PLCC-2 쿨 화이트 LED 데이터시트 - 3.1mm x 2.8mm x 1.9mm - 전압 3.1V - 전력 0.062W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 PLCC-2(Plastic Leaded Chip Carrier) 패키지를 사용하는 고성능 표면실장 LED의 상세 사양을 설명합니다. 이 소자는 까다로운 환경에서의 신뢰성과 성능을 위해 설계되었으며, 쿨 화이트 색온도를 특징으로 합니다. 주요 설계 목표는 일관된 광 출력, 넓은 시야각, 견고한 구조가 필수적인 자동차 실내 애플리케이션입니다. 이 LED는 자동차 애플리케이션용 개별 광반도체에 대한 AEC-Q102 표준에 적합하여, 온도 사이클링, 내습성 및 장기 운전에 대한 엄격한 품질 및 신뢰성 요구사항을 충족함을 보장합니다.

이 부품의 핵심 장점은 컴팩트한 폼 팩터, 패키지 크기에 비해 우수한 발광 효율, 그리고 매우 넓은 120도 시야각으로, 광 분산이 중요한 백라이트 및 인디케이터 애플리케이션에 적합합니다. 또한 RoHS, REACH 및 할로겐 프리 표준을 포함한 주요 환경 규정을 준수하여, 엄격한 재료 제한이 있는 현대 전자 설계에 적합한 선택지입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 전기적 특성

주요 동작 파라미터는 순방향 전류(I_F) 20mA의 표준 테스트 조건에서 정의됩니다. 전형적인 광도는 1800 밀리칸델라(mcd)이며, 생산 빈에 따라 최소 900 mcd에서 최대 3550 mcd까지 지정됩니다. 순방향 전압(V_F)은 전형적으로 3.1V로 측정되며, 범위는 2.5V에서 3.75V입니다. 이 파라미터는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다. 주 파장은 CIE 1931 색도 좌표로 특성화되며, 전형적인 x 및 y 값은 약 0.3 정도로, 쿨 화이트 포인트를 정의합니다. 이러한 좌표에는 ±0.005의 허용 오차가 적용됩니다.

이 소자는 120도의 넓은 시야각(2φ)을 특징으로 하며, 이는 광도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 축외 각도로 정의됩니다. 이 특성은 넓은 영역에 걸쳐 균일한 조명이 필요한 애플리케이션에 매우 중요합니다.

2.2 절대 최대 정격 및 열 관리

장기적인 신뢰성을 보장하기 위해, 소자는 절대 최대 정격을 초과하여 동작해서는 안 됩니다. 최대 연속 순방향 전류는 30 mA이며, 최대 전력 소산은 112 mW입니다. 짧은 펄스(≤10 μs, 듀티 사이클 0.005)의 경우, 서지 전류(I_FM) 250 mA가 허용됩니다. 접합 온도(T_J)는 절대 125°C를 초과해서는 안 됩니다. 동작 및 저장 온도 범위는 -40°C에서 +110°C로 지정되어 자동차 환경에 대한 적합성을 확인합니다.

열 관리는 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다. 데이터시트는 두 가지 열저항 값을 지정합니다: 접합에서 솔더 포인트까지의 실제 열저항(R_{th JS real})은 최대 130 K/W이며, 전기적 방법으로 도출된 값(R_{th JS el})은 100 K/W입니다. 순방향 전류 디레이팅 곡선에 표시된 바와 같이, 낮은 솔더 포인트 온도를 유지하기 위해서는 적절한 열 방출 및 구리 면적을 갖춘 적절한 PCB 레이아웃이 필요합니다.

2.3 신뢰성 및 규격 준수 사항

이 LED는 8 kV(Human Body Model, HBM)의 정전기 방전(ESD) 내성을 갖춘 견고한 구조를 보여줍니다. Moisture Sensitivity Level (MSL) 3 등급으로, 리플로우 솔더링 전까지 최대 168시간 동안 공장 환경에 노출될 수 있음을 나타냅니다. 또한 부식 내성 등급 B1을 충족하여 부식성 대기에 대한 저항성을 향상시킵니다. RoHS, EU REACH 및 할로겐 프리 표준(Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm)에 대한 완전한 준수가 확인되었습니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 IV 곡선 및 발광 효율

순방향 전류 대 순방향 전압(I-V) 그래프는 특성적인 지수 관계를 보여줍니다. 전형적인 20mA 동작점에서 전압은 약 3.1V입니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 적절한 구동 부품을 선택합니다. 상대 광도 대 순방향 전류 그래프는 전형적인 동작점을 넘어서면 광 출력이 전류에 대해 비선형적으로 증가하며, 30mA 이상에서 동작하는 것은 권장되지 않음을 나타냅니다. 순방향 전류 디레이팅 곡선은 열 설계에 필수적이며, 솔더 패드 온도가 25°C 이상 증가함에 따라 최대 허용 연속 전류가 어떻게 감소해야 하는지를 보여줍니다.

3.2 온도 의존성 및 스펙트럼 특성

상대 광도 대 접합 온도 그래프는 온도 상승에 따라 광 출력이 감소하는 LED의 일반적인 특성을 보여줍니다. 상대 순방향 전압 대 접합 온도 곡선은 음의 기울기를 가지며, 일부 회로에서 온도 감지에 사용될 수 있습니다. 전류 및 온도에 대한 색도 좌표 이동 그래프는 최소한의 변화를 보여주며, 다양한 동작 조건에서 우수한 색상 안정성을 나타냅니다. 파장 특성 그래프는 상대 스펙트럼 전력 분포를 나타내며, 청색 펌프와 넓은 황색 형광체 발광을 갖는 형광체 변환 백색 LED의 전형적인 모습입니다.

3.3 펄스 동작 능력

허용 펄스 처리 능력 그래프는 DC 최대치보다 높은 펄스 전류로 LED를 구동하기 위한 지침을 제공합니다. 이 그래프는 다양한 듀티 사이클(D)에 대해 순방향 전류 진폭(I_FA)을 펄스 폭(t_p)에 대해 표시합니다. 이를 통해 설계자는 평균 전력 한계를 초과하지 않으면서 스트로브 또는 신호 애플리케이션을 위해 더 높은 순간 밝기를 달성할 수 있습니다.

4. 빈닝 시스템 설명

이 제품은 애플리케이션 설계의 일관성을 보장하기 위해 광도 및 색도 좌표를 기준으로 분류된 그룹으로 제공됩니다.

4.1 광도 빈닝

광도는 영숫자 코드(예: L1, L2, M1... GA까지)로 지정된 여러 빈으로 분류됩니다. 각 빈은 밀리칸델라(mcd)로 측정된 최소 및 최대 광도의 특정 범위를 정의합니다. 이 특정 파트 넘버에 대해 가능한 출력 빈은 강조 표시되며, 1120 mcd에서 3550 mcd(빈 AA부터 CA까지)의 범위를 포함하며, 전형적인 값인 1800 mcd는 BA 빈(1800-2240 mcd) 내에 속합니다. ±8%의 측정 허용 오차가 적용됩니다.

4.2 색도 좌표 빈닝

쿨 화이트 색상은 CIE 1931 (x, y) 좌표계에 따라 분류됩니다. 데이터시트는 다양한 빈 코드(예: PK0, HK0, NK0)와 네 세트의 (x, y) 좌표로 정의된 해당 사각형 영역을 나열하는 표를 제공합니다. 이를 통해 설계자는 계기판 클러스터나 백라이트 스위치와 같이 색상 매칭이 중요한 애플리케이션을 위해 색상 포인트가 엄격하게 제어된 LED를 선택할 수 있습니다.

5. 기계적, 패키징 및 조립 정보

5.1 기계적 치수 및 극성

LED는 표준 PLCC-2 표면실장 패키지에 장착됩니다. 기계적 도면(PDF 참조)은 전체 길이, 너비, 높이, 리드 간격 및 허용 오차를 포함한 정확한 치수를 지정합니다. 패키지는 일반적으로 성형된 렌즈를 특징으로 합니다. 극성은 캐소드 마크(패키지의 노치 또는 점)로 표시되며, 이는 PCB 풋프린트와 올바르게 정렬되어야 합니다.

5.2 권장 PCB 풋프린트 및 솔더링

신뢰할 수 있는 솔더 접합과 최적의 열 성능을 보장하기 위해 권장 솔더링 패드 레이아웃이 제공됩니다. 여기에는 금속 패드 및 열 패드(있는 경우)의 치수가 포함됩니다. 리플로우 솔더링 프로파일은 최대 30초 동안 최고 온도 260°C로 지정됩니다. 패키지 손상이나 내부 재료의 열화를 방지하기 위해서는 이 프로파일을 준수해야 합니다.

5.3 패키징 및 취급 주의사항

부품은 자동 픽 앤 플레이스 조립 기계에 적합한 테이프 앤 릴 패키징으로 공급됩니다. 사용 시 주의사항으로는 표준 ESD 취급 절차(접지된 손목 스트랩 및 작업대 사용), 렌즈에 대한 기계적 스트레스 피하기, 오염 방지 등이 포함됩니다. 고황 환경에서의 애플리케이션을 위해 특정 내황성 테스트 기준도 설명될 수 있습니다.

6. 애플리케이션 가이드라인 및 설계 고려사항

6.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

주요 애플리케이션은 자동차 실내 조명입니다. 여기에는 계기판, 인포테인먼트 시스템 버튼, 공조 제어판의 백라이트 및 일반 실내 분위기 조명이 포함됩니다. 또한 넓은 시야각과 쿨 화이트 광이 필요한 다양한 전자 장치의 스위치 백라이트 및 일반 인디케이터 용도에도 적합합니다.

6.2 회로 설계 및 열적 고려사항

LED 밝기는 전압이 아닌 전류의 함수이므로, 설계자는 안정적인 광 출력과 긴 LED 수명을 보장하기 위해 정전류 구동 회로를 구현해야 합니다. 간단한 애플리케이션에는 직렬 저항을 사용할 수 있지만, 자동차 전압 환경(예: 12V 시스템)에서는 능동 구동기를 권장합니다. 열 설계는 필수입니다. PCB는 LED의 솔더 패드에서 더 큰 구리 면적이나 방열판으로의 충분한 열 경로를 제공하여, 특히 고주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 동작할 때 접합 온도를 125°C 최대치보다 훨씬 낮게 유지해야 합니다.

6.3 광학 설계 고려사항

120도의 시야각은 광이 넓은 람베르시안 패턴으로 방출됨을 의미합니다. 더 집중된 빔이 필요한 애플리케이션의 경우, 렌즈나 도광판과 같은 2차 광학 소자를 사용해야 합니다. LED의 발광 패턴과 이러한 광학 요소의 상호작용은 원하는 조명 효과를 달성하기 위해 시뮬레이션하거나 프로토타입을 제작해야 합니다.

7. 기술 비교 및 선택 가이드

자동차 실내 애플리케이션용 LED를 선택할 때, 이 부품의 주요 차별점은 AEC-Q102 인증, 넓은 시야각 및 특정 광도 빈입니다. 비자동차 등급 LED와 비교하여, 이 부품은 열 충격, 습도 및 장기 운전 스트레스 하에서 입증된 신뢰성을 제공합니다. PLCC-2 패키지는 더 작은 칩 스케일 패키지나 더 큰 스루홀 장치에 비해 크기, 광 출력 및 조립 용이성 사이에서 좋은 균형을 제공합니다.

8. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 빈닝 정보의 목적은 무엇인가요?

A: 빈닝은 생산 배치 내에서 색상과 밝기의 일관성을 보장합니다. 여러 LED를 나란히 사용하는 애플리케이션(백라이트 패널과 같은)의 경우, 광도 및 색도 좌표에 대해 엄격한 빈을 지정하면 개별 LED 간에 보이는 밝기나 색상 차이를 방지할 수 있습니다.

Q: 이 LED를 5V 또는 12V 전원에 직접 구동할 수 있나요?

A: 아니요. LED는 전류 구동 소자입니다. 순방향 전압보다 높은 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 즉시 파손될 수 있습니다. 항상 저항이나 전용 LED 드라이버 IC와 같은 전류 제한 메커니즘을 사용해야 합니다.

Q: 열저항 사양이 중요한 이유는 무엇인가요?

A: 열저항은 열이 LED 접합에서 얼마나 효과적으로 빠져나갈 수 있는지를 정량화합니다. 값이 낮을수록 열 방산이 더 좋습니다. 최대 접합 온도를 초과하면 발광 출력이 현저히 감소하고 LED의 운전 수명이 급격히 단축됩니다. 열저항 및 디레이팅 곡선에 따라 안내된 적절한 방열 설계는 신뢰할 수 있는 성능에 필수적입니다.

Q: MSL 3은 저장 및 취급에 무엇을 의미하나요?

A: MSL(Moisture Sensitivity Level) 3은 패키지가 주변 조건에 168시간(7일) 이상 노출되면 손상 수준의 수분을 흡수할 수 있음을 의미합니다. 이 시간 이후 또는 원래 밀봉된 백이 개봉된 후, "팝콘 현상"이나 내부 박리를 방지하기 위해 지정된 프로파일에 따라 부품을 구워야만 안전하게 리플로우 솔더링할 수 있습니다.

9. 동작 원리

이것은 형광체 변환 백색 LED입니다. 코어 반도체 칩은 순방향 바이어스 시(전계발광) 청색광을 방출합니다. 이 청색광은 칩 위 또는 근처에 증착된 황색(또는 황색 및 적색) 형광체 재료 층에 충돕니다. 형광체는 청색광의 일부를 흡수하여 더 긴 파장(황색, 적색)의 더 넓은 스펙트럼으로 재방출합니다. 남은 청색광과 형광체 변환된 빛의 조합이 백색광으로 인지됩니다. 청색과 형광체 발광의 정확한 비율이 상관 색온도(CCT)를 결정하며, 이 경우 쿨 화이트입니다.

10. 산업 동향 및 배경

자동차 실내 조명의 동향은 더 높은 통합, 동적 조명 및 개인화된 앰비언트 경험을 향하고 있습니다. 이 PLCC-2 부품과 같은 개별 LED는 스위치 백라이트 및 기본 인디케이터에 여전히 중요하지만, 원활한 광 표면을 만들기 위한 유연한 LED 스트립, 어드레서블 RGB LED 및 고급 도광판 기술의 채택이 증가하고 있습니다. 또한, 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘)과 개선된 색 재현 지수(CRI)에 대한 수요는 계속되어 형광체 기술과 칩 설계의 발전을 촉진하고 있습니다. 이 데이터시트에서 강조된 엄격한 자동차 인증(AEC-Q102) 및 환경 규정 준수(할로겐 프리)는 신뢰성, 장수명 및 환경 책임에 대한 산업의 포괄적인 초점을 반영합니다.