Table of Contents
- 1. 제품 개요
- 1.1 일반 설명
- 1.2 특징
- 1.3 응용 분야
- 2. 기술 파라미터
- 2.1 전기적 및 광학적 특성 (Ts=25°C, IF=350mA 조건)
- 2.2 절대 최대 정격 (Ts=25°C 조건)
- 3. 빈 분류 시스템
- 3.1 순방향 전압 빈
- 3.2 광속 빈(Bins)
- 3.3 주파장 빈(Bins)
- 4. 성능 곡선
- 4.1 순방향 전압 대 순방향 전류
- 4.2 순방향 전류 대 상대 강도
- 4.3 온도 대 상대 강도
- 4.4 최대 순방향 전류 대 Ts
- 4.5 스펙트럼 분포
- 4.6 방사 패턴
- 5. 기계적 사양 및 패키징 정보
- 5.1 패키지 치수
- 5.2 솔더링 패턴
- 5.3 캐리어 테이프 및 릴
- 5.4 라벨 사양
- 5.5 방습 포장
- 6. 솔더링 및 조립 가이드라인
- 6.1 리플로우 납땜 프로파일
- 6.2 수동 납땜
- 6.3 주의사항
- 7. 포장 및 주문 정보
- 8. 애플리케이션 제안
- 8.1 열 설계
- 8.2 전류 조정
- 8.3 환경 적합성
- 8.4 정전기 방전
- 9. 기술 비교
- 10. 자주 묻는 질문
- 11. 사례 연구: 식물 생장 조명
- 12. 작동 원리
- 13. 발전 동향
- LED 사양 용어
- 광전 성능
- 전기적 파라미터
- Thermal Management & Reliability
- Packaging & Materials
- Quality Control & Binning
- Testing & Certification
1. 제품 개요
이 세라믹 패키지 LED는 기판 위에 InGaN 기술을 적용하여, 3.45mm x 3.45mm x 2.20mm의 소형 크기에서 고휘도 청색광을 제공합니다. 신뢰할 수 있는 성능과 넓은 시야각이 요구되는 일반 조명 및 특수 응용 분야에 설계되었습니다.
1.1 일반 설명
이 LED는 기판 위에 성장된 InGaN(Indium Gallium Nitride) 반도체 재료를 기반으로 하여 청색광을 방출합니다. 패키지는 실리콘 봉지재로 처리된 세라믹 기판으로, 뛰어난 열 관리와 장기적인 안정성을 제공합니다.
1.2 특징
- 우수한 방열을 위한 세라믹 패키지
- 매우 넓은 시야각 (120°)
- 모든 SMT 조립 및 리플로우 솔더링 공정에 적합
- 테이프 및 릴 형태로 제공 (1000개/릴)
- 내습성 등급: 레벨 1 (MSL1)
- RoHS 준수
1.3 응용 분야
- 장식용 컬러 램프 및 램프 스트립
- 식물 조명 (광합성)
- 조경 및 건축 조명
- 무대 사진 조명
- 호텔, 소매점, 사무실 및 주거용 실내 조명
- 일반 조명
2. 기술 파라미터
2.1 전기적 및 광학적 특성 (Ts=25°C, IF=350mA 조건)
| 파라미터 | 기호 | 최소 | 일반 | 최대 | 단위 | 테스트 조건 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 순방향 전압 | VF | 2.6 | - | 3.4 | V | IF=350mA |
| 광속 | IV | 20 | - | 40 | lm | IF=350mA |
| 총 복사속 | Φe | 500 | - | 850 | mW | IF=350mA |
| Dominant Wavelength | λD | 445 | - | 460 | nm | IF=350mA |
| 역전류 | IR | - | - | 10 | µA | VR=5V |
| 시야각 | 2θ1/2 | - | 120 | - | deg | IF=350mA |
2.2 절대 최대 정격 (Ts=25°C 조건)
| 파라미터 | 기호 | 정격 | 단위 |
|---|---|---|---|
| 전력 손실 | PD | 5100 | mW |
| 순방향 전류 | IF | 1500 | mA |
| 피크 순방향 전류 (1/10 듀티, 0.1ms) | IFP | 1650 | mA |
| 역방향 전압 | VR | 5 | V |
| 정전기 방전 (HBM) | ESD | 2000 | V |
| 동작 온도 | TOPR | -40 ~ +85 | °C |
| 보관 온도 | TSTG | -40 ~ +85 | °C |
| 접합 온도 | TJ | 125 | °C |
참고: 위 순방향 전압 측정 허용 오차는 ±0.1V입니다. 주 파장 허용 오차 ±1nm. 광도 허용 오차 ±10%.
3. 빈 분류 시스템
LED는 IF=350mA에서 순방향 전압, 광속 및 주 파장에 따라 빈(bin)으로 분류되어 애플리케이션에서 일관성을 보장합니다.
3.1 순방향 전압 빈
| 빈 코드(Bin Code) | 전압 범위 (V) |
|---|---|
| F0 | 2.6 - 2.8 |
| G0 | 2.8 - 3.0 |
| H0 | 3.0 - 3.2 |
| I0 | 3.2 - 3.4 |
3.2 광속 빈(Bins)
| 빈 코드(Bin Code) | 광속 범위 (lm) |
|---|---|
| FA1 | 20 - 25 |
| FA2 | 25 - 30 |
| FA3 | 30 - 35 |
| FA4 | 35 - 40 |
3.3 주파장 빈(Bins)
| 빈 코드(Bin Code) | 파장 범위 (nm) |
|---|---|
| A01 | 445 - 450 |
| A00 | 450 - 455 |
| B00 | 455 - 460 |
4. 성능 곡선
4.1 순방향 전압 대 순방향 전류
그림 1-6은 순방향 전류가 증가함에 따라 순방향 전압이 상승하는 것을 보여줍니다. 350mA에서 일반적인 VF는 약 3.0V입니다. 1000mA를 초과하면 전압이 약 3.4V까지 상승합니다. 이 곡선은 정전류 드라이버 설계에 필수적입니다.
4.2 순방향 전류 대 상대 강도
그림 1-7은 상대 광도가 순방향 전류에 따라 증가하지만, 효율 저하로 인해 높은 전류에서는 기울기가 감소함을 보여줍니다. LED는 약 1750mA에서 최대 상대 강도에 도달합니다.
4.3 온도 대 상대 강도
그림 1-8에 나타난 바와 같이, 솔더 포인트 온도(Ts)가 상승함에 따라 상대 강도는 감소합니다. 115°C에서 강도는 25°C 값의 약 60%까지 떨어집니다. 적절한 열 관리가 중요합니다.
4.4 최대 순방향 전류 대 Ts
그림 1-9는 디레이팅 정보를 제공합니다: Ts=25°C에서 최대 순방향 전류는 1500mA이며, Ts=85°C에서는 약 400mA로 감소합니다. 항상 디레이팅 한계 내에서 작동하십시오.
4.5 스펙트럼 분포
방출 스펙트럼(그림 1-10)은 455nm 부근에서 최대치를 보이며, FWHM은 약 20-25nm로 InGaN 청색 LED의 일반적인 특성을 나타냅니다. 2차 피크는 관찰되지 않습니다.
4.6 방사 패턴
이 LED는 넓은 120° 시야각(반각 60°)을 가진 램버시안(Lambertian) 유사 방사 패턴을 보입니다. 광축에서 ±60° 지점에서 상대 광도는 50%로 감소합니다.
5. 기계적 사양 및 패키징 정보
5.1 패키지 치수
LED 본체는 3.45mm × 3.45mm × 2.20mm(길이 × 너비 × 높이)입니다. 세라믹 기판은 견고한 베이스를 제공합니다. 상면도는 정사각형 칩 영역을 보여주며, 측면도는 실리콘 렌즈를 포함한 높이가 2.20mm임을 나타냅니다. 하면도는 애노드와 캐소드용 두 개의 큰 솔더 패드와 열 연결용 작은 패드를 보여줍니다. 극성은 그림 1-4와 같이 노치(notch) 또는 '+' 기호로 표시됩니다.
5.2 솔더링 패턴
권장 PCB 랜드 패턴 치수는 Figure 1-5에 제공됩니다. 애노드 패드는 3.40mm × 1.30mm, 캐소드 패드는 3.50mm × 0.50mm이며, 간격은 0.30mm입니다. 열 관리를 위해 적절한 솔더 마스크와 구리 두께를 확보하십시오.
5.3 캐리어 테이프 및 릴
LED는 4.0mm 피치 포켓 치수의 12mm 너비 캐리어 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 1000개가 포함됩니다. 테이프는 리더와 트레일러 섹션 모두에 50개의 빈 포켓이 있습니다. 릴 치수: 외경 178±1mm, 내경 59mm, 너비 14.0±0.5mm.
5.4 라벨 사양
각 릴에는 부품 번호, 사양 번호, 로트 번호, 빈 코드(플럭스, 파장, 전압), 수량 및 데이트 코드가 라벨링됩니다.
5.5 방습 포장
릴은 건조제 및 습도 지시 카드와 함께 방습 백에 밀봉됩니다. 백은 배송을 위해 골판지 상자에 포장됩니다.
6. 솔더링 및 조립 가이드라인
6.1 리플로우 납땜 프로파일
The recommended reflow profile has a ramp-up rate ≤3°C/s, preheat from 150°C to 200°C for 60-120s, then ramp to 217°C (TL) and stay above TL for >60s but <120s, reaching a peak temperature of 260°C for max 10s. Cooling rate ≤6°C/s. Total time from 25°C to peak ≤8 minutes.
6.2 수동 납땜
수동 납땜이 필요한 경우, 300°C 이하에서 3초 이내로 인두를 사용하며, 한 접점당 1회만 실시하십시오.
6.3 주의사항
실리콘 봉지재는 연질입니다. 픽앤플레이스 시 또는 납땜 후 렌즈에 압력을 가하지 마십시오. 납땜 후 PCB가 휘어지지 않도록 주의하십시오. 리플로우 후 LED를 급속 냉각하지 마십시오.
7. 포장 및 주문 정보
Standard packaging: 1000 pieces per reel. Multiple reels are packed in a moisture barrier bag and then in a cardboard box. Storage conditions before opening: temperature ≤30°C, humidity ≤75% RH for up to 6 months. After opening: use within 168 hours at ≤30°C, ≤60% RH. If exceeded, bake at 60±5°C, <5% RH for 24 hours.
주문 정보에는 플럭스 및 파장 빈(Bin)을 지정하는 부품 번호가 포함됩니다. 특정 빈(Bin) 가용 여부는 제조사에 문의하시기 바랍니다.
8. 애플리케이션 제안
8.1 열 설계
높은 전력 성능을 고려하여 접합 온도를 125°C 미만으로 유지하려면 적절한 방열판이 필요합니다. 고전류 애플리케이션의 경우 열 비아와 메탈 코어 PCB(MCPCB)를 사용하십시오.
8.2 전류 조정
항상 정전류원을 사용하십시오. 저항만으로는 직렬/병렬 스트링에 충분하지 않습니다. VF 빈 편차를 고려하여 적절한 전류 밸런싱을 적용하십시오.
8.3 환경 적합성
Avoid exposure to sulfur compounds (>100ppm), bromine and chlorine (>900ppm each, total <1500ppm). Do not use adhesives or potting materials that outgas volatile organic compounds (VOCs) that can discolor the silicone.
8.4 정전기 방전
이 LED는 ESD에 민감합니다(HBM 2kV). 취급 시 접지된 작업대, 정전기 방지 손목 스트랩 및 이오나이저를 사용하십시오.
9. 기술 비교
기존 PLCC(플라스틱 리드 칩 캐리어) LED와 비교하여 세라믹 패키지는 더 낮은 열 저항, 고온에서의 더 높은 신뢰성, 그리고 황 공격에 대한 더 나은 내성을 제공합니다. 넓은 120° 시야각은 확산 조명 응용 분야에 적합합니다. 다양한 플럭스 및 컬러 빈을 사용할 수 있어 광 출력과 색상 일관성을 미세 조정할 수 있습니다.
10. 자주 묻는 질문
Q: 최적의 효율을 위해 권장되는 순방향 전류는 얼마인가요? A: 350mA에서 LED는 광속과 효율의 좋은 균형을 제공합니다. 더 높은 전류는 출력을 증가시키지만 droop 현상으로 인해 효율이 감소합니다.
Q: 이 LED들을 병렬로 사용할 수 있나요? A: 네, 가능합니다. 하지만 각 LED는 VF 편차를 고려하여 자체 전류 제한 저항을 갖거나 정전류원으로 구동되어야 합니다.
Q: 납땜 후 LED를 어떻게 세척해야 하나요? A: 이소프로필 알코올을 권장합니다. 초음파 세척은 LED를 손상시킬 수 있으므로 사용하지 마십시오.
Q: 보관 수명은 어떻게 되나요? A: 개봉하지 않은 포장은 30°C/75%RH 이하에서 6개월간 보관 가능합니다. 개봉 후에는 168시간 이내에 사용하거나 사용 전에 베이킹하십시오.
11. 사례 연구: 식물 생장 조명
이 청색 LED 100개와 적색 LED를 결합하여 광합성에 최적화된 스펙트럼을 생성하는 원예용 조명 기구가 설계되었습니다. LED는 방열 비아가 있는 알루미늄 MCPCB에 장착되었습니다. 350mA에서 작동하는 이 기구는 주파장 450nm의 청색광 4000루멘을 제공하며, 1m² 재배 면적을 커버합니다. 세라믹 패키지는 주변 온도 40°C에서 안정적인 작동을 보장했습니다. 넓은 시야각 덕분에 근접 캐노피 적용 시 2차 광학 장치가 필요하지 않았습니다.
12. 작동 원리
이 청색 LED는 사파이어 또는 실리콘 기판 위에 성장된 InGaN/GaN 다중 양자 우물 구조를 기반으로 합니다. 순방향 바이어스가 인가되면 활성 영역에서 전자와 정공이 재결합하여 광자 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN의 밴드갭 에너지는 방출 파장을 결정하며, 이 소자의 경우 청색 영역(445-460 nm)에 해당합니다. 세라믹 패키지는 전기적 절연과 칩에서 PCB로의 효율적인 열 전달을 제공합니다.
13. 발전 동향
고출력 LED 패키징의 추세는 더 높은 전류 용량을 가지면서도 더 작은 크기로 발전하는 것입니다. 이와 같은 세라믹 패키지는 높은 신뢰성과 열 성능이 요구되는 애플리케이션에서 표준이 되고 있습니다. 향후 개발 방향으로는 벽 플러그 효율의 추가 개선, 더 나은 색상 일관성을 위한 더 좁은 빈 분포, 그리고 패키지에 직접 스마트 제어 기능을 통합하는 것이 포함됩니다.
LED 사양 용어
LED 기술 용어 완전 설명
광전 성능
| 용어 | 단위/표현 | 간단한 설명 | 중요한 이유 |
|---|---|---|---|
| 광효율 | lm/W (루멘/와트) | 전력 1와트당 빛 출력, 높을수록 에너지 효율이 좋음. | 에너지 효율 등급과 전기 요금을 직접 결정함. |
| 광속 | lm (루멘) | 광원에서 방출되는 총 빛의 양으로, 일반적으로 "밝기"라고 불립니다. | 빛이 충분히 밝은지 여부를 결정합니다. |
| 시야각 | ° (도), 예: 120° | 빛의 강도가 절반으로 떨어지는 각도로, 빔 폭을 결정합니다. | 조명 범위와 균일성에 영향을 미칩니다. |
| CCT (Color Temperature) | K (켈빈), 예: 2700K/6500K | 빛의 따뜻함/차가움, 낮은 값은 노란빛/따뜻함, 높은 값은 흰빛/차가움. | 조명 분위기와 적합한 용도를 결정함. |
| CRI / Ra | 단위 없음, 0–100 | 물체 색상을 정확하게 재현하는 능력, Ra≥80이면 양호함. | 색상의 진정성에 영향을 미치며, 쇼핑몰, 박물관 등 고품질이 요구되는 장소에서 사용됨. |
| SDCM | MacAdam 타원 단계, 예: "5-step" | 색상 일관성 지표, 단계가 작을수록 색상이 더 균일함. | 동일 배치의 LED 간 색상 균일성을 보장함. |
| Dominant Wavelength | nm (나노미터), 예: 620nm (빨간색) | 컬러 LED의 색상에 해당하는 파장. | 빨간색, 노란색, 녹색 단색 LED의 색조를 결정합니다. |
| 스펙트럼 분포 | 파장 대 강도 곡선 | 파장에 따른 강도 분포를 보여줍니다. | 연색성과 품질에 영향을 미칩니다. |
전기적 파라미터
| 용어 | 기호 | 간단한 설명 | 설계 고려 사항 |
|---|---|---|---|
| 순방향 전압 | Vf | LED를 켜기 위한 최소 전압, "시작 임계값"과 같습니다. | 드라이버 전압은 Vf 이상이어야 하며, 직렬 연결된 LED의 경우 전압이 합산됩니다. |
| 순방향 전류 | If | 일반 LED 작동을 위한 전류 값입니다. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| 최대 펄스 전류 | Ifp | 짧은 시간 동안 견딜 수 있는 피크 전류로, 디밍(Dimming) 또는 플래싱(Flashing)에 사용됩니다. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 역방향 전압 | Vr | LED가 견딜 수 있는 최대 역전압을 초과하면 항복이 발생할 수 있습니다. | 회로는 역접속 또는 전압 스파이크를 방지해야 합니다. |
| 열 저항 | Rth (°C/W) | 칩에서 솔더까지의 열 전달 저항으로, 낮을수록 좋습니다. | 높은 열 저항은 더 강력한 방열을 필요로 함. |
| ESD 내성 | V (HBM), 예: 1000V | 정전기 방전에 대한 내성, 높을수록 손상 가능성이 낮음. | 생산 시 정전기 방지 조치 필요, 특히 민감한 LED의 경우. |
Thermal Management & Reliability
| 용어 | 핵심 지표 | 간단한 설명 | 영향 |
|---|---|---|---|
| 접합 온도 | Tj (°C) | LED 칩 내부의 실제 작동 온도. | 10°C 감소 시 수명이 두 배로 늘어날 수 있음; 너무 높으면 광량 저하 및 색상 변화 발생. |
| 광속 감소 | L70 / L80 (시간) | 밝기가 초기 대비 70% 또는 80%로 떨어지는 시간. | LED의 "수명"을 직접 정의함. |
| 광속 유지율 | % (예: 70%) | 시간 경과 후 유지되는 밝기의 백분율. | 장기 사용 시 밝기 유지율을 나타냄. |
| 색상 변화(Color Shift) | Δu′v′ 또는 MacAdam 타원 | 사용 중 색상 변화 정도. | 조명 장면에서 색상 일관성에 영향을 미침. |
| 열 노화(Thermal Aging) | 재료 열화 | 장기간 고온으로 인한 성능 저하. | 휘도 저하, 색상 변화 또는 개방 회로 고장을 유발할 수 있음. |
Packaging & Materials
| 용어 | 일반적인 유형 | 간단한 설명 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| 패키지 유형 | EMC, PPA, 세라믹 | 칩을 보호하고 광학/열 인터페이스를 제공하는 하우징 재질. | EMC: 내열성 우수, 저비용; 세라믹: 방열 성능 우수, 수명 연장. |
| 칩 구조 | 전면형, 플립 칩 | 칩 전극 배열. | 플립 칩: 방열 성능 우수, 효율 향상, 고출력용. |
| 형광체 코팅 | YAG, Silicate, Nitride | 청색 칩을 덮어 일부를 노란색/빨간색으로 변환, 혼합하여 백색 생성. | 서로 다른 형광체는 효율, CCT 및 CRI에 영향을 미칩니다. |
| 렌즈/광학계 | 평면, 마이크로렌즈, TIR | 표면의 광학 구조가 광 분포를 제어합니다. | 시야각과 광 분포 곡선을 결정합니다. |
Quality Control & Binning
| 용어 | 비닝 내용 | 간단한 설명 | 목적 |
|---|---|---|---|
| 광속 빈 | 코드 예: 2G, 2H | 밝기별로 그룹화되며, 각 그룹은 최소/최대 루멘 값을 가집니다. | 동일 배치 내에서 균일한 밝기를 보장합니다. |
| 전압 빈 | 코드 예: 6W, 6X | 순방향 전압 범위별로 그룹화됨. | 드라이버 매칭을 용이하게 하여 시스템 효율을 향상시킴. |
| 색상 빈 | 5-step MacAdam ellipse | 색좌표별로 그룹화되어 좁은 범위를 보장함. | 색상 일관성을 보장하여 기구 내 색상 불균일을 방지합니다. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K 등 | CCT별로 그룹화되며, 각각 해당 좌표 범위를 가집니다. | 다양한 장면의 CCT 요구 사항을 충족합니다. |
Testing & Certification
| 용어 | 표준/시험 | 간단한 설명 | 중요성 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 광속 유지 시험 | 일정 온도에서 장시간 점등하며 밝기 감쇠를 기록. | LED 수명 추정에 사용됨 (TM-21과 함께). |
| TM-21 | 수명 추정 표준 | LM-80 데이터를 기반으로 실제 조건에서 수명을 추정합니다. | 과학적인 수명 예측을 제공합니다. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | 광학, 전기, 열적 시험 방법을 포함합니다. | 업계에서 인정받은 시험 기준입니다. |
| RoHS / REACH | 환경 인증 | 유해 물질(납, 수은)이 없음을 보장합니다. | 국제 시장 진입 요건입니다. |
| ENERGY STAR / DLC | 에너지 효율 인증 | 조명 기기의 에너지 효율 및 성능 인증. | 정부 조달, 보조금 프로그램에 활용되며 경쟁력을 강화함. |