PLCC-4 적색 LED 데이터시트 - 패키지 3.5x2.8x1.9mm - 전압 2.25V - 전력 112.5mW - 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 PLCC-4(Plastic Leaded Chip Carrier) 패키지의 고성능 표면 실장 적색 LED에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 주로 까다로운 자동차 내/외부 조명 환경을 위해 설계되었습니다. 핵심 장점으로는 표준 구동 전류 50mA에서 3550 밀리칸델라(mcd)의 높은 전형적 광도, 우수한 가시성을 위한 120도의 넓은 시야각, 그리고 주요 자동차 및 환경 표준을 충족하는 견고한 구조를 포함합니다.

이 LED는 자동차 전자 부품의 신뢰성을 보장하는 AEC-Q102 표준에 적합합니다. 또한 황 내성(Class A1)을 갖추어 부식성 대기에 강하며, RoHS, REACH 및 할로겐 프리 지침을 준수합니다. 이러한 높은 출력, 신뢰성 및 규정 준수의 조합은 현대 차량 조명 시스템에 적합한 선택입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 전기적 특성

전형적인 조건(T_s=25°C, I_F=50mA)에서 측정된 주요 동작 파라미터는 LED의 성능 범위를 정의합니다:

• 순방향 전류(I_F):권장 동작 전류는 50mA이며, 절대 최대 정격은 70mA입니다. 정상 동작을 위한 최소 전류는 5mA로 지정됩니다.
• 광도(I_V):전형값은 3550 mcd이며, 50mA에서 최소 2240 mcd, 최대 5600 mcd입니다. 광속 측정 허용 오차는 ±8%입니다.
• 순방향 전압(V_F):전형적으로 2.25V이며, 50mA에서 최소 1.75V에서 최대 2.75V 범위를 가지며, 측정 허용 오차는 ±0.05V입니다.
• 시야각(2φ_½):120도이며, 허용 오차는 ±5도입니다. 이는 광도가 피크 축 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다.
• 주 파장(λ_d):이 적색 LED의 경우, 주 파장은 612nm에서 627nm 범위 내에 있으며, 측정 허용 오차는 ±1nm입니다.

2.2 열적 특성

열 관리는 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다. 두 가지 열저항 값이 제공됩니다:

• 실제 열저항(R_{th JS real}):전형 70 K/W, 최대 95 K/W. 이는 접합부에서 납땜 지점까지 직접 측정된 값입니다.
• 전기적 열저항(R_{th JS el}):전형 50 K/W, 최대 67 K/W. 이는 특정 계산 모델에 사용되는 전기적으로 도출된 값입니다.
• 접합 온도(T_J):허용 최대 접합 온도는 125°C입니다.
• 동작 온도(T_opr):동작을 위한 주변 온도 범위는 -40°C에서 +110°C입니다.

2.3 절대 최대 정격

이 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 어떠한 조건에서도 이를 초과해서는 안 됩니다.

• 소비 전력(P_d):192 mW.
• 서지 전류(I_FM):듀티 사이클(D) 0.005, 펄스 폭 ≤10μs 조건에서 100 mA.
• 역방향 전압(V_R):이 장치는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다.
• ESD 민감도(HBM):2 kV, 인체 모델(R=1.5kΩ, C=100pF) 기준 테스트.
• 납땜 온도:260°C에서 30초간 리플로우 납땜을 견딥니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 스펙트럼 및 방사 특성

The상대 스펙트럼 분포그래프는 LED가 주 파장을 중심으로 주로 스펙트럼의 적색 영역에서 빛을 방출함을 보여줍니다. 방사 특성의 전형적 다이어그램은 공간적 광도 분포를 설명하며, 광도가 온-축 피크의 50%로 떨어지는 120도 시야각을 확인시켜 줍니다.

3.2 전류 대 전압 및 광도

The순방향 전류 대 순방향 전압(I-V)곡선은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 나타냅니다. 50mA에서 전압은 약 2.25V입니다. 상대 광도 대 순방향 전류그래프는 광 출력이 전류와 함께 증가하지만, 열 효과로 인해 높은 전류에서 비선형적이 될 수 있음을 보여줍니다.

3.3 온도 의존성

여러 그래프가 온도에 따른 성능 변화를 상세히 설명합니다:

• 상대 순방향 전압 대 접합 온도:순방향 전압은 접합 온도가 증가함에 따라 선형적으로 감소하며, 이는 온도 감지에 사용되는 특성입니다.
• 상대 광도 대 접합 온도:광 출력은 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 일관된 밝기를 유지하기 위해 낮은 접합 온도를 유지하는 것이 필수적입니다.
• 주 파장 이동 대 접합 온도:피크 방출 파장은 온도에 따라 이동하며, 이는 색상이 중요한 애플리케이션에서 중요합니다.
• 순방향 전류 디레이팅 곡선:이 중요한 그래프는 솔더 패드 온도가 증가함에 따라 허용 최대 순방향 전류를 감소시켜야 함을 보여줍니다. 예를 들어, 최대 솔더 패드 온도 110°C에서는 전류를 57mA로 디레이팅해야 합니다.

3.4 펄스 동작

The허용 펄스 처리 능력차트는 펄스 전류에 대한 안전 동작 영역을 정의합니다. 매우 짧은 펄스 폭(t_p)의 경우, 듀티 사이클(D)에 따라 더 높은 피크 전류(I_F)가 허용됨을 보여줍니다.

4. 빈닝 시스템 설명

생산의 일관성을 보장하기 위해, LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다.

4.1 광도 빈

LED는 전형 전류에서 측정된 광도에 따라 그룹화됩니다. 빈 범위는 BB(2240-2800 mcd)에서 CB(3550-4500 mcd)까지입니다. 전형 부품(3550 mcd)은 CA 빈(2800-3550 mcd)에 속합니다. 참고를 위해 루멘 단위의 해당 광속 값이 제공됩니다.

4.2 주 파장 빈

주 파장은 3nm 단계로 빈닝되며, 1215(612-615nm)에서 2427(624-627nm)까지입니다. 이를 통해 매우 특정한 색상 포인트를 가진 LED를 선택할 수 있습니다.

4.3 순방향 전압 빈

순방향 전압은 0.25V 단계로 빈닝되며, 코드 1720(1.75-2.00V)에서 2527(2.50-2.75V)까지입니다. V_F빈을 일치시키면 균형 잡힌 병렬 LED 스트링 설계에 도움이 될 수 있습니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 기계적 치수

LED는 표준 PLCC-4 표면 실장 패키지를 사용합니다. 전형 치수는 길이 약 3.5mm, 너비 약 2.8mm, 높이 약 1.9mm(돔 포함)입니다. 허용 오차가 포함된 상세 치수 도면은 전체 데이터시트의 전용 기계 도면 섹션에서 찾을 수 있습니다.

5.2 극성 식별

PLCC-4 패키지는 모따기 처리되거나 노치가 있는 모서리가 캐소드(음극) 핀을 나타냅니다. 정확한 방향은 회로 동작에 필수적입니다.

5.3 권장 솔더 패드 레이아웃

신뢰할 수 있는 납땜, 적절한 열 방산 및 리플로우 공정 중 정렬을 보장하기 위해 랜드 패턴 설계가 권장됩니다. 이 패턴은 일반적으로 4개의 전기적 리드용 패드와 방열을 위한 중앙 열 패드를 포함합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 리플로우 납땜 프로파일

본 부품은 표준 적외선 또는 대류 리플로우 납땜 공정과 호환됩니다. 지정된 프로파일에는 예열 구역, 소킹 구역, 피크 온도 260°C를 30초간 초과하지 않는 리플로우 구역, 그리고 제어된 냉각 구역이 포함됩니다. 이 프로파일을 준수하면 열 충격을 방지하고 솔더 접합부의 무결성을 보장합니다.

6.2 사용 시 주의사항

• ESD 보호:2kV HBM 정격이지만, 조립 중 표준 ESD 처리 주의사항을 준수해야 합니다.
• 전류 제한:항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하여 순방향 전류를 원하는 값으로 제한하고, 절대 전압원에 직접 연결하지 마십시오.
• 열 설계:접합 온도를 한계 내로 유지하기 위해, 특히 고전류 또는 고주변 온도에서 동작할 때 적절한 PCB 구리 면적 또는 방열판을 구현하십시오.
• 세척:플라스틱 패키지나 렌즈를 손상시키지 않는 호환성 있는 세척 용매를 사용하십시오.

7. 패키징 및 주문 정보

7.1 부품 번호 해독

부품 번호67-41-UR050 1H-AM은 다음과 같이 구성됩니다:
67-41: 제품군.
UR: 색상(적색).
050: 테스트 전류(50mA).
1: 리드 프레임 유형(1=금).
H: 밝기 수준(고).
AM: 자동차 애플리케이션 지정.

7.2 표준 패키징

LED는 일반적으로 자동 피킹 및 플레이스 조립 장비와의 호환성을 위해 엠보싱 테이프 및 릴에 공급됩니다. 표준 릴 수량은 업계 표준(예: 릴당 2000개 또는 4000개)입니다.

8. 애플리케이션 제안

8.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

• 자동차 외부 조명:주간 주행등(DRL), 사이드 마커등, 센터 하이마운트 스톱등(CHMSL), 배지 또는 액센트용 내부 조명.
• 자동차 내부 조명:계기판 백라이트, 스위치 조명, 발판 조명, 앰비언트 라이트.
• 일반 지시등 애플리케이션:고휘도와 신뢰성이 필요한 산업 장비, 소비자 가전 또는 간판의 상태 표시기.

8.2 설계 고려사항

• 드라이버 선택:자동차 애플리케이션의 경우, 필요한 경우 부하 덤프, 역배터리 보호 및 PWM 디밍을 처리할 수 있는 드라이버를 고려하십시오.
• 광학 설계:넓은 시야각은 DRL과 같은 특정 애플리케이션을 위해 빔을 형성하기 위해 2차 광학(렌즈, 도광판)이 필요할 수 있습니다.
• 직렬/병렬 구성:여러 LED를 연결할 때는 병렬 스트링에 대한 전압 빈닝을 고려하고 드라이버가 필요한 총 전류와 전압을 제공할 수 있는지 확인하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 비자동차용 PLCC-4 LED와 비교하여, 이 장치는 다음과 같은 주요 장점을 제공합니다:

• 자동차 적합성(AEC-Q102):온도 사이클링, 습도 및 동작 수명에 대한 엄격한 스트레스 테스트를 거쳐 가혹한 자동차 환경에서의 신뢰성을 보장합니다.
• 황 내성(Class A1):재료와 구조가 일부 지리적 지역에서 흔한 황 함유 대기로부터의 부식에 저항합니다.
• 확장된 온도 범위:-40°C에서 +110°C까지 동작하도록 정격되어 있으며, 일반 상용 등급 LED의 범위를 초과합니다.
• 고광도:50mA에서 3550 mcd의 전형 출력은 많은 표준 적색 PLCC-4 LED보다 높아, 주어진 전류에 대해 더 많은 빛을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문(FAQ)

10.1 권장 동작 전류는 얼마입니까?

전형적인 동작 전류는 50mA입니다. 5mA부터 절대 최대 70mA까지 동작할 수 있지만, 성능 파라미터(광도, 전압)는 50mA에서 지정됩니다. 고주변 온도에서 동작하는 경우 항상 디레이팅 곡선을 참조하십시오.

10.2 직렬 저항 값을 어떻게 계산합니까?

옴의 법칙을 사용하십시오: R = (V_공급- V_F) / I_F. 12V 자동차 공급 전압과 50mA에서 전형 V_F값 2.25V를 사용하는 경우: R = (12V - 2.25V) / 0.05A = 195 옴. 가장 가까운 표준 값(예: 200 옴)을 선택하고 저항의 전력 정격이 충분한지 확인하십시오(P = I²R = 0.5W).

10.3 이 LED를 PWM 디밍에 사용할 수 있습니까?

예, LED는 PWM 디밍에 이상적입니다. 가시적인 깜빡임을 피하기 위해 PWM 주파수가 충분히 높은지(일반적으로 >200Hz) 확인하십시오. 드라이버는 선택한 주파수에서 필요한 전류를 스위칭할 수 있어야 합니다.

10.4 열 관리가 중요한 이유는 무엇입니까?

과도한 접합 온도는 광 출력(루멘 감소)을 감소시키고, 동작 수명을 단축시키며, 주 파장 이동을 일으킬 수 있습니다. 적절한 방열 관리는 성능과 신뢰성을 유지합니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

11.1 설계 사례: 자동차 센터 하이마운트 스톱등(CHMSL)

고휘도와 빠른 응답이 필요한 CHMSL의 경우, 여러 LED를 선형으로 배열할 수 있습니다. 자동차 전압 범위에 정격된 정전류 드라이버를 사용하면 배터리 전압 변동에 관계없이 일관된 밝기를 보장합니다. 120도의 넓은 시야각은 차량 후방의 다양한 각도에서 우수한 가시성을 제공합니다. AEC-Q102 적합성은 모든 기후 조건에서 차량 수명 동안 조명이 신뢰성 있게 작동함을 보장합니다.

11.2 설계 사례: 산업 상태 표시기 패널

산업 제어 패널에서 이 LED는 고휘도 상태 또는 고장 표시기 역할을 할 수 있습니다. 황 내성으로 인해 잠재적 화학 노출 환경에 적합합니다. PLCC-4 패키지는 PCB 상의 컴팩트한 표면 실장 설계를 가능하게 합니다. 설계자는 패널의 모든 표시기에서 일관된 적색을 유지하기 위해 특정 파장 빈을 선택할 수 있습니다.

12. 동작 원리 소개

이 장치는 발광 다이오드(LED)입니다. 반도체 물질의 전계발광 원리에 따라 동작합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 사용된 특정 반도체 물질이 방출되는 빛의 색상을 결정합니다. 이 경우, 주 파장 612-627nm 사이의 적색 빛을 생성하는 물질입니다. 플라스틱 패키지는 광 출력을 형성하고 환경 보호를 제공하는 성형 에폭시 렌즈를 포함합니다.

13. 기술 동향

자동차 및 고신뢰성 LED의 동향은 더 높은 효율(전기 입력 와트당 더 많은 광 출력), 더 작은 패키지에서 더 높은 구동 전류를 허용하는 개선된 열 성능, 향상된 색상 일관성과 채도로 계속 나아가고 있습니다. 또한 더 나은 광학 제어와 2차 광학과의 통합을 용이하게 하는 패키지 개발에도 초점이 맞춰져 있습니다. 소형화를 위한 노력은 노출된 열 패드 또는 고급 기판 재료와 같은 최종 설계자의 열 관리를 단순화하는 패키지에 대한 필요성과 함께 지속되고 있습니다.