LTPL-P033RGB RGB 고출력 LED 데이터시트 - 레드/그린/블루 - 150mA - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTPL-P033RGB는 고출력, 고효율, 초소형의 고체 조명(SSL) 광원입니다. 이 장치는 발광 다이오드(LED)의 긴 수명과 높은 신뢰성이라는 장점을 기존 조명 기술을 대체할 수 있을 만큼의 높은 휘도 수준과 결합하였습니다. 이 제품은 광범위한 응용 분야에서 혁신적인 조명 솔루션을 창출하는 데 설계자에게 상당한 자유도를 제공합니다.

1.1 주요 특징

• 고출력 LED 광원
• 즉시 점등 (100 나노초 미만)
• 저전압 DC 구동
• 저열저항 패키지
• RoHS 준수 및 무연
• 무연 리플로우 솔더링 공정 호환

1.2 목표 응용 분야

본 LED는 다음과 같은 다양한 조명 응용 분야를 위해 설계되었습니다:

• 자동차, 버스, 항공기 실내 독서등
• 손전등, 자전거 전조등과 같은 휴대용 조명
• 건축 조명: 다운라이터, 안내등, 코브 라이팅, 선반 하부 조명, 작업 조명
• 장식 및 엔터테인먼트 조명
• 외부 조명: 볼라드, 보안등, 정원 조명
• 신호 응용: 교통 신호등, 비콘, 철도 건널목 신호등
• 엣지 라이트 사인: 비상구 표시기, 판매점 디스플레이
• 일반 실내/외 상업용 및 주거용 건축 조명

2. 외형 및 기계적 치수

본 장치는 소형 표면 실장(SMD) 패키지를 채택하고 있습니다. 데이터시트에는 별도로 명시되지 않는 한 표준 공차 +/- 0.2 mm로 모든 주요 치수가 제공됩니다. 기계 도면은 패키지 발자국, 리드 배치 및 전체 높이를 보여주며, 이는 PCB 레이아웃 및 열 관리 설계에 매우 중요합니다.

3. 절대 최대 정격 및 특성

모든 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다. 이 한계를 초과하면 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다.

3.1 전기적 정격

• 순방향 전류 (I_F): 모든 색상(레드, 그린, 블루)에 대해 150 mA (연속).
• 순방향 펄스 전류 (I_FP): 모든 색상에 대해 300 mA (펄스). 조건: 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 ≤10μs.
• 소비 전력 (P_D): 레드: 360 mW; 그린: 540 mW; 블루: 540 mW.

3.2 열 및 환경 정격

• 동작 온도 범위 (T_opr): -30°C ~ +85°C.
• 보관 온도 범위 (T_stg): -40°C ~ +100°C.
• 최대 접합 온도 (T_j): 125°C.

중요 참고사항:장시간 역전압 조건에서의 동작은 금지됩니다. 최대 정격 근처에서 동작할 때는 제공된 디레이팅 곡선을 따르는 것이 매우 권장되며, 이는 LED의 정상적이고 신뢰할 수 있는 동작을 보장합니다.

4. 전기-광학적 특성

일반적인 성능 파라미터는 Ta=25°C 및 I_F=150mA에서 측정되었습니다.

4.1 광 출력

• 광속 (일반값): 레드: 21 lm; 그린: 50 lm; 블루: 9 lm. 광속은 적분구를 사용하여 측정된 총 광 출력입니다.
• 광도 (일반값, 참고용): 레드: 6.8 cd; 그린: 12.5 cd; 블루: 3.0 cd.

4.2 스펙트럼 및 전기적 특성

• 주 파장: 레드: 610-630 nm; 그린: 515-535 nm; 블루: 450-470 nm.
• 순방향 전압 (V_F): 레드: 1.5-2.6 V; 그린: 2.8-3.8 V; 블루: 2.8-3.8 V.
• 시야각: 120도 (모든 색상 일반값).

측정 기준:광속, 주 파장 및 순방향 전압 측정은 CAS-140B를 참조합니다.

5. 일반 성능 곡선 분석

본 데이터시트는 회로 및 열 설계에 필수적인 몇 가지 주요 그래프를 제공합니다.

5.1 스펙트럼 분포

그림 1은 각 색상에 대한 상대 스펙트럼 강도 대 파장을 보여줍니다. 이 곡선은 색 순도와 컬러 믹싱 시스템에서의 잠재적 응용을 이해하는 데 매우 중요합니다.

5.2 방사 패턴

그림 2는 공간 방사(강도) 패턴을 보여주며, 넓은 120도 시야각을 확인시켜 줍니다. 이 유형의 패키지에서는 일반적으로 람베르시안 패턴을 보입니다.

5.3 전류 대 전압 (I-V 곡선)

그림 3은 각 색상에 대한 순방향 전류 대 순방향 전압을 그래프로 나타냅니다. 레드 LED는 그린 및 블루 LED(150mA에서 일반적으로 ~3.2V-3.4V)에 비해 낮은 순방향 전압(150mA에서 일반적으로 ~2.0V)을 보입니다. 이는 RGB 시스템에서 각 색상 채널마다 다른 구동 전압 또는 전류 제한 저항이 필요하기 때문에 드라이버 설계에 있어 중요한 파라미터입니다.

5.4 전류 대 광속

그림 4는 순방향 전류와 상대 광속 사이의 관계를 보여줍니다. 출력은 일반 동작 범위 내에서 전류에 대해 선형적이지만, 매우 높은 전류에서는 접합 온도 상승 및 기타 효과로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다.

5.5 열 성능

그림 5는 가장 중요한 그래프 중 하나로, 상대 광속 대 보드 온도를 보여줍니다. 이는 디레이팅 곡선 역할을 합니다. 출력은 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 참고 사항에는 데이터가 양호한 열 접촉을 위해 80% 이상의 솔더링 커버리지를 기반으로 하며, 성능과 수명을 유지하기 위해 보드 온도가 85°C를 초과할 때는 LED를 구동하지 않는 것이 권장된다고 명시되어 있습니다.

5.6 전류 대 주 파장

그림 6은 주 파장이 순방향 전류에 따라 어떻게 이동하는지 보여줍니다. 일반적으로 접합 가열 및 기타 반도체 물리적 효과로 인해 파장은 전류가 증가함에 따라 약간 증가합니다. 이는 색상이 중요한 응용 분야에서 중요합니다.

6. 빈닝 및 분류 시스템

LED는 일관성을 보장하기 위해 150mA에서의 광속 출력을 기준으로 분류(빈닝)됩니다.

6.1 레드 LED 빈 (R1 ~ R5)

빈 범위는 R1 (18-21 lm)에서 R5 (30-33 lm)까지입니다.

6.2 그린 LED 빈 (G1 ~ G7)

빈 범위는 G1 (35-39 lm)에서 G7 (59-63 lm)까지입니다.

6.3 블루 LED 빈 (B1 ~ B4)

빈 범위는 B1 (6-9 lm)에서 B4 (15-18 lm)까지입니다.

각 광속 빈에는 +/-10%의 공차가 적용됩니다. 빈 코드는 추적성을 위해 각 포장 봉지에 표기됩니다.

7. 솔더링 및 조립 가이드라인

7.1 리플로우 솔더링 프로파일

본 장치는 무연 리플로우 솔더링과 호환됩니다. 상세한 온도-시간 프로파일은 다음과 같습니다:

• 피크 온도 (T_P): 최대 260°C.
• 217°C 이상 유지 시간 (T_L): 60-150초.
• 피크 온도 ±5°C 내 유지 시간 (t_P): 최대 5초.
• 예열: 150-200°C에서 60-180초.
• 상승 속도: 최대 3°C/초 (T_Smax에서 T_P까지).
• 하강 속도: 최대 6°C/초.
• 전체 사이클 시간: 25°C에서 피크까지 최대 8분.

7.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 권장 조건은 최대 인두 온도 350°C에서 솔더 접합부당 최대 2초, 단 1회만 적용하는 것입니다.

7.3 조립 시 중요 참고사항

• 모든 온도 사양은 패키지 본체의 상단면을 기준으로 합니다.
• 프로파일은 특정 솔더 페이스트 특성에 따라 조정이 필요할 수 있습니다.
• 피크 온도에서의 급속 냉각(퀜칭) 공정은 권장되지 않습니다.
• 항상 신뢰할 수 있는 접합을 달성할 수 있는 가능한 가장 낮은 솔더링 온도를 사용하십시오.
• 딥 솔더링 방법을 사용하여 조립된 장치는 보증되지 않습니다.

8. 권장 PCB 솔더 패드 레이아웃

모든 치수가 밀리미터 단위로 표기된 상세한 솔더 패드 설계가 제공됩니다. 이 설계는 적절한 솔더 필렛 형성과 애노드/캐소드 패드와 열 패드 또는 보드 금속화 사이의 전기적 절연을 보장합니다. 이 레이아웃을 준수하는 것은 기계적 안정성, 전기적 성능 및 LED 다이에서 PCB로의 최적 열 전달에 매우 중요합니다.

9. 테이프 및 릴 포장 사양

LED는 자동화 조립을 위해 테이프 및 릴 형태로 공급됩니다.

• 릴 크기: 7인치.
• 수량: 풀 릴당 1000개. 잔여물 최소 포장 수량은 500개입니다.
• 포켓 밀봉: 빈 부품 포켓은 상단 커버 테이프로 밀봉됩니다.
• 품질: 연속으로 최대 2개의 누락 LED가 허용됩니다.
• 표준: 포장은 EIA-481-1-L23 사양을 준수합니다.

10. 신뢰성 및 인증 시험

샘플 로트에 대해 광범위한 신뢰성 시험이 수행되었습니다.

10.1 시험 조건 및 결과

각 조건당 22개 샘플에 대해 시험이 수행되었으며, 보고된 고장은 0건입니다:

• 고온/저온/상온 동작 수명 (각 1000시간).
• 고온/저온 보관 수명 (500-1000시간).
• 습열 (85°C/85% RH, 500시간).
• 열 사이클링 (-40°C ~ 100°C, 100 사이클).
• 열 충격 (-40°C ~ 100°C, 100 사이클).

10.2 고장 기준

시험 후, I_F=150mA에서 측정 시 다음 한계 중 하나를 초과하면 장치는 고장으로 간주됩니다:

• 순방향 전압 (V_f) > 초기값의 110%.
• 광속<70% of its initial value.

11. 응용 설계 고려사항

11.1 드라이버 회로 설계

레드 LED(낮은 V_f)와 그린/블루 LED(높은 V_f)의 서로 다른 순방향 전압으로 인해, 일반적인 RGB 드라이버는 별도의 전류 제한 회로 또는 독립 채널을 가진 정전류 드라이버를 사용합니다. 색상당 최대 연속 전류는 150mA입니다. 펄스 동작(예: PWM 디밍)의 경우, 펄스 파라미터가 I_FP rating.

11.2 열 관리

효과적인 방열은 가장 중요합니다. 그림 5의 데이터는 출력이 온도 상승에 따라 감소함을 명확히 보여줍니다. 밝기와 수명을 유지하기 위해:

• 높은 열전도율을 가진 권장 솔더 패드 레이아웃을 사용하십시오.
• LED의 열 경로에 연결된 충분한 구리 면적(열 패드)을 가진 PCB를 설계하십시오.
• 열을 내부 층이나 보드 뒷면으로 전달하기 위해 열 비아 사용을 고려하십시오.
• 최종 응용에서, 고전류 또는 고주변 온도에서 구동할 경우 충분한 공기 흐름 또는 기타 냉각 메커니즘을 확보하십시오.
• 보드 온도를 모니터링하고 85°C를 초과하지 않도록 하십시오.

11.3 광학 설계

120도의 시야각은 일반 조명 및 사인에 적합한 넓고 균일한 빔을 제공합니다. 집중된 빔의 경우, 2차 광학 요소(렌즈 또는 반사판)가 필요합니다. 설계자는 백색광 또는 특정 색상 혼합을 생성할 때 각 색상의 서로 다른 광도를 고려해야 합니다.

12. 비교 및 제품 포지셔닝

LTPL-P033RGB는 컬러 믹싱 또는 개별 색상 출력이 필요한 광범위한 응용 분야에 적합한 범용 고출력 RGB LED로 자리매김하고 있습니다. 주요 장점으로는 표준화된 패키지, 넓은 시야각, 일관성을 위한 명확한 빈닝 구조, 신뢰할 수 있는 제조를 위한 강력한 사양(리플로우 호환성, 테이프 & 릴)이 포함됩니다. 이는 구형 기술을 대체하는 고체 조명 설계를 위한 핵심 구성 요소로 설계되었습니다.

13. 자주 묻는 질문 (기술 데이터 기반)

Q: 동일한 정전압원과 저항으로 세 가지 색상(RGB)을 모두 구동할 수 있나요?

A: 최적의 방법은 아닙니다. 레드 LED는 그린/블루 LED(~3.2V)보다 훨씬 낮은 순방향 전압(~2.0V)을 가집니다. 하나의 전압을 사용하려면 동일한 150mA 전류를 달성하기 위해 각 채널마다 다른 저항값이 필요합니다. 독립적인 정전류 드라이버 또는 PWM 채널을 사용하는 것이 제어 및 컬러 믹싱을 위한 권장 방법입니다.

Q: 시간이 지남에 따라 LED 밝기가 저하되는 주요 원인은 무엇인가요?

A: 주요 원인은 높은 접합 온도입니다. 권장 온도 범위(그림 5 참조) 이상에서 LED를 동작시키면 반도체 재료와 형광체(있는 경우)의 노화 과정이 가속화되어 광 출력이 영구적으로 감소합니다. 적절한 열 관리는 장기적인 신뢰성을 위한 가장 중요한 요소입니다.

Q: 광속 빈 코드를 어떻게 해석하나요?

A: 포장 봉지에 인쇄된 코드(예: R3, G5, B2)는 해당 특정 LED가 150mA에서 보장하는 최소 및 최대 광 출력 범위를 알려줍니다. 이를 통해 설계자는 다중 LED 기구에서 균일한 외관을 위해 일치하는 밝기의 LED를 선택하거나 설계에 필요한 최소 광 출력을 보장할 수 있습니다.

Q: 이 LED는 야외 사용에 적합한가요?

A: 동작 온도 범위(-30°C ~ +85°C)와 습열 시험(85°C/85% RH)의 성공적 통과는 환경 요인에 대한 견고함을 나타냅니다. 그러나 장기간 야외 노출의 경우, LED 패키지 자체는 방수가 되지 않으므로 LED 자체가 습기, 자외선 및 물리적 손상으로부터 보호를 제공하는 기구 내에 적절하게 캡슐화되거나 하우징에 장착되어야 합니다.

14. 실용 설계 예시: RGB 무드 라이트

시나리오:조절 가능한 색상과 밝기를 가진 마이크로컨트롤러 기반 RGB 무드 라이트 설계.

구현:

1. 드라이버:3채널 정전류 LED 드라이버 IC 또는 MCU의 PWM 출력으로 제어되는 세 개의 별도 MOSFET을 사용하십시오. 채널당 전류 제한을 150mA로 설정하십시오.

2. 전원 공급 장치:가장 높은 V_f(블루/그린 ~3.8V 최대)에 전류 조정기의 전압 강하를 더한 값을 수용할 수 있을 만큼 충분히 높은 안정적인 DC 전압을 공급하십시오.

3. 열 관리:LED를 열 패드에 연결된 견고한 구리 영역이 있는 PCB에 장착하십시오. 높은 듀티 사이클을 사용하는 경우, PCB 뒷면에 작은 방열판을 추가하는 것을 고려하십시오.

4. 제어:MCU는 각 색상 채널(레드, 그린, 블루)에 대해 0%에서 100%까지 PWM 듀티 사이클을 독립적으로 조정할 수 있습니다. 이를 통해 기본 출력을 다른 강도로 혼합하여 수백만 가지의 색상을 생성할 수 있습니다.

5. 광학:LED 위에 확산 렌즈나 커버를 사용하여 세 개의 색상 점을 단일하고 균일한 광 영역으로 혼합하십시오.

15. 기술 배경 및 트렌드

발광 다이오드(LED)는 전류가 흐를 때 빛을 방출하는 반도체 소자입니다. 빛의 색상은 사용된 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. LTPL-P033RGB는 단일 패키지에 장착된 레드(AlInGaP 재료 기반 가능성 높음) 및 그린/블루(InGaN 재료 기반)용 개별 다이를 사용합니다. 파워 LED의 트렌드는 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 개선된 색 재현성, 더 높은 신뢰성 및 더 낮은 비용을 지향하고 있습니다. 본 장치는 최신 단색 고출력 LED의 극한 효율성 없이도 다용도 색상 출력이 필요한 응용 분야를 위한 성숙되고 비용 효율적인 솔루션을 대표합니다.