PLCC-2 적색 LED 데이터시트 - 120° 시야각 - 2.0V 정격 - 40mW - 자동차 등급

1. 제품 개요

본 문서는 PLCC-2(Plastic Leaded Chip Carrier) 패키지로 캡슐화된 고성능 표면 실장 적색 LED의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 주로 자동차 전자 장치의 까다로운 환경을 위해 설계되었으며, 높은 광 출력, 넓은 시야각, 그리고 견고한 신뢰성 인증을 결합하여 제공합니다.

이 부품의 핵심 장점은 개별 광전자 소자에 대한 AEC-Q102 표준 인증을 획득하여 자동차 애플리케이션에 적합함을 보장한다는 점입니다. 황 내구성이 A1 등급으로 분류되어 부식성 대기에 강합니다. 또한, 이 제품은 RoHS, REACH 및 할로겐 프리 지침을 준수하여 글로벌 환경 및 안전 규정에 부합합니다. 주요 타겟 시장은 계기판 클러스터, 표시등 및 차량 내 다양한 조명 기능을 포함하되 이에 국한되지 않는 자동차 내부 및 외부 조명 시스템입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 광학 특성

LED의 주요 광도 성능은 전형적인 순방향 전류(I_F) 20mA 조건에서 정의됩니다. 전형적인 광도(I_V)는 1400 밀리칸델라(mcd)이며, 빈닝 선택에 따라 최소 900 mcd에서 최대 2240 mcd까지 지정된 범위를 가집니다. 이 높은 휘도는 피크 광도의 절반으로 떨어지는 축외 각도로 정의되는 매우 넓은 120도의 시야각(φ)을 유지하면서 달성됩니다. 주 파장(λ_d)은 적색 스펙트럼에 있으며 612 nm에서 627 nm 범위로, 이는 방출되는 빛의 지각되는 색상을 결정합니다.

2.2 전기 및 열적 파라미터

전기적 특성은 20mA에서 전형적인 순방향 전압(V_F) 2.00 볼트를 중심으로 하며, 허용 가능한 한계는 1.75V에서 2.75V 사이입니다. 절대 최대 정격은 동작 경계를 정의합니다: 최대 연속 순방향 전류(I_F) 50 mA, 최대 소비 전력(P_d) 137 mW, 그리고 펄스 ≤ 10 µs 조건에서 서지 전류(I_FM) 내력 100 mA. 이 소자는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다.

열 관리는 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다. 접합부에서 솔더링 지점까지의 열저항은 두 가지 방법으로 지정됩니다: 전형값 120 K/W(최대 160 K/W)의 실제 측정(R_{th JS real})과 전형값 100 K/W(최대 120 K/W)의 전기적 측정(R_{th JS el}). 허용 가능한 최대 접합 온도(T_J)는 125°C이며, 동작 온도 범위(T_opr)는 -40°C에서 +110°C입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

애플리케이션 설계의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 회로에 대한 특정 허용 오차 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

광도는 네 가지 주요 빈으로 그룹화됩니다: V2 (900-1120 mcd), AA (1120-1400 mcd), AB (1400-1800 mcd), BA (1800-2240 mcd). 참조용으로 해당 광속 범위도 제공되며, ±8%의 허용 오차로 측정됩니다.

3.2 주 파장 빈닝

색좌표를 정의하는 주 파장은 3나노미터 단계로 빈닝됩니다. 빈은 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), 1821 (618-621 nm), 2124 (621-624 nm), 2427 (624-627 nm)로 레이블링되며, 측정 허용 오차는 ±1 nm입니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 드라이버 설계 및 다중 LED 어레이에서의 전류 매칭을 돕기 위해 네 개의 빈으로 분류됩니다: 1720 (1.75-2.00V), 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V), 2527 (2.50-2.75V). 측정 허용 오차는 ±0.05V입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 동작 조건에서 LED의 동작을 이해하는 데 필수적인 여러 그래프를 제공합니다.

4.1 IV 곡선 및 상대 광도

순방향 전류 대 순방향 전압 그래프는 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 상대 광도 대 순방향 전류 곡선은 포화되기 전에 빛 출력이 전류에 따라 초선형적으로 증가함을 보여주며, 정전류 구동의 중요성을 강조합니다.

4.2 온도 의존성

핵심 그래프들은 LED의 온도 민감도를 보여줍니다. 상대 광도 대 접합 온도 곡선은 온도가 증가함에 따라 빛 출력이 감소함을 보여줍니다. 반대로, 상대 순방향 전압 대 접합 온도 그래프는 음의 온도 계수를 보여주며, V_F는 온도 상승에 따라 선형적으로 감소합니다. 이 특성은 때때로 온도 감지에 사용될 수 있습니다. 주 파장 이동 대 접합 온도 그래프는 온도가 증가함에 따라 더 긴 파장(적색 편이)으로 이동함을 나타냅니다.

4.3 스펙트럼 분포 및 디레이팅

상대 스펙트럼 분포 그래프는 ~625 nm 영역에서 피크를 갖는 단색 적색 출력을 확인시켜 줍니다. 순방향 전류 디레이팅 곡선은 솔더링 패드 온도의 함수로서 최대 허용 연속 전류를 보여주므로 열 설계에 매우 중요합니다. 예를 들어, 최대 솔더링 패드 온도 110°C에서는 순방향 전류를 34 mA로 디레이팅해야 합니다. 허용 펄스 처리 능력 차트는 다양한 듀티 사이클에서 펄스 전류에 대한 안전 동작 영역을 정의합니다.

5. 기계적, 패키징 및 조립 정보

5.1 기계적 치수 및 극성

이 부품은 표준 PLCC-2 표면 실장 패키지를 사용합니다. 특정 기계 도면(섹션 참조에 의해 암시됨)은 길이, 너비, 높이 및 리드 간격을 상세히 설명할 것입니다. 파트 넘버에는 역극성 구성을 나타내는 "R"이 포함됩니다. 캐소드는 일반적으로 패키지의 노치 또는 표시된 모서리로 표시됩니다. 설계자는 정확한 측정 및 풋프린트를 위해 상세 치수 도면을 참조해야 합니다.

5.2 솔더링 패드 설계 및 리플로우 프로파일

적절한 솔더 조인트 형성, 열 방출 및 기계적 안정성을 보장하기 위해 권장 솔더링 패드 레이아웃이 제공됩니다. 리플로우 솔더링 프로파일은 피크 온도 260°C에서 30초로 지정되며, 이는 표준 무연(Pb-free) 솔더링 공정과 일치합니다. LED 패키지 또는 다이 어태치에 대한 열 손상을 방지하려면 이 프로파일을 준수해야 합니다.

5.3 패키징 및 취급 주의사항

이 소자의 습기 민감도 등급(MSL)은 2입니다. 이는 리플로우 솔더링 전에 베이킹이 필요하기 전까지 구성 요소를 ≤ 30°C / 60% 상대 습도에서 최대 1년 동안 저장할 수 있음을 의미합니다. 이 소자는 2 kV 인체 모델(HBM) 등급이므로 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다. 패키징 정보는 자동화 조립을 위한 릴 및 테이프 사양을 상세히 설명합니다.

6. 애플리케이션 가이드라인 및 설계 고려사항

6.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

이 LED는 명시적으로 자동차 애플리케이션을 위해 설계되었습니다:
내부 조명:계기판 백라이트, 스위치 조명, 앰비언트 라이팅 및 인포테인먼트 시스템 표시등.
외부 조명:센터 하이마운트 스톱 라이트(CHMSL), 사이드 마커 라이트 및 높은 휘도와 넓은 각도가 유리한 기타 신호 기능.
클러스터:경고등, 텔테일 표시등 및 게이지 조명.

6.2 핵심 설계 고려사항

• 전류 구동:항상 정전류 드라이버 또는 전류 제한 저항을 사용하십시오. 전형적인 동작점은 20mA이지만, 설계는 온도에 대한 디레이팅을 고려하여 어떤 조건에서도 전류가 절대 최대치 50mA를 초과하지 않도록 보장해야 합니다.
• 열 관리:열저항 경로는 솔더링 패드를 통과합니다. 특히 높은 주변 온도나 전류에서 동작할 때 PCB에 적절한 구리 푸어 또는 열 비아가 있어 열을 발산할 수 있도록 하십시오.
• ESD 보호:취급 및 조립 중 표준 ESD 제어 조치를 구현하십시오. 2kV HBM 등급이지만, LED가 사용자가 접근 가능한 인터페이스에 노출되는 경우 PCB에 추가 보호가 필요할 수 있습니다.
• 광학 설계:120도 시야각은 매우 넓은 빔을 제공합니다. 더 집중된 빔이 필요한 애플리케이션의 경우 2차 광학(렌즈)가 필요합니다.

7. 주문 정보 및 파트 넘버 디코딩

파트 넘버는 특정 구조를 따릅니다:67-21R-UR0201H-AM.
67-21:제품군.
R:역극성.
UR:색상 코드 (적색).
020:테스트 전류 (20 mA).
1:리드 프레임 유형.
H:휘도 수준 (고). 다른 수준으로는 M (중), L (저)이 포함됩니다.
AM:자동차 애플리케이션 등급 지정.

주문 시, 원하는 성능 특성을 얻기 위해 광도, 파장 및 순방향 전압에 대한 특정 빈 코드를 지정해야 할 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

표준 상업용 등급 PLCC-2 LED와 비교하여, 이 소자의 주요 차별점은 자동차 인증입니다. AEC-Q102 인증은 자동차 환경에 특화된 온도 사이클링, 습도, 고온 동작 수명 및 기타 조건에 대한 엄격한 스트레스 테스트를 포함합니다. 황 내구성(Class A1)은 타이어, 연료 또는 대기 오염으로부터의 황 함유 가스에 노출되어 은도금 부품을 부식시키고 고장을 일으킬 수 있는 자동차 사용에 있어 또 다른 중요한 기능입니다. 넓은 동작 온도 범위(-40°C ~ +110°C) 또한 일반적인 상업용 사양을 초과합니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 LED의 최소 순방향 전류는 얼마입니까?
A: 데이터시트는 최소 순방향 전류를 5 mA로 지정합니다. 디레이팅 그래프에서 이 전류 미만으로 동작하는 것은 권장되지 않습니다.

Q: 저항 없이 3.3V 공급 전원으로 이 LED를 구동할 수 있습니까?
A: 아닙니다. 전형적인 V_F가 2.0V이므로, 3.3V에 직접 연결하면 과도한 전류가 흐르게 되어 최대 정격을 초과하고 LED를 파손시킬 가능성이 높습니다. 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버가 항상 필요합니다.

Q: 광도는 온도에 따라 어떻게 변합니까?
A: 성능 그래프에 표시된 바와 같이, 광도는 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 최대 접합 온도 125°C에서는 상대 광도가 25°C에서보다 현저히 낮습니다. 휘도를 유지하기 위해서는 열 설계가 매우 중요합니다.

Q: 제 생산 공정에서 "MSL: 2"는 무엇을 의미합니까?
A: MSL 2는 구성 요소가 습도 표시 카드와 함께 습기 차단 백에 포장되었음을 의미합니다. 백이 개봉되면, 구성 요소는 ≤ 30°C/60% RH에서 저장된 경우 1년 이내에 솔더링되어야 합니다. 더 높은 습도에 노출되거나 플로어 라이프를 초과한 경우, 솔더링 중 "팝콘" 손상을 방지하기 위해 리플로우 전에 베이킹이 필요합니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 고신뢰성 계기판 경고 표시등 설계.
설계자는 넓은 범위의 운전자 위치에서 명확하게 보이고, 차량의 15년 수명 동안 안정적으로 작동하며, 극한 기후에서 기능하는 적색 "엔진 점검" 경고등이 필요합니다.

부품 선택:이 AEC-Q102 인증 LED는 신뢰성, 가시성을 보장하는 넓은 120° 시야각 및 견고한 구조로 인해 선택되었습니다.
회로 설계:LED는 20mA로 설정된 정전류 드라이버 IC를 통해 차량의 12V 시스템에 의해 구동됩니다. 드라이버는 자동차 전기 시스템에서 흔한 로드 덤프 서지 및 역극성 이벤트에 대한 보호 기능을 제공합니다.
열 설계:PCB는 열을 발산하기 위해 큰 구리 평면에 연결된 열 패드로 설계되어 뜨거운 실내 환경에서도 솔더링 패드 온도를 110°C보다 훨씬 낮게 유지합니다.
광학 설계:LED 위에 간단한 확산 렌즈를 배치하여 빛 점을 부드럽게 하고 클러스터 패널에 미적으로 통합합니다.
이 접근 방식은 LED의 주요 사양을 활용하여 자동차 표준을 충족하는 내구성 있고 고성능의 솔루션을 만듭니다.

11. 동작 원리 소개

이 소자는 발광 다이오드(LED), 즉 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 다이오드의 문턱값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자가 활성층 내에서 p형 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체의 특정 물질 구성(일반적으로 적색 LED의 경우 Aluminum Gallium Indium Phosphide - AlGaInP 기반)이 방출되는 빛의 파장, 즉 색상을 결정합니다. PLCC-2 패키지는 반도체 다이를 수용하고, 리드 프레임을 통해 전기적 연결을 제공하며, 빛 출력을 형성하고 다이를 보호하는 성형 에폭시 렌즈를 포함합니다.

12. 기술 트렌드 및 발전

자동차 LED 조명의 트렌드는 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 증가된 전력 밀도 및 더 큰 통합을 지속적으로 향하고 있습니다. 이 부품은 개별 소자이지만, 드라이버 전자 장치와 광학 장치를 통합하는 다중 다이 패키지 및 LED 모듈의 사용이 증가하고 있습니다. 또한, 형광체 기술 및 직접 발광 반도체의 발전은 색역을 확장하고 실내 앰비언트 라이팅을 위한 색 재현성을 개선하고 있습니다. 향상된 신뢰성, 더 긴 수명 및 더 높은 온도 후드(외부 애플리케이션용)에서의 성능에 대한 수요는 자동차 등급 LED의 재료 과학 및 패키징 혁신을 계속해서 주도하고 있습니다.