LED 3030 미드파워 LED 데이터시트 - 3.0x3.0mm - 2.0-2.4V - 0.35W - 적색/황색 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

3030 시리즈는 고효율 및 비용 효율적인 조명 응용 분야를 위해 설계된 미드파워 LED 솔루션을 대표합니다. 이 제품군은 EMC(에폭시 몰딩 컴파운드) 패키징 기술을 활용하여 우수한 열 성능과 신뢰성을 제공합니다. 주요 설계 목표는 경쟁력 있는 루멘당 비용(lm/$)을 유지하면서 높은 광속 출력과 효율(lm/W)을 제공하는 것으로, 다양한 자동차 및 일반 조명 용도에 적합합니다.

1.1 특징 및 장점

• 높은 광속 출력 및 효율:우수한 광속을 제공하도록 설계되어 더 밝고 에너지 효율적인 조명 솔루션을 가능하게 합니다.
• 고전류 구동 설계:높은 구동 전류에서도 안정적인 성능을 발휘할 수 있어 설계 유연성을 제공합니다.
• 낮은 열저항:EMC 패키지와 효율적인 열 경로(Rth j-sp 최저 14 °C/W)는 효과적인 열 방출을 보장하며, 이는 LED 수명과 색상 안정성을 유지하는 데 중요합니다.
• 무연 리플로우 솔더링 적용:표준 무연 솔더 리플로우 공정과 호환되어 자동화 조립 라인에 쉽게 통합될 수 있습니다.

1.2 주요 응용 분야

이 LED 시리즈는 색상 옵션과 성능 프로필 덕분에 자동차 신호등 및 다양한 표시등 응용 분야에 특히 적합합니다.

• 방향지시등
• 중앙 고정형 제동등(CHMSL)
• 제동등
• 신호등
• 후미등

2. 심층 기술 파라미터 분석

별도로 명시되지 않는 한, 모든 파라미터는 순방향 전류(IF) = 150 mA, 주변 온도(Ta) = 25°C, 상대 습도(RH) = 60%의 테스트 조건에서 지정됩니다. 설계 마진을 위해 측정 허용 오차를 고려해야 합니다.

2.1 전기광학 특성

핵심 성능 지표는 표준 작동 조건에서의 광 출력과 기본 전기적 거동을 정의합니다.

• 일반 광속:적색 및 황색 변형 모두 150 mA에서 19 lm입니다. 최소 보장 값은 17 lm입니다. 광속 표는 참고용이며, 실제 측정값은 ±7%의 허용 오차를 가집니다.
• 주 파장(WD):적색: 620-630 nm; 황색: 585-595 nm. 이는 LED의 인지된 색상을 정의합니다.
• 시야각(2θ1/2):일반값 120°로, 영역 조명 및 신호 표시에 적합한 넓은 빔 패턴을 나타냅니다.

2.2 전기 및 열 파라미터

이 파라미터들은 구동기 설계와 열 관리에 중요합니다.

• 순방향 전압(VF):적색: 일반 2.0V, 최대 2.4V; 황색: 일반 2.2V, 최대 2.4V (150 mA 기준). 허용 오차는 ±0.08V입니다.
• 역방향 전류(IR):역방향 전압(VR) 5V에서 최대 10 µA.
• 열저항, 접합부-솔더 포인트(Rth j-sp):적색: 14 °C/W; 황색: 16 °C/W. 이 낮은 값은 접합부 온도 관리의 핵심입니다.
• 정전기 방전(ESD) 내성:8000V(인체 모델)를 견디며, 우수한 취급 견고성을 나타냅니다.

2.3 절대 최대 정격

이 한계를 초과하면 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다. 작동은 항상 이 경계 내에 유지되어야 합니다.

• 순방향 전류(IF):적색: 350 mA (DC); 황색: 240 mA (DC).
• 펄스 순방향 전류(IFP):적색: 400 mA; 황색: 300 mA. 조건: 펄스 폭 ≤ 100 µs, 듀티 사이클 ≤ 1/10.
• 전력 소산(PD):적색: 840 mW; 황색: 624 mW.
• 역방향 전압(VR):5 V.
• 작동 온도(Topr):-40°C ~ +105°C.
• 보관 온도(Tstg):-40°C ~ +105°C.
• 접합부 온도(Tj):125°C (최대).
• 솔더링 온도(Tsld):260°C에서 10초 (또는 230°C).

중요 참고사항:지정된 파라미터 범위를 초과하여 작동하면 LED 특성이 저하될 수 있습니다. 전력 소산이 절대 최대 정격을 초과하지 않도록 주의해야 합니다.

3. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 LED의 거동에 대한 통찰력을 제공하며, 견고한 시스템 설계에 필수적입니다.

3.1 상대 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯(그림 1)은 이 LED들의 협대역 발광 특성을 보여줍니다. 적색 LED는 620-630 nm 범위에서 피크를, 황색 LED는 585-595 nm 범위에서 피크를 나타냅니다. 이 정보는 색상 민감도가 높은 응용 분야에 매우 중요합니다.

3.2 순방향 전류 특성

광속 대 전류(그림 2):상대 광속은 순방향 전류가 증가함에 따라 증가하지만 결국 포화 상태에 도달합니다. 권장 전류 이하에서 작동하면 최적의 효율과 수명을 보장합니다.

순방향 전압 대 전류(그림 3):V-I 곡선은 일반적인 다이오드 거동을 보여줍니다. 전압은 전류에 따라 로그적으로 증가합니다. 이 곡선은 정전류 구동기 설계에 필요합니다.

3.3 온도 의존성 특성

광속 대 주변 온도(그림 4):주변 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소합니다. 일관된 광 출력을 유지하기 위해 열 설계 시 이 디레이팅을 고려해야 합니다.

순방향 전압 대 주변 온도(그림 5):순방향 전압은 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소합니다(음의 온도 계수). 이는 일부 온도 감지 회로에 사용될 수 있습니다.

최대 순방향 전류 대 주변 온도(그림 6):이 디레이팅 곡선은 신뢰성 측면에서 아마도 가장 중요합니다. 이 곡선은 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 전류를 보여줍니다(접합부-주변 열저항 Rθj-a를 40°C/W로 가정). 예를 들어, 적색 LED의 전류는 ~81°C에서 350 mA에서 주변 온도 105°C에서 약 104 mA로 감소해야 합니다. 이 곡선을 무시하면 과열 및 급격한 광속 저하의 위험이 있습니다.

4. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈으로 분류됩니다. 설계자는 필요한 빈 코드를 지정해야 합니다.

4.1 파장(색상) 빈닝

주 파장은 측정 허용 오차 ±1 nm로 특정 범위(빈)로 분류됩니다.

• 적색:빈 1: 620-625 nm; 빈 2: 625-630 nm.
• 황색:빈 1: 585-590 nm; 빈 2: 590-595 nm.

4.2 광속 빈닝

LED는 150 mA에서의 광 출력을 기준으로 그룹화되며, 측정 허용 오차는 ±7%입니다.

• 코드 AG:14 lm ~ 18 lm
• 코드 AH:18 lm ~ 22 lm
• 코드 AJ:22 lm ~ 26 lm

19 lm의 일반값은 AH 빈에 속합니다.

4.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압도 빈닝되어 다중 LED 어레이에서 일관된 전류 분배를 위한 구동기 설계를 돕습니다. 측정 허용 오차는 ±0.08V입니다. 특정 전압 빈 코드 및 범위(예: V1, V2)는 전체 데이터시트 표(표 7)에 정의되어 있으며, 일반적인 2.0V-2.4V 범위를 분류합니다.

5. 응용 및 설계 가이드라인

5.1 열 관리

효과적인 방열은 필수입니다. 열저항(Rth j-sp) 값을 사용하여 솔더 포인트 온도 이상의 접합부 온도(Tj) 상승을 계산하십시오. 공식은 다음과 같습니다: ΔTj = PD * Rth j-sp. Tj가 항상 125°C 미만으로 유지되도록 하고, 최대 수명을 위해 가능하면 더 낮게 유지하십시오. 디레이팅 곡선(그림 6)은 주변 온도를 기반으로 한 전류 제한에 대한 직접적인 지침을 제공합니다.

5.2 전기 구동

이 LED들은 정전압원이 아닌 정전류원으로 구동되어야 합니다. 구동기는 순방향 전압 빈 범위와 그 음의 온도 계수를 수용하면서 필요한 전류(예: 150 mA)를 공급하도록 설계되어야 합니다. 시스템이 과열되면 전류를 줄이기 위한 과열 보호 기능을 구현하는 것을 고려하십시오.

5.3 솔더링 및 취급

피크 온도 260°C에서 10초 동안 유지하는 권장 리플로우 프로파일을 따르십시오. 패키지에 기계적 스트레스를 피하십시오. 8000V HBM 정격에 명시된 대로 취급 및 조립 시 표준 ESD 예방 조치를 준수하십시오.

6. 기술 비교 및 고려사항

3030 EMC 패키지는 저렴하지만 열적으로 제한적인 PLCC 패키지와 고출력이지만 더 비싼 세라믹 기반 패키지 사이의 균형을 제공합니다. 주요 차별점은 EMC 소재가 표준 플라스틱보다 향상된 열 성능을 제공하여 기존 미드파워 LED에 비해 더 높은 구동 전류와 더 나은 광속 유지율을 가능하게 한다는 점입니다. 빈을 선택할 때는 더 엄격한 색상 일관성(좁은 빈)과 잠재적 비용/가용성 사이의 절충점을 고려하십시오.

7. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

7.1 이 LED를 300 mA로 구동할 수 있나요?

적색 LED를 300 mA로 구동하는 것은 절대 최대 DC 전류 정격 350 mA를 초과하지만 펄스 정격보다는 낮습니다. 초기에는 더 많은 빛을 생성할 수 있지만, 접합부 온도를 크게 증가시켜 급격한 광속 저하, 색상 변화 및 수명 단축을 초래할 것입니다. 연속 작동에는 권장되지 않습니다. 특정 주변 온도에서 안전한 작동 전류는 항상 디레이팅 곡선(그림 6)을 참조하십시오.

7.2 열저항 사양이 중요한 이유는 무엇인가요?

열저항(Rth j-sp)은 열이 LED 접합부(핫스팟)에서 보드의 솔더 포인트로 얼마나 쉽게 흐르는지를 정량화합니다. 더 낮은 값(예: 14 °C/W)은 열이 더 효율적으로 제거됨을 의미합니다. 이는 LED 수명, 효율성 및 색상 안정성에 영향을 미치는 주요 요소인 접합부 온도를 직접 제어합니다. 열 관리 불량은 조기 LED 고장의 가장 일반적인 원인입니다.

7.3 광속에 대한 ±7% 허용 오차는 내 설계에 어떤 의미인가요?

이는 AH 빈(18-22 lm)의 LED가 올바르게 빈닝되었다 하더라도 시스템에서 최소 16.7 lm(18 lm * 0.93)에서 최대 23.5 lm(22 lm * 1.07)까지 측정될 수 있음을 의미합니다. 따라서 광학 설계는 이 변동을 수용할 수 있을 만큼 충분한 마진을 가져 최종 제품이 밝기 사양을 충족하도록 해야 합니다.

8. 작동 원리 및 기술 동향

8.1 기본 작동 원리

이 LED는 반도체 다이오드입니다. 특성 임계값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체 칩의 활성 영역 내에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체 층의 특정 물질 구성이 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. EMC 패키지는 섬세한 칩을 보호하고, 빔을 형성하는 기본 렌즈를 제공하며, 열을 방산시키는 견고한 열 경로를 제공하는 역할을 합니다.

8.2 산업 동향

미드파워 LED 세그먼트는 경쟁력 있는 비용으로 더 높은 효율(lm/W)과 향상된 신뢰성을 향해 계속 발전하고 있습니다. 동향에는 백색 LED를 위한 고급 형광체 기술 도입, 더 나은 내열성 및 내습성을 위한 EMC 및 기타 패키지 소재의 추가 정교화, 더 일관된 칩 수준 성능의 통합이 포함됩니다. 조명 모듈의 소형화 및 고밀도화를 위한 추진력은 또한 3030과 같은 패키지로 예시되는 동향처럼, 우수한 열 특성을 가진 더 작은 공간에서 더 많은 빛을 제공할 수 있는 패키지를 요구하고 있습니다.