LED Blue 3.00x3.00x2.10mm 3.3V 1.65W EMC Package Datasheet - 460nm - 500mA - 20lm

1. 제품 개요

본 문서는 EMC(Epoxy Molding Compound) 패키지를 사용한 고출력 청색 발광 다이오드(LED)에 대한 포괄적인 기술 사양을 제공합니다. 이 장치는 보안 모니터링, 센서 조명, 경관 조명 및 일반 조명을 포함한 높은 신뢰성이 요구되는 까다로운 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 3.00mm x 3.00mm x 2.10mm의 컴팩트한 크기로 고밀도 PCB 배치가 가능하며, 500mA 구동 전류에서 일반적으로 20루멘의 광속을 제공합니다. EMC 패키지는 기존 리드프레임 패키지에 비해 뛰어난 열 성능과 내구성을 제공하여 열악한 환경에서의 장시간 작동에 적합합니다.

1.1 주요 기능

• 무연 리플로우 솔더링 호환 (RoHS 준수)
• 습기 민감도 수준: MSL 레벨 3 (JEDEC 기준)
• 주 파장: 460nm (일반값) – 청색
• 순방향 전압: 3.0V – 3.3V (500mA에서 일반 3.3V)
• 시야각: 100도 (반치각)
• 열 저항: 14°C/W (접합부에서 납땜점까지)
• Electrostatic discharge protection: 2kV (HBM) with >90% yield

1.2 대상 응용 분야

• 광학 표시기 및 신호 조명
• 조경 및 건축 조명
• 일반 조명 및 장식 조명
• 보안 및 감시 카메라 조명
• 센서 및 머신 비전 시스템

2. 기술 파라미터 분석

다음 섹션에서는 제품 데이터시트에 명시된 전기적, 광학적, 열적 파라미터에 대한 심층 해석을 제공합니다.

2.1 광학 특성

25°C 및 500mA 순방향 전류에서 LED는 460nm의 주 파장과 30nm의 스펙트럼 대역폭을 나타냅니다. 광속은 20루멘(일반값)으로 평가되며, 측정 공차는 ±10%입니다. 시야각(반치각 2θ1/2)은 100도로, 일반 조명 및 표시기 애플리케이션에 적합한 넓은 빔 확산을 제공합니다. 방사 패턴은 극좌표도(원본 데이터시트의 Fig 1-10 참조)에 표시된 바와 같이 매우 대칭적입니다.

2.2 전기적 파라미터

500mA에서의 순방향 전압은 최소 3.0V에서 일반값 3.3V 범위입니다. 측정 공차는 ±0.1V입니다. 역방향 전류는 5V의 역방향 전압이 인가될 때 최대 10µA로 명시됩니다. 전력 손실은 절대 최대 1.65W로 제한되며, 이는 500mA 구동 조건에 해당합니다. 영구적인 손상을 방지하기 위해 절대 최대 정격을 절대 초과하지 않도록 하는 것이 중요합니다.

2.3 열적 특성

접합-납땜점 간 열 저항은 14°C/W입니다. EMC 패키지 설계에 의해 구현된 이 낮은 열 저항은 LED 접합에서 PCB로의 효율적인 열 전달을 가능하게 합니다. 적절한 열 관리는 필수적이며, 접합 온도는 최대 정격인 115°C를 초과해서는 안 됩니다. 디레이팅 곡선은 접합 온도를 한계 내로 유지하기 위해 주변 온도가 증가함에 따라 순방향 전류를 줄여야 함을 보여줍니다.

3. 빈(Binning) 및 선별(Sorting)

데이터시트에 binning 테이블이 명시적으로 상세히 기재되어 있지는 않지만, 제품은 릴 라벨에 표시된 대로 광속(Φ), 주파장(WLD) 및 순방향 전압(VF)에 대한 빈 코드와 함께 공급됩니다. 이를 통해 고객은 애플리케이션에 맞는 특정 성능 등급을 선택할 수 있습니다. 일반적인 binning에는 일정 간격의 광속 빈과 460nm 부근의 파장 빈이 포함될 수 있습니다. 자세한 binning 가용성에 대해서는 공급업체에 문의하십시오.

4. 성능 곡선 분석

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류

I-V 특성 곡선(데이터시트의 Fig 1-6)은 500mA에서 약 3.3V의 일반적인 순방향 전압을 보여줍니다. 전류가 100mA에서 600mA로 증가함에 따라 전압은 약 3.0V에서 3.4V로 상승합니다. 이러한 거의 선형적인 관계는 청색 LED의 일반적인 특징입니다.

4.2 상대 강도 대 전류

상대 광도는 순방향 전류가 증가함에 따라 증가하지만 높은 전류에서는 일부 포화 현상을 보입니다(Fig 1-7). 500mA에서 상대 강도는 약 100%인 반면, 100mA에서는 약 20%로 감소합니다. 이 곡선은 설계자가 낮은 구동 전류에서의 광 출력을 추정하는 데 도움을 줍니다.

4.3 온도 의존성

그림 1-8은 상대 광도가 주변 온도가 증가함에 따라 감소함을 보여줍니다. 85°C에서 광도는 25°C 값의 약 85%로 떨어집니다. 이러한 열적 민감도는 고온 환경에서 작동하는 조명기구 설계 시 반드시 고려되어야 합니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼(그림 1-9)은 반치폭 30nm로 약 460nm에서 피크를 나타냅니다. 스펙트럼은 청색 영역에 국한되며, 400-700nm 범위 밖의 방출은 무시할 수준입니다.

4.5 방사선 다이어그램

극좌표 방사 패턴(그림 1-10)은 반치각 ±50도의 람베르트 유사 분포를 보여줍니다. 이 넓은 분포는 투광 조명 및 일반 조명에 적합합니다.

4.6 전류 대 핀 온도 디레이팅

Fig 1-11은 디레이팅 곡선을 제공합니다: 핀 온도 60°C에서 최대 순방향 전류는 약 400mA이며, 100°C에서는 약 100mA로 감소합니다. 이 곡선은 열 설계에 필수적입니다.

5. 기계 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED 패키지는 별도 명시가 없는 한 ±0.2mm 공차로 3.00mm x 3.00mm x 2.10mm(길이 x 너비 x 높이)입니다. 상면도는 두 개의 패드가 있는 정사각형 패키지를 보여줍니다: 캐소드와 애노드는 Fig 1-2에서 식별됩니다. 측면도는 0.70mm 렌즈 돌출부를 포함한 2.10mm 높이를 나타냅니다. 하면도는 패드 치수를 보여줍니다: 캐소드 패드 1.45mm x 0.69mm, 애노드 패드 1.45mm x 0.69mm, 패드 간 간격은 1.45mm입니다. 솔더링 패턴(Fig 1-5)은 적절한 실장을 위해 3.00 x 2.26mm 솔더 패드를 권장합니다.

5.2 극성 식별

캐소드는 패키지의 작은 노치 또는 점으로 표시됩니다(그림 1-2 참조). 애노드는 반대쪽에 있습니다. 조립 시 올바른 극성을 준수해야 합니다.

5.3 솔더링 패턴

권장 솔더링 패턴(그림 1-5)은 3.00mm x 2.26mm이며, 가장자리까지 0.46mm 간격을 둡니다. 써멀 패드는 방열을 돕습니다. 적절한 솔더 커버리지를 확보하기 위해 적합한 스텐실 설계를 사용하십시오.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

권장 리플로우 프로파일(그림 3-1)은 다음과 같습니다: 150°C에서 200°C까지 60-120초 동안 예열; 217°C(TL) 이상 유지 시간은 60-150초; 최고 온도(TP)는 260°C이며, 최고 온도 5°C 이내에서 최대 10초(tP) 유지. 냉각 속도는 6°C/초를 초과해서는 안 됩니다. 리플로우 공정은 2회만 허용됩니다. 첫 번째와 두 번째 리플로우 사이에 24시간 이상 경과하면 LED가 손상될 수 있습니다.

6.2 수동 솔더링

수동 납땜 시에는 300°C 이하로 설정된 인두를 사용하여 패드당 3초 미만으로 작업하십시오. 수동 납땜은 1회만 허용됩니다.

6.3 리워크 및 수리

납땜 후 수리는 권장되지 않습니다. 불가피할 경우 양면 인두를 사용하고 사전에 특성을 확인하십시오. 가열 중 기계적 응력이 가해지지 않도록 하십시오.

6.4 취급 시 주의사항

• 실리콘 렌즈 표면에 압력을 가하지 마십시오. 측면만 잡고 취급하십시오.
• 휘어진 PCB에 장착하지 마십시오; 납땜 후 기판을 구부리지 마십시오.
• 납땜 후 급속 냉각하지 마십시오; 자연 냉각하여 실온에 도달하도록 하십시오.
• 냉각 중 기계적 진동을 가하지 마십시오.

6.5 보관 조건

Unopened moisture barrier bags: store at <30°C and <75% RH for up to one year from date of packing. After opening: 168 hours at <30°C and <60% RH. If exceeded, bake at 60±5°C for 24 hours before use.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

LED는 테이프 및 릴 포장으로 공급되며, 릴당 3000개가 포함됩니다. 캐리어 테이프 치수는 극성 표시와 함께 그림 2-1에 나와 있습니다. 릴 치수: A=12.7±0.3mm, B=330.2±2mm, C=79.5±1mm, D=14.3±0.2mm. 습기 보호를 위해 건조제 및 습도 표시 카드가 포함된 방습 백이 사용됩니다.

7.2 라벨 정보

릴 라벨에는 Part Number (PART NO.), Spec Number (SPEC NO.), Lot Number (LOT NO.), Bin Code (BIN CODE), Luminous Flux (Φ), Dominant Wavelength (WLD), Forward Voltage (VF), Quantity (QTY), Date (DATE)가 포함됩니다. 이 정보는 추적성 및 빈 선택에 사용됩니다.

7.3 골판지 상자

릴은 배송을 위해 골판지 상자에 포장됩니다. 상자에는 제품 및 수량 정보가 표시된 라벨이 부착됩니다.

8. 신뢰성 및 품질 인증

8.1 신뢰성 시험 항목

본 제품은 JEDEC 표준에 따라 다음 신뢰성 시험을 통과했습니다: 리플로우 솔더링(260°C, 3회), 온도 사이클(-40°C ~ 100°C, 100사이클), 열충격(-40°C ~ 115°C, 300사이클), 고온 보관(100°C, 1000h), 저온 보관(-40°C, 1000h), 수명 시험(25°C, 500mA, 1000h). 합격 기준: 각 시험당 10개 샘플 중 0개 불량(0/1).

8.2 불량 판정 기준

스트레스 후 한계: 순방향 전압 변화 ≤ 상한 규격치의 1.1배; 역방향 전류 ≤ 상한 규격치의 2.0배; 광속 저하 ≥ 하한 규격치의 0.7배.

9. 애플리케이션 설계 권장 사항

9.1 열 설계

14°C/W의 열 저항과 1.65W의 최대 전력 소모를 고려할 때, 적절한 방열이 매우 중요합니다. 접합 온도를 115°C 미만으로 유지하려면 적절한 PCB 구리 면적과 열 비아(thermal vias)를 사용하십시오. 제공된 디레이팅 곡선(derating curve)을 참고하여 주변 온도에 따라 전류를 감소시키십시오.

9.2 전기 설계

각 LED는 열 폭주(thermal runaway)를 방지하기 위해 전류 제한 저항 또는 정전류원(constant current source)으로 구동되어야 합니다. 역전압(Reverse voltage)을 피해야 하며, 필요한 경우 보호 다이오드를 사용하십시오. 취급 및 작동 중에는 ESD 보호가 권장됩니다.

9.3 환경 고려사항

Avoid exposure to sulfur compounds (>100ppm), halogens (bromine and chlorine individually <900ppm, total <1500ppm), and volatile organic compounds that can outgas and damage the silicone lens. Use isopropyl alcohol for cleaning if needed.

10. 작동 원리

이 LED는 전계발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 소자입니다. 활성 영역은 InGaN(인듐 갈륨 질화물) 양자 우물 구조로 구성되어 있으며, 순방향 바이어스 하에서 전자와 정공이 재결합할 때 청색광을 방출합니다. 방출 파장은 양자 우물 재료의 밴드갭에 의해 결정됩니다. EMC 패키지는 에폭시 몰딩 컴파운드를 봉지재로 사용하여 기계적 보호와 광학적 결합을 제공합니다. 실리콘 렌즈는 시야각을 증가시키고 광 추출을 개선합니다.

11. 기술 동향

고출력 LED의 추세는 더 높은 효율, 더 작은 패키지, 그리고 개선된 열 관리 방향으로 계속 발전하고 있습니다. 이와 같은 EMC 패키지는 일반 조명 및 산업용 애플리케이션을 위해 비용과 성능의 균형을 제공합니다. 460nm 청색 칩은 백색 LED용 형광체 펌핑 소스로도 사용되지만, 이 소자는 직접 청색 방출용으로 설계되었습니다. 향후 개발에는 더 높은 광속 밀도와 더 낮은 열 저항을 통한 향상된 신뢰성이 포함될 수 있습니다.

12. 일반적인 질문과 설계 사례

12.1 FAQ

Q: 이 LED를 700mA로 구동할 수 있나요? A: 아니요, 절대 최대 전류는 500mA입니다(적절한 방열 조건에서). 이를 초과하면 소자가 손상될 수 있습니다.

Q: 일반적인 수명은 얼마인가요? A: 데이터시트에 L70 수명이 명시되어 있지 않지만, 유사한 EMC LED를 기준으로 정격 조건에서 50,000시간을 초과할 수 있습니다.

Q: 이 LED는 펄스 동작에 적합한가요? A: 네, 낮은 듀티 사이클의 펄스 동작은 더 높은 피크 전류를 허용하지만, 평균 전력이 1.65W를 초과하지 않도록 해야 합니다.

12.2 응용 예제

12개의 LED가 장착된 조경 조명 기구에서 각 LED는 350mA로 구동되어 총 240루멘을 달성하며, 알루미늄 PCB를 사용한 적절한 방열이 적용됩니다. 350mA에서의 순방향 전압은 약 3.2V이므로 LED당 총 전력은 1.12W입니다. 열 설계는 40°C 주변 온도에서 접합 온도가 85°C 미만으로 유지되도록 보장합니다. 안전을 위해 열 폴드백 기능이 있는 정전류 드라이버를 권장합니다.