3020 미드파워 LED 데이터시트 - 크기 3.0x2.0mm - 전압 3.4V - 전력 0.5W - 쿨/뉴트럴/웜 화이트 - 한국어 기술 문서

제품 개요

3020 시리즈는 일반 조명 응용 분야를 위해 설계된 고성능 미드파워 LED 솔루션을 대표합니다. 열적으로 향상된 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 패키지를 활용하는 이 LED는 광효율, 신뢰성 및 비용 효율성의 탁월한 균형을 제공합니다. 이 제품의 주요 포지셔닝은 리트로핏 및 일반 조명 시장 내에 있으며, 달러당 높은 광 출력과 우수한 색 품질이 모두 중요한 응용 분야를 목표로 합니다. 핵심 장점으로는 동급 최고 수준의 루멘-퍼-와트 및 루멘-퍼-달러 비율, 최대 0.8W까지 처리 가능한 견고한 패키지, 80 이상의 높은 색재현지수(CRI)가 포함됩니다. 목표 시장은 기존 램프의 직접 교체품부터 건축 및 장식 조명에 이르기까지 광범위한 조명 솔루션을 포괄합니다.

심층 기술 파라미터 분석

광도 및 광학적 특성

전기광학적 성능은 150mA 순방향 전류(IF) 및 25°C 주변 온도(Ta)의 표준 테스트 조건에서 명시됩니다. 이 제품군은 웜 화이트(2580K-3220K)부터 쿨 화이트(5310K-7040K)까지의 상관 색온도(CCT) 범위를 제공합니다. 일반적인 뉴트럴 화이트 변종(예: T3450811C)의 경우, 광속은 최대 68 루멘에 도달할 수 있습니다. 주요 특징은 모든 빈에서 보장된 최소 80의 색재현지수(CRI 또는 Ra)로, 우수한 색 충실도를 보장합니다. 공간적 광 분포는 110도의 넓은 시야각(2θ1/2)으로 특징지어져 균일한 조명을 제공합니다. 광속에 대해 ±7%, CRI에 대해 ±2의 지정된 측정 허용 오차를 유의하는 것이 중요합니다.

전기적 및 열적 파라미터

전기적 특성은 작동 경계를 정의합니다. 일반적인 순방향 전압(VF)은 150mA에서 3.4V이며, 허용 오차는 ±0.1V입니다. 절대 최대 정격은 신뢰할 수 있는 설계에 매우 중요합니다: 최대 연속 순방향 전류(IF)는 240mA이며, 특정 조건(펄스 폭 ≤ 100µs, 듀티 사이클 ≤ 1/10)에서 300mA의 펄스 전류(IFP)가 허용됩니다. 최대 전력 소산(PD)은 816mW입니다. 열 관리는 접합부에서 솔더 지점까지 21°C/W의 낮은 열저항(Rth j-sp)에 의해 용이하게 이루어지며, 이는 성능과 수명을 유지하는 데 필수적입니다. 허용 가능한 최대 접합 온도(Tj)는 115°C입니다.

빈닝 시스템 설명

파장 / 색온도 빈닝

LED 색상 일관성은 CIE 1931 색도도를 기반으로 한 정밀한 빈닝 구조를 통해 제어됩니다. 이 시스템은 중심점(x, y 좌표), 장반경(a), 단반경(b) 및 회전 각도(Φ)로 정의된 타원형 빈을 사용합니다. 예를 들어, 뉴트럴 화이트용 40M5 빈은 (0.3825, 0.3798)에 중심을 둡니다. 2600K에서 7000K 사이의 색온도에 대한 빈닝은 에너지 스타 표준을 따르며, 균일한 백색광이 필요한 응용 분야를 위한 엄격한 색상 일관성을 보장합니다. 색 좌표에 대한 측정 불확도는 ±0.007입니다.

광속 빈닝

광 출력도 성능을 보장하기 위해 빈으로 분류됩니다. 각 색상 빈(예: 27M5, 30M5)은 E7, E8, F1 등의 코드로 식별되는 광속 등급으로 더 세분화됩니다. 예를 들어, 30M5 색상 빈 내에서 광속 코드 F1을 가진 LED는 150mA에서 66에서 70 루멘 사이의 광속을 가집니다. 이를 통해 설계자는 특정 응용 분야 요구 사항에 대해 예측 가능한 광 출력을 가진 LED를 선택할 수 있습니다.

순방향 전압 빈닝

회로 설계 및 전류 매칭, 특히 다중 LED 어레이에서의 전류 매칭을 돕기 위해 순방향 전압은 세 가지 등급으로 분류됩니다: 코드 1 (2.8V - 3.0V), 코드 2 (3.0V - 3.2V), 코드 3 (3.2V - 3.4V). 이는 전원 공급 요구 사항을 예측하고 열 부하를 더 효과적으로 관리하는 데 도움이 됩니다.

성능 곡선 분석

전류-전압(I-V) 및 전류-광속(I-Φ) 특성

그림 3은 순방향 전류와 상대 광속 간의 관계를 보여줍니다. 출력은 권장 작동 전류까지 거의 선형적이며 우수한 효율성을 보입니다. 그림 4는 드라이버 설계에 필수적인 순방향 전압 대 전류 곡선을 보여줍니다. 전압의 양의 온도 계수는 명백하며, 이는 VF가 온도가 증가함에 따라 감소한다는 것을 의미하며, LED의 전형적인 동작입니다.

온도 의존성

온도에 따른 성능 변화는 중요한 설계 요소입니다. 그림 6은 상대 광속이 주변 온도(Ta)가 증가함에 따라 감소함을 보여주며, 광 출력을 유지하기 위한 열 관리의 중요성을 강조합니다. 그림 7은 순방향 전압이 온도 상승에 따라 감소함을 보여줍니다. 그림 8은 주변 온도를 기반으로 한 최대 허용 순방향 전류에 대한 디레이팅 곡선을 제공하며, 이는 다양한 작동 조건에서 신뢰성을 보장하는 데 중요합니다.

스펙트럼 및 각도 분포

그림 1은 색 품질과 CCT를 정의하는 상대 스펙트럼 파워 분포를 제공합니다. 그림 2는 균일한 조명을 위한 넓은 110도 빔 각도를 확인하는 시야각 분포(공간 방사 패턴)를 묘사합니다.

온도에 따른 색변화

그림 5는 주변 온도 증가(25°C에서 85°C까지)에 따른 CIE x, y 색도 좌표의 이동을 그래프로 나타냅니다. 이 정보는 온도에 따른 색상 안정성이 요구되는 응용 분야에 매우 중요합니다.

솔더링 및 조립 지침

이 LED는 무연 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 솔더링 온도의 절대 최대 정격은 최대 10초 동안 230°C 또는 260°C입니다. EMC 패키지 및 내부 다이에 대한 열 손상을 방지하기 위해 권장 리플로우 프로파일을 따르는 것이 필수적입니다. 작동 온도 범위는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위는 동일합니다. 작동 중 절대 최대 정격을 초과하지 않도록 주의해야 하며, 이는 LED에 돌이킬 수 없는 손상을 초래할 수 있습니다.

응용 분야 권장사항

대표적인 응용 시나리오

이 데이터시트는 몇 가지 주요 응용 분야를 식별합니다: 기존 램프(백열등 또는 CFL과 같은) 교체, 일반 실내외 조명, 실내/외 간판용 백라이트, 건축/장식 조명. 높은 효율, 우수한 CRI 및 넓은 빔 각도의 조합은 이러한 다양한 용도에 적합하게 만듭니다.

설계 고려사항

설계자는 열 관리에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 제공된 열저항 값(21°C/W)을 활용하여, 최악의 작동 조건에서 접합 온도를 115°C 미만으로 유지하기 위해 적절한 방열 설계가 계산되어야 합니다. 높은 주변 온도 응용 분야의 경우 전류에 대한 디레이팅 곡선(그림 8)을 따라야 합니다. 일정한 광 출력을 위해서는 정전압 드라이버보다 정전류 드라이버를 권장합니다. 다중 LED 어레이를 설계할 때는 균일한 밝기와 전류 분배를 보장하기 위해 동일한 전압 및 광속 빈의 LED를 사용하는 것을 고려하십시오.

기술 비교 및 차별화

플라스틱 패키지의 기존 미드파워 LED와 비교하여, EMC 패키지는 훨씬 더 나은 열 성능을 제공하여 더 높은 구동 전류 및 전력 소산(최대 0.8W)을 허용하면서도 신뢰성을 유지합니다. 이는 유사한 크기의 패키지에서 더 높은 루멘 출력으로 이어집니다. 보장된 80+ CRI는 색 품질이 중요한 응용 분야에서 낮은 CRI의 표준 제품에 비해 경쟁 우위를 제공합니다. 넓은 110도 시야각은 2차 광학 장치 없이 넓고 균일한 조명이 필요한 응용 분야에 유리합니다.

자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: What is the maximum power I can drive this LED at?
A: The absolute maximum power dissipation is 816mW. However, the recommended operating condition is based on 0.5W nominal. Operating at higher power requires excellent thermal management to stay within the junction temperature limit.

Q: How do I interpret the luminous flux bins (E7, F1, etc.)?
A: These codes represent ranges of luminous output at 150mA. You must cross-reference the code with the specific color bin table (Table 6) to find the minimum and maximum lumen values for that group.

Q: Can I use a constant voltage source to drive this LED?
A: It is not recommended. LEDs are current-driven devices. A small change in forward voltage can cause a large change in current, potentially exceeding maximum ratings. Always use a constant current driver or a circuit that actively limits current.

Q: What is the impact of the ±7% flux tolerance?
A: This means the actual measured luminous flux of a production LED can vary by ±7% from the typical value listed in the datasheet. The binning system helps control this variation by grouping LEDs into tighter flux ranges.

실제 사용 사례

Scenario: Designing a 10W LED Bulb Retrofit
A designer aims to create an A19 bulb replacement using this 3020 LED. Targeting 800 lumens, they might use 16 LEDs driven at approximately 140mA each (slightly below the test current for better efficacy and thermal headroom). They would select LEDs from the same color bin (e.g., 40M5 for 4000K Neutral White) and a consistent flux bin (e.g., F1) to ensure color and brightness uniformity. The total forward voltage for 16 LEDs in series would be roughly 16 * 3.4V = 54.4V, dictating the driver specifications. A properly designed aluminum PCB with thermal vias would be necessary to sink the heat from the 10W total dissipation, keeping individual junction temperatures well below the 115°C maximum.

작동 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 소자입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 활성 영역에서 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 파장(색상)은 사용된 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 이 LED의 백색광은 일반적으로 인광체 층으로 코팅된 청색 발광 반도체 칩을 사용하여 생성됩니다. 청색광의 일부는 인광체에 의해 더 긴 파장(노란색, 빨간색)으로 변환되며, 청색광과 인광체 변환광의 혼합물은 인간의 눈에 백색으로 보입니다. EMC 패키지는 반도체 다이와 와이어 본드를 보호하고, 1차 광학 렌즈를 제공하며, 가장 중요한 것은 접합부에서 효율적인 열 전도를 위한 경로를 제공하는 역할을 합니다.

기술 동향

미드파워 LED 세그먼트는 더 낮은 비용으로 더 높은 효율(루멘-퍼-와트)과 더 높은 신뢰성을 향해 계속 발전하고 있습니다. 주요 동향에는 더 높은 작동 온도와 전류를 가능하게 하여 더 높은 루멘 밀도로 이어지는 EMC 및 세라믹과 같은 더 견고한 패키지 재료의 채택이 포함됩니다. 더 높은 색재현지수(CRI) 값과 배치 간 더 일관된 색 품질을 달성하기 위한 개선된 인광체 기술에 대한 지속적인 추진이 있습니다. 또한, 단일 패키지 내에 여러 다이를 통합하는 것(COB - 칩 온 보드 또는 멀티 다이 미드파워)은 고루멘 응용 분야에서 조립을 단순화하고 시스템 비용을 줄이기 위한 추세입니다. 스마트 조명을 위한 추진력도 LED 설계에 영향을 미치고 있으며, 디밍 프로토콜 및 조정 가능한 화이트 시스템과의 호환성에 중점을 두고 있습니다.