ELCH07-5070J6J7294310-N8 LED 데이터시트 - 7.0x7.0x?mm 패키지 - 2.95-4.35V 순방향 전압 - 240lm 광속 - 6000K 백색 - 기술 문서

1. 제품 개요

ELCH07-5070J6J7294310-N8은 높은 광 출력과 신뢰성이 필요한 응용 분야를 위해 설계된 고출력 백색 LED 부품입니다. 이 제품은 CHIN 시리즈에 속하며, 컴팩트한 표면 실장 패키지가 특징입니다. 본 장치는 대량 생산을 위해 지정되어 있어, 대량 제조에 대한 성숙도와 안정성을 나타냅니다.

핵심 기술은 백색광을 방출하도록 설계된 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 반도체 재료를 기반으로 합니다. 이 LED는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았으며, 이는 회로 설계자에게 중요한 고려사항입니다.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 기술 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 근처에서 연속적으로 작동하는 것은 강력히 권장되지 않습니다.

• DC 순방향 전류 (I_F): 350 mA. 이는 LED가 처리할 수 있는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 피크 펄스 전류 (I_Pulse): 1500 mA. 이 높은 전류는 특정 펄스 조건(최대 펄스 폭 400ms, 최대 듀티 사이클 10%, 예: 400ms ON, 3600ms OFF)에서만 허용됩니다. 이 모드는 카메라 플래시 응용 분야에 일반적입니다.
• ESD 내성 (V_B): 8000 V (Human Body Model). 이 높은 등급은 강력한 정전기 방전 보호를 나타내며, 조립 중 및 최종 응용 분야에서의 취급에 매우 중요합니다.
• 접합 온도 (T_J): 125 °C. 반도체 접합 자체의 최대 허용 온도입니다.
• 열 저항 (R_θ): 10 °C/W (접합에서 리드까지). 이 매개변수는 열 관리 설계에 매우 중요합니다. 이는 소산되는 전력 1와트당 접합 온도가 리드(솔더 패드) 온도보다 10°C 상승함을 나타냅니다. T_J를 한계 내로 유지하려면 효과적인 방열이 필요합니다.
• 작동 및 저장 온도: 각각 -40°C ~ +85°C / -40°C ~ +110°C.
• 전력 소산 (펄스 모드): 6 W. 이는 펄스 동작에서 패키지가 처리할 수 있는 최대 전력으로, 피크 펄스 전류 정격과 관련이 있습니다.
• 솔더링 온도: 최대 260°C, 최대 2회의 리플로우 사이클 제한.
• 시야각 (2θ_1/2): 125도 (±5°). 이 넓은 시야각은 람베르트 또는 준-람베르트 방사 패턴의 특징입니다.

2.2 전기-광학 특성

이 매개변수는 표준 조건(T_{solder pad}= 25°C, 50ms 펄스)에서 테스트되며, 일반적인 성능을 나타냅니다.

• 광속 (Φ_v): 200-300 lm, I_F= 1000mA에서의 전형적인 값은 240 lm입니다. ±10%의 측정 허용 오차가 적용됩니다. 이 높은 출력은 조명 작업에 적합합니다.
• 순방향 전압 (V_F): I_F= 1000mA에서 2.95V ~ 4.35V, 측정 허용 오차 ±0.1V. 넓은 범위는 주의 깊은 드라이버 설계를 필요로 하며, 빈닝을 통해 관리됩니다.
• 상관 색온도 (CCT): 5000K ~ 7000K. 전형적인 값은 6000K로, "쿨 화이트" 범위에 속합니다.
• 광 효율: 1000mA에서 65 lm/W. 이는 에너지 효율성의 핵심 지표입니다.

2.3 신뢰성 및 취급

• 습기 민감도 등급 (MSL): Class 1. 이는 가장 강력한 등급으로, 장치가 ≤30°C/85% RH 조건에서 무제한의 플로어 라이프를 가지며, 표준 조건에서 리플로우 솔더링 전에 베이킹이 필요하지 않음을 의미합니다.
• 신뢰성 테스트: 모든 사양은 1000시간 신뢰성 테스트로 보증되며, 기준은 광속 열화가 30% 미만입니다.
• 테스트 조건 참고: 모든 신뢰성 및 상관 데이터는 1.0 x 1.0 cm² 금속 코어 인쇄 회로 기판(MCPCB)을 사용한 "우수한 열 관리" 조건에서 테스트되었습니다. 실제 성능은 열 관리가 덜 효과적일 경우 달라질 수 있습니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산에서 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 매개변수에 따라 분류(빈닝)됩니다. 부품 번호 ELCH07-5070J6J7294310-N8은 이러한 빈 중 일부를 인코딩합니다.

3.1 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 다섯 개의 코드(2932, 3235, 3538, 3841, 4143)로 빈닝됩니다. 코드는 최소 및 최대 전압을 0.1볼트 단위로 나타냅니다. 예를 들어, 빈 "2932"는 V_F가 2.95V에서 3.25V까지임을 의미합니다. 부품 번호의 "2932"는 이 특정 LED가 이 전압 빈에 속함을 나타냅니다.

3.2 광속 빈닝

광속은 1000mA에서 두 개의 주요 코드로 빈닝됩니다: J6 (200-250 lm) 및 J7 (250-300 lm). 부품 번호의 "J6"은 광속 빈을 지정합니다.

3.3 색상(백색) 빈닝

백색 색상점은 CIE 1931 색도도에 정의되며, 색온도(CCT) 범위와 상관됩니다. 두 개의 주요 빈이 정의됩니다:

• 빈 5057: CCT 범위 5000K ~ 5700K. CIE 차트의 사각형으로 정의됩니다.
• 빈 5770: CCT 범위 5700K ~ 7000K. 다른 사각형으로 정의됩니다.

부품 번호의 "72943"은 이들 빈 중 하나 내의 특정 색좌표에 해당할 가능성이 높습니다. 색좌표의 측정 허용 오차는 ±0.01입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 성능 추세를 설명하는 여러 그래프를 제공합니다. 이를 이해하는 것은 설계 최적화의 핵심입니다.

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류 (V_F-I_F곡선)

곡선은 비선형 관계를 보여줍니다. V_F는 I_F와 함께 증가하며, 매우 낮은 전류에서 약 2.4V에서 시작하여 1500mA에서 약 4.0V에 도달합니다. 이 곡선은 적절한 정전류 드라이버 선택 및 전력 소산 계산(P_d= V_F* I_F)에 필수적입니다.

4.2 광속 대 순방향 전류

상대 광속은 전류와 함께 비선형적으로 증가합니다. 출력은 전류와 함께 증가하지만, 효율(lm/W)은 일반적으로 열 증가 및 반도체 내 "드룹" 효과로 인해 더 높은 전류에서 감소합니다. 곡선은 상대 출력을 보여주며, 1000mA가 기준점(Y축의 1.0)입니다.

4.3 상관 색온도 (CCT) 대 순방향 전류

CCT는 구동 전류에 따라 약간 변동하며, 낮은 전류에서 약 5600K에서 1000mA에서 약 6000K로 증가합니다. 이 변화는 일관된 색상이 중요한 응용 분야에서 중요합니다.

4.4 순방향 전류 감액 곡선

이는 신뢰할 수 있는 동작을 위한 가장 중요한 그래프입니다. 이 그래프는 솔더 패드 온도(T_{solder pad})의 함수로서 최대 허용 연속 순방향 전류를 보여줍니다. 곡선은 접합 온도(T_J)를 최대 125°C 이하로 유지하는 것을 기반으로 합니다. 예를 들어:

• T_{solder pad}= 25°C에서, 최대 전류는 ~600mA입니다.
• T_{solder pad}= 75°C에서, 최대 전류는 ~300mA로 감소합니다.
• T_{solder pad}= 100°C에서, 최대 전류는 거의 0mA입니다.

이 그래프는 효과적인 열 설계를 요구합니다. 1000mA 테스트 조건은 펄스 또는 단기 정격이며, 탁월한 냉각 없이는 연속 작동점이 아닙니다.

4.5 상대 스펙트럼 분포 및 방사 패턴

스펙트럼 그래프는 InGaN 칩에서 나오는 청색 영역(약 450nm)의 넓은 방출 피크와 더 넓은 황색 형광체 방출이 결합되어 백색광을 생성함을 보여줍니다. 방사 패턴 그래프는 X 및 Y 축에서 동일한 강도 패턴을 가진 람베르트 분포(코사인 법칙)를 확인시켜 주며, 125도의 넓고 균일한 시야각을 제공합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 약 7.0mm x 7.0mm의 풋프린트를 가진 표면 실장 패키지입니다(부품 번호의 "5070"으로 표시되며, 5.0mm x 7.0mm 또는 7.0mm x 7.0mm일 가능성이 있음). 정확한 치수 도면은 솔더 패드, 렌즈 형상 및 극성 표시기를 포함한 주요 특징을 보여줍니다. 특별히 명시되지 않는 한 허용 오차는 일반적으로 ±0.1mm입니다. 패키지에는 125도 시야각을 형성하는 통합 렌즈가 포함되어 있습니다.

5.2 극성 식별

패키지에는 애노드와 캐소드를 식별하기 위한 표시 또는 물리적 특징(예: 모따기된 모서리)이 포함되어 있습니다. 역방향 연결로 인한 손상을 방지하기 위해 조립 중 올바른 극성은 필수적입니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

• 리플로우 솔더링: 최대 솔더링 온도는 260°C입니다. 부품은 최대 2회의 리플로우 사이클을 견딜 수 있습니다. 표준 무연 리플로우 프로파일(IPC/JEDEC J-STD-020)이 적용 가능합니다.
• 열 관리: 이는 가장 중요한 관심사입니다. 낮은 열 저항(10°C/W)은 솔더 패드가 PCB 상의 충분히 큰 열 패드에 연결되고, 이 열 패드가 다시 방열판에 연결될 때만 효과적입니다. LED를 최대 정격 근처에서 구동하는 모든 응용 분야에 대해 MCPCB 또는 절연 금속 기판(IMS) 사용을 강력히 권장합니다.
• ESD 예방 조치: 8kV HBM 정격이 있지만, 표준 ESD 취급 절차(접지된 작업대, 손목 스트랩)를 여전히 따라야 합니다.
• 저장: MSL Level 1 장치로서, 일반적인 공장 조건에서 특별한 건조 저장이 필요하지 않습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 포장

LED는 엠보싱된 캐리어 테이프에 습기 방지 포장으로 공급됩니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 캐리어 테이프는 자동 픽 앤 플레이스 조립 중 안전한 고정과 올바른 방향(극성)을 보장하는 치수를 가집니다. 릴 치수는 자동 조립 장비에 통합하기 위해 제공됩니다.

7.2 라벨 설명

포장 라벨에는 몇 가지 주요 필드가 포함됩니다:

• P/N: 전체 부품 번호 (예: ELCH07-5070J6J7294310-N8).
• LOT NO: 제조 배치에 대한 추적 코드.
• QTY: 포장 내 수량.
• CAT (광속 빈): 예: J6.
• HUE (색상 빈): 예: 72943.
• REF (순방향 전압 빈): 예: 2932.
• MSL-X: 습기 민감도 등급.

8. 적용 제안

8.1 일반적인 적용 시나리오

데이터시트는 LED의 특성을 기반으로 우선순위를 매길 수 있는 여러 응용 분야를 나열합니다:

1. 휴대폰 카메라 플래시 / 스트로브 라이트: 높은 피크 펄스 전류(1500mA)와 높은 광속으로 인해 이는 주요 응용 분야입니다. 짧고 고출력의 펄스는 사진 촬영을 위한 장면 조명에 이상적입니다.
2. DV/휴대용 조명용 손전등: 높은 연속 출력(적절히 방열 처리 시)은 핸드헬드 비디오 라이트나 손전등에 적합합니다.
3. 특수 실내/외부 조명: 방향 표시등(비상구 표시등, 계단 조명), 장식 조명 및 자동차 내부/외부 조명을 포함합니다. 넓은 시야각은 영역 조명에 유리합니다.
4. TFT 백라이트: 높은 밝기가 필요한 대형 디스플레이용이지만, 빛을 집중시키기 위해 2차 광학 장치가 필요할 수 있습니다.

8.2 설계 고려사항

• 드라이버 선택: 정전류 드라이버는 필수입니다. 드라이버는 필요한 전류(감액 고려)를 공급할 수 있어야 하며, 선택된 빈의 최대 V_F를 견딜 수 있어야 합니다. 플래시 응용 분야의 경우, 고전류 펄스를 전달할 수 있는 드라이버가 필요합니다.
• 열 설계: 이는 지나치게 강조할 수 없습니다. 예상 전력 소산(V_F* I_F)을 계산하십시오. 열 저항(R_θ)과 감액 곡선을 사용하여 원하는 구동 전류를 허용할 수 있을 만큼 솔더 패드 온도를 낮게 유지하는 데 필요한 방열을 결정하십시오. 중요한 설계에는 유한 요소 분석(FEA) 열 시뮬레이션을 권장합니다.
• 광학 설계: 람베르트 패턴은 넓은 커버리지를 제공합니다. 집중된 빔(예: 손전등)의 경우, 2차 반사판 또는 콜리메이팅 렌즈가 필요합니다.
• 빈닝 일관성: 여러 LED가 함께 사용되는 응용 분야(예: 비디오 라이트용 어레이)의 경우, 순방향 전압, 광속 및 특히 색상에 대해 엄격한 빈을 지정하여 균일한 외관과 균형 잡힌 전류 분배를 보장하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

데이터시트에 직접적인 경쟁사 비교는 없지만, 이 LED의 주요 차별화 특징을 추론할 수 있습니다:

• 높은 펄스 전류 능력: 1500mA 펄스 정격은 카메라 플래시 응용 분야에 맞춤화된 두드러진 특징으로, 많은 범용 고출력 LED가 강조하지 않는 부분입니다.
• 강력한 ESD 보호: 8kV HBM은 높은 수준의 보호로, 최종 사용자 취급 및 조립에서 신뢰성을 향상시킵니다.
• MSL Level 1: 건조 포장 및 베이킹이 필요한 더 높은 MSL 등급(3, 2a 등)의 LED와 비교하여 재고 관리 및 조립 공정을 단순화합니다.
• 명시적 신뢰성 데이터: 1000시간 테스트와<30% 광속 열화 기준에 대한 언급은 정량적인 신뢰성 주장을 제공합니다.
• 포괄적인 빈닝: 전압, 광속 및 색상에 대한 상세한 빈닝 구조는 설계자가 응용 분야에 필요한 정확한 성능 등급을 선택할 수 있게 하여 최종 제품의 더 높은 품질과 일관성을 가능하게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

10.1 이 LED를 1000mA로 연속 구동할 수 있나요?

답변: 탁월한 열 관리 없이는 불가능합니다. 1000mA 정격은 특정 테스트 조건(50ms 펄스, T_{solder pad}=25°C)에서 주어집니다. 감액 곡선은 연속 동작(DC)의 경우 최대 전류가 상당히 낮음을 보여줍니다—25°C 솔더 패드 온도에서 약 600mA이며, 더 높은 온도에서는 더 낮아집니다. 1000mA에서의 연속 동작은 거의 확실하게 최대 접합 온도를 초과하여 빠른 열화 및 고장으로 이어질 것입니다.

10.2 J6과 J7 광속 빈의 차이는 무엇인가요?

답변: J6 빈은 1000mA에서 200~250 루멘의 광속을 포함하며, J7 빈은 250~300 루멘을 포함합니다. 부품 번호의 "J6"은 이 특정 장치에 대해 보장된 최소 광속이 낮은 범위에 있음을 지정합니다. 최대 밝기가 필요한 응용 분야의 경우, J7 빈을 지정해야 합니다.

10.3 전압 빈 코드 "2932"는 어떻게 해석하나요?

답변: 코드 "2932"는 이 빈에 속한 LED의 순방향 전압이 2.95볼트("29"는 2.9를 나타내며, 마지막 숫자는 100분의 1을 지정함)에서 3.25볼트("32") 사이에 있음을 의미합니다. 이를 통해 설계자는 전력 소비 및 필요한 드라이버 전압 헤드룸을 더 정확하게 예측할 수 있습니다.

10.4 방열판이 절대적으로 필요한가요?

답변: 매우 낮은 전류를 넘어서는 모든 동작에 대해 필요합니다. 10°C/W의 열 저항은 350mA의 적당한 전류와 3.5V의 V_F(약 1.23W 소산)에서도 접합 온도가 솔더 패드 온도보다 12.3°C 높아짐을 의미합니다. 방열판 없이는 솔더 패드 온도가 주변 온도에 이 델타를 더한 값으로 빠르게 상승하여 접합 온도를 한계에 가깝게 밀어붙일 것입니다. 적절한 열 설계는 성능과 수명에 있어서 절대적인 필수 사항입니다.

11. 설계 적용 사례 연구

시나리오: 스마트폰 카메라 플래시 모듈 설계.

1. 요구사항: 매우 밝고 짧은 지속 시간의 플래시가 필요합니다. 펄스 폭 300ms, 듀티 사이클<10%로 가정합니다.
2. LED 선택: 1500mA 피크 펄스 정격과 높은 광 출력으로 인해 이 LED가 적합합니다.
3. 구동 조건: 펄스 동안 1200mA로 구동하기로 결정합니다. V_F-I_F곡선 확인: V_F~ 4.1V. 펄스 전력 = 4.92W.
4. 열 점검: 펄스가 짧기 때문에(300ms), 낮은 듀티 사이클로 인해 평균 전력은 낮습니다. 주요 열 문제는 연속 사진 촬영 중 축적된 열입니다. 휴대폰의 작은 크기는 방열을 제한합니다. 설계는 사진 촬영 중 솔더 패드 온도가 예를 들어 80°C를 초과하지 않도록 보장해야 하며, 이는 감액 곡선을 참조합니다.
5. 드라이버: 1200mA 펄스를 전달할 수 있고 안전 타이머가 있는 컴팩트한 리튬 이온 배터리 호환 플래시 LED 드라이버 IC를 선택합니다.
6. 광학: 빛을 분산시키고 사진에서 핫스팟을 피하기 위해 간단한 디퓨저 또는 반사판을 사용합니다.
7. 빈닝: 엄격한 색상 빈(예: 5770)과 단일 전압 빈(예: 3538)을 지정하여 제조된 모든 휴대폰에서 일관된 플래시 색상과 드라이버 성능을 보장합니다.

12. 기술 원리 소개

이 LED는 일반적이고 효율적인 방법을 사용하여 백색광을 생성합니다:형광체 변환 백색광.

1. InGaN으로 만들어진 반도체 칩은 전류가 통과할 때(전기발광) 고에너지 청색광을 방출합니다.
2. 이 청색광은 칩 위 또는 근처에 직접 도포된 황색(또는 황색 및 적색) 형광체 재료 층에 의해 부분적으로 흡수됩니다.
3. 형광체는 광발광이라는 과정을 통해 흡수된 에너지를 더 낮은 에너지의 황색(및 적색)광으로 재방출합니다.
4. 남은 미흡수 청색광은 방출된 황색/적색광과 혼합되며, 인간의 눈은 이 혼합물을 백색광으로 인식합니다. 정확한 비율은 상관 색온도(CCT)를 결정합니다—청색이 많을수록 "쿨 화이트"(더 높은 CCT, 6000K와 같음)가 되고, 황색/적색이 많을수록 "웜 화이트"(더 낮은 CCT)가 됩니다.

넓은 시야각은 칩과 형광체를 돔 형태의 실리콘 렌즈로 캡슐화하여 달성되며, 이는 환경 보호도 제공합니다.

13. 산업 동향 및 배경

이 데이터시트는 고출력 LED 산업의 몇 가지 진행 중인 동향을 반영합니다:

• 특정 응용 분야를 위한 통합 증가: 일반적인 부품이기보다는, 이 LED는 카메라 플래시 및 휴대용 조명에 최적화되어 있으며, 높은 펄스 전류와 같은 사양이 극단적인 연속 구동 정격보다 우선합니다. 이는 응용 분야 특화 최적화로의 이동을 보여줍니다.
• 신뢰성 및 정량화 강조: 명시적 신뢰성 테스트 기준(1000시간,<30% 열화) 및 상세한 열 감액 데이터 포함은 예측 가능한 수명에 대한 시장 수요에 대응하며, 특히 보증 비용이 문제가 되는 소비자 가전에서 중요합니다.
• 품질을 위한 고급 빈닝: 다중 매개변수 빈닝(광속, 전압, 색상)은 최종 제품에서 더 높은 품질과 일관성을 가능하게 합니다. 이는 색상 균일성이 보이고 중요한 디스플레이 백라이트 또는 건축 조명과 같은 응용 분야에 중요합니다.
• 자동화 조립을 위한 견고성: MSL Level 1, 테이프 및 릴 포장, 명확한 극성 표시와 같은 특징은 고속 자동화 표면 실장 기술(SMT) 조립 라인과의 호환성을 위해 설계되어 제조 비용과 결함률을 줄입니다.
• 1차 설계 제약 조건으로서의 열 관리: 열 데이터(R_θ, 감액 곡선)의 중요성은 현대 고출력 LED의 성능이 단순히 전기적 또는 광학적 특성뿐만 아니라 열 소산에 의해 근본적으로 제한됨을 강조합니다. 성공적인 설계는 LED와 그 방열판을 단일 통합 시스템으로 취급합니다.