LED 3030 미드파워 LED 데이터시트 - 사이즈 3.0x3.0mm - 전압 3.1V - 파워 0.5W - 쿨화이트 6000K

1. 제품 개요

본 문서는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 패키지를 사용하는 3030 폼팩터 미드파워 LED의 사양을 상세히 설명합니다. 이 제품은 미드파워 세그먼트 내에서 광효율(lm/W)과 비용 효율성(lm/$) 사이의 최적의 균형을 제공하도록 설계되었습니다. 신뢰할 수 있는 성능과 고품질의 광 출력이 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 LED 시리즈의 주요 장점은 열 방산 및 장기 신뢰성을 향상시키는 열 강화 EMC 패키지 설계를 포함합니다. 이는 미드파워와 하이파워 애플리케이션 간의 간극을 메우며, 최대 0.8W까지 처리할 수 있습니다. 최대 구동 전류 240mA 및 최소 연색 지수(CRI) 70으로, 우수한 색상 품질을 요구하는 애플리케이션에 적합합니다. 본 소자는 무연 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 주요 타겟 애플리케이션으로는 주간 주행등(DRL)이 확인되었습니다.

2. 기술 파라미터 분석

별도로 명시되지 않는 한, 모든 측정은 순방향 전류(IF) = 150mA, 주변 온도(Ta) = 25°C, 상대 습도(RH) = 60%의 표준 테스트 조건에서 규정됩니다.

2.1 광도 및 색상 특성

쿨화이트 변종의 상관 색온도(CCT) 범위는 5300K에서 6488K이며, 전형적인 값은 6018K입니다. 최소 CRI(Ra)는 70이며, 전형적인 값은 71.5입니다. 광속 출력의 측정 허용 오차는 ±7%인 반면, CRI 측정 허용 오차는 ±2입니다. CCT는 CIE 1931 색도도에서 도출됩니다. 루멘 유지율 표는 참고용일 뿐임을 유의해야 합니다.

2.2 전기 및 열적 파라미터

순방향 전압(VF)은 150mA에서 전형적으로 3.1V로 측정되며, 범위는 2.8V(최소)에서 3.4V(최대)입니다. 역전류(IR)는 역전압(VR) 5V에서 최대 10 µA입니다. 시야각(2θ½)은 광도가 피크 광도의 절반이 되는 축 이탈 각도로 정의되며, 전형적으로 120°입니다. 접합부에서 솔더 포인트까지의 열저항(Rth j-sp)은 전형적으로 11 °C/W입니다. 본 소자는 2000V의 정전기 방전(ESD) 내성을 갖습니다.

2.3 절대 최대 정격

이 한계를 초과하여 소자를 동작시키면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. 절대 최대 정격은 다음과 같습니다: 연속 순방향 전류(IF): 240 mA; 펄스 순방향 전류(IFP): 300 mA (펄스 폭 ≤ 100µs, 듀티 사이클 ≤ 1/10); 전력 소산(PD): 816 mW; 역전압(VR): 5 V; 동작 온도(Topr): -40°C ~ +105°C; 저장 온도(Tstg): -40°C ~ +105°C; 접합부 온도(Tj): 125 °C; 솔더링 온도(Tsld): 230°C 또는 260°C (10초). 전력 소산이 절대 최대 정격을 초과하지 않도록 주의해야 합니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 스펙트럼 및 각도 분포

상대 스펙트럼 파워 분포(그림 1)는 쿨화이트 LED의 색상 특성을 정의합니다. 시야각 분포(그림 2)는 전형적인 120° 빔 패턴을 보여주며, 이 패키지 타입에 일반적인 람베르시안 또는 준-람베르시안 방출 프로파일을 확인시켜 줍니다.

3.2 순방향 전류 특성

순방향 전류와 상대 광속 사이의 관계(그림 3)는 광 출력이 전류와 함께 증가하지만, 열적 효과로 인해 더 높은 전류에서 결국 포화되고 저하될 것임을 보여줍니다. 순방향 전압 대 순방향 전류 곡선(그림 4)은 다이오드의 특성적인 지수적 거동을 보여주며, VF가 IF에 대해 로그적으로 증가함을 보여줍니다.

3.3 온도 의존성

주변 온도에 따른 CIE 색도 좌표(x, y)의 이동(그림 5)은 색상이 중요한 애플리케이션에 있어 매우 중요하며, 화이트 포인트가 어떻게 변할 수 있는지 보여줍니다. 상대 광속은 주변 온도가 증가함에 따라 감소합니다(그림 6). 이는 열 관리 설계에 있어 핵심 고려사항입니다. 마찬가지로, 순방향 전압은 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소합니다(그림 7).

3.4 디레이팅 및 최대 전류

그림 8은 두 가지 다른 접합부-주변 열저항(Rth j-a) 값(30°C/W 및 35°C/W)에 대해 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 순방향 전류를 보여줍니다. 이 그래프는 주어진 열 환경에서 안전한 동작 전류를 결정하는 데 필수적입니다. 예를 들어, 주변 온도 85°C, Rth j-a=35°C/W 조건에서 최대 전류는 절대 최대치인 240mA에서 상당히 디레이팅됩니다.

4. 색상 빈 구조

LED는 애플리케이션 내 색상 일관성을 보장하기 위해 색도 좌표에 따라 빈으로 분류됩니다. 그림 9는 정의된 빈 구조가 표시된 CIE 1931 색도도를 보여줍니다. 표 5는 빈 코드에 대한 상세 설명을 제공합니다. 색상 좌표의 측정 불확도는 ± 0.007입니다. 모든 빈닝은 표준 조건(IF=150mA, Ta=25°C)에서 수행됩니다.

5. 애플리케이션 가이드라인 및 설계 고려사항

5.1 대표적인 애플리케이션 시나리오

이 LED는 효율성, 비용 및 품질의 균형 덕분에 다양한 일반 조명 애플리케이션에 매우 적합합니다. 데이터시트는 특히 주간 주행등(DRL)을 언급하고 있습니다. 쿨화이트 색온도가 요구되는 다른 잠재적 애플리케이션으로는 실내 조명(전구, 튜브, 패널), 건축 조명, 사인, 디스플레이 백라이트 등이 있습니다.

5.2 열 관리

효과적인 열 관리는 정격 성능과 수명을 달성하는 데 가장 중요합니다. 접합부에서 솔더 포인트까지의 전형적인 열저항 11 °C/W는 PCB 설계가 주변 환경으로의 낮은 열 임피던스 경로를 제공해야 함을 의미합니다. 고전류 또는 고주변 온도 동작의 경우, 적절한 열 비아, 구리 면적 및 가능하면 금속 코어 PCB(MCPCB)의 사용을 권장합니다. 적절한 구동 전류를 선택하기 위해 항상 디레이팅 곡선(그림 8)을 참조하십시오.

5.3 전기 구동 고려사항

안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 정전압원보다 정전류 드라이버를 강력히 권장합니다. 드라이버는 지정된 전류 범위(최대 240mA 연속) 내에서 동작하도록 선택되어야 합니다. 순방향 전압 변동(2.8V ~ 3.4V)은 드라이버의 컴플라이언스 전압에서 고려되어야 합니다. 펄스 동작(IFP)의 경우, 펄스 폭(≤100µs) 및 듀티 사이클(≤1/10) 한계를 엄격히 준수해야 합니다.

5.4 솔더링 및 취급

본 소자는 무연 리플로우 솔더링 프로파일과 호환됩니다. 최대 솔더링 온도는 230°C 또는 260°C (10초)입니다. 수분 민감도 및 리플로우 프로파일에 대한 표준 IPC/JEDEC J-STD-020 가이드라인이 준수되어야 합니다. 본 소자가 2000V HBM 등급이므로, 취급 및 조립 중 표준 ESD 예방 조치가 준수되어야 합니다.

6. 비교 및 차별화

플라스틱 패키지의 기존 미드파워 LED와 비교하여, EMC 패키지는 우수한 열 성능과 자외선 노출로 인한 황변에 대한 저항성을 제공하여 더 나은 루멘 유지율과 더 긴 수명으로 이어집니다. 3030 풋프린트는 더 작은 패키지(예: 2835)보다 더 큰 열 패드를 제공하여, 적당한 폼팩터를 유지하면서 더 높은 전력 소산(최대 0.8W)을 가능하게 합니다. 규정된 CRI 70+는 많은 표준 미드파워 LED보다 더 나은 색상 품질을 제공하여, 연색성이 고려되는 애플리케이션에 적합하게 합니다.

7. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: What is the main advantage of the EMC package?
A: The EMC package provides enhanced thermal conductivity compared to standard PPA plastic, leading to lower junction temperature, higher maximum drive current capability, and improved long-term reliability and lumen maintenance.

Q: How do I interpret the derating curve (Fig. 8)?
A: The curve shows the maximum continuous current you can safely apply at a given ambient temperature for a specific thermal resistance (Rth j-a) of your system. You must know your system's effective Rth j-a to use the correct curve. Exceeding these limits risks overheating and premature failure.

Q: Can I drive this LED at 240mA continuously?
A: You can only drive it at 240mA if the junction temperature is kept at or below 125°C. In most practical applications, especially at higher ambient temperatures, the current will need to be derated according to Fig. 8 to stay within the Tj limit.

Q: What is the purpose of the color binning?
A: Manufacturing variations cause slight differences in chromaticity between individual LEDs. Binning groups LEDs with very similar color coordinates together. Using LEDs from the same or adjacent bins in a fixture ensures uniform white color appearance without visible color differences (color mismatch).

8. 동작 원리 및 트렌드

8.1 기본 동작 원리

이는 반도체 다이오드를 기반으로 한 고체 조명원입니다. 다이오드의 문턱값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체 칩(일반적으로 청색/백색 LED용 InGaN 기반)의 활성 영역 내에서 재결합하며, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 쿨화이트 빛은 청색 LED 칩과 형광체 코팅의 조합에 의해 생성됩니다. 칩에서 나온 청색광이 황색(및 때로는 적색/녹색) 형광체를 여기시키고, 청색광과 황색광의 혼합물이 백색으로 인지됩니다.

8.2 산업 트렌드

미드파워 LED 세그먼트, 특히 3030 및 2835와 같은 패키지는 뛰어난 비용 대비 성능 비율 덕분에 일반 조명 분야에서 계속해서 지배적인 역할을 하고 있습니다. 트렌드로는 칩 및 형광체 기술 발전을 통한 지속적인 광효율(lm/W) 향상, 더 높은 CRI 및 더 나은 색상 일관성(더 엄격한 빈닝) 추구, 동일한 풋프린트에서 더 높은 구동 전류와 전력 밀도를 가능하게 하는 더 낮은 열저항을 가진 패키지 개발 등이 있습니다. 표준 플라스틱에서 EMC 및 기타 고성능 패키지 재료로의 전환은 까다로운 애플리케이션에서 향상된 신뢰성을 위한 명확한 트렌드입니다.