2820 적색 LED 데이터시트 - SMD 패키지 2.8x2.0mm - 2.4V 정격 - 350mA에서 70lm - 자동차 등급

1. 제품 개요

2820 시리즈는 까다로운 자동차 조명 응용을 위해 특별히 설계된 고휘도 표면 실장 적색 LED를 나타냅니다. 이 부품은 엄격한 자동차 산업 표준을 충족하도록 설계되어 컴팩트한 SMD 패키지에서 신뢰할 수 있는 성능을 제공합니다. 일관된 색상 출력, 높은 신뢰성 및 긴 작동 수명이 중요한 요구 사항인 자동차 신호 및 실내 조명에서 주로 응용됩니다.

이 LED의 핵심 장점은 AEC-Q102 Revision A에 따른 인증을 포함하여 자동차 부문의 엄격한 품질 및 신뢰성 요구 사항을 충족함을 보장합니다. 또한 RoHS 및 REACH 환경 지침을 준수하고 할로겐 프리로, 현대의 환경 친화적 설계에 적합합니다. 패키지는 MSL 2 등급으로, 많은 SMD 부품에 표준인 중간 수준의 습기 민감도를 나타냅니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 광도 및 전기적 특성

주요 성능 지표는 순방향 전류(I_F) 350mA의 표준 테스트 조건에서 정의됩니다. 일반적인 광속은 70루멘(lm)이며, 최소 60 lm, 최대 90 lm 범위를 가지며, 측정 허용 오차는 ±8%입니다. 이 높은 출력은 일반적인 순방향 전압(V_F) 2.4볼트(2.00V ~ 2.75V 범위, ±0.05V 허용 오차)에서 달성됩니다. 주 파장(λ_d)은 일반적으로 614나노미터(nm)로, 적색 색상을 정의하며, 612 nm에서 624 nm 범위(±1nm 허용 오차)를 가집니다. 장치는 넓은 120도 시야각(φ, ±5° 허용 오차)을 제공하여 광범위하고 균일한 조명을 제공합니다.

2.2 열적 특성 및 절대 최대 정격

열 관리는 LED 수명에 중요합니다. 접합부에서 솔더 지점까지의 열저항(R_{th JS})은 두 가지 방법으로 명시됩니다: 실제 측정값 12.8 K/W(일반값) 및 전기적 방법 측정값 10 K/W(일반값). 절대 최대 정격은 작동 한계를 정의합니다: 최대 소비 전력(P_d) 1375 mW, 최대 연속 순방향 전류(I_F) 500 mA, 그리고 듀티 사이클 0.005에서 펄스 ≤10 μs에 대한 서지 전류(I_FM) 1500 mA. 최대 접합 온도(T_J)는 150°C이며, 작동 및 저장 온도 범위는 -40°C ~ +125°C로, 자동차 환경에 적합합니다. 장치는 2 kV(HBM, R=1.5kΩ, C=100pF)의 ESD 감도를 견디며, 260°C에서 30초 동안 리플로우 솔더링 온도를 견딜 수 있습니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상 및 밝기 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈으로 분류됩니다. 이 제품은 3차원 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광속 빈

LED는 350mA에서의 광 출력에 따라 분류됩니다:
• 빈 F6: 60 lm(최소) ~ 70 lm(최대)
• 빈 F7: 70 lm(최소) ~ 80 lm(최대)
• 빈 F8: 80 lm(최소) ~ 90 lm(최대)

3.2 순방향 전압 빈

LED는 전기적 특성에 따라 분류됩니다:
• 빈 2022: 2.00V(최소) ~ 2.25V(최대)
• 빈 2225: 2.25V(최소) ~ 2.50V(최대)
• 빈 2527: 2.50V(최소) ~ 2.75V(최대)

3.3 주 파장 빈

LED는 정확한 적색 색상점에 따라 그룹화됩니다:
• 그룹 1215: 612 nm(최소) ~ 615 nm(최대)
• 그룹 1518: 615 nm(최소) ~ 618 nm(최대)
• 그룹 1821: 618 nm(최소) ~ 621 nm(최대)
• 그룹 2124: 621 nm(최소) ~ 624 nm(최대)

모든 빈닝 측정은 지정된 허용 오차를 가집니다: 광속 ±8%, 순방향 전압 ±0.05V, 주 파장 ±1nm (25ms 전류 펄스 사용).

4. 성능 곡선 분석

4.1 스펙트럼 분포 및 방사 패턴

상대 스펙트럼 분포 그래프는 약 614 nm 근처의 적색 영역에서 피크를 보이며, 다른 스펙트럼 대역에서의 방사는 최소화되어 순수한 적색을 확인시켜 줍니다. 방사 패턴 다이어그램은 빛의 일반적인 공간 분포를 보여주며, 중심선에서 ±60°에서 강도가 절반으로 떨어지는 120° 시야각 사양과 상관관계가 있습니다.

4.2 전류-전압(I-V) 및 전류-광속 관계

순방향 전류 대 순방향 전압 그래프는 다이오드의 특성적인 지수 곡선을 나타냅니다. 일반적인 작동점인 350mA에서 전압은 약 2.4V입니다. 상대 광속 대 순방향 전류 그래프는 광 출력이 전류에 따라 비선형적으로 증가함을 보여주며, 안정적인 밝기를 위한 정전류 구동의 중요성을 강조합니다.

4.3 온도 의존성

상대 순방향 전압 대 접합 온도 그래프는 음의 온도 계수를 보입니다; V_F는 온도가 증가함에 따라 감소하며, 이는 LED의 일반적인 특성입니다. 상대 광속 대 접합 온도 그래프는 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소함을 나타내며, 밝기를 유지하기 위한 효과적인 열 관리의 중요성을 강조합니다. 상대 파장 이동 대 접합 온도 그래프는 온도에 따른 주 파장의 약간의 이동(일반적으로 몇 나노미터)을 보여주며, 색상이 중요한 응용에 중요합니다.

4.4 디레이팅 및 펄스 처리

순방향 전류 디레이팅 곡선은 솔더 패드 온도(T_S)에 기반한 최대 허용 연속 전류를 규정합니다. 예를 들어, 최대 T_S 125°C에서 최대 I_F는 500 mA입니다. 그래프는 또한 최소 작동 전류 50 mA를 명시합니다. 허용 펄스 처리 능력 그래프는 25°C에서 주어진 펄스 폭(t_F) 및 듀티 사이클(D)에 대해 허용되는 피크 펄스 전류(I_p)를 정의하며, 펄스 또는 멀티플렉스 구동 방식에 유용합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 산업 명칭 2820에 해당하는 표면 실장 장치(SMD) 패키지로 제공되며, 길이 약 2.8mm, 너비 약 2.0mm의 치수를 가집니다. 데이터시트의 상세한 기계 도면은 전체 높이, 리드 간격 및 패드 위치를 포함한 모든 중요한 치수를 제공합니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 밀리미터 단위이며 표준 허용 오차는 ±0.1mm입니다.

5.2 권장 솔더 패드 레이아웃

PCB 설계를 안내하기 위한 전용 랜드 패턴 다이어그램이 제공됩니다. 이 권장 패드 레이아웃을 준수하는 것은 신뢰할 수 있는 솔더 접합, 열 패드로부터의 적절한 열 방산 및 LED의 정확한 정렬을 달성하는 데 필수적입니다. 다이어그램은 솔더 마스크 개구 및 구리 패드의 치수를 포함하여 최적의 솔더 필렛 형성 및 기계적 안정성을 보장합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

이 부품은 표준 적외선 또는 대류 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 데이터시트는 중요한 파라미터를 명시하는 리플로우 프로파일을 포함합니다: 패키지가 최대 30초 동안 견딜 수 있는 최대 피크 온도 260°C. 프로파일은 열 충격을 방지하고 LED 다이 또는 패키지를 손상시키지 않으면서 신뢰할 수 있는 솔더 접속을 보장하기 위해 예열, 침지, 리플로우 및 냉각 단계를 상세히 설명합니다.

6.2 사용 시 주의사항

주요 취급 및 사용 주의사항은 다음과 같습니다: LED 렌즈에 대한 기계적 스트레스 피하기, 광학 표면 오염 방지, 2kV HBM 등급으로 인해 적절한 ESD 취급 절차 준수 보장, 그리고 리플로우 전에 습기 차단 백이 지정된 시간보다 길게 열린 경우 부품을 베이킹하여 습기 민감도 수준(MSL 2) 준수.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 부품 번호 체계

부품 번호 2820-UR3501H-AM은 다음과 같이 해독됩니다:
• 2820: 제품군 및 패키지 크기.
• UR: 적색에 대한 색상 코드.
• 350: 테스트 전류(밀리암페어 단위, 350mA).
• 1: 리드 프레임 유형(1 = 도금 금).
• H: 밝기 수준(H = 고휘도).
• AM: 자동차 응용 시리즈 지정.

데이터시트는 또한 2820 플랫폼에 대해 사용 가능한 다른 색상 코드(예: UB = 청색, UG = 녹색, UA = 호박색, 다양한 백색 온도)의 포괄적인 목록을 제공합니다.

7.2 포장 사양

LED는 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비와의 호환성을 위해 테이프 및 릴에 공급됩니다. 포장 정보 섹션은 릴 치수, 테이프 너비, 포켓 간격 및 테이프 상의 부품 방향을 상세히 설명하며, 이는 조립 라인을 올바르게 설정하는 데 중요합니다.

8. 응용 제안

8.1 대표적인 응용 시나리오

주요 및 명시된 응용 분야는자동차 조명입니다. 이는 광범위한 용도를 포함합니다:
• 외부 신호등: 후방 콤비네이션 램프(미등/정지등), 센터 하이마운트 스톱 램프(CHMSL), 사이드 마커 램프.
• 실내 조명: 계기판 백라이트, 스위치 조명, 앰비언트 라이트, 독서등.
• AEC-Q102 인증, 넓은 온도 범위 및 황 저항성(Class A1)은 온도 사이클, 진동 및 잠재적 부식성 대기에 노출되는 가혹한 자동차 환경에 대해 견고하게 만듭니다.

8.2 설계 고려사항

• 구동 회로: 안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 항상 정전류 드라이버를 사용하십시오. 드라이버 설계 시 순방향 전압 빈을 고려해야 합니다.
• 열 관리:** 낮은 열저항(10-13 K/W)은 접합부에서 솔더 지점까지입니다. 실제 접합 온도는 PCB의 열 설계(구리 면적, 비아, 보드 재료)에 크게 의존합니다. 디레이팅 곡선을 사용하여 PCB를 통해 적절한 방열 솔루션을 설계하여 T_J를 안전 한계 내로 유지하십시오, 특히 높은 주변 온도에서.
• 광학 설계: 120° 시야각은 넓은 조명이 필요한 응용에 유용합니다. 더 집중된 빛을 위해서는 2차 광학(렌즈)가 필요합니다.
• 황 저항성: Class A1 황 테스트 기준 등급은 황 함유 대기에 대한 일정 수준의 저항성을 나타내며, 이는 주로 자동차를 대상으로 하지만 특정 지리적 지역 또는 산업 환경의 응용에 유익합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

많은 SMD 적색 LED가 존재하지만, 이 2820 시리즈는자동차 등급 인증(AEC-Q102)을 통해 차별화됩니다. 이는 단순한 마케팅 용어가 아닙니다; 이는 부품이 극한 조건에서 장기 신뢰성을 위해 자동차 산업이 정의한 일련의 엄격한 스트레스 테스트를 통과했음을 의미합니다. 상업 등급 LED와 비교하여, 이 시리즈는 지정된 -40°C ~ +125°C 범위에서 보장된 성능, 더 높은 서지 전류 허용 오차 및 문서화된 황 저항성을 제공합니다. 높은 광속(일반값 70lm), 넓은 시야각 및 이 신뢰성 패키지의 조합은 부품 고장률을 타협할 수 없는 자동차 설계자에게 강력한 후보가 됩니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED의 권장 작동 전류는 무엇입니까?
A: 데이터시트는 350mA에서의 성능을 특성화하며, 이는 일반적인 작동점으로 간주됩니다. 50mA에서 절대 최대치인 500mA 연속 전류까지 작동할 수 있지만, 밝기와 효율은 달라집니다. 높은 주변 온도에서 작동하는 경우 항상 디레이팅 곡선을 참조하십시오.

Q: 광속 빈닝(F6, F7, F8)을 어떻게 해석해야 합니까?
A: 이는 응용 분야에 맞는 밝기 등급을 선택할 수 있게 합니다. 예를 들어, 빈 F7에서 주문하면 LED가 표준 테스트 조건에서 350mA로 구동될 때 70에서 80루멘 사이를 생산함을 보장합니다. 이는 최종 제품의 밝기 일관성을 보장합니다.

Q: 순방향 전압 빈이 2225입니다. 이것이 내 드라이버 설계에 무엇을 의미합니까?
A: 이는 350mA에서 LED의 V_F가 2.25V에서 2.50V 사이임을 의미합니다. 정전류 드라이버는 필요한 전류를 제공하면서도 직렬 연결을 고려한 체인의 최대 V_F에 드라이버 자체의 여유분을 더한 전압과 같거나 더 높은 전압을 공급할 수 있어야 합니다.

Q: 방열판이 필요합니까?
A> LED 자체에는 부착된 방열판이 없지만, 효과적인 열 관리는필수적입니다. 열은 PCB를 통해 솔더 패드에서 전도되어야 합니다. 전류(350-500mA)로 작동하거나 높은 주변 온도에서 작동하는 경우, 장기 신뢰성을 유지하고 광속 저하를 방지하기 위해 상당한 열 구리 면적(방열판 역할)을 가진 PCB를 강력히 권장합니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 고휘도 자동차 정지등 설계.
1. 요구사항: 정지등용 LED 클러스터는 특정 광도 강도 규정을 충족하고, 자동차 온도 사이클(-40°C ~ 85°C 주변)을 견디며, 10,000시간 이상의 수명을 가져야 합니다.
2. 부품 선택: 2820-UR3501H-AM은 AEC-Q102 인증, 높은 광속 출력(일반값 70lm) 및 125°C 접합 온도에서 작동 능력으로 선택되었습니다.
3. 열 설계: PCB는 상단 및 하단에 2온스 구리층으로 설계되었으며, LED의 열 패드 아래에 여러 열 비아로 연결됩니다. 열 시뮬레이션을 실행하여 최대 실내 온도에서 브레이크가 연속적으로 적용될 때 접합 온도가 110°C 이하로 유지되도록 합니다.
4. 전기 설계: LED는 직렬-병렬 구성으로 배열됩니다. 입력 전압 범위(9-16V)를 처리하고 안정적인 350mA 출력을 제공할 수 있는 벅 모드 정전류 LED 드라이버 IC가 선택되었으며, 그 전압 정격은 직렬 스트링에 대한 최대 V_F(빈 2527)의 합을 초과합니다.
5. 결과: 최종 조립체는 모든 자동차 신뢰성 테스트(열 사이클, 습도, 진동)를 통과하고 차량 수명 동안 일관되고 밝은 적색 광 출력을 제공합니다.

12. 동작 원리

이 장치는 발광 다이오드(LED)입니다. 그 동작은 반도체 물질의 전계발광을 기반으로 합니다. 다이오드의 문턱값(이 적색 LED의 경우 약 2.0V)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 각각 n형 및 p형 반도체 층에서 활성 영역으로 주입됩니다. 이들 전하 캐리어는 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상), 이 경우 약 614 nm의 적색은 LED 칩의 활성 영역에 사용된 반도체 물질의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 그런 다음 빛은 패키지의 에폭시 렌즈를 통해 추출되며, 이 렌즈는 원하는 120도 시야각을 달성하도록 형성됩니다.

13. 기술 트렌드

자동차 조명용 LED의 발전은 몇 가지 명확한 트렌드를 따릅니다.더 높은 발광 효율(와트당 더 많은 루멘)을 위한 지속적인 추진이 있으며, 이는 전기 자동차에 중요한 전기 부하 감소 및 에너지 효율 향상을 위해 중요합니다.개선된 색상 일관성 및 안정성은 온도 및 수명에 걸쳐 중요하게 남아 있으며, 특히 신호등을 안정적으로 감지해야 하는 카메라 기반 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)의 채택과 함께 중요합니다.소형화는 계속되어 더 얇고 더 세련된 램프 설계를 가능하게 합니다. 더 나아가,스마트 기능의 통합, 예를 들어 적응형 조명 및 빛을 통한 통신(Li-Fi)은 새로운 영역이지만, 일반적으로 2820과 같은 개별 LED보다는 더 복잡한 패키지 모듈을 포함합니다. 2820 시리즈는 이러한 첨단 조명 시스템을 위한 신뢰할 수 있는 구성 요소로 기능하는 견고하고 고성능의 개별 부품을 제공하는 트렌드 내에 위치합니다.