XI3030P SMD 미드파워 LED 데이터시트 - 3.0x3.0mm - 최대 2.9V - 65mA - 백색 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

XI3030P는 PLCC-2(Plastic Leaded Chip Carrier) 패키지의 표면 실장형(SMD) 미드파워 LED입니다. 탑뷰(Top-view) 백색 LED로 설계되어 높은 광효율, 우수한 색재현성, 그리고 컴팩트한 폼 팩터를 결합한 제품입니다. 주요 설계 목표는 다양한 조명 애플리케이션에 대한 에너지 효율성과 안정적인 성능입니다.

1.1 핵심 장점

이 LED 패키지의 주요 장점은 다음과 같습니다:

• 높은 광효율:65mA, 5000K CCT 조건에서 전형적인 광효율은 225 lm/W로, 낮은 에너지 소비에 기여합니다.
• 높은 색재현지수(CRI):최소 CRI 80(Ra)부터 90까지 옵션으로 제공되어 정확하고 쾌적한 색 재현을 보장합니다.
• 넓은 시야각:전형적인 시야각(2θ1/2) 120도는 균일하고 넓은 조명을 제공합니다.
• 컴팩트한 폼 팩터:작은 3.0mm x 3.0mm 크기는 유연하고 고밀도의 PCB 레이아웃 설계를 가능하게 합니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 무연(Pb-free)이며, RoHS, EU REACH 및 할로겐 프리 기준(Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm)을 준수합니다.

1.2 목표 시장 및 애플리케이션

이 LED는 성능, 효율성 및 비용의 균형이 필요한 다양한 조명 애플리케이션에 이상적인 솔루션입니다. 주요 적용 분야는 다음과 같습니다:

• 일반 조명:주거용, 상업용 및 산업용 환경 조명 기구에 적합합니다.
• 장식 및 엔터테인먼트 조명:우수한 색 품질 덕분에 액센트 조명, 건축 조명 및 무대 조명에 사용됩니다.
• 표시등 및 조명:백라이트, 사인보드 및 상태 표시등에 적용 가능합니다.
• 스위치 조명:발광 스위치 및 제어 패널에 통합될 수 있습니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

본 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 기술 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 전기-광학 특성

주요 성능 지표는 표준 테스트 조건(납땜점 온도 = 25°C, 순방향 전류 IF = 65mA)에서 정의됩니다.

• 광속(Φ):최소 광속은 제품 변형에 따라 다르며, 관련 색온도(CCT)에 따라 37 lm에서 39 lm까지 범위를 가집니다. ±11%의 허용 오차가 적용됩니다.
• 순방향 전압(VF):최대 순방향 전압은 2.9V로 지정되며, 전형적인 허용 오차는 ±0.1V입니다. 낮은 VF는 높은 시스템 효율에 기여합니다.
• 색재현지수(CRI/Ra):표준 시리즈의 최소 Ra는 80이며, ±2의 엄격한 허용 오차를 가져 생산 로트 간 일관된 색 품질을 보장합니다.
• 시야각(2θ1/2):전형적인 값은 120도로, 넓은 시야각으로 간주되며 확산 광 분포가 필요한 애플리케이션에 적합합니다.
• 효율:전형적인 광효율은 225 lm/W로, 65mA 및 5000K CCT에서 측정됩니다. 이는 에너지 효율성의 핵심 성능 지표입니다.
• 역방향 전류(IR):역방향 전압(VR) 5V에서 최대 역방향 전류는 50 µA로, 다이오드의 누설 특성을 나타냅니다.

2.2 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 작동은 항상 이 한계 내에서 유지되어야 합니다.

• 순방향 전류(IF):180 mA (연속).
• 피크 순방향 전류(IFP):300 mA, 펄스 조건(듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 10ms)에서만 허용됩니다.
• 소비 전력(Pd):580 mW.
• 작동 및 보관 온도:-40°C ~ +85°C (작동), -40°C ~ +100°C (보관).
• 열저항(RθJ-S):접합부-납땜점 열저항은 21 °C/W입니다. 이 파라미터는 열 관리 설계에 매우 중요합니다.
• 접합부 온도(Tj):최대 허용 접합부 온도는 115°C입니다.
• 납땜 온도:리플로우 납땜: 최대 260°C, 10초. 핸드 납땜: 최대 350°C, 3초.

중요 참고사항:본 장치는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 조립 및 취급 중 적절한 ESD 처리 예방 조치를 준수해야 합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

본 제품은 전기적 및 광학적 일관성을 보장하기 위해 포괄적인 빈닝 시스템을 사용합니다. 제품 번호는 빈 코드를 설명합니다.

3.1 제품 번호 해독

예시: XI3030P/KKX-5M403929U6/2T

• XI3030P:패키지 시리즈 및 크기 (3.0mm x 3.0mm).
• KKX-5M:내부 시리즈 코드.
• 첫 번째 'XX' (40):관련 색온도(CCT)를 나타냅니다. '40' = 4000K.
• 두 번째 'XX' (39):최소 광속 빈 코드를 나타냅니다. '39' = 39 lm (최소).
• 세 번째 'XX' (29):최대 순방향 전압 빈 코드를 나타냅니다. '29'는 VF 최대 2.9V에 해당합니다.
• U6:순방향 전류 지수로, 작동 전류가 65mA임을 나타냅니다.
• 2T:추가 제품 변형 코드.

3.2 색재현지수(CRI) 빈닝

데이터시트는 단일 문자 기호를 최소 CRI 값에 매핑하는 테이블을 제공합니다:

• M: CRI 60, N: 65, L: 70, Q: 75, K: 80, P: 85, H: 90.

표준 양산 목록에는 CRI 80(기호 K) 변형이 포함됩니다.

3.3 광속 빈닝

광속은 CCT에 따라 빈닝됩니다. 예를 들어:

• 3000K:빈 코드 37L2 (37-39 lm), 39L2 (39-41 lm), 41L2 (41-43 lm).
• 4000K/5000K/5700K:빈 코드 39L2 (39-41 lm), 41L2 (41-43 lm), 43L2 (43-45 lm).
• 6500K:빈 코드 38L2 (38-40 lm), 40L2 (40-42 lm), 42L2 (42-44 lm).

모든 빈은 명목 광속 값에 대해 ±11%의 허용 오차를 가집니다.

3.4 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 코드 '2629' 아래에 세 개의 서브 빈으로 그룹화됩니다:

• 26A: 2.6V - 2.7V
• 27A: 2.7V - 2.8V
• 28A: 2.8V - 2.9V (최대)

빈 한계에 ±0.1V의 허용 오차가 적용됩니다.

3.5 색도 빈닝 (맥아담 타원)

LED의 색점(색도 좌표)은 CIE 1931 다이어그램 상의 정의된 타원 내로 제어되어 색상 일관성을 보장합니다.

• 맥아담 3-스텝:더 엄격한 색상 제어로, 3-스텝 타원 내의 LED는 표준 조건에서 인간의 눈으로 색상 차이를 거의 구분할 수 없음을 의미합니다.
• 맥아담 5-스텝:표준 색상 제어로, 약간의 색상 변이가 허용되는 대부분의 일반 조명 애플리케이션에 적합합니다.

데이터시트는 3000K, 4000K, 5000K, 5700K 및 6500K CCT에 대해 3-스텝 및 5-스텝 빈 모두에 대한 중심 좌표(Cx, Cy) 및 타원 파라미터(a, b, theta)를 제공합니다. 색도 좌표의 허용 오차는 ±0.01입니다.

4. 성능 곡선 분석

전형적인 곡선은 다양한 작동 조건에서 LED의 동작에 대한 통찰력을 제공합니다.

4.1 순방향 전압 대 접합부 온도 (그림 1)

순방향 전압(VF)은 음의 온도 계수를 가집니다. 접합부 온도(Tj)가 25°C에서 115°C로 증가함에 따라 VF는 약 0.2V 선형적으로 감소합니다. 이 특성은 정전류 드라이버 설계 및 열 보상 고려 사항에 중요합니다.

4.2 상대 광도 대 순방향 전류 (그림 2)

광 출력은 전류에 대해 비선형적입니다. 출력은 전류와 함께 증가하지만, 효율(와트당 루멘)은 일반적으로 높은 전류에서 증가된 열 및 효율 저하로 인해 감소합니다. 권장 65mA에서 작동하면 최적의 효율과 수명을 보장합니다.

4.3 상대 광속 대 접합부 온도 (그림 3)

광 출력은 접합부 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 곡선은 Tj가 100°C일 때 상대 광속이 25°C에서의 값의 약 85%임을 보여줍니다. 효과적인 열 관리(낮은 RθJ-A)는 광 출력과 수명을 유지하는 데 중요합니다.

4.4 순방향 전류 대 순방향 전압 (IV 곡선) (그림 4)

이 그래프는 다이오드에 대한 전류와 전압 사이의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 이는 적절한 구동 방법 선택(정전류 구동은 LED에 필수적)에 필수적입니다.

4.5 최대 구동 전류 대 납땜점 온도 (그림 5)

이 디레이팅 곡선은 납땜점 온도가 증가함에 따라 최대 허용 순방향 전류가 감소함을 나타냅니다. 이는 모든 환경 조건에서 LED가 안전 작동 영역(SOA) 내에서 작동하도록 보장하는 중요한 설계 규칙입니다.

4.6 방사 패턴 (그림 6)

극좌표 다이어그램은 전형적인 120° 시야각을 가진 넓고 람베르시안(Lambertian)과 유사한 방사 패턴을 확인시켜 줍니다. 강도는 넓은 중심 영역에서 상당히 균일합니다.

4.7 스펙트럼 분포

스펙트럼 파워 분포 그래프(본문에 상세히 설명되지 않았지만 참조됨)는 넓은 블루 펌프 LED 피크와 더 넓은 형광체 변환된 노란색 방사 피크를 보여주며, 백색 형광체 변환 LED의 특징입니다. 정확한 형태는 CCT와 CRI를 결정합니다.

5. 납땜 및 조립 지침

5.1 리플로우 납땜 파라미터

본 LED는 표준 적외선 또는 대류 리플로우 공정과 호환됩니다. 중요한 파라미터는 피크 납땜 온도로, 260°C를 10초 이상 초과해서는 안 됩니다. 표준 무연 리플로우 프로파일(예: JEDEC J-STD-020)을 권장합니다. 플라스틱 패키지 및 내부 다이 어태치에 대한 열 손상을 피하기 위해 정밀한 제어가 필요합니다.

5.2 핸드 납땜

핸드 납땜이 필요한 경우, 인두 팁 온도를 최대 350°C로 제어하고 각 납땜 패드와의 접촉 시간을 3초 이내로 제한하여 과열을 방지해야 합니다.

5.3 보관 조건

LED는 원래의 습기 차단 백(습기에 민감한 장치로 분류된 경우)에 보관해야 하며, 온도 -40°C ~ +100°C 및 낮은 습도 환경이어야 합니다. 해당되는 경우 습기에 민감한 장치(MSD) 처리를 위한 표준 IPC/JEDEC 지침을 따르십시오.

6. 애플리케이션 설계 고려 사항

6.1 드라이버 선택

정전류 드라이버가 필수적입니다. 권장 작동 전류는 65mA입니다. 드라이버는 필요한 스트링 전압(LED VF의 합)을 기반으로 선택해야 하며, 과전류, 과전압 및 개방/단락 보호와 같은 적절한 보호 기능을 포함해야 합니다. 일부 정밀 애플리케이션의 경우 드라이버의 피드백 루프 설계에서 음의 VF 온도 계수를 고려해야 합니다.

6.2 열 관리

접합부-납땜점 열저항(RθJ-S)이 21°C/W이므로, 특히 최대 정격 또는 그 근처에서 작동할 때 효과적인 방열이 필요합니다. PCB는 열을 발산하기 위해 LED의 열 패드(풋프린트에 있는 경우)에 연결된 충분한 열 비아 및 구리 면적을 가져야 합니다. 최대 접합부 온도 115°C를 초과해서는 안 됩니다. 공식 Tj = Ts + (RθJ-S * Pd)를 사용하십시오. 여기서 Ts는 납땜점 온도이고 Pd는 소비 전력(VF * IF)입니다.

6.3 광학 설계

넓은 120° 시야각은 이 LED를 2차 광학 장치 없이 확산되고 균일한 조명이 필요한 애플리케이션에 적합하게 만듭니다. 집속된 빔의 경우, LED의 방사 패턴과 물리적 크기를 고려하여 적절한 1차 광학 장치(렌즈 또는 반사판)를 설계해야 합니다.

7. 기술 비교 및 차별화

데이터시트에서 다른 제품과의 직접적인 나란한 비교는 제공되지 않지만, XI3030P의 사양을 기반으로 한 주요 차별화 특징은 다음과 같습니다:

• 효율과 CRI의 균형:CRI 80에서 전형적인 효율 225 lm/W는 좋은 균형을 제공하는 반면, 일부 경쟁사는 더 낮은 CRI에서 더 높은 효율을 제공하거나 그 반대일 수 있습니다.
• 포괄적인 빈닝:광속, 전압 및 색도(3-스텝/5-스텝 맥아담 타원)에 대한 상세한 빈닝은 더 느슨한 빈닝을 가진 제품에 비해 더 엄격한 시스템 설계와 다중 LED 기구에서 더 나은 색상 일관성을 가능하게 합니다.
• 견고한 최대 정격:상대적으로 높은 최대 접합부 온도(115°C)와 소비 전력(580mW)은 열적으로 어려운 환경에서 더 넓은 안전 마진과 설계 유연성을 제공합니다.
• 환경 규정 준수:현대 환경 표준(RoHS, REACH, 할로겐 프리)의 완전한 준수는 기본 요구 사항이지만 특징으로 명확히 명시되어 있습니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 더 높은 출력을 위해 이 LED를 150mA로 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 절대 최대 연속 순방향 전류는 180mA이지만, 권장 작동 조건은 65mA입니다. 150mA로 작동하면 접합부 온도가 크게 증가하고 효율이 감소하며 루멘 감가가 가속화되고 보증이 무효화될 가능성이 높습니다. 항상 권장 전류를 기준으로 설계하십시오.

Q2: 3-스텝과 5-스텝 맥아담 타원 빈의 차이점은 무엇인가요?

A: 3-스텝 타원은 더 엄격한 색상 제어를 나타내며, 대부분의 관찰자에게 색상 차이를 거의 구분할 수 없습니다. 5-스텝 타원은 약간 더 많은 색상 변이를 허용하며, 나란히 비교할 때 눈에 띌 수 있지만 많은 애플리케이션에서 허용됩니다. 선택은 최종 제품의 색상 균일성 요구 사항에 따라 다릅니다.

Q3: 필요한 방열판을 어떻게 계산하나요?

A: 목표 납땜점 온도(Ts)를 결정해야 합니다. 공식 Tj = Ts + (RθJ-S * Pd)를 사용하여 Tj를 115°C 미만의 안전한 값(예: 105°C)으로 설정합니다. Pd를 VF * IF(예: 2.9V * 0.065A = 0.1885W)로 계산합니다. 그런 다음, Ts_max = Tj_max - (21°C/W * 0.1885W) ≈ 105°C - 4°C ≈ 101°C입니다. PCB 및 시스템의 열 설계는 납땜점이 이 계산된 Ts_max 미만으로 유지되도록 보장해야 합니다.

Q4: 정전압 공급이 적합한가요?

A: 아니요. LED는 전류 구동 장치입니다. 순방향 전압의 작은 변화(온도 또는 빈 변이로 인해)는 정전압 소스에서 전류의 큰 변화를 일으켜 열 폭주 및 고장으로 이어질 수 있습니다. 항상 정전류 드라이버 또는 전류 제한 회로를 사용하십시오.

9. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 사무실 환경 조명용 선형 LED 기구 설계.

• 요구 사항:중성 백색광(4000K), 좋은 색재현성(CRI >80), 높은 효율, 2미터 길이에 걸친 균일한 조명.
• 부품 선택:XI3030P/KKX-5M403929U6/2T는 4000K CCT, CRI 80 및 높은 효율로 선택되었습니다.
• 열 설계:기구는 열전도율 1-2 W/mK의 알루미늄 PCB(MCPCB)를 사용합니다. LED당 계산된 전력은 ~0.19W입니다. 방열판 역할을 하는 2m 알루미늄 채널에 100개의 LED를 균등하게 간격을 두어 배치하면, 열 시뮬레이션은 25°C 주변 환경에서 접합부 온도가 90°C 미만으로 유지됨을 확인합니다.
• 전기 설계:LED는 20개씩 직렬 스트링으로 배열됩니다(총 VF ~58V 최대). 65mA 출력 및 58V를 커버하는 전압 범위를 가진 정전류 드라이버가 선택됩니다. 과전압 보호가 포함됩니다.
• 광학 설계:LED의 넓은 120° 빔 각도는 계산된 거리에 배치된 유백색 폴리카보네이트 확산판과 결합하여 눈에 띄는 핫스팟 없이 원하는 균일한 조명을 달성하여 사무실 조명 기준을 충족시킵니다.

10. 기술 원리 소개

XI3030P는 형광체 변환 백색 LED입니다. 기본 원리는 일반적으로 질화인듐갈륨(InGaN)으로 만들어진 반도체 칩을 포함하며, 이 칩은 순방향 바이어스 시(전계발광) 청색광을 방출합니다. 이 청색광은 칩 위 또는 주변에 증착된 형광체 층(예: YAG:Ce)에 의해 부분적으로 흡수됩니다. 형광체는 청색 광자의 일부를 노란색 및 적색 영역의 넓은 스펙트럼을 가진 광자로 다운 변환합니다. 남은 청색광과 형광체에서 방출된 노란색/적색광의 혼합물은 인간의 눈에 백색광으로 인지됩니다. 청색 대 노란색의 정확한 비율과 형광체 구성은 방출된 백색광의 관련 색온도(CCT)와 색재현지수(CRI)를 결정합니다.

11. 산업 동향

XI3030P와 같은 패키지로 대표되는 미드파워 LED 세그먼트는 계속 발전하고 있습니다. 객관적인 산업 동향은 다음과 같습니다:

• 효율 증가:청색 칩의 내부 양자 효율(IQE), 형광체 변환 효율 및 패키지에서의 광 추출에 대한 지속적인 개선이 효율을 더 높게 만듭니다.
• 향상된 색상 품질:더 높은 CRI(90+) 및 개선된 색상 일관성(더 엄격한 맥아담 타원)에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히 상업 및 소매 조명에서 그러합니다.
• 개선된 신뢰성 및 수명:패키징 재료(몰드 컴파운드, 기판) 및 제조 공정의 발전은 루멘 감가를 줄이고 작동 수명(L90)을 증가시키는 것을 목표로 합니다.
• 소형화 및 통합:3030은 표준 크기이지만, 비교 가능하거나 더 나은 성능을 가진 더 작은 패키지와 여러 LED 및 드라이버를 결합한 통합 모듈로의 추세가 있습니다.
• 스마트 및 조정 가능 조명:LED와 제어 전자 장치의 통합이 증가하여 디밍, 색온도 조정(CCT 조정 가능) 및 IoT 기반 조명 시스템을 위한 연결성과 같은 기능을 가능하게 합니다.

균형 잡힌 성능과 규정 준수를 가진 XI3030P는 더 효율적이고 신뢰할 수 있으며 지능적인 고체 조명 솔루션으로의 이 더 넓은 추세 내에 위치하고 있습니다.