PLCC-2 쿨 화이트 LED 데이터시트 - 1608 패키지 - 2.85V @ 10mA - 120° 시야각 - 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 1608 사이즈로 지정된 PLCC-2(Plastic Leaded Chip Carrier) 패키지의 고성능 표면실장 쿨 화이트 LED에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 까다로운 환경에서의 신뢰성과 성능을 위해 설계되었으며, 순방향 전류 10mA에서 전형적인 광도 710 밀리칸델라(mcd)를 특징으로 합니다. 일관된 광 출력, 넓은 시야각 및 견고한 구조가 가장 중요한 자동차 실내 애플리케이션에 주안점을 두고 설계되었습니다.

이 LED의 핵심 장점으로는 컴팩트한 1608 풋프린트, 우수한 광 분산을 위한 120도의 넓은 시야각, 그리고 AEC-Q102, RoHS, REACH 및 할로겐 프리 요구사항과 같은 엄격한 자동차 및 환경 표준 준수가 포함됩니다. 이는 차량 계기판 클러스터, 백라이트 스위치 및 일반 실내 분위기 조명과 같이 제한된 공간에서 신뢰할 수 있고 장수명의 조명이 필요한 시장을 대상으로 합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 전기적 특성

주요 동작 파라미터는 표준 조건(T_s=25°C)에서 LED의 성능을 정의합니다. 순방향 전류(I_F)는 2mA에서 최대 20mA까지의 동작 범위를 가지며, 10mA가 전형적인 테스트 조건입니다. 이 전류에서 전형적인 순방향 전압(V_F)은 2.85V이며, 범위는 2.5V에서 3.75V입니다. 주요 광도 출력인 광도(I_V)는 전형값 710 mcd, 최소값 560 mcd로 지정되며 최대 1300 mcd에 도달할 수 있습니다. 지배적인 색도 좌표(CIE x, y)는 약 0.3, 0.3으로, 쿨 화이트 포인트를 정의합니다. 관련 측정 허용 오차를 주의해야 합니다: 광속 ±8%, 순방향 전압 ±0.05V, 색도 좌표 ±0.005입니다.

2.2 절대 최대 정격 및 열 관리

소자의 수명을 보장하기 위해 동작 조건은 절대 최대 정격을 절대 초과해서는 안 됩니다. 최대 연속 순방향 전류는 20 mA이며, 소비 전력 제한은 75 mW입니다. 이 소자는 펄스 ≤10 μs 동안 50 mA의 단시간 서지 전류(I_FM)를 견딜 수 있습니다. 접합 온도(T_J)는 125°C를 초과해서는 안 되며, 동작 주변 온도 범위는 -40°C에서 +110°C입니다. 열 관리는 매우 중요합니다. 접합에서 솔더 포인트까지의 열저항은 160 K/W(실제) 및 140 K/W(전기적)로 지정됩니다. 이 파라미터는 LED 칩에서 열이 얼마나 효과적으로 전달되는지를 나타내며, 광 출력 안정성과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다.

2.3 신뢰성 및 환경 사양

이 LED는 견고성을 위해 설계되었습니다. ESD(정전기 방전) 감도 등급은 2 kV(Human Body Model)로, 부품 취급을 위한 표준 수준입니다. AEC-Q102 표준에 적합하여 자동차 애플리케이션에 적합함을 확인합니다. 또한 부식 강건성 등급 B1을 충족하며, EU REACH 규정을 준수하고, 할로겐 프리(브롬 <900 ppm, 염소 <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)입니다. Moisture Sensitivity Level(MSL)은 3으로, 리플로우 솔더링 전에 주변 공기에 168시간 이상 노출된 경우 패키지를 베이킹해야 함을 의미합니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 IV 곡선 및 발광 효율

순방향 전류 대 순방향 전압 그래프는 특징적인 지수 관계를 보여줍니다. 전류가 0에서 25 mA로 증가함에 따라 전압은 약 2.4V에서 3.2V로 상승합니다. 이 곡선은 전류 제한 회로 설계에 필수적입니다. 상대 광도 대 순방향 전류 그래프는 낮은 수준에서 광 출력이 전류와 함께 초선형적으로 증가하다가 높은 전류에서 포화 경향을 보임을 보여주며, 최적의 효율을 위해 권장 전류에서 또는 그 근처에서 LED를 구동하는 것의 중요성을 강조합니다.

3.2 온도 의존성

성능 그래프는 상당한 온도 의존성을 보여줍니다. 상대 광도 대 접합 온도 곡선은 온도가 증가함에 따라 출력이 감소함을 보여줍니다. 100°C에서 광도는 25°C에서의 값의 약 60-70%입니다. 반대로, 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 동일한 온도 범위에서 약 0.2V 감소합니다. 색도 좌표도 전류와 온도에 따라 이동하며, 이는 일관된 색상 품질이 필요한 애플리케이션에서 중요한 고려사항입니다.

3.3 스펙트럼 분포 및 빔 패턴

상대 스펙트럼 분포 그래프는 인광체 코팅이 된 블루 LED 칩의 전형적인 쿨 화이트 스펙트럼을 확인시켜 줍니다. 피크는 블루 영역에 있으며, 인광체로 인한 노란색/녹색 영역에 넓은 2차 피크가 있습니다. 방사 패턴 다이어그램은 반치폭(FWHM) 120°의 Lambertian-like 방사 프로파일을 보여주며, 넓고 균일한 조명을 제공합니다.

3.4 디레이팅 및 펄스 동작

순방향 전류 디레이팅 곡선은 고온 동작에 매우 중요합니다. 최대 솔더 패드 온도 110°C에서 허용 가능한 연속 순방향 전류는 20 mA로 떨어집니다. 그래프는 또한 2mA 미만의 전류를 사용하지 말 것을 지정합니다. 허용 가능한 펄스 처리 능력 차트는 설계자가 다양한 듀티 사이클에서 짧은 시간(0.1 ms에서 10초) 동안 더 높은 피크 전류(I_F)를 사용할 수 있도록 하며, 이는 멀티플렉싱이나 밝기 버스트 생성에 유용합니다.

4. 빈닝 시스템 설명

LED 출력은 생산 로트 내 일관성을 보장하기 위해 빈으로 분류됩니다. 두 가지 주요 빈닝 구조가 제공됩니다.

4.1 광도 빈닝

광도는 Q부터 B까지 레이블이 붙은 그룹으로 분류되며, 각 그룹은 오름차순 광도 범위를 나타내는 X, Y, Z 빈으로 세분화됩니다. 이 특정 파트 넘버(1608-C701 00H-AM)의 경우 가능한 출력 빈이 강조 표시되며, U 및 V 그룹 내에 속합니다. 이는 전형적인 710 mcd 부품이 U 그룹의 상위 범위(U-Z: 610-710 mcd) 또는 V 그룹의 하위 범위(V-X: 710-820 mcd)에 있음을 의미합니다. 설계자는 최소 밝기 수준을 지정할 때 이 범위를 고려해야 합니다.

4.2 색도(색상) 빈닝

표준 쿨 화이트 색상 빈 구조는 CIE 1931 색도 다이어그램 상의 특정 사각형 영역을 정의합니다. 각 빈(예: PK0, NK0, MK0)은 그 경계를 형성하는 네 세트의 (x, y) 좌표로 정의됩니다. 이는 주어진 빈 코드 내의 모든 LED가 정의된 영역 내의 색도 좌표를 나타내도록 보장하여 어레이에서 색상 균일성을 유지합니다. 제공된 표에는 수많은 빈 코드와 해당 좌표 세트가 나열되어 있습니다.

5. 기계적, 패키징 및 조립 정보

5.1 기계적 치수 및 극성

이 LED는 표준 1608(1.6mm x 0.8mm) PLCC-2 패키지를 사용합니다. 기계 도면에는 일반적으로 평면도, 측면도 및 풋프린트가 표시됩니다. PLCC-2 패키지는 두 개의 리드를 가집니다. 극성은 소자 상단의 점이나 모서리 절단과 같은 표시로 나타내며, 이는 캐소드(-) 리드에 해당합니다. 올바른 방향은 회로 동작에 필수적입니다.

5.2 권장 솔더링 패드 레이아웃

신뢰할 수 있는 솔더 접합과 리플로우 중 적절한 정렬을 보장하기 위해 권장 랜드 패턴(솔더링 패드) 설계가 제공됩니다. 이 패턴은 양호한 솔더 필렛 형성을 용이하게 하기 위해 소자의 리드보다 약간 더 큽니다. 이 풋프린트를 준수하는 것은 제조 수율과 장기 기계적 신뢰성에 매우 중요합니다.

5.3 리플로우 솔더링 프로파일 및 지침

데이터시트는 피크 온도 260°C에서 최대 30초 동안의 리플로우 솔더링 프로파일을 지정합니다. 이는 표준 무연(Pb-free) 리플로우 프로파일입니다. 이 프로파일에는 열 충격을 방지하고 LED 패키지나 내부 다이를 손상시키지 않고 적절한 솔더 접합 형성을 보장하기 위해 정의된 램프 속도와 시간 제한이 있는 예열, 열 침지, 리플로우 및 냉각 구역이 포함됩니다.

5.4 패키징 정보

LED는 자동 피크 앤 플레이스 조립을 위해 테이프 및 릴에 공급됩니다. 패키징 정보에는 릴 치수, 테이프 너비, 포켓 간격 및 테이프 상의 부품 방향이 상세히 설명됩니다. 이 정보는 조립 장비를 구성하는 데 필요합니다.

5.5 사용 및 보관 시 주의사항

주요 주의사항으로는: 역전압 인가 피하기, 동작 조건이 절대 최대 정격을 초과하지 않도록 보장하기, 적절한 ESD 취급 절차 구현하기, 지정된 리플로우 프로파일 따르기가 포함됩니다. 보관 조건은 -40°C ~ +110°C 범위 내에 있어야 하며, 백이 개봉된 경우 MSL-3 취급 절차를 따라야 합니다.

6. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

6.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

주요 애플리케이션은 자동차 실내 조명입니다. 이는 계기판 클러스터 조명, 게이지 및 디스플레이 백라이트를 포함합니다. 또한 다양한 스위치(파워 윈도우, 공조 제어)의 백라이트 및 캐빈 내 일반 주변 또는 분위기 조명에 이상적입니다. 그 신뢰성 사양은 이러한 가혹한 온도 사이클링 환경에 적합하게 만듭니다.

6.2 회로 설계 고려사항

설계자는 전류 제한 저항 또는 정전류 구동 회로를 포함해야 합니다. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (V_공급- V_F) / I_F. 전형적인 V_F 2.85V 및 원하는 I_F 10mA, 5V 공급 전압을 사용하면, 저항은 약 (5 - 2.85) / 0.01 = 215 옴이 됩니다. 정밀한 전류 제어 또는 디밍(PWM)이 필요한 애플리케이션에는 구동 IC를 권장합니다. 넓은 시야각은 많은 확산 조명 애플리케이션에서 2차 광학 장치의 필요성을 없앱니다.

6.3 설계 시 열 관리

효과적인 방열은 성능과 수명을 유지하는 데 매우 중요합니다. 높은 열저항 값은 열이 접합에서 쉽게 빠져나가지 않음을 의미합니다. 설계자는 LED의 열 패드(있는 경우)에 연결된 PCB 패드가 적절한 크기로 설계되고 구동 도금 또는 평면에 연결되어 열 확산체 역할을 하도록 해야 합니다. 고온 주변 환경(예: 자동차 엔진 전자 장치 근처)에서는 제공된 곡선에 따라 전류를 디레이팅해야 합니다.

6.4 황 내성 기준

데이터시트에는 황 테스트 기준 섹션이 포함되어 있으며, 이는 대기 중 황이 도금된 부품을 부식시킬 수 있는 자동차 및 산업 환경과 특히 관련이 있습니다. 이 테스트는 LED의 이러한 환경에 대한 내성을 검증하며, 특정 지리적 위치나 애플리케이션에서 장기 신뢰성의 핵심 요소입니다.

7. 주문 및 파트 넘버 정보

파트 넘버 시스템은 특정 정보를 제공합니다. 예시 "1608-C701 00H-AM"의 경우: "1608"은 패키지 크기를 나타내고, "C701"은 기본 제품 코드일 가능성이 있으며, "00H-AM"은 광도 빈 및 색상 빈(예: 쿨 화이트)을 지정할 수 있습니다. 주문 정보 섹션에는 다른 빈이나 패키징 옵션(테이프 및 릴 대 벌크)을 지정하는 방법이 상세히 설명될 것입니다.

8. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 실제 열저항과 전기적 열저항(R_{th JS})의 차이는 무엇인가요?

A: 실제 열저항은 LED 자체의 온도 민감 파라미터(순방향 전압과 같은)를 사용하여 측정됩니다. 전기적 열저항은 종종 계산되거나 시뮬레이션된 값입니다. 실제 값은 일반적으로 열 설계에 더 정확합니다.

Q: 저항 없이 3.3V 공급 전압으로 이 LED를 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 순방향 전압은 변동합니다(2.5V-3.75V). V_F가 낮은 경우 3.3V를 직접 연결하면 과도한 전류가 발생하여 LED를 손상시킬 수 있습니다. 항상 전류 제한 메커니즘을 사용하십시오.

Q: 120° 시야각이 제 설계에 어떤 영향을 미치나요?

A: 매우 넓고 확산된 빛을 제공합니다. 영역 조명에는 탁월하지만 집속 빔을 생성하는 데는 적합하지 않습니다. 스포트라이트 효과를 위해서는 2차 렌즈가 필요합니다.

Q: 이 LED는 디밍이 가능한가요?

A: 예, 대부분의 LED와 마찬가지로 PWM(Pulse Width Modulation)을 사용하여 효과적으로 디밍할 수 있습니다. 디밍을 위해 아날로그 전압 감소를 사용하지 마십시오. 이는 상당한 색상 변화를 유발합니다.

9. 기술 원리 및 트렌드

9.1 동작 원리

이것은 인광체 변환 백색 LED입니다. 일반적으로 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 만들어진 반도체 칩은 순방향 바이어스 시 블루 빛을 방출합니다. 이 블루 빛은 패키지 내부의 노란색(또는 노란색-빨간색) 인광체 코팅을 여기시킵니다. 남은 블루 빛과 변환된 노란색 빛의 조합이 백색 빛으로 인식됩니다. 인광체의 특정 혼합이 상관 색온도(CCT)를 결정하며, 이 경우 "쿨 화이트"입니다.

9.2 산업 트렌드

이러한 부품의 트렌드는 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 더 나은 광 품질을 위한 개선된 색 재현 지수(CRI), 그리고 광 출력을 유지하거나 증가시키면서 더 큰 소형화를 향해 나아가고 있습니다. 또한 더 높은 신뢰성 표준과 더 넓은 환경 규정 준수(예: 낮은 블루 라이트 위험, 완전한 재활용 가능성)를 위한 강력한 추진력이 있습니다. 적응형 조명을 위한 스마트 드라이버와의 통합은 특히 자동차 애플리케이션에서 또 다른 성장 영역입니다.