ELCH08 LED 데이터시트 - 고효율 백색 LED - 1A에서 290lm - 2.85-3.9V - 120° 시야각 - 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고효율 백색 발광 다이오드(LED) 부품에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 컴팩트한 패키지 설계로 높은 광 출력을 제공하여, 밝은 조명이 필요한 공간 제약이 있는 애플리케이션에 적합합니다. 핵심 장점으로는 구동 전류 1A에서 전형적인 290루멘의 광속과 약 87루멘/와트에 해당하는 광 효율을 포함합니다. LED는 강력한 ESD 보호 기능을 내장하여 취급 및 조립 시 신뢰성을 향상시킵니다. RoHS 지침을 완전히 준수하며 무연 공정으로 제조됩니다.

1.1 목표 애플리케이션

이 LED는 광범위한 조명 목적으로 설계되었습니다. 주요 애플리케이션으로는 모바일 기기 및 디지털 비디오 장비의 카메라 플래시 또는 스트로브 광원으로 사용되는 것이 포함됩니다. 또한 일반 실내 조명, TFT 디스플레이 백라이트, 다양한 장식 또는 엔터테인먼트 조명 시스템에도 매우 적합합니다. 더 나아가, 자동차 내장 및 외장 조명 기능뿐만 아니라 비상구 표시등 및 계단 표시등과 같은 안전 및 유도 조명에도 사용됩니다.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

다음 섹션들은 절대 최대 정격 및 전형적인 동작 조건에서 도출된 소자의 주요 기술 파라미터에 대한 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격들은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 정상 동작을 위한 것이 아닙니다.

• DC 순방향 전류 (토치 모드): 350 mA. 이는 LED가 처리할 수 있는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 피크 펄스 전류: 1500 mA. 이 높은 전류는 카메라 플래시 동작에 전형적인 특정 펄스 조건(최대 400ms 지속 시간, 10% 듀티 사이클)에서만 적용될 수 있습니다.
• ESD 내성 (HBM): 8 kV. 이 소자는 JEDEC JS-001-2017(구 JEDEC 3b) 표준에 따른 높은 정전기 방전 보호 기능을 제공하며, 이는 조립 및 취급 신뢰성에 매우 중요합니다.
• 접합 온도 (Tj): 150 °C. 반도체 접합에서 허용되는 최대 온도입니다.
• 동작 및 저장 온도: -40 °C ~ +85 °C (동작), -40 °C ~ +100 °C (저장).
• 열 저항 (Rth): 3.4 °C/W. 이 파라미터는 접합부에서 주변으로 열이 얼마나 효과적으로 전달되는지를 나타냅니다. 값이 낮을수록 열 성능이 더 좋음을 의미합니다.
• 전력 소산 (펄스 모드): 6.42 W. 펄스 조건에서 소자가 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 시야각 (2θ1/2): 120도 ± 5°. 이는 광도가 피크 광도의 절반 이상인 각도 범위를 정의하며, 넓고 람베르시안(Lambertian)에 가까운 방사 패턴을 생성합니다.

중요 참고사항: 이 소자는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다. 최대 정격에서의 연속 동작은 열화 및 잠재적 고장을 초래하므로 금지됩니다. 모든 신뢰성 사양은 1.0 cm² 금속 코어 인쇄 회로 기판(MCPCB)에서 제어된 열 관리 하에 검증되었습니다.

2.2 전기-광학 특성 (Ts=25°C)

이 파라미터들은 전형적인 테스트 조건(50ms 펄스, 납땜 패드 25°C)에서 측정되며 예상 성능을 나타냅니다.

• 광속 (Iv): IF=1000mA에서 260 lm (최소), 300 lm (전형).
• 순방향 전압 (VF): IF=1000mA에서 2.85V (최소), 3.90V (최대). 전형적인 값은 이 범위 내에 있습니다.
• 관련 색온도 (CCT): 5500K ~ 6500K로, "쿨 화이트" 또는 "데이라이트 화이트" 색온도 범위에 속합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 성능 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 밝기, 전압 강하 및 색상에 대한 특정 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 순방향 전압 빈닝

LED는 IF=1000mA에서 세 가지 전압 빈으로 분류됩니다:
- 빈 2832: VF = 2.85V ~ 3.25V.
- 빈 3235: VF = 3.25V ~ 3.55V.
- 빈 3539: VF = 3.55V ~ 3.90V.
이 빈닝은 순방향 전압 변동을 고려하여 안정적인 구동 회로 설계에 도움이 됩니다.

3.2 광속 빈닝

LED는 IF=1000mA에서의 광 출력에 따라 분류됩니다:
- 빈 J7: Iv = 260 lm ~ 300 lm.
- 빈 J8: Iv = 300 lm ~ 330 lm.
- 빈 J9: Iv = 330 lm ~ 360 lm.
이를 통해 최종 애플리케이션에서 예측 가능한 밝기 수준을 보장합니다.

3.3 색도 (색상) 빈닝

백색광 색도는 CIE 1931 (x, y) 색좌표로 정의됩니다. 이 소자의 주요 빈은5565이며, 5500K ~ 6500K의 CCT 범위를 목표로 합니다. 이 빈의 특정 기준점은 좌표 (0.3166, 0.3003)에 있으며, CIE 차트 상에 정의된 사각형 허용 오차 박스를 가집니다. 색좌표의 측정 허용 오차는 ±0.01입니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 동작 조건에서 소자의 거동에 대한 통찰력을 제공합니다.

4.1 상대 스펙트럼 분포

스펙트럼 파워 분포 곡선은 각 파장에서 방출되는 빛의 강도를 보여줍니다. 형광체 코팅이 된 청색 InGaN 칩 기반의 백색 LED의 경우, 스펙트럼은 일반적으로 칩에서 나오는 지배적인 청색 피크와 형광체에서 나오는 더 넓은 황색/적색 방사 대역을 특징으로 합니다. 결합된 출력이 백색광을 생성합니다. 피크 파장(λp)과 전체 스펙트럼 형상은 색 재현 지수(CRI)와 인지되는 색상 품질에 영향을 미칩니다.

4.2 전형적인 방사 패턴

극좌표 방사 패턴은 광도의 공간적 분포를 보여줍니다. 제공된 곡선은 광도가 시야각의 코사인에 거의 비례하는 근사 람베르시안 패턴을 나타냅니다. 이는 일반 조명 및 플래시 애플리케이션에 적합한 넓고 균일한 조명을 생성합니다. X축과 Y축 패턴이 유사하게 표시되어 대칭적인 방사를 나타냅니다.

4.3 순방향 전압 대 순방향 전류 (V-I 곡선)

이 곡선은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 순방향 전압은 전류와 함께 증가하지만 선형적으로는 아닙니다. 이 곡선을 이해하는 것은 소산 전력(Vf * If)이 열을 발생시키므로 열 관리 및 구동기 설계에 필수적입니다.

4.4 상대 광속 대 순방향 전류

이 그래프는 광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 초기에는 광속이 전류와 거의 선형적으로 증가합니다. 그러나 더 높은 전류에서는 접합 온도 증가 및 기타 반도체 물리 효과로 인해 효율 저하가 발생하여 광속의 상대적 증가가 감소합니다. 권장 전류 이상으로 동작하면 효율이 감소하고 노화가 가속화됩니다.

4.5 CCT 대 순방향 전류

이 곡선은 관련 색온도가 구동 전류에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 일반적으로 형광체 변환 백색 LED의 경우, 매우 높은 전류에서 청색 펌프 LED와 형광체 간의 차등 효율 변화로 인해 CCT가 증가(빛이 더 차갑거나 푸르게 변함)할 수 있습니다. 그래프는 동작 전류 범위에서 CCT가 상대적으로 안정적으로 유지되는 것을 보여주며, 이는 일관된 색상 성능을 위해 바람직합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

LED 패키지의 물리적 치수와 구조는 PCB 레이아웃, 열 관리 및 광학 설계에 매우 중요합니다.

5.1 패키지 치수 도면

데이터시트에는 SMD(표면 실장 소자) 패키지의 상세한 치수 도면이 포함되어 있습니다. 주요 치수로는 전체 길이, 너비, 높이 및 패드(단자) 크기와 간격이 있습니다. 달리 명시되지 않는 한 허용 오차는 일반적으로 ±0.1mm입니다. 이 도면은 CAD 소프트웨어에서 PCB 풋프린트(랜드 패턴)를 생성하는 데 필수적입니다.

5.2 극성 식별

패키지에는 극성 마커가 있습니다. 역방향 바이어스를 방지하기 위해 조립 중 올바른 방향은 필수이며, 역방향 바이어스는 지원되지 않으며 소자를 손상시킬 수 있습니다. 극성은 자동 피크 앤 플레이스 머신을 위한 캐리어 테이프에도 표시됩니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 리플로우 납땜 파라미터

이 소자는 260°C의 최대 납땜 온도를 견딜 수 있으며, 이는 표준 무연 리플로우 프로파일(예: IPC/JEDEC J-STD-020)과 호환됩니다. 허용 가능한 최대 리플로우 사이클 수는 3회입니다. 열 충격을 방지하고 LED 부품을 손상시키지 않으면서 신뢰할 수 있는 납땜 접합을 보장하기 위해 권장 온도 프로파일(상승, 침지, 리플로우 피크 및 냉각 속도)을 따르는 것이 중요합니다.

6.2 습기 감도 등급 (MSL)

이 부품은 MSL 레벨 1 등급입니다. 이는 최고 수준의 내습성을 의미하며, 소자는 ≤ 30°C / 85% 상대 습도 조건에서 무제한의 유통 기한을 가지며, 이러한 조건 내에서 보관된 경우 사용 전 베이킹이 필요하지 않습니다. 이는 더 높은 MSL 레벨에 비해 재고 관리를 단순화합니다.

6.3 저장 조건

권장 저장 온도 범위는 -40°C ~ +100°C입니다. MSL 1 등급을 유지하기 위해 부품은 사용 준비가 될 때까지 건조제와 함께 원래의 습기 차단 백에 보관해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

LED는 엠보싱된 캐리어 테이프에 공급되어 릴에 감겨 있으며, 이는 자동 SMD 조립을 위한 표준입니다. 데이터시트는 캐리어 테이프(포켓 피치, 너비 등)와 릴(직경, 허브 크기)의 치수를 제공합니다. 표준 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 테이프에는 배치 머신을 위한 극성 및 공급 방향이 표시됩니다.

7.2 제품 라벨링

릴과 포장에는 추적성과 올바른 사용을 위한 주요 정보가 라벨링되어 있습니다:
- P/N: 제조업체 부품 번호(예: ELCH08-NF5565J7J9283910-FDH).
- LOT NO: 품질 관리를 위한 제조 로트 번호.
- QTY: 포장 내 개수.
- CAT: 광속 빈 코드(예: J7).
- HUE: 색상 빈 코드(예: 5565).
- REF: 순방향 전압 빈 코드(예: 2832, 3235, 3539).
- MSL-X: 습기 감도 등급.

8. 애플리케이션 권장 사항

8.1 설계 고려사항

열 관리: 이는 LED 성능과 수명에 있어 가장 중요한 단일 요소입니다. 낮은 열 저항(3.4°C/W)은 적절한 방열판과 함께만 효과적입니다. 납땜 패드에서 열을 전도하기 위해 충분한 구리 면적을 가진 PCB 또는 전용 금속 코어 PCB(MCPCB)를 사용하십시오. IF=1000mA에서 최대 기판 온도는 70°C로 지정됩니다.
전류 구동: 안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 정전압원이 아닌 정전류 LED 구동기를 사용하십시오. 연속(토치) 및 펄스(플래시) 모드 모두에 대한 절대 최대 전류 정격을 준수하십시오.
광학 설계: 넓은 120도 시야각은 광범위한 커버리지가 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 집중된 빔의 경우 2차 광학(렌즈, 반사판)이 필요합니다. 람베르시안 방사 패턴은 광학 모델링을 단순화합니다.

8.2 ESD 주의사항

소자가 높은 ESD 보호 기능(8kV HBM)을 가지고 있더라도, 누적 손상이나 잠재적 결함을 방지하기 위해 취급 및 조립 중 표준 ESD 관리 관행(접지된 작업대, 손목 스트랩 사용 등)을 여전히 따라야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

데이터시트에서 다른 특정 모델과의 직접적인 나란한 비교는 제공되지 않지만, 이 LED의 주요 차별화 특징은 다음과 같이 추론할 수 있습니다:
- 높은 광 효율: 1A에서 87 lm/W는 고출력 SMD LED 등급에서 경쟁력 있는 효율로, 주어진 광 출력에 대해 더 낮은 에너지 소비와 감소된 열 부하로 이어집니다.
- 고전류 펄스 능력: 플래시 애플리케이션을 위한 1500mA 피크 펄스 정격은 카메라 플래시에 적합한 매우 밝고 짧은 지속 시간의 빛 폭발을 가능하게 하는 중요한 특징입니다.
- 견고한 ESD 정격: 8kV HBM은 더 낮거나 지정되지 않은 ESD 정격을 가진 많은 LED에 비해 우수한 취급 견고성을 제공합니다.
- 포괄적인 빈닝: 3가지 파라미터(광속, 전압, 색상) 빈닝은 시스템 성능을 더 엄격하게 제어할 수 있게 하며, 색상과 밝기 일관성을 요구하는 애플리케이션에 유리합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 3.3V 전원으로 이 LED를 구동할 수 있나요?
A: 직접적으로는 불가능합니다. 순방향 전압(Vf)은 1A에서 2.85V ~ 3.90V 범위입니다. 3.3V 전원은 낮은 Vf 유닛을 간신히 켤 수는 있지만 적절한 전류 조절을 제공할 수 없습니다. 정전류 구동 회로가 필요합니다.

Q2: "토치 모드"(350mA)와 테스트 조건(1000mA)의 차이는 무엇인가요?
A: "토치 모드"는 최대연속DC 전류(350mA)를 의미합니다. 1000mA 사양은펄스동작(예: 50ms 펄스)을 위한 것으로, 일반적으로 성능 벤치마킹 및 플래시 애플리케이션에 사용됩니다. 1000mA에서의 연속 동작은 최대 정격을 초과하여 고장을 일으킬 것입니다.

Q3: 광속 빈 J7, J8, J9을 어떻게 해석해야 하나요?
A: 이들은 밝기 빈입니다. 설계에 최소 300루멘이 필요한 경우 빈 J8 또는 J9를 선택해야 합니다. 빈 J7을 사용하면 요구되는 밝기 미만의 유닛이 나올 수 있습니다. 주문 시 필요한 빈을 지정하십시오.

Q4: 방열판이 필요한가요?
A: 절대적으로 필요합니다. 1A 펄스에서의 전력 소산은 최대 거의 4W(3.9V * 1A)에 이를 수 있습니다. 적절한 방열판 없이는 접합 온도가 한계를 빠르게 초과하여 급격한 광속 저하, 색상 변화 및 파국적 고장으로 이어질 것입니다.

11. 실제 사용 사례 예시

시나리오: 휴대폰 카메라 플래시 설계
1. 구동기 선택: 1500mA 펄스를 제공할 수 있고 펄스 폭(예: ~400ms) 및 듀티 사이클(<10%)을 엄격하게 제어할 수 있는 컴팩트하고 고효율의 스위치 모드 정전류 구동기 IC를 선택하십시오.
2. PCB 레이아웃: LED를 큰 구리 영역 또는 내부 접지면에 연결된 전용 열 패드에 배치하십시오. 패드 아래에 여러 개의 비아를 사용하여 열을 다른 층으로 전도하십시오. 트레이스 인덕턴스를 최소화하기 위해 구동기 IC를 가까이 배치하십시오.
3. 광학 통합: LED 위에 간단한 플라스틱 렌즈 또는 도광판을 배치하여 빛을 확산시키고 핫스팟을 제거하여 카메라 장면에 균일한 조명을 보장합니다. LED의 넓은 시야각은 이 확산에 도움이 됩니다.
4. 부품 선택: 수백만 대의 휴대폰에서 일관된 플래시 색상과 밝기를 위해 엄격한 빈을 지정하십시오: 예를 들어, 색상 빈 5565, 광속 빈 J8 또는 J9, 그리고 구동기 설계를 단순화하기 위한 특정 전압 빈.

12. 동작 원리 소개

이것은 형광체 변환 백색 LED입니다. 핵심은 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 만들어진 반도체 칩으로, 순방향 전압이 인가되고 전자가 칩의 밴드갭을 가로질러 정공과 재결합할 때 청색광을 방출합니다. 이 청색광은 칩을 코팅한 세륨 도핑 옥트륨 알루미늄 가닛(YAG:Ce) 형광체 층에 의해 부분적으로 흡수됩니다. 형광체는 일부 청색 광자를 황색 스펙트럼의 더 긴 파장으로 다운 변환합니다. 남은 청색광과 변환된 황색광의 혼합물은 인간의 눈에 백색광으로 인지됩니다. 청색과 황색 방사의 비율이 관련 색온도(CCT)를 결정합니다.

13. 기술 동향

백색 LED의 발전은 몇 가지 주요 궤적을 따릅니다:
- 효율 증가 (lm/W): 청색 칩의 내부 양자 효율, 패키지의 광 추출, 형광체 변환 효율의 지속적인 개선이 효율을 높여 에너지 소비를 줄입니다.
- 색상 품질 개선: 단순한 청색+YAG 시스템을 넘어 다중 형광체 또는 바이올렛 펌프 시스템으로 이동하여 더 높은 색 재현 지수(CRI)와 각도 간 더 일관된 색상(각도 색상 균일성)을 달성합니다.
- 더 높은 전력 밀도 및 소형화: 이 소자에서 볼 수 있듯이, 더 많은 루멘을 더 작은 패키지에 집어넣는 추세이며, 고급 기판 및 패키지 재료와 같은 더 나은 열 관리 솔루션을 요구합니다.
- 향상된 신뢰성: 재료(형광체, 캡슐화제) 및 패키징 기술의 개선이 운영 수명과 광속 유지(L70, L90 등급)를 계속해서 연장하고 있습니다.
- 스마트 및 통합 솔루션: 시장은 통합 구동기, 센서 또는 통신 기능(Li-Fi)을 가진 LED의 성장을 보이고 있지만, 이 데이터시트는 개별적이고 전통적인 부품을 설명합니다.