PLCC-6 RGB LED 데이터시트 - 120° 시야각 - 적색 1.95V, 녹색 2.75V, 청색 3.00V @20mA - 자동차 등급

1. 제품 개요

본 문서는 PLCC-6 패키지의 고성능 표면 실장 RGB(적색, 녹색, 청색) LED에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 넓은 120도 시야각으로 생생한 색상 혼합을 제공하도록 설계되어 균일한 조명이 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 주요 특징은 AEC-Q102 표준에 대한 인증으로, 까다로운 자동차 환경에서 사용하기 위한 견고성과 신뢰성을 보장합니다. 본 제품은 RoHS, EU REACH, 무할로겐 요구사항을 포함한 주요 환경 및 안전 규정을 준수합니다.

1.1 핵심 장점

• 자동차 등급:AEC-Q102 인증 획득으로 가혹한 자동차 환경 조건에서의 성능 보장.
• 고휘도:특히 녹색 채널(전형값 2200 mcd)에서 높은 밝기 수준 제공.
• 넓은 시야각:120도 시야각으로 넓고 균일한 광 분포 제공.
• 환경 규정 준수:RoHS, REACH, 무할로겐 규격(Br/Cl < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) 준수.
• 견고한 구조:부식 견고성 등급 B1 및 우수한 ESD 보호(적색 2kV, 녹색/청색 8kV) 특징.

1.2 타겟 시장

본 LED의 주요 애플리케이션은자동차 실내 조명입니다. 예를 들어 계기판 백라이트, 스위치 조명, 앰비언트 조명 시스템 등에 사용됩니다. 또한 신뢰할 수 있는 색상 성능이 필요한 일반 장식 및 표시등 조명에도 적합합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

다음 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기적, 광학적, 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 광도 및 전기적 특성

명시된 파라미터의 전형적인 동작 조건은 순방향 전류(I_F) 20mA, 주변 온도 25°C입니다.

• 순방향 전압(V_F):20mA에서 각 다이오드 양단의 전압 강하는 전형적으로 적색 1.95V, 녹색 2.75V, 청색 3.00V입니다. 설계자는 균형 잡힌 밝기와 색상 정확도를 보장하기 위해 각 색상 채널에 대한 전류 제한 회로를 설계할 때 이러한 차이를 고려해야 합니다.
• 광도(I_V):전형적인 출력은 적색 900 mcd, 녹색 2200 mcd, 청색 280 mcd입니다. 색상 간 출력의 상당한 변동은 원하는 백색점 또는 특정 색조를 달성하기 위해 신중한 드라이버 설계 또는 펄스 폭 변조(PWM) 제어를 필요로 합니다.
• 주 파장(λ_d):인지되는 색상을 정의합니다. 전형값은 적색 623nm, 녹색 527nm, 청색 455nm입니다. ±1nm의 허용 오차가 지정되어 있어 생산 시 색상 일관성에 유리합니다.
• 시야각(φ):광도가 피크 값의 절반이 되는 축 이탈 각도로 정의됩니다. 120° 사양(±5° 허용 오차)은 영역 조명에 이상적인 매우 넓은, 램버시안과 유사한 방사 패턴을 나타냅니다.

2.2 절대 최대 정격 및 열 관리

이 한계를 초과하여 동작하면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다.

• 순방향 전류(I_F):절대 최대값은 적색 50mA, 녹색/청색 30mA입니다. 권장 동작 전류는 20mA입니다. 솔더 패드 온도(T_S)가 상승함에 따라 제공된 디레이팅 곡선을 따라야 합니다.
• 전력 소산(P_d):최대 정격은 적색 137mW, 녹색/청색 105mW입니다. 이는 V_F* I_F로 계산됩니다. 이 한계를 초과하면 과열 위험이 있습니다.
• 접합 온도(T_J):반도체 접합에서 허용 가능한 최대 온도는 125°C입니다.
• 열 저항(R_{th JS}):이 파라미터는 실제 및 전기적 측면에서 열이 접합에서 솔더 지점으로 얼마나 효과적으로 전달되는지를 나타냅니다. 값이 낮을수록 좋습니다. 지정된 최대값(예: 적색 160 K/W)은 낮은 T_J.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트의 그래프는 다양한 조건에서 소자의 동작에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다.

3.1 IV 곡선 및 상대 광도

순방향 전류 대 순방향 전압그래프는 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 적색, 녹색, 청색에 대한 곡선은 구별되며, 서로 다른 V값을 확인시켜 줍니다. 상대 광도 대 순방향 전류_F그래프는 전형적인 20mA 지점까지 거의 선형이며, 그 이상에서는 효율이 떨어질 수 있습니다(효율 저하). 특히 녹색 및 청색 LED에서 그러합니다.3.2 온도 의존성상대 광도 대 접합 온도

그래프는 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소함을 보여줍니다. 적색 LED가 온도 변화에 가장 민감합니다. 상대 순방향 전압 대 접합 온도

그래프는 V가 음의 온도 계수를 가지며, 약 2mV/°C씩 감소함을 보여줍니다. 이는 정전류 드라이버에 중요합니다. 상대 파장 이동 대 접합 온도그래프는 주 파장이 온도에 따라 이동함(전형적으로 0.1-0.3 nm/°C)을 나타내며, 이는 정밀 애플리케이션에서 색점 안정성에 영향을 줄 수 있습니다.3.3 스펙트럼 분포 및 방사 패턴상대 스펙트럼 분포_F그래프는 현대 LED의 특징인 좁은 방사 피크를 보여줍니다. 각 색상에 대한 방사의 전형적인 다이어그램 특성은 부드럽고 둥근 광도 프로파일로 120° 시야각을 시각적으로 확인시켜 줍니다.4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 패키지 치수

본 소자는 표준 PLCC-6(Plastic Leaded Chip Carrier) 표면 실장 패키지를 사용합니다. 기계 도면은 정확한 길이, 너비, 높이 및 리드 간격을 지정합니다. 이 정보는 적절한 배치 및 솔더링을 보장하는 PCB 풋프린트 설계에 매우 중요합니다.4.2 권장 솔더링 패드 및 극성신뢰할 수 있는 솔더 접합 및 기계적 안정성을 보장하기 위한 랜드 패턴 권장사항이 제공됩니다. 핀아웃 다이어그램은 세 개의 LED 칩(적색, 녹색, 청색) 각각의 애노드와 캐소드, 그리고 공통 캐소드 구성을 식별하며, 이는 올바른 회로 연결에 필수적입니다.5. 솔더링 및 조립 가이드라인5.1 리플로우 솔더링 프로파일

데이터시트는 최대 30초 동안 피크 온도 260°C의 리플로우 프로파일을 지정합니다. 이는 표준 무연(Pb-free) 리플로우 프로파일입니다. 플라스틱 패키지나 LED 다이에 대한 열 손상을 방지하기 위해 이 프로파일을 준수해야 합니다.

5.2 사용 시 주의사항

ESD 취급:

소자에 내장 ESD 보호(2kV/8kV HBM)가 있지만, 취급 및 조립 중에는 표준 ESD 예방 조치를 따라야 합니다.

전류 제어:

LED는 열 폭주를 방지하기 위해 정전압이 아닌 정전류원으로 구동해야 합니다.

보관:

습기 민감도 등급(MSL)은 3입니다. 이는 패키징이 개봉되고 지정된 시간(전형적으로 168시간) 이상 주변 습도에 노출된 경우 솔더링 전에 소자를 베이킹해야 함을 의미합니다.

6. 애플리케이션 제안 및 설계 고려사항

• 6.1 대표적인 애플리케이션 회로자동차 12V 시스템의 경우, 전형적인 회로는 전압 조정기(예: 5V 또는 3.3V)와 그 뒤에 각 RGB 채널에 대한 별도의 정전류 드라이버 또는 전류 제한 저항을 포함합니다. 마이크로컨트롤러로부터의 PWM 제어를 사용하는 것이 동적 색상 혼합 및 디밍을 위한 표준 방법입니다.
• 6.2 열 설계 고려사항열 저항 및 전력 소산을 고려할 때, PCB는 방열판 역할을 해야 합니다. 이는 LED 풋프린트의 열 패드에 연결된 충분한 구리 영역 사용과 열을 확산시키기 위해 내부 또는 하단 레이어로의 열 비아 사용을 포함합니다. 열 관리를 실패하면 광 출력 감소, 색상 이동 및 수명 단축을 초래합니다.
• 6.3 광학 설계 고려사항120° 시야각은 앰비언트 조명에서 2차 광학 장치의 필요성을 종종 제거합니다. 더 집중된 빛을 위해 외부 렌즈나 도광판을 사용할 수 있습니다. 세 가지 색상의 서로 다른 광도는 목표 백색점(예: D65)을 달성하기 위해 소프트웨어/펌웨어에서 보정되어야 합니다.

7. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

7.1 이 RGB LED로 백색광을 어떻게 구현하나요?

백색광은 특정 광도 비율로 삼원색을 혼합하여 생성됩니다. 서로 다른 발광 효율(녹색이 가장 밝고, 청색이 20mA에서 가장 어둡습니다) 때문에 세 채널 모두를 동일한 전류로 구동할 수는 없습니다. 구동 전류 또는 PWM 듀티 사이클을 보정해야 합니다. 예를 들어, 적색을 20mA로, 녹색을 더 낮은 전류 또는 듀티 사이클로, 청색을 20mA 이상으로 구동하면서 목표에서 원하는 백색 색도를 달성할 때까지 조정할 수 있습니다.

7.2 더 높은 밝기를 위해 20mA 이상으로 구동할 수 있나요?

가능하지만, 순방향 전류 디레이팅 곡선

을 반드시 엄격히 참조해야 합니다. 솔더 패드 온도가 상승함에 따라 허용 가능한 최대 전류는 감소합니다. 예를 들어, 적색 LED의 절대 최대값은 50mA이지만, 이는 솔더 패드가 103°C 이하일 때만 허용됩니다. 110°C에서는 최대 전류가 35mA에 불과합니다. 이 한계를 초과하면 접합이 과열되어 급격한 성능 저하를 초래합니다.

7.3 방열판이 필요한가요?

PLCC-6 패키지의 단일 LED를 20mA로 구동할 때는 일반적으로 전용 금속 방열판이 필요하지 않습니다. 그러나 잘 설계된 PCB 열 패드

는 절대적으로 필요하며 주요 방열판 역할을 합니다. LED 어레이 또는 높은 주변 온도에서 동작하는 경우, 총 전력 소산 및 열 저항 경로를 기반으로 추가적인 열 관리를 평가해야 합니다.

8. 동작 원리 및 기술 트렌드

8.1 기본 동작 원리

LED는 반도체 다이오드입니다. 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 활성 영역에서 전자가 정공과 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 빛의 색상(파장)은 사용된 반도체 재료(예: 적색용 AlInGaP, 녹색 및 청색용 InGaN)의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. PLCC 패키지는 LED 다이, 반사 캐비티 및 광 출력을 형성하는 투명 에폭시 렌즈를 포함합니다.8.2 산업 트렌드자동차용 LED 시장은 실내 앰비언트 조명, 외부 신호등 및 픽셀화된 헤드라이트와 같은 고급 애플리케이션에 의해 계속 성장하고 있습니다. 트렌드에는 다음이 포함됩니다:

더 높은 효율:

와트당 루멘(lm/W)을 증가시켜 에너지 소비 및 열 부하를 줄이기 위한 지속적인 개발.향상된 색상 일관성:다중 LED 애플리케이션에서 균일한 외관을 보장하기 위한 파장 및 플럭스의 더 엄격한 빈닝.

고급 패키징:

더 낮은 열 저항과 더 높은 광 추출 효율을 가진 패키지 개발.

통합 솔루션:

통합 드라이버 및 컨트롤러가 있는 LED 모듈의 성장으로 자동차 1차 공급업체의 설계 단순화.

이 PLCC-6 RGB LED는 신뢰성, 규정 준수 및 성능을 강조하는 현재 자동차 조명 설계의 핵심 요구사항과 일치하는 성숙하고 신뢰할 수 있는 솔루션을 나타냅니다.

• Higher Efficiency:Ongoing development aims to increase lumens per watt (lm/W), reducing energy consumption and thermal load.
• Improved Color Consistency:Tighter binning of wavelength and flux to ensure uniform appearance in multi-LED applications.
• Advanced Packaging:Development of packages with lower thermal resistance and higher optical extraction efficiency.
• Integrated Solutions:Growth of LED modules with integrated drivers and controllers, simplifying design for automotive tier-1 suppliers.

This PLCC-6 RGB LED represents a mature, reliable solution that aligns with the core requirements of current automotive lighting designs, emphasizing reliability, regulatory compliance, and performance.