EHP-C04 LED 데이터시트 - 고출력 화이트 LED - 1000mA에서 160lm - 5700K 색온도 - 2.04x1.64mm 패키지

1. 제품 개요

EHP-C04/NT01A-P01/TR은 까다로운 조명 애플리케이션을 위해 설계된 고출력 표면 실장(SMD) 화이트 LED입니다. InGaN 칩 기술을 활용하여 백색광을 생성하며, 높은 광 출력과 컴팩트한 폼 팩터의 균형을 제공합니다. 본 장치는 대량 생산용으로 분류되어, 양산에 있어 성숙도와 신뢰성을 나타냅니다.

이 LED의 핵심 가치는 작은 패키지 내에서의 높은 효율성에 있습니다. 공간이 제한적이지만 높은 광 출력이 요구되는 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 장치는 내장 정전기 방전(ESD) 보호 기능을 포함하여, 취급 및 조립 과정 중 견고성을 향상시킵니다.

1.1 주요 특징 및 애플리케이션

이 LED는 성능 범위를 정의하는 여러 주요 특징을 자랑합니다. 순방향 전류 1000mA로 구동 시 일반적인 광속은 160루멘입니다. 이 구동 전류에서의 일반적인 상관 색온도(CCT)는 5700 켈빈으로, "쿨 화이트" 스펙트럼에 속합니다. 동일 조건에서 광 효율은 와트당 45루멘으로 평가됩니다.

신뢰성 측면에서, 최대 8KV(HBM)의 ESD 보호 기능을 제공하며, Moisture Sensitivity Level(MSL) Class 1 등급을 받아, 조건 ≤30°C/85% RH에서 무제한 플로어 라이프를 가지며 표준 조건에서 리플로우 솔더링 전 베이킹이 필요하지 않습니다. 또한 RoHS를 준수하며 무연입니다.

생산을 위한 주요 그룹화 파라미터는 총 광속과 색도 좌표로, 광학적 성능의 일관성을 보장합니다.

주요 애플리케이션:

• 모바일 기기 카메라 플래시:주요 애플리케이션은 휴대폰 및 기타 휴대용 기기의 카메라 플래시 또는 스트로브 라이트로, 높은 순간 광 출력이 요구됩니다.
• 디지털 비디오(DV) 토치 라이트:비디오 녹화 애플리케이션에서 지속적인 조명용으로 사용됩니다.
• 일반 조명:다양한 실내 조명 기구에 적합합니다.
• 건축 및 안전 조명:계단, 출구 통로 및 기타 표지판의 방향 표시등으로 사용될 수 있습니다.
• TFT 백라이트:디스플레이 패널 조명을 제공합니다.
• 자동차 조명:외부 및 내부 자동차 조명에 적용 가능하며, 특정 자동차 등급 자격을 충족해야 합니다.
• 장식 및 엔터테인먼트 조명:액센트 라이트 및 효과 조명에 사용됩니다.

2. 절대 최대 정격 및 열적 특성

절대 최대 정격을 이해하는 것은 LED의 신뢰성 있는 동작을 보장하고 영구적 손상을 방지하는 데 중요합니다. 모든 정격은 솔더 패드 온도(T_{solder pad}) 25°C에서 지정됩니다.

2.1 전기적 및 열적 한계

DC 순방향 전류(I_F):최대 연속 DC 전류는 350 mA입니다. 이 한계를 초과하면 과열 및 가속화된 성능 저하의 위험이 있습니다.

피크 펄스 전류(I_pulse):펄스 동작의 경우, 특정 조건(펄스 폭 400ms ON, 3600ms OFF)에서 1500 mA의 피크 전류가 허용됩니다. 더 짧은 펄스의 경우, 데이터시트는 피크 펄스 전류가 최대 지속 시간 50ms 및 최대 듀티 사이클 10%로 적용되어야 함을 명시합니다. 이는 특히 플래시 애플리케이션과 관련이 있습니다.

전력 소산(P_d):펄스 모드에서 허용 가능한 최대 전력 소산은 6.5 와트입니다. 이 정격은 열 관리와 밀접하게 연관됩니다.

접합 온도(T_J):반도체 접합부에서 허용 가능한 최대 온도는 125°C입니다. 이 온도에 접근하거나 초과하면 장치의 수명과 성능이 크게 저하됩니다.

열 저항(R_θ):접합부에서 리드까지의 열 저항은 10 °C/W로 지정됩니다. 이 파라미터는 소산 전력(P_d= V_F* I_F)에 기반한 접합부의 온도 상승을 계산하는 데 필수적입니다. 특히 높은 전류에서 T_J를 안전 한계 내로 유지하려면 효과적인 방열판이 필요합니다.

동작 및 저장 온도:장치는 주변 온도 -40°C에서 +85°C에서 동작할 수 있으며, -40°C에서 +110°C의 온도에서 저장될 수 있습니다.

솔더링:LED는 최대 260°C의 솔더링 온도를 견딜 수 있으며, 최대 2회의 리플로우 사이클에 대해 등급이 매겨져 있으며, 이는 SMD 구성 요소의 표준입니다.

2.2 중요한 설계 참고사항

데이터시트에는 몇 가지 중요한 경고가 포함되어 있습니다:

• LED는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다.
• 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 최대 동작 온도에서 1시간 이상 LED를 동작시키지 마십시오.
• 모든 사양은 1000시간 신뢰성 테스트로 보증되며, 순방향 전압 저하는 30% 미만으로 보장됩니다.
• 1500mA에서의 신뢰성 테스트는 1.0cm x 1.0cm 금속 코어 PCB(MCPCB)를 사용한 우수한 열 관리로 수행되었습니다. 1000mA에서의 테스트는 1.0cm x 1.0cm FR4 PCB를 사용했습니다.
• LED를 최대 정격에서 연속적으로 동작시키면 영구적인 손상을 초래합니다. 여러 최대 정격 파라미터를 동시에 적용하는 것은 허용되지 않습니다.

3. 전기-광학적 특성

이러한 특성은 정상 동작 조건에서 LED의 예상 성능을 정의하며, T_{solder pad}= 25°C에서, 일반적으로 자체 발열 효과를 최소화하기 위한 50ms 펄스 조건에서 측정됩니다.

3.1 주요 성능 파라미터

광속(Ф_v):광 출력입니다. 최소값은 140 lm, 일반값은 160 lm이며, 요약 테이블에는 최대값이 지정되지 않았습니다. 측정 허용 오차는 ±10%입니다.

순방향 전압(V_F):지정된 전류에서 LED 양단의 전압 강하입니다. I_F=1000mA에서, V_F의 최소값은 2.95V, 최대값은 4.35V이며, 측정 허용 오차는 ±0.1V입니다. 일반값은 주요 테이블에 명시되지 않았지만 빈 범위 내에서 정의됩니다.

상관 색온도(CCT):4500K에서 7000K까지의 범위를 가지며, 1000mA에서의 일반값은 5700K입니다.

시야각(2θ_1/2):광도가 피크 값의 절반이 되는 전체 각도는 120도이며, 허용 오차는 ±5도입니다. 방사 패턴은 람베르시안으로, 광도가 시야각의 코사인에 따라 감소함을 의미합니다.

4. 빈닝 시스템 설명

생산 편차를 관리하고 설계자가 일관된 성능의 LED를 선택할 수 있도록, 장치는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다.

4.1 순방향 전압(V_F) 빈닝

LED는 I_F=1000mA에서 다섯 개의 전압 빈으로 분류됩니다:

- 빈 2932: 2.95V ~ 3.25V

- 빈 3235: 3.25V ~ 3.55V

- 빈 3538: 3.55V ~ 3.85V

- 빈 3841: 3.85V ~ 4.15V

- 빈 4143: 4.15V ~ 4.35V

이는 여러 LED가 직렬로 사용될 때 더 나은 전류 매칭을 가능하게 하거나 전원 공급 요구 사항을 예측하는 데 도움이 됩니다.

4.2 광속 빈닝

광 출력은 I_F=1000mA에서 세 가지 범주로 빈닝됩니다:

- 빈 J3: 140 lm ~ 160 lm

- 빈 J4: 160 lm ~ 180 lm

- 빈 J5: 180 lm ~ 200 lm

이는 어레이 또는 애플리케이션에서 균일한 밝기를 달성하는 데 도움이 됩니다.

4.3 색상(화이트) 빈닝

색도 좌표(CIE x, y)는 목표 CCT와 색도도상의 사각형 영역에 의해 정의된 세 가지 주요 빈으로 그룹화됩니다:

1. 색상 빈 (1) - 4550K:4500K-5000K을 목표로 합니다. 좌표 (0.3738, 0.4378), (0.3524, 0.4061), (0.3440, 0.3420), (0.3620, 0.3720)로 정의됩니다.

2. 색상 빈 (2) - 5057K:5000K-5700K을 목표로 합니다. 좌표 (0.3300, 0.3200), (0.3300, 0.3730), (0.3440, 0.3420), (0.3524, 0.4061)로 정의됩니다.

3. 색상 빈 (3) - 5770K:5700K-7000K을 목표로 합니다. 좌표 (0.3030, 0.3330), (0.3300, 0.3730), (0.3300, 0.3200), (0.3110, 0.2920)로 정의됩니다.

색도 좌표 측정 허용 오차는 ±0.01입니다. 빈은 I_F= 1000mA, 50ms 펄스 동작 하에서 정의됩니다.

5. 성능 곡선 분석

데이터시트는 성능 추세를 설명하는 여러 그래프를 제공하며, 모두 1.0x1.0 cm² MCPCB를 사용한 우수한 열 관리 하에서 테스트되었습니다.

5.1 스펙트럼 분포

상대 스펙트럼 분포 곡선은 형광체 변환 화이트 LED의 특징인 넓은 방출 스펙트럼을 보여주며, 청색 영역(InGaN 칩에서)에서 피크를, 황록색 영역(형광체에서)에서 더 넓은 피크를 가집니다. 이 조합이 백색광을 생성합니다.

5.2 순방향 전압 대 전류

이 곡선은 순방향 전압(V_F)과 순방향 전류(I_F) 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. V_F는 I_F와 함께 증가하지만, 증가율은 선형이 아닙니다. 이 그래프는 드라이버 설계, 특히 정전류 드라이버에 필수적입니다.

5.3 광속 대 전류

상대 광속 곡선은 낮은 전류에서 광 출력이 전류와 함께 초선형적으로 증가하지만, 매우 높은 전류에서는 효율 저하 및 열적 효과로 인해 더 선형적이거나 심지어 준선형이 되는 경향이 있음을 보여줍니다. 이는 효율을 유지하기 위한 열 관리의 중요성을 강조합니다.

5.4 색온도 대 전류

상관 색온도(CCT) 대 순방향 전류 그래프는 구동 전류에 따라 색온도가 어떻게 변하는지 보여줍니다. 일반적으로, 형광체 변환 효율이 청색 다이 방출에 비해 변화함에 따라 CCT는 더 높은 전류에서 증가(빛이 더 차가워짐)할 수 있습니다.

5.5 순방향 전류 디레이팅 곡선

이는 신뢰성 있는 설계를 위한 가장 중요한 그래프 중 하나입니다. 이는 솔더 패드 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 순방향 전류를 보여줍니다. 패드 온도가 상승함에 따라 최대 안전 전류는 크게 감소합니다. 예를 들어, 솔더 패드 온도 100°C에서 접합 온도를 125°C 미만으로 유지하기 위해 허용 가능한 최대 연속 전류는 약 100mA로 디레이팅됩니다. 이 곡선은 고전류 동작을 위한 효과적인 방열판을 요구합니다.

6. 기계적 및 패키지 정보

6.1 패키지 치수

LED는 컴팩트한 표면 실장 패키지로 제공됩니다. 도면의 주요 치수는 다음과 같습니다:

- 전체 패키지 크기: 길이 약 2.04 mm, 너비 약 1.64 mm.

- 칩 위치 및 광학 중심이 표시됩니다.

- 애노드 및 캐소드 패드는 극성 식별을 위해 명확히 표시됩니다.

- 치수는 밀리미터 단위이며, 별도로 명시되지 않는 한 표준 허용 오차는 ±0.1mm입니다.

평면도는 애노드 및 캐소드 패드를 보여주며, 이는 올바른 PCB 레이아웃 및 솔더링에 중요합니다. 광학 중심은 기하학적 중심에서 오프셋되어 있으며, 이는 카메라 플래시와 같은 애플리케이션에서 정밀한 광학 설계에 중요할 수 있습니다.

7. 솔더링, 조립 및 취급 지침

7.1 습기 민감도 및 리플로우

MSL 레벨 1 장치로서, ≤30°C/85% RH 조건에서 무제한 플로어 라이프를 가집니다. 리플로우를 위한 표준 소킹 조건은 보드의 다른 구성 요소에 의해 요구되는 경우 85°C/85% RH에서 168시간(+5/-0)입니다. 장치는 표준 리플로우 프로파일에 대해 최대 260°C의 피크 솔더링 온도를 견딜 수 있으며, 최대 2회의 리플로우 사이클에 대해 등급이 매겨져 있습니다.

7.2 저장 및 취급

저장은 지정된 온도 범위인 -40°C ~ +110°C 내에서 이루어져야 합니다. 8KV ESD 보호 기능에도 불구하고, 잠재적 손상을 방지하기 위해 취급 중 표준 ESD 예방 조치를 준수해야 합니다.

8. 포장 및 주문 정보

8.1 라벨 설명

포장 라벨에는 추적성 및 선택에 필수적인 여러 코드가 포함됩니다:

- CPN:고객의 제품 번호.

- P/N:제조사의 제품 번호 (예: EHP-C04/NT01A-P01/TR).

- LOT NO:추적성을 위한 제조 로트 번호.

- QTY:포장 내 장치 수량.

- CAT:광속(밝기) 빈 코드 (예: J3, J4, J5).

- HUE:색상 빈 코드 (예: 1, 2, 3).

- REF:순방향 전압 빈 코드 (예: 2932, 3235).

- MSL-X:Moisture Sensitivity Level.

9. 애플리케이션 설계 고려사항

9.1 열 관리

이는 신뢰성 있는 동작과 성능을 위한 가장 중요한 단일 요소입니다. 디레이팅 곡선은 솔더 패드 온도를 낮게 유지할 필요성을 명확히 보여줍니다. 설계자는 다음을 수행해야 합니다:

1. 충분한 열 전도성을 가진 PCB를 사용하십시오 (예: 플래시와 같은 고전류 애플리케이션을 위한 MCPCB, 신뢰성 테스트에서 사용된 대로).

2. LED 패드에서 방열판 또는 환경으로의 낮은 열 저항 경로를 보장하십시오.

3. 동작 주변 온도를 고려하십시오.

4. 펄스 동작(카메라 플래시와 같은)의 경우, 시스템의 열 질량과 듀티 사이클이 평균 온도 상승을 결정할 것입니다.

9.2 전기적 구동

LED는 안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 정전압원이 아닌 정전류원으로 구동되어야 합니다. 드라이버는 다음을 위해 설계되어야 합니다:

- 필요한 전류를 제공합니다 (예: 최대 밝기를 위한 1000mA).

- 순방향 전압 빈 범위(2.95V ~ 4.35V)를 수용하여 모든 유닛에 걸쳐 적절한 전류 조절을 보장합니다.

- 플래시 애플리케이션의 경우, 펄스 폭과 듀티 사이클의 적절한 제어와 함께 높은 피크 전류(지정된 펄스 조건에서 최대 1500mA)를 제공합니다.

9.3 광학적 통합

람베르시안 방사 패턴과 120도 시야각은 넓은 조명이 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 집속된 빔(예: 토치)의 경우, 2차 광학 요소(렌즈 또는 반사판)가 필요합니다. 정밀한 광학 정렬에서 패키지의 기하학적 중심으로부터의 광학 중심 오프셋을 고려해야 합니다.

10. 비교 및 선택 가이드

이 LED를 선택할 때, 주요 파라미터를 애플리케이션 요구 사항과 비교하십시오:

- 광속 및 효율:1A에서 160 lm 및 45 lm/W는 해당 패키지 크기와 데이터시트 시대에 경쟁력이 있습니다. 최신 LED는 더 높은 효율을 제공할 수 있습니다.

- 색온도:일반적인 CCT 5700K는 표준 쿨 화이트입니다. 4500K에서 7000K까지의 빈 가용성은 유연성을 제공합니다.

- 패키지 크기:2.04x1.64mm의 풋프린트는 휴대폰과 같은 공간이 제한된 설계에 적합합니다.

- 구동 전류:성능은 1000mA에서 특성화되며, 이는 고출력 플래시 LED에 대한 일반적인 구동 전류입니다. 1500mA 펄스를 처리할 수 있는 능력은 더 낮은 전류만 등급이 매겨진 LED에 비해 플래시 애플리케이션에서 주요 이점입니다.

- 열 성능:10 °C/W의 접합부-리드 열 저항은 신중한 열 설계를 필요로 합니다. 이 값을 대안과 비교하십시오; 더 낮은 수치는 열 전달에 더 나은 패키지를 나타냅니다.

11. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 3.3V 전원으로 이 LED를 구동할 수 있나요?

A: 특정 LED의 순방향 전압 빈과 원하는 전류에 따라 다릅니다. 1000mA 구동의 경우, V_F는 2.95V에서 4.35V까지 범위입니다. 3.3V 공급은 낮은 V_F빈(예: 2932)의 LED에만 충분하며, 매우 낮은 드롭아웃 정전류 드라이버가 필요합니다. 전류 조정기가 있는 더 높은 전압 공급(예: 5V)이 더 신뢰할 수 있습니다.

Q: 애플리케이션에서 정격 160루멘을 어떻게 달성하나요?

A: 솔더 패드 온도를 25°C 또는 그 근처로 유지하면서 LED를 1000mA DC 또는 동등한 펄스 전류로 구동해야 합니다. 더 높은 주변 온도와 제한된 방열판을 가진 실제 애플리케이션에서는 열 디레이팅 및 효율 저하로 인해 광 출력이 낮아질 것입니다.

Q: 1000mA와 1500mA 테스트 조건의 차이는 무엇인가요?

A: 1000mA 조건은 일반적인 성능(광속, V_F, CCT)을 특성화하는 데 사용됩니다. 1500mA 정격은 짧은 지속 시간의 펄스(최대 50ms, 10% 듀티 사이클)용이며, 이는 카메라 플래시 동작에 일반적입니다. 신뢰성 테스트는 다르게 수행되었습니다: 1500mA 테스트는 더 나은 냉각을 위해 MCPCB를 사용했으며, 1000mA 테스트는 FR4를 사용했습니다.

Q: 시야각 허용 오차가 ±5도인 이유는 무엇인가요?

A> 이 허용 오차는 제조 과정 중 칩 배치, 형광체 코팅 및 렌즈 기하학의 미세한 변동을 설명하며, 이는 방사 패턴을 약간 변경할 수 있습니다.

12. 설계 및 사용 사례 예시

12.1 휴대폰 카메라 플래시

시나리오:스마트폰 카메라용 단일 LED 플래시 설계.

구현:

1. 구동 회로:펄스 폭(예: 정지 사진 보조광용 최대 400ms)을 엄격히 제어하며 1500mA 펄스를 전달할 수 있는 전용 LED 플래시 드라이버 IC를 사용하십시오. 드라이버는 가장 높은 V_F bin.

2. 열 관리:LED는 열 확산을 위해 내부 접지면 또는 금속 미드프레임에 연결된 PCB의 전용 열 패드에 장착되어야 합니다. 플래시 듀티 사이클은 과열을 방지하기 위해 소프트웨어에 의해 제한되어야 합니다.

3. 광학:플라스틱 렌즈 또는 도광판이 LED 위에 배치되어 빛을 확산시키고 핫스팟을 줄이며, 오프셋된 광학 중심을 렌즈 축에 맞춥니다.

12.2 휴대용 비디오 라이트

시나리오:디지털 비디오 카메라용 지속 점등 토치 라이트.

구현:

1. 구동 회로:효율성과 수명을 우선시하기 위해 350mA(최대 DC 정격) 또는 그 이하로 설정된 정전류 드라이버. 간단한 선형 레귤레이터 또는 스위칭 컨버터를 사용할 수 있습니다.

2. 열 관리:작은 알루미늄 방열판이 LED 뒤의 PCB 영역에 부착됩니다. 하우징은 약간의 공기 순환을 허용해야 합니다.

3. 광학:얕은 반사판 또는 무광 렌즈가 비디오 조명에 적합한 넓고 균일한 플러드 빔을 생성합니다.

13. 기술 원리

EHP-C04는 형광체 변환 화이트 LED입니다. 기본 원리는 전류가 통과할 때(전기발광) 청색광을 방출하는 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 만들어진 반도체 칩을 포함합니다. 이 청색광은 칩을 코팅하는 세륨 도핑된 이트륨 알루미늄 가닛(YAG:Ce) 형광체 층에 의해 부분적으로 흡수됩니다. 형광체는 일부 청색 광자를 더 긴 파장, 주로 황색 영역으로 다운 변환합니다. 남은 청색광과 방출된 황색광의 혼합물은 인간의 눈에 백색광으로 인식됩니다. 청색과 황색 방출의 정확한 비율은 형광체 구성 및 두께에 의해 제어되며, 이는 상관 색온도(CCT)를 결정합니다. 컴팩트한 패키지는 다이, 형광체 및 초기 방사 패턴을 형성하는 1차 실리콘 렌즈를 통합합니다.

14. 산업 현황 및 트렌드

2015년 발행일을 가진 이 데이터시트는 성숙한 세대의 고출력 화이트 LED를 나타냅니다. 당시 1A 구동 전류에서 45 lm/W의 효율은 해당 패키지 등급에서 경쟁력이 있었습니다. 이후의 주요 산업 트렌드로, 설계자가 새로운 설계를 위해 이 부품을 평가할 때 고려해야 할 사항은 다음과 같습니다:

- 효율 증가:현대 고출력 화이트 LED는 150-200 lm/W를 초과할 수 있어, 동일한 광 출력에 대해 전력 소비 및 열 부하를 크게 줄입니다.

- 색상 품질 향상:최신 LED는 종종 더 높은 색 재현 지수(CRI) 값과 빈 간 더 일관된 색상점 제어를 제공합니다.

- 고급 패키징:트렌드에는 리드 프레임이 없는 칩 스케일 패키지(CSP)가 포함되며, 이는 더 나은 열 성능과 더 작은 크기를 제공할 수 있습니다. 또한, 더 높은 전류 밀도와 더 나은 광 추출을 위해 설계된 패키지도 있습니다.

- 통합 솔루션:카메라 플래시와 같은 애플리케이션의 경우, LED는 점차 드라이버, 센서 및 광학 요소와 함께 완전한 모듈로 통합되고 있습니다.

- 신뢰성 및 수명:이 LED는 1000시간 후 30% 미만의 광속 감소를 보장하지만, 최신 제품은 종종 특정 조건에서 수만 시간의 L70 또는 L90 수명(초기 광 출력의 70% 또는 90%까지의 시간)을 인용합니다.

구성 요소를 선택할 때, 엔지니어는 제품의 특정 요구 사항과 수명 주기를 고려하여 EHP-C04와 같은 확립된 부품의 검증된 신뢰성 및 비용과 최신 세대의 성능 이점을 저울질해야 합니다.