PLCC-2 쿨 화이트 LED 데이터시트 - 120° 시야각 - 3.1V 정격 - 20mA - 자동차 등급

1. 제품 개요

본 문서는 PLCC-2(Plastic Leaded Chip Carrier) 패키지를 사용하는 고휘도 표면 실장 LED 소자의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 주로 까다로운 자동차 실내 환경을 위해 설계되었으며, 넓은 온도 범위에서 안정적인 성능을 제공합니다. 그 핵심 장점은 광 출력, 넓은 시야각, 그리고 자동차 등급 신뢰성 표준을 충족하는 견고한 구조의 균형 잡힌 조합을 포함합니다.

이 LED는 CIE 1931 색좌표 (0.3, 0.3)로 특징지어지는 쿨 화이트 빛을 방출합니다. 계기판 백라이트, 스위치 조명, 인디케이터 클러스터와 같이 제한된 공간에서 일관되고 밝은 조명이 필요한 애플리케이션을 대상으로 합니다. AEC-Q102, RoHS, REACH 준수는 엄격한 품질 및 환경 요구사항을 가진 현대 전자 조립에 적합함을 강조합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 광도 및 전기적 특성

주요 동작 파라미터는 표준 테스트 전류 20mA에서 정의됩니다. 전형적인 광도는 1800 밀리칸델라(mcd)이며, 생산 빈에 따라 최소 보장값은 1400 mcd, 최대 3550 mcd까지 가능합니다. 순방향 전압(V_F)은 전형적으로 3.1V로 측정되며, 최소 2.5V에서 최대 3.75V까지의 범위를 가집니다. 이 파라미터는 회로 설계에서 전류 제한 저항 값을 계산하는 데 중요합니다.

이 소자는 광도가 피크 축 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로 정의되는 120도의 매우 넓은 시야각을 특징으로 합니다. 이는 패널 및 스위치 조명에 필수적인 균일한 빛 분포를 보장합니다.

2.2 절대 최대 정격

이 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 절대 최대 연속 순방향 전류는 30 mA입니다. 이 소자는 매우 낮은 듀티 사이클(0.005)로 펄스 ≤ 10 µs 동안 최대 250 mA의 짧은 전류 서지를 견딜 수 있습니다. 접합 온도는 125°C를 초과해서는 안 됩니다. 동작 및 보관 온도 범위는 -40°C에서 +110°C로 지정되어 자동차 등급 견고성을 확인합니다. 정전기 방전(ESD) 보호는 8 kV(Human Body Model)로 정격화되어 있습니다.

2.3 열적 특성

열 관리는 LED 수명 및 성능 안정성에 매우 중요합니다. 접합에서 솔더 지점까지의 열 저항은 두 가지 방식으로 지정됩니다: 실제 열 저항(R_{th JS real}) 130 K/W 및 전기적 열 저항(R_{th JS el}) 100 K/W. 이 파라미터는 반도체 접합에서 열이 얼마나 효과적으로 전도되는지를 나타냅니다. 솔더 패드 온도를 안전 한계 내로 유지하기 위해서는 적절한 열 방출을 갖춘 적절한 PCB 레이아웃이 필요하며, 이는 디레이팅 곡선에 표시된 바와 같습니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 순방향 전류 대 전압 (I-V 곡선)

제공된 그래프는 25°C에서 순방향 전류와 순방향 전압 사이의 관계를 보여줍니다. 곡선은 다이오드의 전형적인 비선형입니다. 정격 20mA에서 전압은 약 3.1V를 중심으로 합니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 일관된 광 출력을 달성하기 위해 드라이버 회로가 안정적인 전압이 아닌 전류를 제공하도록 해야 합니다.

3.2 광 출력 대 전류 및 온도

상대 광도는 순방향 전류와 함께 증가하지만 준선형 관계를 나타내어 전류 제어의 필요성을 강조합니다. 더 중요한 것은, 상대 광도 대 접합 온도 그래프가 음의 온도 계수를 보여준다는 점입니다. 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소합니다. 최대 접합 온도 125°C에서는 출력이 25°C에서의 값의 약 40-50%에 불과할 수 있습니다. 이 열 소광 효과는 열 설계 시 고려되어야 합니다.

3.3 색도 안정성

그래프는 순방향 전류 및 접합 온도에 따른 CIE x 및 y 좌표의 이동을 묘사합니다. 이동이 존재하지만 상대적으로 작으며(온도에 대해 ±~0.01, 전류에 대해 더 적음), 이는 다양한 동작 조건에서 우수한 색상 안정성을 나타내며, 색상 일관성이 중요한 애플리케이션에 필수적입니다.

3.4 스펙트럼 분포 및 방사 패턴

상대 스펙트럼 분포 곡선은 형광체 변환 백색 LED의 특징인 청색 파장 영역에서 피크를 보여주며, 형광체에서 나오는 노란색/녹색 영역에서 넓은 2차 피크를 보입니다. 방사 패턴 다이어그램은 람베르시안과 유사한 방출 프로파일을 확인시켜 주며, 이는 넓은 120° 시야각을 초래합니다.

4. 빈닝 시스템 설명

이 제품은 생산 로트 내 일관성을 보장하기 위해 분류된 성능 그룹 또는 "빈"으로 제공됩니다.

4.1 광도 빈닝

저출력 빈(예: L1: 11.2-14 mcd)에서 매우 고출력 빈(예: GA: 18000-22400 mcd)까지 포괄적인 빈닝 구조가 정의되어 있습니다. 이 특정 부품 번호(67-11-C70200H-AM)의 경우, 강조된 표준 출력 빈은 "AB"이며, 이는 1400에서 1800 mcd의 광도 범위에 해당합니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 적합한 밝기 등급을 선택할 수 있습니다.

4.2 색상 빈닝

데이터시트는 "표준 화이트 색상 빈 구조" 다이어그램을 참조합니다(제공된 발췌문에는 완전히 상세히 설명되지 않음). 일반적으로 이러한 다이어그램은 색도도 상의 정의된 사각형 또는 영역 내에 CIE x 및 y 좌표를 표시합니다. LED는 색좌표가 이 영역 내에 어디에 위치하는지에 따라 빈으로 분류되어, 특성 섹션에 명시된 바와 같이 일반적으로 ±0.005 이내의 엄격한 색상 허용 오차를 보장합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 물리적 치수

이 구성 요소는 표준 PLCC-2 표면 실장 패키지를 사용합니다. 기계 도면(목차 참조)은 정확한 길이, 너비, 높이, 리드 간격 및 허용 오차를 지정할 것입니다. 이 정보는 PCB 풋프린트 설계 및 조립 내 적절한 적합성을 보장하는 데 중요합니다.

5.2 권장 솔더 패드 레이아웃

전용 섹션은 PCB에 대한 권장 랜드 패턴(솔더 패드 형상)을 제공합니다. 이 지침을 따르는 것은 신뢰할 수 있는 솔더 접합, 리플로우 중 적절한 자체 정렬, 소자에서 PCB로의 효과적인 열 전달을 달성하는 데 필수적입니다.

5.3 극성 식별

PLCC-2 패키지는 일반적으로 캐소드(음극) 핀을 나타내는 표시된 모서리 또는 모따기가 있습니다. 소자가 기능하도록 하기 위해 배치 시 올바른 극성 방향이 필수적입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

데이터시트는 30초 동안 최대 솔더링 온도 260°C를 지정합니다. 이는 표준 리플로우 공정 중 솔더 접합부에서 측정된 피크 온도를 의미합니다. 예열, 침지, 리플로우 및 냉각 단계를 포함한 전형적인 리플로우 프로파일을 따라야 하며, 구성 요소 리드의 온도가 이 한계를 초과하지 않도록 하여 플라스틱 패키지 또는 내부 다이 부착에 손상을 방지해야 합니다.

6.2 사용 시 주의사항

일반적인 취급 주의사항에는 조립 중 ESD 안전 관행 사용, 렌즈에 대한 기계적 응력 피하기, 광학 표면 오염 방지가 포함됩니다. 이 소자는 역전압 동작을 위해 설계되지 않았습니다.

6.3 보관 조건

보관 온도 범위는 -40°C에서 +110°C입니다. 또한, Moisture Sensitivity Level(MSL)은 Level 2로 정격화되어 있습니다. 이는 구성 요소가 건조 환경(일반적으로<상대 습도 60% 이하)에서 최대 1년 동안 보관될 수 있음을 의미합니다. 습기 차단 백이 개봉되거나 초과된 경우, "팝콘 현상"(증기압으로 인한 패키지 균열)을 방지하기 위해 리플로우 솔더링 전에 부품을 베이킹해야 합니다.

7. 애플리케이션 권장사항

7.1 전형적인 애플리케이션 회로

가장 일반적인 구동 방법은 정전류원 또는 전압 레일에서의 간단한 직렬 저항입니다. 저항 값은 R = (V_supply- V_F) / I_F로 계산됩니다. 전형적인 V_F 3.1V 및 20mA 목표, 5V 공급을 사용하면 저항은 (5V - 3.1V) / 0.02A = 95 Ohms가 됩니다. 최소 (5V-3.1V)*0.02A = 0.038W 정격의 저항을 선택해야 하며, 안전 마진을 위해 더 높은 와트(예: 1/8W 또는 1/4W)를 사용해야 합니다.

7.2 설계 고려사항

• 열 관리:순방향 전류 디레이팅 곡선을 사용하십시오. 높은 주변 온도에서 연속 동작의 경우, 솔더 지점 온도를 110°C 이하로 유지하기 위해 전류를 감소시켜야 합니다(최대 전류 30mA). 솔더 패드 아래 및 주변에 충분한 구리 면적이 열을 발산하는 데 필요합니다.
• 전류 제어:안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 항상 고정 전압이 아닌 제어된 전류로 LED를 구동하십시오.
• 광학 설계:넓은 120° 빔은 확산 조명에 적합합니다. 집중된 빛을 위해서는 2차 광학(렌즈)가 필요합니다.
• ESD 보호:소자가 8kV HBM 보호 기능을 갖추고 있지만, 자동차 환경에서 민감한 라인에 추가 과도 전압 억제 장치를 포함하는 것이 좋은 관행입니다.

8. 기술 비교 및 차별화

일반 PLCC-2 LED와 비교하여, 이 소자의 주요 차별점은AEC-Q102 인증및 확장된동작 온도 범위(-40°C ~ +110°C)입니다. 이는 상용 등급 LED에는 일반적이지 않으며 자동차 인증에 필수적입니다. 지정된 ESD 정격(8kV) 또한 많은 표준 부품보다 높습니다. 상세한 빈닝 구조는 제조업체에 예측 가능한 성능을 제공하며, 일관성이 최우선인 대량 생산에 매우 중요합니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: "전형" 및 "최대" 정격의 차이점은 무엇입니까?

A: "전형"은 표준 조건에서 예상되는 평균값입니다. "최대"(또는 "최소")는 보장된 한계입니다. 모든 소자는 데이터시트 사양에 따라 이러한 범위 내에서 성능을 발휘할 것입니다.

Q: 이 LED를 30mA로 연속 구동할 수 있습니까?

A: 디레이팅 곡선에 따라 솔더 패드 온도(T_S)를 110°C 이하로 유지할 수 있는 경우에만 가능합니다. 더 높은 온도에서는 전류를 감소시켜야 합니다. 신뢰할 수 있는 장기 동작을 위해서는 전형적인 20mA 이하로 구동하는 것이 권장됩니다.

Q: 색좌표가 (0.3, 0.3)입니다. 이것은 순수한 흰색입니까?

A: CIE 1931 색도도에서 점 (0.33, 0.33)은 종종 "동일 에너지" 백색점으로 간주됩니다. (0.3, 0.3) 좌표는 청록색 쪽으로 약간 이동한 쿨 화이트를 나타내며, 이는 디스플레이 백라이트에 일반적이고 바람직한 톤입니다.

Q: MSL 2가 제 생산 공정에 무엇을 의미합니까?

A: MSL 2 구성 요소는 ≤ 30°C/60% RH에서 보관 시 1년의 플로어 라이프를 가집니다. 백이 개봉된 후, 지정된 시간(예: 168시간) 내에 사용하거나 리플로우 전에 흡수된 수분을 제거하기 위해 베이킹해야 합니다.

10. 동작 원리

이것은 형광체 변환 백색 LED입니다. 코어 반도체 칩은 전류가 p-n 접합을 가로질러 흐를 때(전계발광) 청색 빛을 방출합니다. 이 청색 빛은 칩 위 또는 근처에 증착된 노란색(또는 노란색 및 빨간색) 형광체 재료 층에 충돌합니다. 형광체는 청색 광자의 일부를 흡수하고 더 긴, 노란색/빨간색 파장의 빛을 재방출합니다. 남은 청색 빛과 변환된 노란색/빨간색 빛의 조합은 인간의 눈에 백색 빛으로 인지됩니다. 정확한 색조(쿨 화이트, 뉴트럴 화이트, 웜 화이트)는 형광체의 혼합 및 구성에 의해 결정됩니다.

11. 산업 동향

자동차 조명 시장은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 더 나은 시각적 선명도를 위한 개선된 색 재현 지수(CRI), 그리고 더 큰 신뢰성을 계속 요구하고 있습니다. LED를 드라이버 IC 및 센서와 통합하여 스마트 조명 모듈로 만드는 것이 증가하는 추세입니다. 또한, PLCC 패키지가 실내 조명과 같은 중간 전력 애플리케이션에서 비용 효율성과 입증된 신뢰성으로 인해 여전히 인기가 있지만, 더 높은 전력 밀도를 가진 표준화된, 더 작은 패키지 풋프린트로의 추진이 있습니다.