3020 미드파워 LED 데이터시트 - 크기 3.0x2.0mm - 전압 6.6V - 전력 0.5W - 쿨/뉴트럴/웜 화이트 - 한국어 기술 문서

제품 개요

3020 시리즈는 일반 조명 응용 분야를 위해 설계된 미드파워 LED 솔루션으로, 광효율, 비용 효율성 및 신뢰성 사이의 최적의 균형을 제공합니다. 열적으로 향상된 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 패키지에 수납된 이 LED는 컴팩트한 3.0mm x 2.0mm 크기에서 일관된 성능을 제공하도록 설계되었습니다. 이 시리즈는 높은 루멘-퍼-와트 및 루멘-퍼-달러 비율이 특징이며, 비용에 민감하면서도 성능 지향적인 조명 설계에 매력적인 선택지입니다.

이 제품의 핵심 포지셔닝은 실내 및 실외 응용 분야를 포함한 개조 및 신규 건축 일반 조명 시장 내에 있습니다. 주요 장점은 기존 플라스틱에 비해 우수한 열 관리를 제공하는 EMC 패키징 재료에서 비롯되어, 더 높은 구동 전류와 향상된 수명을 가능하게 합니다. 이 LED는 정격 전력 0.5W로 평가되지만 적절한 열 조건에서 최대 0.8W까지 구동될 수 있어 설계 유연성을 제공합니다.

목표 시장은 광범위한 조명 세그먼트를 포함합니다: 개조 프로젝트에서 기존 백열등 및 형광등의 직접 교체, 주거 및 상업용 일반 조명의 주 광원, 간판용 백라이트, 색상 품질과 신뢰성이 가장 중요한 건축 또는 장식 조명 등입니다.

심층 기술 파라미터 분석

광도 및 색상 특성

전기-광학 성능은 주변 온도 25°C, 상대 습도 60%, 구동 전류 80mA의 표준 테스트 조건에서 명시됩니다. 제품군은 웜 화이트(2725K)부터 쿨 화이트(7040K)까지 걸친 상관 색온도(CCT) 옵션을 제공하며, 제품 선택표에 상세히 나와 있습니다. 모든 변형은 최소 연색 지수(CRI 또는 Ra) 80을 유지하여 일반 조명을 위한 양호한 색 충실도를 보장합니다. 일반적인 광속 값은 CCT 빈에 따라 80mA에서 54루멘에서 66루멘 범위입니다. 명시된 측정 허용 오차에 유의하는 것이 중요합니다: 광속 ±7%, CRI ±2. CCT는 CIE 1931 색도도에서 도출됩니다.

전기 및 열적 파라미터

주요 전기 파라미터는 LED의 작동 영역을 정의합니다. 일반적인 순방향 전압(VF)은 80mA에서 6.6V이며, 허용 오차는 ±0.1V입니다. 절대 최대 순방향 전류는 120mA이며, 펄스 전류(IFP) 정격은 펄스 ≤100µs 및 듀티 사이클 ≤1/10 조건에서 200mA입니다. 최대 전력 소산(PD)은 816mW로 명시됩니다. 역방향 전압(VR) 내성은 5V입니다.

열 성능은 신뢰성에 매우 중요합니다. 접합부에서 솔더 포인트까지의 열 저항(RθJ-SP)은 일반적으로 21°C/W입니다. 이 파라미터는 작동 접합 온도를 보드 온도와 직접 연결합니다. 최대 허용 접합 온도(Tj)는 115°C입니다. 이 장치는 110도의 넓은 시야각(2θ1/2)을 특징으로 하여 넓고 균일한 빛 분포를 제공합니다. 정전기 방전(ESD) 보호는 휴먼 바디 모델(HBM) 기준 최대 1000V까지 준수합니다.

절대 최대 정격

장치 신뢰성을 위해 절대 최대 정격을 준수하는 것은 필수입니다. 이 한계를 초과하면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. 정격은 다음과 같습니다: 순방향 전류(IF): 120mA; 펄스 순방향 전류(IFP): 200mA; 전력 소산(PD): 816mW; 역방향 전압(VR): 5V; 작동 온도(Topr): -40°C ~ +85°C; 저장 온도(Tstg): -40°C ~ +85°C; 접합 온도(Tj): 115°C; 솔더링 온도(Tsld): 10초 동안 230°C 또는 260°C (리플로우 프로파일에 따라 다름).

빈닝 시스템 설명

색상 / CCT 빈닝

LED는 조명기구 내 일관성을 보장하기 위해 정밀한 색상 빈으로 분류됩니다. 색좌표에 대한 빈닝 구조는 CIE 1931 색도도상의 타원형 시스템을 따릅니다. 각 빈(예: 27M5, 30M5)은 중심점(x, y 좌표), 장반경(a), 단반경(b) 및 회전 각도(Φ)로 정의됩니다. 이 시스템은 2600K에서 7000K 범위에 대한 에너지 스타 프로그램 요구사항과 일치합니다. 색좌표의 측정 불확도는 ±0.007입니다. 이 엄격한 빈닝은 어레이 내 개별 LED 간의 가시적인 색상 차이를 최소화합니다.

광속 빈닝

밝기 균일성을 관리하기 위해 LED는 또한 80mA에서의 광속 출력에 따라 빈닝됩니다. 광속은 코드(E7, E8, E9, F1)로 분류되며, 각각 특정 루멘 범위(예: E8: 58-62 lm, E9: 62-66 lm, F1: 66-70 lm)를 나타냅니다. 주어진 LED에 적용 가능한 광속 빈은 해당 색상 빈에 따라 다릅니다. 이 2차원 빈닝(색상 및 광속)을 통해 설계자는 응용 분야의 색도 및 밝기 요구사항을 모두 충족하는 LED를 선택할 수 있습니다.

순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 드라이버 설계 및 병렬 스트링에서의 전류 매칭을 돕기 위해 세 개의 빈으로 분류됩니다. 빈은 다음과 같습니다: 코드 C (5.5V - 6.0V), 코드 D (6.0V - 6.5V), 코드 E (6.5V - 7.0V), 측정 조건은 80mA, 허용 오차 ±0.1V입니다. 동일한 전압 빈에서 LED를 선택하면 다중 LED 시스템에서 보다 균일한 전류 분배 및 열 성능을 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다.

성능 곡선 분석

데이터시트는 설계 분석을 위한 몇 가지 주요 그래프를 제공합니다. 상대 스펙트럼 분포도는 발광 스펙트럼을 보여주며, 이는 형광체 변환 백색 LED의 전형적인 것으로, 블루 펌프 피크와 넓은 노란색 형광체 발광을 가집니다. 시야각 분포도는 110도의 반각을 가진 람베르시안과 유사한 발광 패턴을 확인시켜 줍니다.

순방향 전류 특성은 매우 중요합니다. IF 대 상대 광속 곡선은 빛 출력이 전류에 따라 비선형적으로 증가하며, 효율은 일반적으로 열 증가와 드루프 현상으로 인해 더 높은 전류에서 감소함을 보여줍니다. 순방향 전압 대 순방향 전류(IV) 곡선은 드라이버 설계에 필수적이며, 다이오드의 지수적 V-I 관계를 보여줍니다.

온도 특성은 실제 성능에 매우 중요합니다. 주변 온도(Ta) 대 상대 광속 그래프는 주변(결과적으로 접합) 온도가 상승함에 따라 빛 출력이 감소하는 것을 보여줍니다. Ta 대 순방향 전압 곡선은 VF의 음의 온도 계수를 보여줍니다. Ta를 상대 광속 및 순방향 전압에 대해 도시한 접합 온도 그래프는 이러한 열적 의존성을 추가로 설명합니다. 아마도 가장 중요한 것은, 최대 순방향 전류 대 주변 온도 디레이팅 곡선으로, 주변 온도가 상승한 조건에서 최대 안전 작동 전류를 규정하여 Tj 최대값 115°C를 초과하지 않도록 합니다.

CIE 색도도는 색상 빈(27M5, 30M5 등)을 흑체 궤적상의 타원으로 시각적으로 표현하여 색상 선택 및 빈닝 경계에 대한 명확한 참조를 제공합니다.

기계적 및 패키징 정보

이 LED는 길이 약 3.0mm, 너비 약 2.0mm 크기의 표면 실장 장치(SMD) 패키지를 사용합니다. 기계 도면은 패드 간격, 구성 요소 높이, 솔더 패드 형상을 포함한 상세 치수를 제공합니다. 모든 치수는 정의되지 않은 허용 오차 ±0.2mm로 밀리미터 단위입니다. 도면은 정확한 참조를 위해 1:1 축척으로 제공됩니다. 패키지는 두 개의 애노드 및 두 개의 캐소드 단자를 특징으로 하여 견고한 솔더 조인트 형성과 PCB로의 향상된 열 전도를 용이하게 합니다. 극성은 패키지 자체에 노치 또는 녹색 표시와 같은 캐소드 표시자로 명확하게 표시됩니다.

솔더링 및 조립 가이드라인

이 구성 요소는 무연 리플로우 솔더링 공정에 적합합니다. 최대 솔더링 온도는 사용된 특정 리플로우 프로파일(예: SnAgCu 솔더)에 따라 10초 동안 피크 온도 230°C 또는 260°C로 명시됩니다. 열 충격을 최소화하고 패키지 균열 또는 박리를 방지하기 위해 제어된 상승 및 냉각 속도를 가진 권장 리플로우 프로파일을 따르는 것이 필수적입니다. 수분 민감도 등급(MSL)은 제공된 내용에 명시적으로 언급되지 않았지만, EMC 패키지의 경우 일반적으로 리플로우 전에 구성 요소가 장기간 주변 조건에 노출된 경우 "팝콘" 현상을 피하기 위해 베이킹하는 것이 권장됩니다. 저장은 지정된 -40°C ~ +85°C 온도 범위 내의 건조하고 제어된 환경에서 이루어져야 합니다.

응용 권장사항

일반적인 응용 시나리오

• Retrofit Lamps: Ideal for LED bulbs and tubes designed to replace incandescent, halogen, or fluorescent lamps, leveraging its efficacy and cost structure.
• General Lighting: Suitable for downlights, panel lights, troffers, and other fixtures in residential, office, and commercial spaces.
• Signage and Backlighting: Effective for indoor and outdoor sign illumination due to its good color rendering and reliability.
• Architectural/Decorative Lighting: Can be used in coves, shelves, and accent lighting where consistent color and smooth beam are important.

설계 고려사항

• Thermal Management: The 21°C/W thermal resistance necessitates an effective PCB thermal design. Use of metal-core PCBs (MCPCBs) or thermally enhanced FR4 with sufficient copper area is recommended to keep the solder point temperature low, thereby maintaining light output, color stability, and long-term reliability.
• Current Driving: While rated up to 120mA, operating at or below 80mA is typical for balancing efficacy, lifetime, and thermal load. Use a constant-current LED driver for stable operation.
• Optics: The 110-degree viewing angle is quite broad. Secondary optics (lenses, reflectors) may be required to achieve specific beam patterns.
• Binning Selection: For multi-LED fixtures, specify tight color and flux bins (e.g., within a single ellipse code) to ensure visual uniformity. Consider voltage binning if LEDs are placed in parallel strings.

기술 비교 및 차별화

PPA(폴리프탈아미드) 또는 PCT(폴리사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트) 패키지의 기존 미드파워 LED와 비교하여, 이 3020 EMC 시리즈의 주요 차별점은 우수한 열 성능입니다. EMC 재료는 더 높은 열전도율을 가지며, 황변 또는 열화 없이 더 높은 접합 온도를 견딜 수 있습니다. 이로 인해 다음과 같은 것이 가능합니다:

• Higher Drive Capability: Ability to be driven at higher currents (up to 0.8W) while maintaining reliability.
• Improved Lumen Maintenance: Better resistance to lumen depreciation (L70, L90) over time due to reduced thermal stress on the phosphor and die.
• Longer Lifespan: The enhanced thermal path slows the rate of internal degradation mechanisms.
• Cost-Effectiveness: Provides a performance level closer to high-power LEDs but at a mid-power price point and with simpler drive requirements.

자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of 80mA and a typical VF of 6.6V, the power consumption is 0.528W (80mA * 6.6V).

Q: How does light output change with temperature?
A: Luminous flux decreases as junction temperature increases. The derating curve (Fig. 6) quantifies this relationship. Proper heatsinking is essential to minimize output loss in warm environments.

Q: Can I drive this LED at 120mA continuously?
A: While 120mA is the absolute maximum rating, continuous operation at this current requires exceptional thermal management to keep the junction temperature below 115°C. For most designs, operating at or below 80-100mA is recommended for optimal lifetime and efficacy.

Q: What is the difference between the "Typ." and "Min." luminous flux values?
A: The "Typical" value represents the average or expected output for that bin. The "Minimum" value is the lowest output guaranteed for LEDs sorted into that specific flux bin code (e.g., E9). Designers should use the minimum value for conservative system lumen calculations.

Q: How do I interpret the color bin code, e.g., '30M5'?
A: The code defines a specific ellipse on the CIE chart. The first two digits often relate to the CCT (e.g., '30' approximates 3000K nominal), while the letter and number define the ellipse size and position relative to the black-body locus. Refer to Table 5 for the exact center coordinates and ellipse parameters.

설계 및 사용 사례 연구

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer targets a 600mm x 600mm panel light with a neutral white color (4000K, CRI >80) and an efficacy of 100 lm/W. Using the 3020 LED from the 40M5 color bin with a typical flux of 66 lm at 80mA (0.528W), the single-LED efficacy is approximately 125 lm/W. To achieve 1200lm, approximately 19 LEDs are needed (1200 lm / 66 lm per LED). Allowing for system losses (optics, thermal), 24 LEDs might be used in a 6x4 array.

LED는 알루미늄 MCPCB에 장착될 것입니다. 전체 시스템 전력은 대략 24 * 0.528W = ~12.7W가 될 것입니다. 80mA를 출력하고 24개의 LED가 직렬로 연결된 전압 범위(24 * ~6.6V = ~158V)를 커버하는 정전류 드라이버가 선택될 것입니다. MCPCB 설계가 LED 솔더 포인트 온도를 충분히 낮게 유지하여 조명기구의 정격 작동 온도에서 초기 광속 출력의 >90%를 유지하도록 하기 위해 열 시뮬레이션이 수행될 것입니다. 모든 LED를 40M5 색상 빈과 단일 광속 빈(예: F1)에서 지정함으로써 패널 전체에 걸쳐 우수한 색상 및 밝기 균일성을 달성할 수 있습니다.

동작 원리 소개

이것은 형광체 변환 백색 LED입니다. 기본 동작은 일반적으로 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 만들어진 반도체 칩을 포함하며, 이 칩은 순방향 바이어스 시(전계발광) 청색광을 방출합니다. 이 청색광은 칩 위에 증착된 세륨 도핑 옥트륨 알루미늄 가닛(YAG:Ce) 형광체 층에 의해 부분적으로 흡수됩니다. 형광체는 일부 청색 광자를 넓은 스펙트럼의 노란색 빛으로 다운 변환합니다. 남은 청색광과 방출된 노란색 빛의 조합이 백색광으로 인지됩니다. 정확한 상관 색온도(CCT)는 형광체 조성과 두께를 변화시켜 제어됩니다. EMC 패키지는 섬세한 반도체 다이와 형광체를 보호하고, 기계적 구조를 제공하며, 가장 중요한 것은 접합부에서 솔더 패드 및 인쇄 회로 기판으로 열을 전도하는 주요 경로를 제공하는 역할을 합니다.

기술 트렌드

미드파워 LED 세그먼트, 특히 EMC 패키징을 사용하는 분야는 계속 발전하고 있습니다. 이 제품 및 더 넓은 시장에서 관찰할 수 있는 주요 트렌드는 다음과 같습니다:

• Increased Efficacy: Ongoing improvements in internal quantum efficiency of the blue die and phosphor conversion efficiency drive higher lm/W outputs.
• Enhanced Color Quality: Beyond CRI (Ra), there is a focus on improving metrics like R9 (saturated red) and TM-30 (Rf, Rg) for better color rendition, especially in retail and museum lighting.
• Higher Power Density: Packages like the 3020 are being driven harder (e.g., 0.8W) while maintaining reliability, blurring the line between mid-power and high-power segments.
• Improved Thermal Materials: Development of EMC compounds with even higher thermal conductivity and better resistance to harsh environments (UV, humidity).
• Miniaturization and Integration: The drive for smaller, denser light sources for applications like automotive lighting and ultra-slim fixtures.
• Smart and Tunable Lighting: While this is a static white LED, the industry is moving towards LEDs that can dynamically adjust CCT and intensity, often requiring more complex multi-chip or phosphor designs.

3020 EMC LED는 이러한 트렌드 내에 확고히 자리 잡고 있으며, 현재 세대의 일반 조명 솔루션을 위한 열적으로 강력하고 효율적이며 비용 효율적인 플랫폼을 제공합니다.