PLCC-2 LED 67-11-IB0100L-AM 데이터시트 - 아이스 블루 - 120° 시야각 - 3.1V - 10mA - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 PLCC-2(Plastic Leaded Chip Carrier) 표면 실장 패키지의 고휘도 아이스 블루 LED에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 가혹한 환경에서의 신뢰성과 성능을 위해 설계되었으며, 넓은 120도 시야각을 특징으로 하며 자동차 부품을 위한 엄격한 AEC-Q101 표준에 적합합니다. 주요 설계 목적은 다양한 전기적 및 열적 조건 하에서도 장수명과 안정성을 보장하면서 자동차 실내 애플리케이션을 위한 일관되고 생생한 조명을 제공하는 것입니다.

1.1 핵심 장점

• 고휘도 효율:표준 순방향 전류 10mA에서 전형적인 발광 강도 300 밀리칸델라(mcd)를 제공하여 밝고 가시적인 출력을 보장합니다.
• 광각 조명:120° 시야각은 넓고 균일한 빛 분포를 제공하여 백라이트 패널 및 표시등에 이상적입니다.
• 자동차 등급 신뢰성:AEC-Q101 인증은 넓은 온도 변화 및 진동을 포함한 자동차 전자 장치의 가혹한 환경 조건에 대한 적합성을 확인합니다.
• 강력한 ESD 보호:최대 8kV(Human Body Model)의 정전기 방전(ESD)을 견딜 수 있어 핸들링 및 조립 견고성을 향상시킵니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 RoHS(유해물질 제한) 및 REACH 규정을 준수하여 글로벌 환경 표준을 지원합니다.

1.2 목표 시장 및 애플리케이션

이 LED는 특히 자동차 전자 시장을 대상으로 합니다. 주요 적용 분야는 다음과 같습니다:

• 자동차 실내 조명:발판, 도어 핸들, 컵 홀더 및 일반 실내 분위기 조명용 조명.
• 스위치 백라이트:대시보드, 센터 콘솔 및 스티어링 휠의 버튼 및 컨트롤에 대한 명확한 가시성을 제공합니다.
• 계기판 표시등:운전자 계기판 내 경고등, 상태 표시등 및 게이지 백라이트에 사용됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 전기적 특성

운영 파라미터는 표준 테스트 조건(Ts=25°C)에서 LED의 성능을 정의합니다.

• 순방향 전류(I_F):권장 작동 전류는 10mA이며, 절대 최대 정격은 20mA입니다. 작동을 위해서는 최소 2mA의 전류가 필요합니다.
• 발광 강도(I_V):10mA에서 강도는 일반적으로 355 mcd에 도달하며, 표준 빈에 대해 보장된 최소값은 140 mcd, 최대값은 560 mcd입니다. 측정 허용 오차는 ±8%입니다.
• 순방향 전압(V_F):10mA에서 일반적으로 3.1V이며, 최소 2.75V에서 최대 3.75V까지 범위를 가집니다. 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다.
• 시야각(φ):강도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로 정의됩니다. 이 LED는 넓은 120° ± 5° 시야각을 제공합니다.
• 색도 좌표(CIE x, y):전형적인 색상점은 (0.18, 0.23)으로, 아이스 블루 색조를 정의합니다. 이 좌표의 허용 오차는 ±0.005입니다.

2.2 열적 특성

열 관리는 LED의 수명과 성능 안정성에 매우 중요합니다.

• 열 저항(R_{th JS}):접합-납땜점 열 저항은 두 가지 값으로 지정됩니다: 130 K/W(실제, 측정값) 및 100 K/W(전기적, 계산값). 이 파라미터는 LED 칩에서 PCB로 열이 얼마나 효과적으로 전달되는지를 나타냅니다.
• 접합 온도(T_J):허용 가능한 최대 접합 온도는 125°C입니다. 이 한계를 초과하면 영구적인 성능 저하가 발생할 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도:이 소자는 -40°C에서 +110°C까지의 연속 작동에 적합하도록 등급이 매겨져 있어 글로벌 자동차 애플리케이션에 적합합니다.

2.3 절대 최대 정격

이는 영구적인 손상을 방지하기 위해 어떤 조건에서도 초과해서는 안 되는 스트레스 한계입니다.

• 소비 전력(P_d):최대 75 mW.
• 서지 전류(I_FM):낮은 듀티 사이클(D=0.005)에서 지속 시간 ≤ 10μs 동안 300mA 펄스를 견딜 수 있습니다.
• 역방향 전압(V_R):이 LED는 역방향 바이어스 작동을 위해 설계되지 않았습니다. 역방향 전압을 가하면 즉시 고장날 수 있습니다.
• 납땜 온도:최대 30초 동안 피크 온도 260°C의 리플로우 납땜을 견딜 수 있으며, 표준 무연 납땜 공정과 호환됩니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선)

그래프는 비선형 관계를 보여줍니다. 순방향 전압은 전류와 함께 증가하지만 음의 온도 계수를 나타냅니다. 설계자는 전류 제한 회로를 설계할 때 이를 고려해야 합니다. 왜냐하면 V_F는 LED가 작동 중 가열됨에 따라 떨어질 것이기 때문입니다.

3.2 상대 발광 강도 대 순방향 전류

빛 출력은 낮은 범위에서 전류와 거의 선형적이지만, 최대 정격(20mA)에 가까운 전류에서는 효율 저하(감소된 효율)의 징후를 보일 수 있습니다. 최적의 효율과 수명을 위해 전형적인 10mA 이하에서 작동하는 것이 권장됩니다.

3.3 상대 발광 강도 대 접합 온도

접합 온도가 증가함에 따라 발광 강도가 감소합니다. 그래프는 T_J가 140°C에 접근할 때 출력이 실온 값의 약 40%까지 떨어질 수 있음을 보여줍니다. 이는 밝기를 유지하기 위한 효과적인 PCB 열 설계(열 비아, 충분한 구리 면적 사용)의 중요성을 강조합니다.

3.4 색도 변화

순방향 전류와 접합 온도 모두 LED의 색도 좌표에 영향을 미칩니다. ΔCIE-x 및 ΔCIE-y에 대한 그래프는 약간의 변화를 보여줍니다. 변화 범위는 작지만, 다른 작동 조건에서 엄격한 색상 일관성이 요구되거나 다중 LED 어레이를 사용하는 애플리케이션에서는 고려해야 합니다.

3.5 순방향 전류 감액 곡선

이 중요한 그래프는 납땜 패드 온도(T_S)를 기반으로 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 정의합니다. T_S가 증가함에 따라, 접합 온도를 125°C 미만으로 유지하기 위해 허용 가능한 최대 I_F를 감소시켜야 합니다. 예를 들어, T_S가 110°C일 때, 최대 I_F는 20mA입니다. 이 곡선은 최종 애플리케이션에서 안전한 작동 조건을 결정하는 데 필수적입니다.

3.6 허용 펄스 처리 능력

그래프는 펄스 폭(t_p), 듀티 사이클(D) 및 허용 피크 펄스 전류(I_FA) 사이의 관계를 보여줍니다. 매우 짧은 펄스(예: 10μs)와 낮은 듀티 사이클(0.005)의 경우, LED는 최대 300mA의 전류를 처리할 수 있습니다. 이는 스트로브 또는 펄스 신호 기능을 설계하는 데 유용합니다.

3.7 스펙트럼 분포

상대 스펙트럼 분포 그래프는 아이스 블루 LED의 특징적인 피크 파장을 보여줍니다. 좁고 지배적인 피크는 색상 순도를 보장합니다. 적색 또는 녹색 영역에서 중요한 2차 피크가 없다는 것은 의도된 색상 출력을 확인시켜 줍니다.

4. 빈닝 시스템 설명

대량 생산에서 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터를 기반으로 빈으로 분류됩니다.

4.1 발광 강도 빈닝

LED는 10mA에서 측정된 발광 강도를 기반으로 여러 빈(L1부터 GA까지)으로 분류됩니다. 각 빈은 로그 스케일에서 특정 범위를 포함합니다(예: T1: 280-355 mcd, T2: 355-450 mcd). 데이터시트는 이 특정 제품 변형에 대한 "가능한 출력 빈"을 강조합니다. 설계자는 다중 LED를 사용하는 어셈블리에서 밝기 균일성을 보장하기 위해 주문 시 필요한 빈을 지정해야 합니다.

4.2 색상 빈닝

표준 아이스 블루 색상 빈 구조는 CIE 1931 색도도 내에서 정의됩니다. 제공된 표는 해당 CIE x 및 y 좌표 경계와 함께 특정 빈 코드(예: CM0, CL3)를 나열합니다. 이를 통해 거의 동일한 색상점을 가진 LED를 선택할 수 있으며, 이는 인접 LED 간의 색상 불일치가 시각적으로 허용되지 않는 백라이트와 같은 애플리케이션에 매우 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 기계적 치수

PLCC-2 패키지는 표준 표면 실장 설계입니다. 치수 도면(PDF 참조)은 본체 길이, 너비, 높이, 리드 간격 및 패드 위치를 포함한 중요한 측정값을 제공합니다. 이러한 치수를 준수하는 것은 PCB 풋프린트 설계 및 자동 픽 앤 플레이스 조립에 매우 중요합니다.

5.2 권장 납땜 패드 레이아웃

제안된 PCB 랜드 패턴(납땜 패드) 설계가 제공됩니다. 이 패턴은 리플로우 납땜 중 신뢰할 수 있는 솔더 조인트 형성을 위해 최적화되어 적절한 기계적 부착 및 PCB로의 열 전도를 보장합니다. 이 권장 사항을 따르면 툼스토닝 또는 불량한 납땜 접합을 방지하는 데 도움이 됩니다.

5.3 극성 식별

PLCC-2 패키지는 일반적으로 몰딩된 노치 또는 소자 본체의 한 모서리에 표시된 캐소드를 가지고 있습니다. PCB 조립 중 올바른 극성 방향은 LED가 기능하도록 하는 데 필수적입니다. 역방향 전압을 가하는 것은 금지됩니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 리플로우 납땜 프로파일

이 부품은 표준 무연(SnAgCu) 리플로우 납땜 공정과 호환됩니다. 프로파일에는 예열, 열 침지, 리플로우 및 냉각 단계가 포함되며, 최대 30초 동안 피크 온도가 260°C를 초과하지 않아야 합니다. 217°C(액상선 온도) 이상의 시간은 LED 패키지를 손상시키지 않고 적절한 솔더 조인트 형성을 보장하기 위해 제어되어야 합니다.

6.2 사용 시 주의사항

• ESD 주의사항:8kV HBM 등급이 지정되어 있지만, 조립 중에는 표준 ESD 처리 절차(접지된 손목 스트랩, 작업대 및 전도성 용기 사용)를 따라야 합니다.
• 전류 제한:항상 정전류원 또는 전압원과 직렬로 연결된 전류 제한 저항으로 LED를 구동하십시오. V_F를 초과하는 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 고장이 발생할 수 있습니다.
• 열 관리:적절한 PCB 열 설계를 구현하십시오. 감액 곡선을 사용하여 예상 최대 주변 온도 및 PCB 열 성능에 대한 안전한 작동 전류를 결정하십시오.
• 세척:납땜 후 세척이 필요한 경우, 플라스틱 렌즈 또는 에폭시를 손상시키지 않는 호환 용매를 사용하십시오.
• 저장 조건:지정된 -40°C ~ +110°C 온도 범위 내에서 건조하고 정전기 방지 환경에 보관하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 정보

LED는 테이프 및 릴에 공급되며, 이는 자동 표면 실장 조립 장비를 위한 표준 포장입니다. 릴 사양(테이프 폭, 포켓 간격, 릴 직경)은 조립 라인 피더와의 호환성을 보장하기 위해 제공됩니다.

7.2 부품 번호 및 주문 정보

기본 부품 번호는67-11-IB0100L-AM입니다. 이 번호는 주요 속성을 인코딩합니다:

• 67-11:패키지 유형(PLCC-2) 및/또는 시리즈를 나타낼 가능성이 있습니다.
• IB:아이스 블루 색상을 나타냅니다.
• 0100L:휘도 빈 또는 제품 코드와 관련이 있을 수 있습니다.
• AM:자동차 등급 또는 특정 개정판을 나타낼 수 있습니다.

8. 애플리케이션 설계 고려사항

8.1 구동 회로 설계

안정적인 작동을 위해, 특히 공급 전압(예: 12V 배터리)이 크게 변할 수 있는 자동차 환경에서는 단순한 저항 제한 전압원보다 정전류 드라이버를 선호합니다. 드라이버는 예상 입력 전압 범위와 온도에서 원하는 전류(예: 10mA)를 제공하도록 설계되어야 합니다.

8.2 PCB 열 설계

성능과 수명을 유지하기 위해:

• 충분한 구리 두께를 가진 PCB를 사용하십시오.
• 더 큰 구리 평면 또는 내부 접지 평면에 여러 열 비아를 통해 연결된 열 릴리프 패드를 통합하십시오.
• 감액 곡선을 따르십시오. 납땜점의 PCB 온도가 80°C에 도달할 것으로 예상되면, 최대 연속 전류를 절대 최대값 20mA에서 그에 따라 감소시켜야 합니다.

8.3 광학 통합

120° 시야각은 광역 조명에 적합합니다. 더 집중된 빛이 필요한 애플리케이션의 경우, 2차 광학(렌즈, 도광판)이 필요할 수 있습니다. 아이스 블루 색도 좌표는 원하는 최종 색상 효과를 얻기 위해 도광판 또는 확산판을 설계할 때 고려해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

일반 PLCC-2 LED와 비교하여, 이 소자는 자동차 사용을 위한 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 신뢰성:AEC-Q101 인증에는 상업용 등급 부품에는 필요하지 않은 엄격한 스트레스 테스트(고온 저장, 온도 사이클링, 습도 등)가 포함됩니다.
• 확장된 온도 범위:+110°C 주변 온도까지 작동하는 것은 상용 LED의 일반적인 +85°C 한계를 초과하며, 이는 차량 내 열원 근처 위치에 필요합니다.
• 제어된 빈닝:상세한 강도 및 색상 빈닝은 일관성을 보장하며, 이는 저비용 대안에서는 덜 엄격하거나 존재하지 않습니다.
• ESD 견고성:8kV HBM ESD 등급은 제조 및 핸들링 중 정전기 손상에 대한 더 높은 안전 마진을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문(FAQ)

10.1 권장 작동 전류는 무엇입니까?

전형적인 작동 전류는 10mA입니다. 최소 2mA부터 절대 최대 20mA까지 작동할 수 있지만, 10mA에서 작동하는 것이 밝기, 효율 및 장기 신뢰성의 최적 균형을 제공합니다.

10.2 올바른 전류 제한 저항을 어떻게 선택합니까?

옴의 법칙을 사용하십시오: R = (V_공급- V_F) / I_F. 최악의 경우 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F(3.75V)를 사용하여 전류가 원하는 값을 절대 초과하지 않도록 하십시오. 12V 공급 및 10mA 목표의 경우: R = (12V - 3.75V) / 0.01A = 825Ω. 다음으로 높은 표준 값(예: 820Ω 또는 1kΩ)을 사용하고 저항에서 발생하는 소비 전력을 계산하십시오(P = I²R).

10.3 열 관리가 왜 그렇게 중요합니까?

높은 접합 온도는 직접적으로 세 가지 문제를 일으킵니다: 1)발광 출력 감소:빛 출력이 감소합니다. 2)색상 변화:방출되는 색상이 변할 수 있습니다. 3)가속화된 성능 저하:LED의 수명이 기하급수적으로 감소합니다. 지정된 성능을 유지하기 위해 PCB를 통한 적절한 방열은 필수적입니다.

10.4 여러 LED를 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있습니까?

직렬 연결은 일반적으로 선호됩니다. 왜냐하면 모든 LED가 동일한 전류를 운반하여 균일한 밝기를 보장하기 때문입니다. 공급 전압은 모든 V_F values. 병렬 연결은 각 LED에 대해 개별적인 전류 제한 저항 없이는 권장되지 않습니다. 왜냐하면 V_F의 작은 변동이 상당한 전류 불균형을 일으켜 불균일한 밝기와 한 LED의 잠재적 과부하를 초래할 수 있기 때문입니다.

11. 실용 설계 사례 연구

11.1 자동차 대시보드 스위치 백라이트

시나리오:대시보드에 있는 5개의 동일한 푸시 버튼 스위치에 대한 백라이트 설계.

• 설계 목표:모든 버튼에 걸쳐 균일하고 시원한 파란색 조명.
• 구현:
  1. LED 선택:일관성을 보장하기 위해 엄격한 색상 빈(예: CM2) 및 특정 발광 강도 빈(예: T1: 280-355 mcd)을 가진 부품 번호 67-11-IB0100L-AM을 지정합니다.
  2. 회로:5개의 LED를 모두 직렬로 연결하고 10mA로 설정된 단일 정전류 드라이버를 사용합니다. 전형적인 V_F가 3.1V라고 가정하면, 드라이버는 > 15.5V(5 * 3.1V)의 출력 컴플라이언스 전압이 필요합니다. 12V 자동차 공급은 부족하므로, 부스트 컨버터 또는 조정된 더 높은 전압(예: 18V)에서 작동하는 드라이버가 필요합니다.
  3. PCB 레이아웃:각 LED를 해당 스위치 확산판 바로 뒤에 배치하십시오. 권장 패드 레이아웃에 따라 정확히 PCB 풋프린트를 설계하십시오. 각 LED의 열 패드를 여러 열 비아를 통해 내부 접지 평면에 연결된 전용 구리 푸어에 연결하여 방열을 수행하십시오.
  4. 검증:조립 후, 고주변 온도 챔버(예: +85°C)에서 작동 중 하나의 LED 근처 납땜 패드 온도를 측정하십시오. 감액 곡선을 사용하여 측정된 T_S.

12. 작동 원리

이것은 반도체 발광 다이오드(LED)입니다. 애노드와 캐소드 사이에 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 전압이 가해지면, 전자와 정공이 반도체 칩(일반적으로 청색/백색/아이스 블루 색상의 경우 InGaN 재료 기반)의 활성 영역에서 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체 층의 특정 구성은 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 플라스틱 PLCC 패키지는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며, 120° 시야각을 달성하기 위해 빛 출력을 형성하는 몰딩된 렌즈를 포함합니다.

13. 기술 동향

이와 같은 LED의 진화는 자동차 및 일반 조명 산업의 몇 가지 주요 동향에 의해 주도됩니다:

• 효율 증가(lm/W):지속적인 재료 과학 개선은 단위 전기 입력 전력(와트)당 더 많은 빛 출력(루멘)을 생산하여 에너지 소비와 열 부하를 줄이는 것을 목표로 합니다.
• 더 높은 신뢰성 및 수명:패키징 재료, 다이 부착 기술 및 형광체 기술(백색 LED용)의 발전은 평균 고장 간격(MTBF) 수치를 계속 높여 50,000시간을 초과하도록 합니다.
• 소형화:더 작고 밀도 높은 전자 어셈블리에 대한 추진력은 빛 출력을 유지하거나 개선하면서 더 작은 패키지 형식(예: 칩 스케일 패키지)의 LED 개발로 이어집니다.
• 스마트 및 적응형 조명:동적 조명 효과, 디밍 및 색온도 조절을 위한 제어 시스템과의 통합이 점점 더 보편화되고 있지만, 이는 종종 LED 요소 자체보다는 더 복잡한 LED 드라이버 IC를 포함합니다.
• 엄격한 품질 표준:AEC-Q102(자동차 애플리케이션에서 개별 광전자 반도체를 위한 보다 구체적인 표준)와 같은 표준의 채택은 자동차용으로 더욱 전문화되고 엄격하게 테스트된 구성 요소를 향한 동향을 나타냅니다.