PLCC-2 적색 LED 데이터시트 - 120° 시야각 - 3550mcd @ 50mA - 2.2V - 자동차 등급

1. 제품 개요

본 문서는 PLCC-2 패키지의 고성능 표면 실장 적색 LED에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 주로 까다로운 자동차 실내 응용 분야를 위해 설계되었으며, 높은 광 출력, 넓은 시야각 및 견고한 신뢰성을 결합하여 제공합니다. 핵심 장점으로는 AEC-Q102와 같은 엄격한 자동차 표준 준수, 우수한 황 내성 (Class A1), RoHS, REACH 및 할로겐 프리 요구사항과 같은 환경 지침 준수가 포함됩니다. 목표 시장은 자동차 전자제품, 특히 실내 앰비언트 조명, 스위치 백라이트 및 가혹한 조건에서 신뢰성과 일관된 성능이 가장 중요한 기타 표시 기능입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 전기적 특성

LED의 주요 성능 지표는 표준 테스트 조건에서 정의됩니다. 전형 순방향 전압(V_F)은 순방향 전류(I_F) 50mA에서 2.20V이며, 지정된 범위는 1.75V(최소)에서 2.75V(최대)입니다. 광도(I_V)는 동일한 50mA 조건에서 전형적으로 3550 밀리칸델라(mcd)로 평가되며, 최소 2800 mcd, 최대 5600 mcd입니다. 주 파장(λ_d)은 적색을 정의하는 615nm에 중심을 두며, 허용 오차는 ±1nm입니다. 이 소자는 매우 넓은 120도 시야각(φ)을 특징으로 하여 축외 위치에서도 좋은 가시성을 보장합니다. 절대 최대 순방향 전류는 70mA이며, 이 소자는 역방향 전압 동작을 위해 설계되지 않았습니다.

2.2 열 및 신뢰성 등급

열 관리는 LED 수명에 매우 중요합니다. 접합부-솔더 접합부 열 저항(R_{th JS})에는 두 가지 값이 있습니다: 85 K/W (전형, 실제) 및 60 K/W (전형, 전기적). 허용 가능한 최대 접합 온도(T_J)는 125°C이며, 동작 온도 범위(T_opr)는 -40°C에서 +110°C까지입니다. 이 소자는 최대 30초 동안 260°C의 리플로우 솔더링 온도를 견딜 수 있습니다. 정전기 방전(ESD) 보호를 위해 2kV(인체 모델) 등급입니다. 전력 소산(P_d)은 192 mW로 제한됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈으로 분류됩니다.

3.1 광도 빈닝

광도는 상세한 영숫자 빈닝 구조로 분류됩니다. 빈은 L1 (11.2-14 mcd)부터 GA (18000-22400 mcd)와 같은 고출력 빈까지 다양합니다. 본 데이터시트에서 다루는 특정 소자는 전형 등급 3550 mcd를 기준으로 CA 빈 (2800-3550 mcd)에 속합니다. 이 시스템을 통해 설계자는 균일한 조명 응용 분야를 위해 엄격하게 제어된 밝기 수준의 부품을 선택할 수 있습니다.

3.2 주 파장 빈닝

인지되는 색상을 결정하는 주 파장도 빈닝됩니다. 빈은 나노미터 단위의 최소 및 최대 파장을 나타내는 네 자리 코드로 정의됩니다. 예를 들어, 빈 '1215'는 612nm에서 615nm까지의 파장을 포함합니다. 소자의 전형적인 615nm 파장은 특정 생산 로트에 따라 '1518' 빈 (615-618 nm) 또는 잠재적으로 '1215' 빈에 위치시킵니다. 이 정밀한 빈닝은 특정 색상점 또는 색상 혼합이 필요한 응용 분야에 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

제공된 그래프는 25°C에서 순방향 전류와 순방향 전압 간의 관계를 보여줍니다. 이 곡선은 다이오드의 특성을 나타내며, 순방향 전압이 임계값(이 LED의 경우 약 1.7V)을 초과하면 전류가 기하급수적으로 증가합니다. 이 곡선은 안정적인 동작을 보장하기 위한 전류 제한 회로 설계에 필수적입니다.

4.2 열적 특성

여러 그래프가 온도에 따른 성능 변화를 보여줍니다.상대 광도 대 접합 온도그래프는 LED의 전형적인 동작인 온도가 증가함에 따라 광 출력이 감소함을 보여줍니다.상대 순방향 전압 대 접합 온도그래프는 V_F가 음의 온도 계수를 가지며, 온도 상승에 따라 선형적으로 감소함을 보여줍니다.주 파장 대 접합 온도및상대 파장 대 접합 온도그래프는 온도에 따른 파장의 약간의 이동(일반적으로 몇 나노미터)을 보여주며, 이는 색상이 중요한 응용 분야에 중요합니다.

4.3 스펙트럼 분포 및 방사 패턴

The상대 스펙트럼 분포그래프는 단색 적색 출력을 확인시켜 주며, 약 615nm에서 피크를 이루고 스펙트럼의 다른 부분에서는 매우 적은 방출을 보입니다.방사의 전형적 다이어그램 특성(발췌문에서 완전히 상세히 설명되지 않음)은 일반적으로 빛의 공간 분포를 보여주며, 강도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 120° 시야각을 설명합니다.

4.4 디레이팅 및 펄스 처리

The순방향 전류 디레이팅 곡선은 신뢰성에 매우 중요합니다. 이는 솔더 패드 온도(T_S)의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 보여줍니다. 예를 들어, T_S가 110°C일 때, 최대 I_F는 55mA로 디레이팅됩니다.허용 가능한 펄스 처리 능력그래프는 다양한 펄스 폭(t_p) 및 듀티 사이클(D)에 대한 최대 허용 비반복 또는 반복 펄스 전류를 정의하며, 이는 PWM 디밍 또는 과도 조건에 유용합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 LED는 표준 PLCC-2(Plastic Leaded Chip Carrier) 표면 실장 패키지를 사용합니다. 정확한 기계적 치수(길이, 너비, 높이)는 데이터시트의 섹션 7에서 참조되지만 발췌문에는 제공되지 않습니다. 이 패키지 유형은 널리 사용되며 자동 픽 앤 플레이스 조립을 허용합니다. 소자는 올바른 PCB 방향을 위한 명확한 애노드 및 캐소드 표시를 가집니다. 적절한 솔더 접합 형성 및 리플로우 중 열 방산을 보장하기 위해 권장 솔더 패드 레이아웃이 제공됩니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

이 소자는 리플로우 솔더링 공정에 적합합니다. 지정된 프로파일은 최대 30초 동안 260°C의 피크 온도를 허용합니다. 설계자는 플라스틱 패키지 또는 반도체 다이에 대한 열 손상을 방지하기 위해 이 프로파일을 준수해야 합니다. 사용 시 주의사항에는 리드에 대한 기계적 스트레스 방지, 습기 보호(MSL 레벨 2), 과도한 정전기 방전 회피를 위한 표준 처리 절차가 포함될 가능성이 높습니다. 적절한 저장 조건은 건조 환경에서 지정된 저장 온도 범위인 -40°C에서 +110°C와 일치해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

이 소자의 부품 번호는 57-21R-UR0501H-AM입니다. 주문 정보 및 포장 세부사항(예: 테이프 및 릴 사양, 릴당 수량)은 데이터시트의 섹션 6 및 10에서 다룹니다. 부품 번호 구조는 색상(적색의 경우 R), 패키지 유형 및 가능한 빈닝 코드와 같은 정보를 인코딩하여 필요한 성능 등급의 정밀한 주문을 허용할 수 있습니다.

8. 응용 권장사항

8.1 전형적인 응용 시나리오

주요 응용 분야는자동차 실내 조명입니다. 이는 계기판 백라이트, 앰비언트 풋웰 조명, 제어 버튼 및 스위치 백라이트, 센터 콘솔의 상태 표시기를 포함합니다. AEC-Q102 인증 및 황 내성으로 인해 고온, 열 사이클링 및 부식성 가스 노출이 포함될 수 있는 차량 내 가혹한 환경에 특히 적합합니다.

8.2 설계 고려사항

이 LED로 설계할 때 엔지니어는 여러 요소를 고려해야 합니다:
1. 전류 구동:LED 밝기는 전압이 아닌 전류의 함수이므로 안정적인 광 출력을 유지하기 위해 정전류 드라이버를 권장합니다. 회로는 전형 동작을 위해 I_F를 50mA로 제한해야 하며 절대 70mA를 초과해서는 안 됩니다.
2. 열 관리:PCB 레이아웃은 특히 고주변 온도 환경에서 접합 온도가 125°C를 초과하는 것을 방지하기 위해 솔더 패드에서 열 방산을 용이하게 해야 합니다. 권장 패드 레이아웃 및 가능한 경우 열 비아 사용을 권장합니다.
3. ESD 보호:2kV HBM 등급이지만, 특히 처리 및 조립 중에 입력 라인에 기본 ESD 보호를 구현하는 것이 좋은 관행입니다.
4. 광학 설계:120° 시야각은 넓은 방사를 제공합니다. 집중된 빛을 위해서는 2차 광학(렌즈)가 필요할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 상업 등급 LED와 비교하여, 이 소자의 주요 차별화 요소는 자동차 등급 신뢰성 인증입니다. AEC-Q102 인증에는 고온 동작, 열 충격, 내습성 및 수명에 대한 일련의 엄격한 테스트가 포함됩니다. Class A1 황 내성 등급은 자동차 환경에서 특정 고무 및 윤활유 화합물로 인해 일반적인 고장 모드인 황 함유 대기에 대한 우수한 내성을 나타냅니다. 넓은 동작 온도 범위(-40°C ~ +110°C)는 일반적인 소비자 LED를 초과하여 차량이 접할 수 있는 모든 기후 조건에서 기능을 보장합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 3.3V 공급 전원으로 직접 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 전형 순방향 전압은 2.2V이지만 최저 1.75V일 수 있습니다. 전류 제한 저항이나 드라이버 없이 3.3V 소스에 직접 연결하면 과도한 전류가 흐르며, 절대 최대 등급인 70mA를 초과하여 LED를 파괴할 수 있습니다. 직렬 저항 또는 정전류 드라이버는 필수입니다.

Q: 50mA 대신 30mA로 구동하면 광 출력은 어떻게 변하나요?
A:상대 광도 대 순방향 전류그래프를 참조하면, 출력은 전류에 선형 비례하지 않습니다. 30mA에서 상대 강도는 50mA에서의 값의 약 0.6(또는 60%)입니다. 따라서 광도는 대략 2130 mcd(0.6 * 3550 mcd)가 됩니다.

Q: 이 LED는 PWM 디밍에 적합한가요?
A: 예, LED는 PWM 디밍에 이상적입니다. 선택한 피크 전류, 펄스 폭 및 듀티 사이클이 안전한 동작 한계 내에 있는지 확인하기 위해허용 가능한 펄스 처리 능력그래프를 참조해야 합니다. 일반적으로 100Hz 이상의 디밍 주파수의 경우, 그래프는 DC 최대값보다 높은 펄스 전류를 허용하지만 평균 전력은 여전히 관리되어야 합니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

사례: 자동차 스위치 백라이트 설계.설계자는 센터 콘솔에 있는 5개의 푸시 버튼 스위치 행을 조명해야 합니다. 각 스위치는 균일하고 낮은 수준의 적색 조명이 필요합니다. 설계자는 신뢰성을 위해 이 LED를 선택합니다. 12V 자동차 공급 전원을 사용하여 각 LED가 50mA로 설정된 전용 정전류 레귤레이터에 의해 구동되는 회로를 설계합니다. LED는 120° 빔을 스위치 아이콘 전체에 균일하게 분배하기 위한 도광판 뒤의 PCB에 배치됩니다. 열 분석은 최악의 경우 객실 온도 85°C에서 솔더 패드 온도가 100°C 이하로 유지되어 순방향 전류가 그래프의 디레이팅 한계 내에 있음을 확인하여 장기 신뢰성을 보장합니다.

12. 동작 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 소자입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면, n형 물질의 전자가 활성 영역에서 p형 물질의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 LED 칩 구성에 사용된 반도체 물질의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. 이 적색 LED에서는 일반적으로 알루미늄 갈륨 비소(AlGaAs) 또는 유사 화합물과 같은 물질이 사용되어 인간의 눈이 적색으로 인지하는 약 615nm 파장의 광자를 생성합니다.

13. 기술 동향 및 발전

자동차 LED 조명의 동향은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘)을 향하고 있으며, 이는 전력 소비와 열 부하를 줄입니다. 또한 더 높은 전력 밀도로 더 작은 패키지 크기로의 이동이 있어 더 컴팩트하고 세련된 디자인을 가능하게 합니다. 더욱이, LED 패키지에 직접 제어 전자 장치(예: LED 드라이버, 보호 회로)를 통합하는 것이 더 일반화되어 엔지니어를 위한 시스템 설계를 단순화하고 있습니다. 실내 앰비언트 조명을 위한 더 넓은 색 영역 및 더 높은 색 재현 지수(CRI)에 대한 수요도 인광체 기술 및 멀티 칩 설계의 발전을 촉진하고 있지만, 이 특정 소자는 단색 적색 LED입니다. 신뢰성 표준은 더 긴 수명 요구사항 및 새로운 환경 스트레스 요인에 대한 테스트와 함께 계속 발전하고 있습니다.