2020 큐브 라이트 적색 LED 데이터시트 - 2.0x2.0x0.8mm - 2.3V - 0.115W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

2020 큐브 라이트는 까다로운 자동차 조명 애플리케이션을 위해 설계된 고신뢰성 표면 실장 장치(SMD) LED입니다. 이 부품은 AEC-Q102 인증을 포함한 엄격한 자동차 산업 표준을 충족하도록 설계된 제품군의 일부입니다. 이 장치는 컴팩트한 2020 풋프린트(2.0mm x 2.0mm)를 특징으로 하며 적색 발광 특성을 지녀 차량 내 다양한 신호, 표시등 및 실내 조명 기능에 적합합니다. 주요 장점으로는 가혹한 환경을 위한 견고한 구조, 환경 규정 준수(RoHS, REACH, 무할로겐), 그리고 넓은 작동 온도 범위에서의 일관된 성능이 포함됩니다.

2. 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 전기적 특성

LED의 핵심 성능 지표는 50mA 순방향 전류(IF)와 25°C 열 패드 온도의 일반 작동 조건에서 정의됩니다. 일반 광속(IV)은 8 루멘이며, 최소 5 lm, 최대 13 lm 범위를 가지며 8%의 측정 허용 오차가 적용됩니다. 주 파장(λd)은 일반적으로 616 nm로 적색 스펙트럼에 위치하며, 612 nm에서 627 nm 범위(±1nm 허용 오차)를 가집니다. 이 장치는 넓은 120° 시야각(φ)을 제공하며(허용 오차 ±5°), 축 이탈 위치에서도 우수한 가시성을 보장합니다. 전기적으로, 일반 순방향 전압(VF)은 50mA에서 2.3V이며, 1.75V에서 2.75V 범위(±0.05V 허용 오차)를 가집니다.

2.2 절대 최대 정격

이 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 절대 최대 순방향 전류(IF)는 75 mA입니다. 이 장치는 매우 낮은 듀티 사이클(D=0.005)로 ≤10 μs 펄스에 대해 400 mA의 서지 전류(IFM)를 처리할 수 있습니다. 최대 소비 전력(Pd)은 206.25 mW입니다. 접합 온도(TJ)는 150°C를 초과해서는 안 됩니다. 작동 및 저장 온도 범위는 -40°C에서 +125°C로 지정되어 자동차 환경에 대한 적합성을 확인합니다. 이 LED는 역방향 전압 작동을 위해 설계되지 않았습니다. ESD 감도(HBM) 정격은 2 kV입니다.

2.3 열적 특성

열 관리는 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다. 데이터시트는 접합에서 납땜 지점까지의 두 가지 열저항 값을 지정합니다: "실제" 열저항(Rth JS real)은 36 K/W(최대 42 K/W)이고, "전기적" 열저항(Rth JS el)은 25 K/W(최대 29 K/W)입니다. 이 차이는 측정 방법에서 비롯될 가능성이 높습니다. 순방향 전류 디레이팅 곡선은 납땜 패드 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 최대 허용 순방향 전류를 반드시 줄여 최대 접합 온도를 초과하지 않도록 해야 함을 명확히 보여줍니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LED는 생산 런의 일관성과 설계 매칭을 보장하기 위해 세 가지 핵심 파라미터를 기준으로 빈으로 분류됩니다.

3.1 광속 빈닝

광속 빈은 코드 E2부터 E5까지 지정됩니다. 예를 들어, 빈 E3은 6 lm에서 8 lm까지의 광속을 포함하고, 빈 E4는 8 lm에서 10 lm까지를 포함합니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 맞는 특정 밝기 범위의 LED를 선택할 수 있습니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

전압 빈은 1720, 2022, 2225, 2527로 코딩되며, 순방향 전압 강하를 기준으로 LED를 분류합니다. 예를 들어, 빈 2022는 VF가 2.0V에서 2.25V 사이인 LED를 포함합니다. 이는 효율적인 구동 회로 설계와 다중 LED 어레이에서의 균일한 전류 분배를 보장하는 데 중요합니다.

3.3 주 파장 빈닝

파장 빈은 1215부터 2427까지 코딩되며, 특정 적색 색조를 기준으로 LED를 그룹화합니다. 예를 들어, 빈 1518은 주 파장이 615 nm에서 618 nm 사이인 LED를 포함합니다. 이는 정확한 색상 매칭이 중요한 애플리케이션에서 색상 일관성을 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서의 성능을 상세히 설명하는 여러 그래프를 제공합니다.

4.1 IV 곡선 및 상대 광속

순방향 전류 대 순방향 전압 그래프는 LED에 전형적인 비선형 관계를 보여줍니다. 전압은 전류와 함께 증가합니다. 상대 광속 대 순방향 전류 그래프는 광 출력이 전류와 함께 비선형적으로 증가함을 나타내며, 최적의 효율을 위해 권장 테스트 전류(50mA)에서 또는 그 근처에서 작동하는 것의 중요성을 강조합니다.

4.2 온도 의존성

상대 순방향 전압 대 접합 온도 그래프는 VF가 온도가 증가함에 따라 선형적으로 감소함(음의 온도 계수)을 보여주며, 이는 접합 온도 추정에 사용될 수 있습니다. 상대 광속 대 접합 온도 그래프는 광 출력이 온도 상승에 따라 감소함을 보여주며, 이는 열 설계에 있어 중요한 요소입니다. 주 파장 이동 대 접합 온도 그래프는 온도 증가에 따라 양의 이동(더 긴 파장으로)을 보여줍니다.

4.3 스펙트럼 분포 및 펄스 처리

파장 특성 그래프는 적색 영역(~616 nm)에서 단일하고 좁은 피크를 보여 단색 광원임을 확인시켜 줍니다. 허용 펄스 처리 능력 그래프는 다양한 펄스 폭과 듀티 사이클에 대한 최대 허용 서지 전류를 정의하며, 이는 과도 상태를 경험할 수 있는 회로 설계에 매우 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 물리적 치수

기계 도면은 LED 패키지 치수를 지정합니다. 본체 크기는 2.0mm x 2.0mm이며 일반 높이는 0.8mm입니다. 달리 명시되지 않는 한 허용 오차는 일반적으로 ±0.1mm입니다. 도면에는 렌즈 형상 및 열 패드와 전기 단자의 위치에 대한 세부 사항이 포함됩니다.

5.2 권장 납땜 패드 레이아웃

별도의 도면이 PCB 설계를 위한 최적의 풋프린트를 제공합니다. 여기에는 애노드, 캐소드 및 중앙 열 패드의 패드 치수가 상세히 설명되어 있습니다. 이 레이아웃을 준수하는 것은 신뢰할 수 있는 납땜, PCB로의 양호한 열 전도, 그리고 리플로우 중 툼스토닝 현상을 방지하는 데 필수적입니다.

5.3 극성 식별

제공된 텍스트에 명시적으로 상세히 설명되지는 않았지만, SMD LED는 일반적으로 패키지 또는 풋프린트 도면에 캐소드를 나타내는 표시(점, 노치 또는 다른 패드 크기/형상)를 사용합니다. 설계자는 이 중요한 정보를 위해 완전한 기계 도면을 참조해야 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 리플로우 납땜 프로파일

이 장치는 30초 동안 260°C의 리플로우 납땜 온도 정격을 가집니다. 이는 납땜 접합부의 피크 온도를 의미합니다. 열 충격을 피하고 LED 칩이나 패키지를 손상시키지 않으면서 신뢰할 수 있는 납땜 접합을 보장하기 위해 예열, 침지, 리플로우 및 냉각 단계를 포함한 적절한 리플로우 프로파일을 따라야 합니다.

6.2 사용 시 주의사항

일반적인 주의사항으로는 렌즈에 대한 기계적 스트레스 피하기, 오염 방지, ESD 민감 장치에 대한 적절한 취급 절차 사용이 포함됩니다. 저장 조건은 저습도 환경에서 작동 온도 범위(-40°C ~ +125°C)와 일치합니다. Moisture Sensitivity Level (MSL)은 Level 2로 평가되며, 이는 패키지가 리플로우 전 베이킹이 필요하기 전까지 최대 1년 동안 공장 환경에 노출될 수 있음을 의미합니다.

7. 패키징 및 주문 정보

7.1 패키징 정보

LED는 자동화 조립을 위해 테이프 및 릴에 공급됩니다. 패키징 세부 사항(테이프 폭, 포켓 치수, 릴 크기, 릴당 수량)은 완전한 패키징 정보 섹션에 지정되어 표준 픽 앤 플레이스 장비와의 호환성을 보장합니다.

7.2 부품 번호 시스템

부품 번호 2020-UR050DL-AM은 다음과 같이 해석됩니다:2020: 제품군/케이스 크기.UR: 색상 (적색).050: 테스트 전류 (50 mA).D: 리드 프레임 유형 (Au + White glue).L: 밝기 수준 (낮음).AM: 자동차 애플리케이션. 이 시스템을 통해 부품의 특정 속성을 정확하게 식별할 수 있습니다.

8. 애플리케이션 제안

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

주요 애플리케이션은 자동차 조명입니다. 여기에는 계기판 표시등, 스위치 백라이트, 앰비언트 라이트와 같은 실내 애플리케이션이 포함됩니다. 또한 광학 설계가 규제 광도 요구 사항을 충족하는 경우, 센터 하이 마운트 스톱 라이트(CHMSL) 또는 적색 신호가 필요한 기타 비-헤드램프 애플리케이션과 같은 외부 신호 기능에도 적합할 수 있습니다.

8.2 설계 고려사항

구동 회로:안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 정전류 구동기는 필수입니다. 고온에서의 디레이팅을 고려하여 구동기는 절대 최대 정격 내에서 작동하도록 설계되어야 합니다.
열 관리:PCB는 LED의 열 패드에서 열을 효과적으로 전도하도록 설계되어야 합니다. 여기에는 열 비아, 구리 푸어 사용 또는 더 큰 금속 코어나 방열판에 연결하는 것이 포함될 수 있습니다.
광학 설계:특정 애플리케이션을 위해 120° 빔을 형성하기 위해 2차 광학 요소(렌즈, 도광판)가 필요할 수 있습니다.
ESD 보호:2kV HBM 정격이지만, 견고성을 위해 PCB에 기본 ESD 보호 회로를 포함하는 것이 좋은 관행입니다.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 상용 등급 LED와 비교하여, 2020 큐브 라이트 AM 변종은 다음과 같은 점에서 차별화됩니다.자동차 인증 (AEC-Q102), 여기에는 온도 사이클링, 습도, 고온 작동 및 기타 스트레스에 대한 엄격한 테스트가 포함됩니다. 또한황산화 저항성 (Class A1)을 특징으로 하며, 이는 황 함유 가스가 은 기반 부품을 부식시킬 수 있는 자동차 환경에서 매우 중요합니다. 넓은 작동 온도 범위(-40°C ~ +125°C)와 상세한 빈닝 구조는 성능 일관성이 가장 중요한 고신뢰성, 장수명 애플리케이션을 위해 설계된 부품으로서 이를 더욱 차별화합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: "실제" 열저항과 "전기적" 열저항의 차이는 무엇인가요?
A: "실제" 열저항(Rth JS real)은 접합에서 직접 온도 감지 방법을 사용하여 측정된 것으로 보입니다. "전기적" 열저항(Rth JS el)은 일반적으로 순방향 전압의 온도 변화(K-팩터 방법)를 사용하여 계산됩니다. 전기적 방법은 모든 열 경로를 포착하지 못할 수 있기 때문에 종종 더 낮은 값을 보입니다. 보수적인 열 설계를 위해서는 더 높은 "실제" 값을 사용해야 합니다.

Q: 이 LED를 정전압 소스로 구동할 수 있나요?
A: 강력히 권장하지 않습니다. LED는 전류 구동 장치입니다. 순방향 전압의 작은 변화(온도 또는 빈 변동으로 인해)는 정전압 소스에서 전류의 큰 변화를 일으킬 수 있으며, 이는 과전류, 과열 및 고장으로 이어질 수 있습니다. 항상 정전류 구동기 또는 전압이 엄격하게 조절된 전원과 함께 전류 제한 저항을 사용하십시오.

Q: 디레이팅 곡선에 "5mA 미만의 전류는 사용하지 마십시오"라는 주석이 있는 이유는 무엇인가요?
A: 매우 낮은 전류에서는 LED의 광 출력이 극도로 비선형적이고 불안정해집니다. 지정된 광도 및 색도 파라미터(광속, 주 파장)는 테스트 전류 50mA에서 또는 그 근처에서만 보장됩니다. 5mA 미만에서 작동하면 예측 불가능하고 일관되지 않은 성능을 낼 수 있습니다.

Q: 주문 시 빈 코드를 어떻게 해석하나요?
A: 릴에서 받게 되는 광속 빈(예: E4), 전압 빈(예: 2022) 및 파장 빈(예: 1518)의 특정 조합은 제조사의 생산 분포에 의해 결정됩니다. 중요한 색상 또는 밝기 매칭 애플리케이션의 경우 "tight bin" 또는 "matched bin" 요구 사항을 지정해야 할 수 있으며, 이는 가용성과 비용에 영향을 미칠 수 있습니다.

11. 설계 적용 사례 연구

시나리오:자동차 실내 도어 핸들 앰비언트 라이트용 다중 LED 어레이 설계.
요구사항:균일한 적색 발광, -40°C ~ 85°C 실내 온도에서 안정적인 밝기, 10년 수명.
설계 과정:
1. LED 선택:AEC-Q102 준수, 황산화 저항성 및 넓은 온도 범위로 인해 2020-UR050DL-AM이 선택되었습니다.
2. 빈닝:색상 및 밝기 균일성을 보장하기 위해 동일하거나 인접한 광속 및 파장 빈의 LED를 요청합니다(예: 모두 광속 빈 E3/E4 및 파장 빈 1518에서).
3. 회로 설계:단일 정전류 구동기 IC가 모든 LED를 직렬로 구동합니다. 직렬 구성은 각 LED를 통해 동일한 전류가 흐르도록 보장하여 균일한 밝기를 촉진합니다. 구동기의 전류는 50mA(일반) 또는 약간 낮게(예: 45mA) 설정되어 수명을 연장하고 열 마진을 제공합니다.
4. 열 설계:PCB는 2층 보드로, 각 LED의 열 패드에 연결된 대형 상층 구리 푸어가 다중 열 비아를 통해 하층(방열판 역할)에 연결됩니다.
5. 검증:어셈블리는 25°C, 85°C 및 -30°C에서 광 출력 균일성을 테스트합니다. 납땜 접합 및 부품 신뢰성을 검증하기 위해 온도 사이클링 테스트를 수행합니다.

12. 작동 원리

이 LED는 p-n 접합을 기반으로 하는 반도체 장치입니다. 접합의 내재 전위(이 적색 LED의 경우 약 1.75-2.75V)를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 반도체 재료(적색 LED의 경우 일반적으로 Aluminum Gallium Indium Phosphide - AlGaInP 기반)의 활성 영역에서 재결합할 때, 에너지가 광자(빛) 형태로 방출됩니다. 반도체 층의 특정 구성이 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 에폭시 렌즈는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며 광 출력 빔을 형성합니다.

13. 기술 동향

2020 큐브 라이트와 같은 자동차 SMD LED의 동향은 다음과 같습니다.더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘)을 통해 더 낮은 전력 소비와 감소된 열 부하를 가능하게 합니다.개선된 색상 일관성 및 더 엄격한 빈닝은 미적 애플리케이션을 위한 지속적인 우선순위입니다. 또한더 높은 신뢰성과 더 긴 수명을 위한 추진이 있으며, 이는 더 높은 접합 온도 정격을 포함한 점점 더 가혹한 작동 조건 하에서 이루어집니다. 더 나아가,스마트 제어(디밍을 위한 펄스 폭 변조, 어드레서블 LED)와의 통합이 점점 더 일반화되고 있습니다. 이를 지원하기 위해 기본 반도체 재료와 패키징 기술은 칩 설계, 형광체 기술(백색 및 기타 색상용), 그리고 더 나은 열 및 환경 성능을 위한 고급 몰딩 컴파운드의 발전과 함께 계속 발전하고 있습니다.