Red LED PLCC4 3.5x2.8x1.85mm - 순방향 전압 1.9-2.5V - 전력 125mW - 광도 1500-2800mcd - AEC-Q102 인증

1. 제품 개요

이 고휘도 적색 LED는 AlGaInP 반도체 기술을 기반으로 하며, 3.50mm x 2.80mm x 1.85mm 크기의 소형 PLCC4 패키지 형태로 제작되었습니다. 까다로운 자동차 내장 및 외장 조명 애플리케이션용으로 설계된 이 소자는 AEC-Q102 스트레스 테스트 인증 표준을 준수하여 혹독한 작동 조건에서도 견고한 신뢰성을 보장합니다. 이 LED는 627.5nm ~ 635nm의 주 파장 범위와 120°의 일반적인 시야각을 제공하여 넓은 영역에 걸쳐 균일한 조명을 구현합니다. 50mA에서 1.9V ~ 2.5V의 순방향 전압과 1500mcd ~ 2800mcd의 광도를 제공하여 다양한 신호 및 표시등 조명 요구 사항에 대해 효율성과 밝기의 균형을 유지합니다.

2. 기술 파라미터 분석

2.1 전기적 및 광학적 특성

50mA의 테스트 전류와 25°C의 주변 온도에서 전기적 및 광학적 파라미터는 다음과 같이 정의됩니다.

• 순방향 전압 (VF): 최소 1.9V, 일반값 미제공, 최대 2.5V. 측정 허용 오차는 ±0.1V입니다.
• 역방향 전류 (IR): 역방향 전압 5V에서 최대 10µA로, 낮은 누설을 보장합니다.
• 주 파장 (λD): 627.5nm ~ 635nm, 심적색 영역을 포함합니다. 측정 공차는 ±0.005nm입니다.
• 광도 (IV): 1500mcd ~ 2800mcd, 측정 공차는 ±10%입니다.
• 시야각 (2θ1/2): 일반적으로 120°로, 표시등 및 백라이트 응용 분야에 적합한 넓은 확산을 제공합니다.
• 열 저항 (Rth JS real): 일반적으로 160°C/W, 최대 180°C/W (접합부에서 솔더부까지). 전기적 측정 방식으로는 일반적으로 80°C/W, 최대 90°C/W입니다.

2.2 절대 최대 정격

25°C 납땜 지점 온도에서 다음 한계를 초과하여 장치를 작동해서는 안 됩니다:

• 전력 소모: 175mW
• 순방향 전류: 70mA (연속), 100mA 피크 (1/10 듀티 사이클, 10ms 펄스 폭)
• 역방향 전압: 5V
• ESD (HBM): 2000V
• 작동 온도: -40°C ~ +100°C
• 보관 온도: -40°C ~ +100°C
• 접합 온도: 120°C

전력 소모가 절대 최대 정격을 초과하지 않도록 주의해야 합니다. 작동 중 최대 전류는 패키지 온도를 측정한 후 결정하여 접합 온도가 최대 한계 이하로 유지되도록 해야 합니다.

3. Binning 시스템

3.1 순방향 전압 빈 (IF=50mA)

순방향 전압은 6개의 빈으로 분류됩니다: B2 (1.9-2.0V), C1 (2.0-2.1V), C2 (2.1-2.2V), D1 (2.2-2.3V), D2 (2.3-2.4V), E1 (2.4-2.5V).

3.2 광도 빈

광도 빈은 M2 (1500-1800mcd), N1 (1800-2300mcd), N2 (2300-2800mcd)로 정의됩니다.

3.3 파장 빈

주 파장 빈: F2 (627.5-630nm), G1 (630-632.5nm), G2 (632.5-635nm).

이러한 빈을 통해 고객은 대량 생산 시 일관된 색상과 밝기를 위해 공차가 좁은 소자를 선택할 수 있습니다. 제품 라벨의 빈 코드는 VF, IV 및 파장 등급의 정확한 조합을 나타냅니다.

4. 성능 곡선

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류 (V-I 곡선)

순방향 전압은 전류에 따라 비선형적으로 증가합니다. 1.9V에서는 전류가 거의 0에 가깝고, 2.5V에서는 전류가 약 60mA에 도달합니다. 곡선은 50mA에서 일반적인 순방향 전압이 약 2.2V임을 나타냅니다.

4.2 상대 광도 대 순방향 전류

상대 광도는 60mA까지 순방향 전류에 따라 거의 선형적으로 증가합니다. 50mA에서 상대 광도는 약 100% (기준점)입니다. 전류 감소에 의한 디밍은 효과적이나, 이 범위에서 색도 변화가 미미함에 유의하십시오.

4.3 접합 온도 영향

접합 온도가 -40°C에서 120°C로 상승함에 따라, 상대 광도는 실온 대비 120°C에서 약 20% 감소합니다. 순방향 전압 변화(ΔVF)는 온도에 따라 음의 값을 가지며, 전체 범위에서 약 0.2V 감소합니다. 주 파장은 온도가 증가함에 따라 약 4-5nm 정도 더 긴 파장으로 약간 이동합니다. 이러한 특성은 고온 자동차 환경에서의 열 관리에 중요합니다.

4.4 솔더 온도 디레이팅

솔더 포인트 온도가 상승함에 따라 최대 순방향 전류를 디레이팅해야 합니다. 100°C 솔더 온도에서 허용 전류는 25°C의 70mA에서 약 20mA로 감소합니다.

4.5 방사 패턴

방사 다이어그램은 반치각이 ±60°인 전형적인 램버시안 패턴을 보여주며, 넓은 120° 시야각을 확인시켜 줍니다. 광도는 방출 원뿔 전체에 걸쳐 균일합니다.

4.6 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포는 약 630nm에서 최대값을 가지며, 반치전폭(FWHM)은 약 20-25nm입니다. 2차 방출은 관찰되지 않아 색 순도를 보장합니다.

5. 기계 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

LED는 PLCC4 패키지에 캡슐화되어 있으며, 치수는 길이 3.50mm, 너비 2.80mm, 높이 1.85mm입니다. 패키지 상단에는 극성 표시(점)가 있어 캐소드를 나타냅니다. 하단에는 극성 다이어그램에 따라 4개의 단자가 있습니다: 패드 1(캐소드), 패드 2(애노드), 패드 3(애노드), 패드 4(캐소드). 극성은 패키지 모서리의 모따기로도 표시됩니다.

5.2 권장 솔더링 패드 패턴

권장 PCB 랜드 패턴은 4개의 패드로 구성됩니다: 내부 애노드 패드 2개(각 2.20mm x 0.80mm)와 외부 캐소드 패드 2개(각 2.60mm x 0.80mm). 전체 풋프린트는 4.60mm x 1.60mm이며, 패드 간 간격은 0.70mm입니다. 별도 명시가 없는 한 공차는 ±0.05mm입니다.

5.3 캐리어 테이프 및 릴

디바이스는 4mm 피치 스프로킷 홀이 있는 8mm 폭 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프 치수: 폭 8.00mm, 포켓 피치 4.00mm, 캐비티 크기 3.50mm x 2.80mm x 1.85mm. 각 릴(직경 330mm)에는 2000개가 포함됩니다. 릴 허브는 내경 60mm이며 허브 구멍은 13.6mm입니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

권장 리플로 프로파일(무연)은 다음과 같습니다:

• 평균 램프업 속도: Tsmin(150°C)에서 Tp까지 최대 3°C/s
• 예열: 150°C ~ 200°C에서 60~120초
• 217°C(TL) 이상 유지 시간: 최대 60초
• 최고 온도(Tp): 260°C에서 최대 10초
• 냉각 하강 속도: 최대 6°C/s
• 25°C에서 최고 온도까지 도달 시간: 최대 8분

리플로우 솔더링은 2회를 초과해서는 안 됩니다. 두 번의 솔더링 사이에 24시간 이상 경과하면 LED가 수분을 흡수하여 손상될 수 있습니다. 가열 중에는 기계적 응력을 가하지 마십시오.

6.2 수동 솔더링

수동 납땜이 필요한 경우, 300°C 미만의 인두를 사용하여 3초 이내에 단 1회만 실시하십시오.

6.3 보관 및 습기 민감도

습기 민감도 레벨은 Level 2입니다. 알루미늄 백 개봉 전에는 제조일로부터 1년 이내에 30°C 이하, 상대습도 75% 이하에서 보관하십시오. 개봉 후에는 30°C 이하, 상대습도 60% 이하에서 24시간 이내에 사용하십시오. 보관 조건을 초과한 경우, 60±5°C에서 24시간 이상 베이킹이 필요합니다.

7. 포장 및 주문 정보

제품은 릴당 2000개 단위로 포장됩니다. 각 릴은 건조제 및 습도 표시 카드와 함께 방습 백에 밀봉됩니다. 외부 골판지 상자에는 여러 개의 릴이 들어 있습니다. 각 릴과 백에는 부품 번호, 사양 번호, 로트 번호, Bin Code, 수량 및 Date Code가 표시됩니다. Bin Code는 광도, 색도(파장) 및 순방향 전압의 특정 등급을 나타냅니다.

8. 애플리케이션 권장 사항

8.1 일반적인 애플리케이션

자동차 내부 조명(계기판 표시등, 분위기 조명), 외부 조명(브레이크등, 방향지시등, 후미등), 스위치 및 일반 신호 표시. 넓은 시야각과 높은 밝기 덕분에 엣지형 패널 및 백라이트에 적합합니다.

8.2 설계 고려사항

• 열 관리: 열 저항이 160°C/W임을 감안할 때, 최대 전류 근처에서 구동할 경우 적절한 방열판이 필요합니다. 접합 온도를 120°C 미만으로 유지하기 위해 솔더 포인트 온도를 100°C 미만으로 유지하십시오.
• 전류 제한: 과전류를 방지하기 위해 항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 가파른 I-V 곡선으로 인해 작은 전압 변화가 큰 전류 변화를 초래합니다.
• 정전기 방전(ESD) 보호: 이 소자는 2kV HBM 정격입니다. 취급 및 조립 시 적절한 ESD 주의사항을 준수하십시오.
• 황 및 할로겐 제한: 부식과 광속 저하를 방지하기 위해 황 함량은 100ppm 미만, 브롬은 900ppm 미만, 염소는 900ppm 미만, 총합은 1500ppm 미만으로 유지하십시오.
• 휘발성 유기 화합물(VOC): 실리콘 봉지재를 침투하여 변색을 유발할 수 있는 유기 증기를 방출하는 접착제나 포팅 컴파운드를 사용하지 마십시오.
• 세척: 납땜 후 세척에는 이소프로필 알코올을 권장합니다. LED가 손상될 수 있으므로 초음파 세척은 사용하지 마십시오.

9. 기술 비교

GaAsP 또는 GaP 기반의 기존 적색 LED와 비교하여, 이 AlGaInP 소자는 현저히 높은 광효율(50mA에서 일반적으로 1500-2800mcd)과 더 나은 온도 안정성을 제공합니다. 넓은 120° 시야각을 가진 PLCC4 표면 실장 패키지는 공간이 제한된 자동차 모듈에 설계 유연성을 제공합니다. AEC-Q102 인증은 열충격, 수명 시험 및 고습도 작동을 포함한 엄격한 자동차 신뢰성 요구 사항을 충족함을 보장합니다.

10. 자주 묻는 질문

Q: 이 LED의 권장 최대 작동 전류는 얼마입니까?
A: 절대 최대 연속 순방향 전류는 70mA이지만, 안정적인 장수명 작동을 위해서는 주변 온도와 열 관리에 따라 디레이팅을 적용해야 합니다. 일반적으로 적절한 방열판을 갖춘 상태에서 50mA가 안전한 정격 전류입니다.

Q: 이 LED를 PWM 신호로 구동할 수 있습니까?
A: 네, 해당 LED는 펄스 폭 변조를 통해 디밍이 가능합니다. 피크 전류가 100mA를 초과하지 않도록 하고, 듀티 사이클을 제한하여 평균 전력이 175mW 미만이 되도록 하십시오.

Q: 서로 다른 밝기 빈(bin) 간의 색상 일관성은 어떻습니까?
A: 파장 빈은 강도 빈과 독립적입니다. 일관된 색상과 밝기를 위해 고객은 파장 빈과 강도 빈을 모두 선택해야 합니다. 전류 및 온도에 따른 일반적인 파장 변화는 지정된 범위 내에서 미미합니다.

11. 실제 활용 사례

사례 1: 자동차 후방 조합 램프
설계자들은 테일 라이트에 3직렬 6병렬 구성으로 이 적색 LED 18개를 사용했습니다. 각 스트링은 정전류 IC로 40mA에서 구동되었습니다. 열 시뮬레이션 결과 주변 온도 50°C에서 접합 온도가 85°C 미만으로 유지되었습니다. 넓은 시야각 덕분에 2차 광학 장치가 필요하지 않았습니다.

사례 2: 실내 분위기 조명
센터 콘솔 악센트 라이트를 위해 라이트 가이드 뒤에 두 개의 LED가 배치되었습니다. 120° 방출 각도는 가이드를 따라 균일한 조명을 제공했습니다. 낮은 순방향 전압 덕분에 LED당 22Ω 저항을 사용하여 3.3V 전원에서 직접 구동할 수 있었으며, 30mA에서 LED당 1500mcd를 달성했습니다.

12. 작동 원리

적색 LED는 활성층 재료로 직접 밴드갭 반도체인 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 인화물)를 사용합니다. 순방향 바이어스가 인가되면 n형 층의 전자가 p형 층의 정공과 재결합하여 광자 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP의 밴드갭 에너지는 인듐 조성을 조정하여 적색 영역(약 630nm)에서 발광하도록 튜닝할 수 있습니다. 다중 양자 우물 구조는 재결합 효율을 향상시켜 중간 전류에서도 높은 광도를 제공합니다. 투명 기판과 최적화된 칩 설계는 광 추출을 개선합니다.

13. 개발 동향

자동차 애플리케이션용 적색 LED의 추세는 더욱 컴팩트한 조명 설계를 가능하게 하기 위해 더 높은 효율(lm/W)과 더 작은 패키지 크기로 나아가고 있습니다. AlGaInP 에피택셜 성장 및 칩 형상 개선은 적색의 광효율을 지속적으로 100lm/W 이상으로 끌어올리고 있습니다. 또한 패키지 내 ESD 보호 통합이 일반화되고 있습니다. AEC-Q102 및 유사 표준의 채택은 이러한 LED가 가혹한 자동차 환경을 견딜 수 있도록 보장합니다. 향후 개발에는 단일 PLCC 패키지에 여러 칩을 사용한 전 스펙트럼 튜너블 적색-호박색-녹색 모듈이 포함될 수 있습니다.