HPND3535CZ0112 (EU) 시리즈 LED 데이터시트 - 3.5x3.5x1.6mm - 1.75-2.35V - 1070mW 복사 플럭스 - 660nm 딥 레드 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

HPND3535CZ0112 (EU) 시리즈는 컴팩트한 3535 세라믹 패키지에 담긴 고출력 표면 실장 LED 기술의 최신 버전을 대표합니다. 이 시리즈는 특히 높은 휘도와 우수한 광자 방출 효율을 제공하도록 최적화된 진보된 렌즈 설계로 제작되었습니다. 주로 원예 조명 시장을 타겟으로 하는 이 LED는 식물의 성장과 발달에 영향을 미치는 특정 광 스펙트럼이 필요한 애플리케이션을 위해 현재 이용 가능한 가장 효율적이고 경쟁력 있는 솔루션 중 하나로 자리매김하고 있습니다. 그 핵심 장점으로는 우수한 열 관리를 위한 견고한 세라믹 기판, 신뢰성을 향상시키는 통합 ESD 보호 기능, 그리고 RoHS, REACH 및 할로겐 프리 요구사항을 포함한 엄격한 환경 및 안전 표준 준수가 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 소자는 열 패드 온도가 25°C로 유지되는 조건에서 최대 연속 순방향 전류(IF) 700 mA를 견딜 수 있습니다. 펄스 동작의 경우, 1 kHz에서 듀티 사이클 1/10 조건에서 최대 1250 mA의 피크 펄스 전류(IPulse)가 허용됩니다. 최대 접합 온도(TJ)는 125°C이며, 동작 온도 범위(TOpr)는 -40°C에서 +100°C입니다. 접합에서 납땜 지점까지의 열 저항(Rth)은 8 °C/W로 지정되어 있으며, 이는 열 설계에 매우 중요합니다. 이 부품은 리플로우 중 제한된 시간 동안 최대 260°C의 납땜 온도(TSol)를 견딜 수 있으며, 패키지 열화를 방지하기 위해 최대 2회의 리플로우 사이클만 허용됩니다.

2.2 광도 및 복사 특성

주요 색상 변형은 딥 레드(Deep Red)이며, 피크 파장(λP)은 일반적으로 660 nm에 위치하며, 특정 빈에 따라 655 nm에서 665 nm 사이의 범위를 가집니다. 전형적인 복사 플럭스(광 출력)는 정격 전류 700 mA로 구동되고 열 패드 온도 25°C에서 측정 시 1070 mW입니다. 원예용 핵심 성능 지표인 광합성 광자 플럭스(PPF)는 5.83 μmol/s로 지정됩니다. 전기 출력을 광 출력으로 변환하는 효율을 나타내는 복사 효율은 71%입니다. 시야각(2θ1/2)은 120도로, 넓고 균일한 조명에 적합한 넓은 람베르시안 방사 패턴을 제공합니다.

2.3 전기적 특성

700 mA에서의 순방향 전압(Vf)은 일반적으로 약 2.15V이며, 빈닝 범위는 1.75V(U1 빈)에서 2.35V(U2 빈)까지입니다. 이 소자는 강력한 정전기 방전(ESD) 보호 기능을 제공하여 최대 8000 V(HBM)까지 견딜 수 있어 산업 환경에서의 취급 및 조립에 필수적입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

3.1 복사 출력 빈닝

LED는 광 출력의 일관성을 보장하기 위해 복사 출력 빈으로 분류됩니다. 이 시리즈의 주요 그룹은 최소 복사 출력이 1000 mW이고 최대가 1200 mW인 빈을 포함합니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 대한 특정 플럭스 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 두 그룹으로 빈닝됩니다: U1 (1.75V - 2.05V) 및 U2 (2.05V - 2.35V). 이 빈닝은 동작 전류 700 mA에서 정의됩니다. Vf 빈에 대한 지식은 안정적인 전류 조절과 시스템 내 다중 LED 간의 예측 가능한 전력 소비를 보장하기 위한 구동 회로 설계에 매우 중요합니다.

3.3 파장(색상) 빈닝

딥 레드 발광은 파장 빈닝을 통해 엄격하게 제어됩니다. 사용 가능한 빈은 D5 (655 nm - 660 nm)와 D6 (660 nm - 665 nm)입니다. 이 정밀한 제어는 개화나 줄기 신장과 같은 식물의 다양한 광형태형성 반응을 유발하는 특정 광자 파장이 중요한 원예 애플리케이션에 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 스펙트럼 출력 분포

상대 스펙트럼 출력 분포(SPD) 그래프는 스펙트럼의 다른 부분에서 최소한의 방출을 보이며 660 nm를 중심으로 한 좁고 지배적인 피크를 보여줍니다. 이 단색 특성은 사용되지 않는 파장에 에너지를 낭비하지 않고 순수한 딥 레드 광이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다. 좁은 대역폭은 방출된 광자가 적색 영역에서 최대 흡수를 보이는 광합성을 구동하는 데 매우 효율적임을 보장합니다.

4.2 전류-전압(I-V) 특성

전형적인 I-V 곡선은 순방향 전류와 순방향 전압 간의 관계를 보여줍니다. 정격 700 mA 구동 전류에서 전압은 약 2.15V입니다. 이 곡선은 예상되는 지수 관계를 보여주며, 동작 영역의 기울기는 다이오드의 동적 저항에 대한 정보를 제공하여, 특히 정전류 구성에서 구동기 설계에 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 기계적 치수

패키지는 표준 3535 풋프린트를 따르며, 길이와 너비가 3.5 mm x 3.5 mm입니다. 전체 높이는 약 1.6 mm입니다. 패키지는 우수한 열 전도성을 제공하는 세라믹 기판을 특징으로 하여 LED 접합부에서 발생하는 열을 효율적으로 방출하는 데 도움을 줍니다. 렌즈는 패키지의 필수적인 부분이며, 데이터시트는 취급 중 렌즈에 힘을 가하면 소자 고장으로 이어질 수 있다고 명시적으로 경고합니다.

5.2 패드 구성 및 극성

이 부품에는 세 개의 전기적 패드가 있습니다: 패드 1은 애노드(+)로 지정되고, 패드 2는 캐소드(-)이며, 중앙의 'P' 패드는 열 패드입니다. 열 패드는 애노드 및 캐소드와 전기적으로 절연되어 있다는 점을 반드시 유의해야 합니다. 이 절연은 전기적 단락을 발생시키지 않으면서 냉각을 위해 히트싱크나 PCB 구리 영역에 직접 열 연결을 가능하게 합니다. 손상을 방지하기 위해 조립 시 올바른 극성을 준수해야 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 리플로우 납땜 프로파일

이 부품은 무연(Pb-free) 솔더를 사용하는 표준 표면 실장 기술(SMT) 공정을 위해 설계되었습니다. 상세한 리플로우 프로파일이 제공됩니다: 25°C에서 150°C까지 2-3°C/초의 속도로 예열, 150°C와 200°C 사이에서 60-120초 유지, 그 후 최대 260°C를 초과하지 않는 피크 온도까지 상승. 액상선 온도(217°C) 이상의 시간은 60-90초여야 하며, 피크 온도의 5°C 이내 시간은 20-40초여야 합니다. 최대 램프 다운 속도는 3-5°C/초입니다.

6.2 중요 조립 참고사항

이 소자의 수분 민감도 등급(MSL)은 1이며, 이는 ≤30°C / 85% 상대 습도 조건에서 무제한의 플로어 라이프를 가지며 적절히 보관 시 사용 전 베이킹이 필요하지 않음을 의미합니다. 그러나 패키지와 내부 본딩에 열 응력을 피하기 위해 리플로우 납땜은 2회를 초과하여 수행하지 않는 것이 강력히 권장됩니다. 납땜 후에는 기계적 응력이 솔더 조인트나 세라믹 패키지 자체를 파손할 수 있으므로 인쇄 회로 기판(PCB)을 구부리지 않아야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

제품은 핵심 특성을 인코딩하는 포괄적인 부품 번호로 식별됩니다. 예시 주문 코드가 제공됩니다: HPND3535CZ0112-NDR55651K0X24700-4H(EU). 이 코드는 시리즈, 딥 레드 색상(NDR), 복사 출력 빈, 파장 빈(D5/D6), 순방향 전압 빈(U1/U2), 구동 전류(700mA), 및 규정 준수 표시(EU)를 지정합니다. 설계자는 애플리케이션에 필요한 정확한 성능 빈 조합을 수신하기 위해 전체 주문 코드를 사용해야 합니다.

8. 애플리케이션 권장사항

8.1 주요 애플리케이션 시나리오

원예 조명:이것이 주요 애플리케이션입니다. 660nm 딥 레드 광은 광합성 과정, 특히 광계 II 반응을 구동하는 데 매우 중요합니다. 온실 보조 조명, 수직 농장 및 식물 생장 챔버에서 성장을 가속화하고, 개화를 제어하며, 수확량을 증가시키기 위해 사용됩니다.

장식 및 엔터테인먼트 조명:순수하고 채도 높은 빨간색은 특정 색상 포인트가 필요한 건축물 액센트 조명, 무대 조명 및 테마 엔터테인먼트 장소에 적합합니다.

신호 및 상징 조명:상태 표시기, 비상구 표지판 또는 고휘도, 신뢰할 수 있는 적색 광원이 필요한 기타 애플리케이션에 사용될 수 있습니다.

8.2 설계 고려사항

열 관리:8 °C/W의 열 저항과 125°C의 최대 접합 온도를 고려할 때, 효과적인 방열은 가장 중요합니다. 전기적으로 절연된 열 패드는 필요한 경우 열 전도성은 있지만 전기적으로 절연된 재료를 사용하여 PCB의 충분히 큰 구리 영역이나 전용 히트싱크에 연결되어야 합니다. 불충분한 냉각은 광 출력 감소, 광속 감가 가속화 및 잠재적인 조기 고장으로 이어질 것입니다.

구동 전류:정격 700 mA로 동작하지만, 더 낮은 전류에서 동작하면 효율(와트당 루멘 또는 μmol/J)과 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다. 구동기는 안정적이고 균일한 성능을 보장하기 위해 사용된 LED의 순방향 전압 빈에 맞는 정전류 타입이어야 합니다.

광학 설계:120도의 시야각은 넓은 커버리지를 제공합니다. 더 집중된 빔이 필요한 애플리케이션의 경우, 반사경이나 렌즈와 같은 2차 광학 장치를 사용할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

HPND3535CZ0112 (EU) 시리즈는 몇 가지 핵심 기능을 통해 고출력 LED 시장에서 차별화됩니다. 플라스틱 대신 세라믹 패키지를 사용함으로써 우수한 열 성능과 장기적인 신뢰성을 제공하며, 특히 원예에서 흔한 고구동 조건에서 더욱 그렇습니다. 71%의 높은 복사 효율은 열로 낭비되는 에너지를 줄여 더 컴팩트한 조명기구 설계를 가능하게 합니다. 표준 700mA 구동 전류에서 높은 PPF(5.83 μmol/s)와 660nm 주변의 정밀한 파장 타겟팅의 조합은 광합성 효율에 특히 최적화되어 있어, 전용 식물 생장등 애플리케이션에서 광범위 스펙트럼이나 효율이 낮은 적색 LED보다 종종 더 나은 성능을 발휘합니다.

10. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 복사 플럭스(mW)와 광합성 광자 플럭스(PPF)의 차이는 무엇인가요?

A: 복사 플럭스는 와트 단위로 방출되는 총 광 출력을 측정합니다. PPF는 초당 방출되는 광합성 활성 광자(400-700 nm 범위)의 수를 초당 마이크로몰(μmol/s) 단위로 측정합니다. PPF는 식물 성장과 관련된 지표인 반면, 복사 플럭스는 총 광 출력을 설명합니다.

Q: 이 LED를 정전압 소스로 구동할 수 있나요?

A: 아니요. LED는 전류 구동 소자입니다. 그들의 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며 개체마다 다릅니다(빈닝에서 볼 수 있듯이). 정전압 소스는 열 폭주와 LED 파손으로 이어질 수 있습니다. 항상 정전류 구동기를 사용하십시오.

Q: 열 패드는 왜 전기적으로 절연되어 있나요?

A: 전기적 절연은 패드가 애노드와 캐소드 사이에 전기적 단락을 발생시키지 않으면서 최대 열 방출을 위해 PCB의 큰 구리 평면에 직접 납땜될 수 있게 합니다. 이는 열 설계를 단순화하고 냉각 효율을 향상시킵니다.

Q: 660nm 파장은 다른 적색에 비해 식물에 어떻게 유익한가요?

A: 엽록소 흡수는 스펙트럼의 적색 및 청색 영역에서 정점을 이룹니다. 660nm 파장은 엽록소 a와 b의 주요 흡수 피크와 밀접하게 일치하여 광합성의 광반응을 구동하는 데 매우 효율적이며, 개화와 같은 파이토크롬 매개 과정에 영향을 미칩니다.

11. 실용 애플리케이션 사례 연구

시나리오: 수직 농장에서 엽채류를 위한 보조 조명 모듈 설계.

조명 엔지니어가 상추를 재배하는 수직 농장의 티어 사이에 장착될 슬림 프로파일 LED 바를 설계하고 있습니다. 목표는 제한된 공간 내에서 성장률을 극대화하기 위해 강력하고 에너지 효율적인 빛을 제공하는 것입니다.

설계 선택:엔지니어는 높은 PPF 출력과 엽채류 성장 촉진에 이상적인 660nm 파장 때문에 HPND3535CZ0112 (EU) 시리즈를 선택합니다. 광 강도를 극대화하기 위해 더 높은 복사 출력 빈(S3, 1100-1200mW)의 부품을 선택합니다. 이 LED의 고밀도 어레이는 700mA 구동 전류에서 발생하는 열 부하를 효과적으로 관리하기 위해 알루미늄 코어 PCB(MCPCB)에 배치됩니다. 넓은 120도 빔 각도는 추가 광학 장치 없이도 식물 캐노피 전체에 걸쳐 균일한 빛 분포를 보장하여 모듈을 슬림하게 유지합니다. 구동기는 농장의 전력 시스템 입력 전압 범위를 수용하면서 필요한 전류를 공급할 수 있는 정전류 타입으로 선택됩니다. 결과는 광합성에 가장 필요한 곳에 광자를 효율적으로 전달하는 컴팩트하고 고출력의 라이트 바입니다.

12. 기술 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전류가 흐를 때 빛을 방출하는 반도체 소자입니다. 이 현상은 전기발광이라고 하며, 소자 내에서 전자가 전자 정공과 재결합할 때 광자의 형태로 에너지를 방출할 때 발생합니다. 빛의 색상(파장)은 사용된 반도체 재료의 에너지 밴드 갭에 의해 결정됩니다. HPND3535CZ0112와 같은 딥 레드 LED의 경우, 일반적으로 알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드(AlGaInP)와 같은 재료를 사용하여 660nm 방출을 달성합니다. 세라믹 패키지는 보호용 외피이자 중요한 열 경로 역할을 하며, 작은 반도체 칩(접합부)에서 외부 환경으로 열을 전도하여 성능과 신뢰성을 유지합니다.

13. 기술 동향 및 발전

원예 조명 부문은 LED 기술의 상당한 발전을 주도하고 있습니다. 동향은 더 높은 광자 효율(μmol/J)로 나아가 식물 성장 단위당 전기 비용을 줄이는 방향입니다. 또한 단순한 딥 레드와 블루를 넘어서는 특정 스펙트럼 출력을 가진 LED 개발에 초점이 맞춰져 있으며, 이에는 식물 형태 및 개화에 영향을 미치는 원적외선(730nm)과 해충/질병 제어를 위한 자외선 파장이 포함됩니다. 개선된 패키지 설계는 열 저항을 계속해서 낮추어 단일 발광체에서 더 높은 구동 전류와 더 큰 광 출력을 가능하게 합니다. 더 나아가, 맞춤형 스펙트럼을 만들기 위해 단일 패키지에 다중 단색 칩(예: 레드, 블루, 원적외선)을 통합하는 것은 활발히 개발 중인 분야로, 조명 설계자에게 다양한 작물과 성장 단계에 대한 빛 레시피를 전례 없이 제어할 수 있는 가능성을 제공합니다.