이 및 패드 레이아웃을 포함한 중요한 치수를 제공합니다. 달리 명시되지 않는 한 허용 오차는 일반적으로 ±0.1 mm입니다. 도면에는 광학 렌즈 모양, 캐소드 표시 및 PCB 설계를 위한 권장 솔더 패드 풋프린트와 같은 주요 특징이 포함되어 있으며, 이는 적절한 솔더링, 열 전도 및 광학 정렬을 보장하는 데 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

• 리플로우 솔더링: 소자는 최대 260°C의 피크 솔더링 온도를 견딜 수 있습니다. 최대 2회의 리플로우 사이클에 대해 등급이 매겨져 있습니다.
• 열 관리: 명시된 바와 같이, 기판 온도는 1000mA에서 70°C를 초과해서는 안 됩니다. 이는 적절한 PCB(예: MCPCB 또는 충분한 열 비아를 가진 설계)의 사용을 필요로 하며, 응용 분야의 듀티 사이클 및 주변 조건에 따라 추가적인 방열판이 필요할 수 있습니다.
• 보관: MSL 등급 1 소자로서, 일반적인 공장 조건(≤30°C/85% RH)에서는 특별한 건조 보관이 필요하지 않습니다.
• 취급: 통합된 ESD 보호 기능(최대 8KV 등급)이 있지만 더 높은 에너지 사건에 취약할 수 있으므로 표준 ESD 예방 조치를 준수해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

LED는 자동 픽 앤 플레이스 조립을 위해 엠보싱된 캐리어 테이프에 공급됩니다. 각 릴에는 2000개가 포함되어 있으며, 최소 주문 수량은 1000개입니다. 캐리어 테이프에는 데이터시트에 명시된 치수가 있으며, 조립 중 올바른 방향을 보장하기 위한 극성 표시기가 포함되어 있습니다. 릴의 제품 라벨에는 고객 부품 번호(CPN), 제조사 부품 번호(P/N), 로트 번호, 수량 및 세 가지 빈닝 코드(CAT(광속 빈), HUE(색상 빈), REF(순방향 전압 빈))와 MSL 등급이 포함됩니다.

8. 적용 제안

8.1 전형적인 적용 시나리오

• 휴대폰 카메라 플래시: 높은 펄스 전류 처리 능력(1200mA)과 높은 광속으로 인해 모바일 장치의 스트로브 또는 토치 조명으로 사용하기에 이상적입니다.
• 일반 조명: 실내 조명, 장식 조명, 계단 조명, 비상구 표지판 및 기타 건축물 또는 액센트 조명.
• 백라이트: 웜 화이트 빛이 필요한 TFT 디스플레이 백라이트 유닛에 적합합니다.
• 자동차 조명: 내부(주변 조명, 계기판 조명) 및 외부 응용 분야(특정 자동차 인증 요구사항에 따라) 모두에 사용 가능합니다.

8.2 설계 고려사항

• 구동기 설계: 순방향 전압 빈과 원하는 작동 전류(예: 연속 작동용 350mA, 펄스 플래시용 최대 1200mA)에 맞춰진 정전류 구동기를 사용하십시오.
• 열 설계: 이는 가장 중요한 측면입니다. T_j와 T_s를 한계 내로 유지하기 위해 LED 접합부에서 주변 환경까지 필요한 열 저항을 계산하십시오. 고전류 응용 분야에는 MCPCB 또는 절연 금속 기판(IMS)의 사용을 적극 권장합니다.
• 광학 설계: 120도 람베르시안 패턴은 넓고 균일한 조명에 적합합니다. 집중된 빔을 위해서는 2차 광학 요소(렌즈, 반사판)가 필요합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

이 데이터시트에서는 다른 모델과의 직접적인 나란한 비교는 제공되지 않지만, 이 LED의 주요 차별화 특징을 추론할 수 있습니다:

• 웜 화이트에서의 높은 효율: 웜 화이트(2000-2500K) CCT 범위에서 61.7 lm/W를 달성하는 것은 주목할 만한 성능 포인트입니다. 왜냐하면 효율은 쿨 화이트에 비해 웜한 CCT에서 종종 떨어지기 때문입니다.
• 강력한 펄스 처리 능력: 정의된 조건에서의 1200mA 펄스 정격은 카메라 플래시 응용 분야에 특화된 요구사항입니다.
• 통합된 고수준 ESD 보호: 8KV HBM 보호는 일반적인 산업 수준보다 높아, 취급 및 최종 사용에서 더 큰 견고성을 제공합니다.
• 포괄적인 규정 준수: RoHS, REACH 및 할로겐 프리 표준을 충족하며, 이는 현대 전자 제품, 특히 소비자 및 자동차 시장에서 필수적입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 1000mA로 연속 구동할 수 있나요?

A: DC 순방향 전류에 대한 절대 최대 정격은 350mA입니다. 1000mA 값은 광속을 명시하기 위한 시험 조건이며, 일반적으로 펄스 작동(플래시와 같은)과 연관됩니다. 연속 작동의 경우 350mA를 초과해서는 안 되며, 효과적인 열 관리를 통해 기판 온도(T_s)가 70°C 이하로 유지되도록 해야 합니다.

Q: 부품 번호의 "2025"는 무엇을 의미하나요?

A: 색도(색상) 빈을 나타냅니다. 이 빈의 LED는 CIE 도표 상의 정의된 영역 내에 색도 좌표를 가지며, 2000K에서 2500K 사이의 상관 색온도를 가진 웜 화이트 색상을 생성합니다.

Q: 12V 공급 장치에 이 LED를 몇 개까지 직렬로 연결할 수 있나요?

A: 전형적인 V_F가 ~3.2V이므로, 이론적으로 3개의 LED를 직렬로 연결할 수 있습니다(3 * 3.2V = 9.6V). 이는 전류 조정기를 위한 여유 공간을 남깁니다. 그러나 빈닝에서의 최대 및 최소 V_F(2.85V ~ 3.95V)를 고려하고, 직렬 스트링 내 모든 유닛에 걸쳐 이 범위를 처리할 수 있도록 구동기를 설계해야 합니다.

Q: 방열판이 필요한가요?

A: 낮은 전류 이상의 모든 작동에는 필요합니다. 데이터시트는 기판 온도가 1000mA에서 ≤ 70°C여야 하며, 모든 신뢰성 데이터는 1cm² MCPCB 사용을 기반으로 한다고 명시합니다. 낮은 전류에서의 연속 작동의 경우에도 T_j <145°C를 보장하기 위해 열 분석이 여전히 필요합니다.

11. 실제 사용 사례

설계 사례: 휴대용 작업등

설계자가 배터리 구동 고출력 작업등을 만들고 있습니다. 그들은 높은 루멘 출력과 눈에 편안한 웜 화이트 색상 때문에 이 LED를 선택합니다. 그들은 3.7V 리튬 이온 배터리를 사용할 계획입니다. LED를 구동하기 위해, 좋은 효율과 수명을 보장하기 위해 300mA(350mA DC 최대값 미만)로 설정된 부스트 정전류 구동기를 선택합니다. 그들은 LED의 열 패드가 열 비아에 연결된 큰 구리 영역에 적절히 솔더링되도록 보장하기 위해 회로 캐리어이자 방열판 역할을 하는 컴팩트한 알루미늄 PCB를 설계합니다. 넓은 120도 빔 각도는 추가 광학 요소 없이도 좋은 영역 커버리지를 제공합니다. MSL 등급 1은 제조 시설에서의 조립 공정을 단순화합니다.

12. 동작 원리 소개

이는 형광체 변환 백색 LED입니다. 핵심은 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 만들어진 반도체 칩입니다. 순방향 전압이 인가되면, 칩 내에서 전자와 정공이 재결합하여 주로 스펙트럼의 청색 영역에서 광자를 방출합니다. 이 청색광은 칩 위 또는 근처에 도포된 형광체 코팅층(일반적으로 YAG:Ce 또는 유사 물질)을 때립니다. 형광체는 청색광의 일부를 흡수하여 노란색과 빨간색 빛으로 재방출합니다. 남은 청색광과 형광체에서 나온 넓은 스펙트럼의 노란색/빨간색 빛의 혼합물은 인간의 눈에 백색광으로 인지됩니다. 청색광과 형광체 변환 빛의 정확한 비율이 상관 색온도(CCT)를 결정합니다. 빨간색/노란색 함량이 높을수록 이 2000-2500K 소자의 경우처럼 "따뜻한" 백색광이 됩니다.

13. 기술 동향

LED 산업은 이 유형의 소자와 관련된 몇 가지 주요 벡터를 따라 계속 발전하고 있습니다:

• 효율 증가 (lm/W): 칩 에피택시, 형광체 기술 및 패키지 설계의 지속적인 개선이 더 높은 발광 효율을 이끌어 동일한 광 출력에 대해 에너지 소비와 열 부하를 줄입니다.
• 향상된 색상 품질 및 일관성: 형광체 시스템 및 빈닝 공정의 발전으로 인해 웜 화이트 LED에서도 더 엄격한 색상 허용 오차(더 작은 빈 영역)와 더 높은 색 재현 지수(CRI) 값이 가능해지고 있습니다.
• 더 높은 전력 밀도 및 신뢰성: 패키지 재료 및 열 인터페이스 기술이 개선되어 수명(L70, L90 메트릭)을 유지하거나 개선하면서 더 높은 구동 전류와 전력 소산이 가능해지고 있습니다.
• 통합 및 소형화여러 LED 칩, 구동기 및 제어 회로를 단일의 더 스마트한 모듈로 통합하는 추세가 있습니다. 그러나, 광학 및 열 설계에서 최대 유연성이 필요한 응용 분야에는 이와 같은 개별 고출력 LED가 여전히 필수적입니다.
• 센싱을 위한 펄스 성능: 조명을 넘어 LiDAR 또는 3D 센싱을 위한 구조광과 같은 응용 분야에서는 매우 짧고 높은 전류 펄스를 정밀한 타이밍으로 처리하는 능력이 점점 더 중요해지고 있습니다.