3030 미드파워 LED 데이터시트 - 사이즈 3.0x3.0mm - 전압 5.0-5.4V - 파워 1.2W - 쿨/뉴트럴/웜 화이트 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 3030 폼 팩터(3.0mm x 3.0mm)와 고급 EMC(에폭시 몰딩 컴파운드) 패키지를 활용하는 일련의 미드파워 LED에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 시리즈는 광효율, 신뢰성 및 비용 효율성의 최적 균형을 제공하도록 설계되어 미드파워 부문의 선도적인 선택지입니다. 핵심 설계 철학은 열 관리와 광학 성능에 중점을 두어 최대 1.5W의 파워 수준에서 동작이 가능합니다.

이 LED 시리즈의 주요 타겟 시장은 기존 백열등이나 형광등을 대체하도록 설계된 리트로핏 조명 솔루션, 주거 및 상업 공간을 위한 일반 조명, 실내외 간판용 백라이트, 성능과 미적 품질이 모두 중요한 건축 또는 장식 조명 응용 분야를 포함합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 전기-광학 특성

All measurements are standardized at a forward current (I_F) of 25mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C with 60% relative humidity. The product line offers a range of Correlated Color Temperatures (CCT) from warm white (2725K) to cool white (6530K), catering to diverse lighting needs. A minimum Color Rendering Index (CRI or R_a) of 80 ensures good color fidelity for general lighting applications.

The luminous flux output is categorized by both color bin and flux rank. Typical luminous flux values range from approximately 122 lumens to 156 lumens at the test condition of 25mA, depending on the specific CCT and flux bin. It is critical to note the stated measurement tolerances: ±7% for luminous flux and ±2 for CRI. The forward voltage (V_F) typically falls between 5.0V and 5.4V at 25mA, with a specified measurement tolerance of ±0.5V.

2.2 전기 및 열적 파라미터

The absolute maximum ratings define the operational boundaries for reliable performance. The maximum continuous forward current (I_F) is 30mA, with a pulsed forward current (I_FP) of 40mA allowed under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). The maximum power dissipation (P_D) is 1.5W. Exceeding these ratings may cause permanent degradation or failure.

Thermal management is a key strength of the EMC package. The thermal resistance from the junction to the solder point (R_{th j-sp}) is specified at a typical value of 11 °C/W. This low thermal resistance facilitates efficient heat transfer from the LED chip to the printed circuit board (PCB), helping to maintain a lower junction temperature (T_j), which is critical for long-term lumen maintenance and reliability. The maximum allowable junction temperature is 115°C.

3. 빈닝 시스템 설명

3.1 색온도(CCT) 빈닝

LED는 CIE 1931 다이어그램 상의 색도 좌표를 기준으로 정밀한 색상 빈으로 세심하게 분류됩니다. 2600K에서 7000K 사이의 CCT에 대한 빈닝 구조는 에너지 스타 표준을 따르며, 정의된 영역 내에서 색상 일관성을 보장합니다. 각 색상 코드(예: 27M5, 30M5)는 특정 중심점(x, y 좌표)과 장축/단축(a, b) 및 각도(φ)로 정의된 타원형 허용 오차 영역에 대응합니다. 색도 좌표의 측정 불확도는 ±0.007입니다.

3.2 광속 빈닝

색상 외에도 LED는 표준 테스트 전류에서의 광속 출력에 따라 추가로 분류됩니다. 광속 등급은 코드(예: 2E, 2F, 2G, 2H)로 지정되며, 각각 특정 루멘 범위(예: 122-130 lm, 130-139 lm)를 나타냅니다. 이 2차원 빈닝(색상 및 광속)을 통해 설계자는 응용 분야의 색도 및 밝기 요구사항을 모두 충족하는 부품을 선택할 수 있어 최종 조명 제품의 균일성을 보장합니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

Forward voltage is also categorized to aid in circuit design, particularly for applications involving multiple LEDs in series. Voltage bins are defined by codes (e.g., 1, 2) with specified minimum and maximum voltage ranges (e.g., 4.6-4.8V, 4.8-5.0V). Matching V_F bins can help achieve more uniform current distribution and simplified driver design.

4. 성능 곡선 분석

4.1 IV 및 광속 특성

그림 3은 순방향 전류와 상대 광속 간의 관계를 보여줍니다. 출력은 비선형적입니다. 권장 범위인 25-30mA를 초과하여 전류를 증가시키면 광 출력 증가율이 감소하는 동시에 발열과 소자에 가해지는 스트레스가 크게 증가합니다. 그림 4는 순방향 전압 대 전류 곡선을 보여주며, 이는 적절한 전류 제한 회로를 설계하는 데 필수적입니다.

4.2 온도 의존성

The performance of LEDs is highly temperature-sensitive. Figure 6 demonstrates that relative luminous flux decreases as ambient temperature (T_a) increases. Figure 7 shows that forward voltage typically decreases with rising temperature. Figure 5 details the shift in chromaticity coordinates (CIE x, y) with temperature, which is crucial for applications requiring stable color points across operating conditions. Figure 8 is critical for thermal design, showing the derating curve for maximum allowable forward current as a function of ambient temperature for two different junction-to-ambient thermal resistance scenarios (35°C/W and 55°C/W).

4.3 스펙트럼 및 시야각 분포

Figure 1 provides the relative spectral power distribution, which defines the light's color quality. Figure 2 depicts the spatial radiation pattern (viewing angle distribution). The typical viewing angle (2θ_1/2), where intensity is half the peak value, is 110 degrees, indicating a wide, Lambertian-like emission pattern suitable for general diffuse lighting.

5. 조립 및 취급 지침

5.1 리플로우 솔더링

이 LED는 무연 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 절대 최대 정격에 명시된 대로 최대 솔더링 온도 프로파일은 10초 동안 230°C 또는 260°C를 초과해서는 안 됩니다. 열 충격이나 EMC 패키지 및 내부 다이 어태치 손상을 방지하기 위해 제조업체가 제공하는 권장 리플로우 프로파일을 따르는 것이 필수적입니다.

5.2 보관 및 취급

권장 보관 온도 범위는 -40°C ~ +85°C입니다. 리플로우 중 팝콘 현상을 일으킬 수 있는 수분 흡수를 방지하기 위해 LED는 건조한 환경, 일반적으로 건제제가 들어 있는 밀봉된 방습 백에 보관해야 합니다. 소자가 1000V(HBM)의 ESD(정전기 방전) 내전압을 가지므로 취급 시 표준 ESD 예방 조치를 준수해야 합니다.

6. 응용 노트 및 설계 고려사항

6.1 열 관리

효과적인 방열은 정격 성능과 수명을 달성하기 위한 가장 중요한 단일 요소입니다. 접합부-솔더 접점 간의 낮은 11°C/W 열저항은 PCB 및 시스템 설계가 열 방산을 용이하게 할 때만 효과적입니다. 최대 전류/파워 근처 또는 그 수준에서 동작하는 응용 분야에는 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 적절한 열 비아가 있는 보드 사용을 강력히 권장합니다. 디레이팅 곡선(그림 8)을 사용하여 응용 분야의 실제 열 환경에 대한 안전 동작 전류를 결정해야 합니다.

6.2 전기 구동

A constant current driver is mandatory for reliable operation. The driver should be designed to supply a stable current up to the maximum of 30mA, accounting for the forward voltage bin and its negative temperature coefficient. For designs using multiple LEDs in series, consider the voltage binning to ensure the total string voltage is within the driver's output range. Parallel connections are generally not recommended without additional balancing circuitry due to V_F variations.

6.3 광학 통합

넓은 110도 시야각은 2차 광학 장치 없이도 넓고 균일한 조명이 필요한 응용 분야에 이 LED를 적합하게 만듭니다. 방향성 조명의 경우 적절한 1차 광학 장치(렌즈) 또는 반사판을 사용할 수 있습니다. 높은 CRI(≥80)는 정확한 색상 인식이 중요한 리테일 조명, 태스크 조명 및 기타 환경에 탁월한 선택입니다.

7. 기술 비교 및 장점

이 3030 EMC 시리즈의 주요 차별점은 패키지 기술에 있습니다. 기존 PPA(폴리프탈아미드) 또는 PCT 플라스틱과 비교하여 EMC 소재는 우수한 열전도도, 높은 내열성, 자외선 및 열에 의한 황변 및 열화에 대한 더 나은 저항성을 제공합니다. 이는 LED 수명 동안 더 안정적인 광학 성능으로 이어져 플라스틱 패키지 대안보다 루멘 출력과 색상 포인트를 더 잘 유지합니다.

견고한 EMC 패키지, 높은 광효율 및 정밀한 다차원 빈닝의 조합은 상업용 조명기구 및 야외 간판과 같이 높은 신뢰성, 긴 수명 및 일관된 품질을 요구하는 응용 분야에서 상당한 이점을 제공합니다.

8. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of I_F=25mA and V_F=5.4V (typical max), the power is 25mA * 5.4V = 135mW. The "1.2W Series" designation refers to its capability and thermal package rating, not the standard operating point.

Q: How does the luminous flux change if I drive the LED at 30mA instead of 25mA?
A: Refer to Figure 3. The relative luminous flux increases with current but not linearly. Driving at 30mA will yield more light but also generate significantly more heat. You must ensure the junction temperature remains below 115°C by implementing excellent thermal management, as per the derating curve in Figure 8.

Q: Can I use these LEDs for outdoor applications?
A: Yes, the EMC package offers good environmental resistance. However, for outdoor use, the entire luminaire must be properly sealed and designed to manage condensation and environmental stresses. The operating temperature range of -40°C to +85°C supports most outdoor conditions.

Q: Why is the forward voltage tolerance ±0.5V important?
A: This tolerance impacts the design of the power supply, especially when connecting multiple LEDs in series. The driver must accommodate the total possible voltage range of the string. Selecting LEDs from the same voltage bin (Table 7) can simplify driver design and improve system efficiency.

9. 설계 및 사용 사례 연구

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer aims to create a 600mm x 600mm LED panel light with a neutral white color (4000K, CRI>80) and an output of 1200 lumens.

Component Selection: The designer selects the T3C40821C-**AA model (Neutral White, 3985K typical). From Table 6, for the 40M5 color bin, a flux rank of 2H offers 148-156 lumens at 25mA. Choosing the typical value of 152 lm for calculation.

Quantity Calculation: To achieve 1200 lm, approximately 1200 lm / 152 lm per LED ≈ 8 LEDs are needed at 25mA each.

Thermal & Electrical Design: The 8 LEDs will be arranged on an aluminum MCPCB. Total power at 25mA and typical V_F (5.2V): 8 * (0.025A * 5.2V) = 1.04W. The thermal design must ensure the LED solder point temperature remains low enough to keep the junction below 115°C, utilizing the R_{th j-sp} of 11°C/W. A constant current driver outputting 25mA with a voltage compliance covering 8 * V_F (considering bin 2: 4.8-5.0V) is selected.

Outcome: This design leverages the LED's high efficacy and EMC thermal performance to create a reliable, efficient, and uniform office lighting fixture.

10. 기술 원리 및 트렌드

10.1 동작 원리

이 LED는 반도체 기술을 기반으로 합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체 층의 특정 재료와 구조가 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 원하는 CCT와 CRI를 가진 백색광의 넓은 스펙트럼을 생성하기 위해 청색 발광 칩에 형광체 코팅이 적용되어 일부 청색광을 더 긴 파장으로 변환합니다.

10.2 산업 트렌드

미드파워 LED 부문은 경쟁력 있는 가격대에서 더 높은 효율(루멘/와트)과 개선된 신뢰성을 지향하며 계속 발전하고 있습니다. 주요 트렌드로는 더 나은 열 성능과 수명을 위한 EMC 및 기타 세라믹 유사 패키지 소재의 광범위한 채택이 있습니다. 또한 더 엄격한 빈닝 표준과 더 높은 CRI 옵션이 일반화되면서 색상 품질과 일관성 향상에 강력한 초점이 맞춰져 있습니다. 더 나아가, 차세대 조명 시스템을 위한 드라이버 통합 및 스마트 제어 가능성이 점점 더 중요해지고 있습니다. 3030 EMC 플랫폼은 이러한 지속적인 산업 발전 내에서 성숙하고 최적화된 솔루션을 대표합니다.