SMD HP Shwo(F) 2W 시리즈 LED 데이터시트 - 3535 패키지 - 로열 블루 452.5nm - 2W 출력 - 기술 문서

1. 제품 개요

Shwo(F) 시리즈는 3535 풋프린트를 가진 고출력 표면 실장 LED 패키지의 최신 버전을 나타냅니다. 이 시리즈는 특히 우수한 밝기와 광자 방출 효율을 달성하기 위해 향상된 렌즈 설계로 설계되었습니다. 이 시리즈는 주로 원예에 초점을 맞춘 특수 조명 애플리케이션을 위해 사용 가능한 가장 효율적이고 경쟁력 있는 솔루션 중 하나로 자리매김하고 있습니다.

"Shwo"라는 이름은 중국어 "반짝임"에서 유래되었으며, 이 LED 패키지의 밝고 컴팩트하며 별과 같은 품질을 상징합니다. 그 핵심 장점으로는 컴팩트한 세라믹 SMD 구조, 통합 ESD 보호, 그리고 RoHS, EU REACH 및 할로겐 프리 요구사항을 포함한 주요 환경 및 안전 표준 준수가 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 파라미터들은 LED에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 작동 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 최대 DC 순방향 전류 (I_F): 1000 mA (듀티 사이클 1/10 @ 1 kHz에서).
• 최대 피크 펄스 전류 (I_펄스): 1250 mA.
• 최대 ESD 저항 (HBM): 8000 V, 견고한 핸들링 보호를 제공합니다.
• 역방향 전압 (V_R): 이 LED들은 역방향 바이어스 작동을 위해 설계되지 않았습니다. 역방향 전압을 가하면 즉시 고장날 수 있습니다.
• 열 저항 (R_th): 칩 기술에 따라 10°C/W에서 12°C/W 범위로, 접합부에서 열 패드로 열이 얼마나 효과적으로 전달되는지를 나타냅니다.
• 최대 접합 온도 (T_J): 125°C. 이 온도를 초과하면 수명이 급격히 단축되고 치명적인 고장을 일으킬 수 있습니다.
• 작동 온도 (T_작동): -40°C ~ +100°C, 신뢰할 수 있는 작동을 위한 주변 온도 범위를 정의합니다.
• 최대 솔더링 온도 (T_솔더링): 260°C, 표준 무연 리플로우 프로파일과 호환됩니다.
• 최대 허용 리플로우 사이클: 2 사이클, 부품이 리플로우 솔더링을 견딜 수 있는 횟수를 나타냅니다.

2.2 광학 및 전기적 특성

이는 지정된 테스트 조건 (T_패드= 25°C, I_F= 700 mA)에서 측정된 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 색상 및 파장: 주 파장 452.5 nm의 로열 블루입니다. 이 파장은 엽록소 흡수를 자극하는 데 매우 효과적이며 원예 애플리케이션에서 식물 성장에 중요합니다.
• 방사 플럭스 (광학 출력): 일반 값은 1500 mW입니다. 최소 보장 방사 플럭스는 1300 mW입니다.
• 광합성 광자 플럭스 (PPF): 5.28 µmol/s. 이 지표는 초당 방출되는 광합성 활성 광자의 수를 정량화하며, 원예 효율성과 직접적으로 관련이 있습니다.
• 방사 효율: 57.1%. 이는 (방사 플럭스 / 전기 입력 전력)으로 계산되며 LED의 전기-광학 변환 성능의 핵심 지표입니다.
• 시야각: 일반적으로 120°, 넓은 영역 조명에 적합한 광범위한 방사 패턴을 제공합니다.

2.3 열 및 신뢰성 사양

• 습기 민감도 등급 (MSL): 등급 1. 이는 가장 견고한 등급으로, ≤30°C/85% RH에서 무제한 보관 수명을 가지며 리플로우 솔더링 전에 의무적인 베이킹이 필요하지 않아 재고 관리를 단순화합니다.
• 보관 조건: -40°C ~ +100°C. 이 범위 내에서 적절한 보관은 솔더링성과 성능을 유지하는 데 필수적입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

제품 명명법은 상세한 코딩 시스템을 따릅니다:ELSWF – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB: 최소 광속(lm) 또는 방사 플럭스(mW) 성능 빈을 나타냅니다.
• C: 방사 패턴을 나타냅니다 (예: "1"은 람베르시안).
• D: 색상을 나타냅니다 (예: "L"은 로열 블루, 445-460nm).
• E: 전력 소비를 지정합니다 (예: "2"는 2W).
• H: 패키징 유형을 정의합니다 (예: "P"는 테이프).
• V1234: 순방향 전압 빈과 색상/CCT 빈을 인코딩합니다.

예를 들어, 부품 번호ELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6는 S41 방사 플럭스 빈, 람베르시안 패턴(1), 로열 블루 색상(L), 2W 전력(2), 테이프 공급(P), 특정 순방향 전압 및 색상 빈 DB4B6을 가진 Shwo(F) LED로 디코딩됩니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 PDF 발췌문이 목차에 이러한 곡선들을 나열하고 있지만, 특정 그래프 데이터는 주어진 텍스트에 포함되어 있지 않습니다. 일반적으로 이러한 데이터시트에는 다음과 같은 필수 성능 플롯이 포함됩니다:

• 광 출력 대 열 패드 온도: 이 곡선은 LED의 열 패드 온도가 증가함에 따라 방사 플럭스가 어떻게 감소하는지를 보여줍니다. 출력을 유지하기 위해서는 효과적인 열 관리가 중요합니다.
• 상대 광속/방사 플럭스 대 순방향 전류: 구동 전류와 광 출력 사이의 비선형 관계를 설명하며, 높은 전류에서의 효율 감소를 강조합니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류 (I-V 곡선): 드라이버 설계에 필수적이며, 목표 전류를 달성하는 데 필요한 전압을 보여줍니다.
• 파장 대 순방향 전류: 구동 전류 변화에 따른 주 파장의 이동을 보여줍니다.
• 스펙트럼 파워 분포: 파장에 대한 방사 파워를 그래프로 나타내며, 로열 블루 발광의 색상 특성을 정의합니다.
• 전류 디레이팅 곡선: 열 패드 온도의 함수로서 최대 허용 순방향 전류를 지정하는 그래프로, T_J가 초과되지 않도록 보장합니다.
• 방사 패턴: 광 강도의 공간 분포를 보여주는 극좌표 다이어그램 (예: 람베르시안).

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 기계적 치수

LED는 3535 표면 실장 패키지(3.5mm x 3.5mm 풋프린트)를 사용합니다. 데이터시트의 상세한 기계 도면은 패키지 본체, 렌즈 높이 및 공차에 대한 정확한 치수를 제공하며, 이는 PCB 레이아웃 및 광학 설계에 중요합니다.

5.2 패드 구성 및 극성

풋프린트 다이어그램은 애노드와 캐소드 패드 레이아웃을 보여줍니다. 올바른 극성은 작동에 매우 중요합니다. 열 패드 설계는 방열에 중요합니다. 데이터시트는 이 패드에 대한 권장 솔더 페이스트 스텐실 패턴 및 커버리지를 지정하여 PCB로의 최적 열 전달을 보장합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

• 리플로우 솔더링: 이 부품은 최대 피크 솔더링 온도 260°C로 등급이 매겨져 있으며, 표준 무연(SnAgCu) 리플로우 프로파일과 호환됩니다. 최대 2회의 리플로우 사이클이 허용됩니다.
• 핸들링: 높은 ESD 등급(8kV)에도 불구하고, 핸들링 및 조립 중에는 표준 ESD 예방 조치를 준수해야 합니다.
• 보관: MSL 등급 1 장치로서, 표준 공장 조건(<30°C/85% RH)에서는 특별한 드라이 패킹이나 베이킹이 필요하지 않습니다.

7. 패키징 및 주문 정보

LED는 표준 산업 패키징으로 제공됩니다:

• 에미터 테이프 패키징: 부품은 자동 픽 앤 플레이스 조립을 위해 엠보싱된 캐리어 테이프에 배치됩니다.
• 에미터 릴 패키징: 테이프는 릴에 감겨 있습니다. 데이터시트는 릴당 수량, 테이프 너비, 포켓 간격 및 릴 치수를 지정합니다.
• 제품 라벨링: 릴과 박스에는 부품 번호, 수량, 날짜 코드 및 기타 추적 정보가 표시됩니다.

8. 애플리케이션 권장 사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 원예 조명: 주요 애플리케이션입니다. 452.5nm 로열 블루 파장은 영양 생장 촉진, 식물 형태 제어 및 제어 환경 농업(CEA), 수직 농장 및 온실 보조 조명에서 2차 대사 산물 생산 증대에 최적입니다.
• 장식 및 엔터테인먼트 조명: 포화된 블루 효과가 원하는 건축 조명, 무대 조명 및 테마 환경에 사용됩니다.
• 신호 및 상징 조명: 백라이트 표시기, 간판 및 고강도 블루 광원이 필요한 기타 애플리케이션에 적합합니다.

8.2 설계 고려 사항

• 열 관리: 이것이 가장 중요한 설계 요소입니다. 약 10-12°C/W의 열 저항을 가지므로, 열 패드에서 방열판까지의 고품질 열 경로가 필수적입니다. 충분한 열 비아를 가진 PCB와 고출력 애플리케이션의 경우 금속 코어 기판(MCPCB) 또는 절연 금속 기판(IMS)을 사용하십시오. 최대 광 출력과 장수명을 위해 열 패드 온도를 가능한 한 낮게 유지하십시오.
• 전기 구동: 정전류 LED 드라이버를 사용하십시오. 일반 작동 전류는 700mA이지만, 설계는 예상 작동 온도를 기반으로 한 디레이팅 곡선을 참조해야 합니다. 드라이버가 선택된 빈의 순방향 전압 범위와 호환되는지 확인하십시오.
• 광학 설계: 120° 람베르시안 패턴은 넓은 커버리지에 적합합니다. 특정 애플리케이션을 위해 빔을 평행하게 만들거나 형성하기 위해 2차 광학 요소(렌즈, 반사판)를 사용할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

데이터시트에서 다른 제품과의 직접적인 나란한 비교는 제공되지 않지만, Shwo(F) 시리즈의 주요 차별화 기능을 추론할 수 있습니다:

• 높은 방사 효율 (57.1%): 전기 전력을 유용한 광학 전력(로열 블루 광자)으로 우수하게 변환함을 나타내며, 이는 원예에서 주어진 광 출력에 대해 더 낮은 에너지 소비와 감소된 열 부하로 이어집니다.
• 통합 8kV ESD 보호: 내장 보호 기능이 없는 많은 LED에 비해 우수한 견고성을 제공하여 제조 및 현장 사용에서 고장률을 줄입니다.
• 세라믹 패키지: 플라스틱 패키지에 비해 더 나은 열 성능과 장기 신뢰성을 제공하며, 특히 고출력 구동 및 열 사이클링 하에서 그렇습니다.
• 포괄적인 규정 준수: RoHS, REACH 및 할로겐 프리 표준을 충족하여 엄격한 환경 규정이 있는 글로벌 시장에서 사용이 용이합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 방사 플럭스(mW)와 광합성 광자 플럭스(PPF)의 차이점은 무엇입니까?
A: 방사 플럭스는 와트 단위로 방출되는 총 광학 전력을 측정합니다. PPF는 식물이 사용할 수 있는 광합성 활성 방사(PAR, 400-700nm) 범위 내의 초당 광자 수를 측정합니다. 단색 로열 블루 LED의 경우 이들은 직접적으로 상관관계가 있지만, PPF는 원예 효율성에 대한 선호되는 지표입니다.

Q: 이 LED를 1000mA로 연속 구동할 수 있습니까?
A: 아닙니다. 1000mA의 절대 최대 정격은 1/10 듀티 사이클에서 지정됩니다. 연속 작동(DC)의 경우 디레이팅 곡선을 사용해야 합니다. 일반적인 열 패드 온도 85°C에서, 접합 온도를 125°C 미만으로 유지하기 위해 최대 허용 연속 전류는 1000mA보다 훨씬 낮을 것입니다.

Q: 습기 민감도 등급(MSL 1)이 왜 중요합니까?
A: MSL 1은 부품이 리플로우 솔더링 중 습기 유발 손상("팝콘 현상")에 취약하지 않음을 의미합니다. 사용 전 드라이 백 패키징이나 베이킹이 필요하지 않아, 더 높은 MSL 부품(예: MSL 2a, 3)에 비해 물류 및 제조 공정을 단순화합니다.

Q: 주문을 위해 부품 번호를 어떻게 해석합니까?
A: ELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6과 같은 완전한 부품 번호를 지정해야 하며, 이는 모든 주요 특성(플럭스 빈, 색상, 전력, 패키징, 전기 빈)을 정의합니다. 일반적인 시리즈 이름으로 주문하는 것은 충분하지 않습니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 모종 번식을 위한 LED 모듈 설계
생장등 제조업체는 강하고 컴팩트한 모종 생장을 촉진하기 위한 컴팩트 모듈을 설계하고 있습니다. 그들은 목표 파장을 위해 Shwo(F) 로열 블루 LED를 선택합니다.

1. 전기 설계: 모듈당 PPF 50 µmol/s를 목표로, 약 10개의 LED(50 / 5.28 ≈ 9.5)가 필요하다고 계산합니다. 정전류 드라이버에서 각 LED를 700mA로 구동하기로 결정합니다. 10개의 LED가 직렬로 연결될 때 드라이버의 출력 전압 범위와 일치하는 순방향 전압(V_f)을 가진 부품 번호 빈을 선택합니다.
2. 열 설계: 모듈은 수동 냉각됩니다. 두꺼운 구리층과 각 LED의 열 패드 아래에 열 비아 배열을 가진 알루미늄 MCPCB를 설계합니다. 최종 장치에서 예상 열 패드 온도가 75°C가 될 것으로 모델링합니다. 75°C에 대한 디레이팅 곡선을 참조하여 700mA 작동이 안전 작동 영역 내에 있음을 확인합니다.
3. 기계적 및 광학 설계: LED는 3.5mm 그리드에 배치됩니다. 120° 빔 각도를 고려할 때, 모종 트레이에 넓고 균일한 커버리지를 원하므로 2차 광학 요소는 사용되지 않습니다.
4. 결과: 모듈은 목표한 블루 스펙트럼을 효율적으로 제공하여 과도한 줄기 신장 없이 건강한 모종 발달을 촉진하며, 신뢰할 수 있는 열 설계는 장기적인 성능을 보장합니다.

12. 작동 원리 소개

Shwo(F) LED는 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN) 재료 기술을 기반으로 한 반도체 광원입니다. 애노드와 캐소드에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 반도체 칩의 활성 영역으로 주입됩니다. 이들은 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 양자 우물 구조의 특정 구성이 방출되는 빛의 파장을 결정합니다. 이 경우 약 452.5 nm의 로열 블루입니다. 세라믹 패키지는 기계적 지지, 전기적 연결 및 빛 출력을 람베르시안 패턴으로 형성하는 1차 렌즈를 제공합니다. 통합 ESD 보호 다이오드는 민감한 반도체 접합부를 정전기 방전 사건으로부터 보호합니다.

13. 기술 동향 및 발전

Shwo(F) 시리즈와 같은 LED의 발전은 산업의 몇 가지 주요 동향에 의해 주도됩니다:

• 효율 증가 (lm/W 또는 방사 효율): 지속적인 재료 과학 및 칩 설계 개선이 벽면 효율을 더 높게 밀어붙여 동일한 광 출력에 대해 에너지 소비 및 열 관리 요구 사항을 줄입니다.
• 더 높은 전력 밀도: 3535와 같은 패키지가 더 높은 전류로 구동되어 더 작은 면적에서 더 많은 빛을 제공함으로써 더 컴팩트하고 강력한 조명 장치를 가능하게 합니다.
• 애플리케이션 특화 최적화: 범용 백색 LED보다는 특정 스펙트럼 대역에 최적화된 LED로의 강력한 동향이 있습니다. 원예는 식물 광수용체와 일치하는 정확한 파장에 맞춤화된 LED(예: 엽록소 흡수를 위한 로열 블루, 파이토크롬 반응을 위한 원적외선)의 주요 예입니다.
• 개선된 신뢰성 및 견고성: 높은 ESD 등급, 세라믹 패키징 및 내습성 설계와 같은 기능이 전문가용 부품의 표준이 되어 까다로운 애플리케이션에서 더 긴 수명을 보장합니다.
• 통합 및 표준화:** 표준 풋프린트(예: 3535) 및 패키징의 사용은 설계를 단순화하고 제2 공급자 호환성을 허용하는 반면, 통합 보호 회로는 가치와 신뢰성을 추가합니다.