White LED 3.5x2.8x1.84mm, 3.1V, 30mA, 91mW - PLCC2 패키지 사양

1. 제품 개요

본 백색 LED는 청색 칩과 형광체를 결합하여 백색광을 생성합니다. 3.50mm x 2.80mm x 1.84mm(길이 x 너비 x 높이) 크기의 소형 PLCC2 패키지에封装되어 있습니다. 이 소자는 일반 조명 응용 분야, 특히 자동차 내부 조명 및 스위치용으로 설계되었으며, 자동차 등급 개별 반도체에 대한 AEC-Q101 스트레스 테스트 인증 지침을 준수합니다. 주요 특징으로는 매우 넓은 시야각, 모든 SMT 조립 및 솔더 공정에 적합성, 테이프 및 릴 포장 제공이 있습니다. JEDEC 표준에 따른 내습성 등급은 Level 2이며, RoHS 및 REACH 요구 사항을 충족합니다.

2. 기술 파라미터 분석

2.1 Optical & Electrical Characteristics (Ts=25°C)

3mA의 테스트 전류에서 순방향 전압(VF)은 2.5V에서 3.1V 범위이며, 일반적인 값은 약 2.7V에서 3.1V입니다. VR=5V에서의 역방향 전류(IR)는 최대 10µA로 낮은 누설을 보장합니다. 3mA에서의 광도(IV)는 빈(bin)에 따라 23mcd에서 53mcd 사이입니다. 시야각(2θ1/2)은 일반적으로 120도로 넓은 광 분산을 제공합니다. 접합부에서 납땜점까지의 열 저항(RTHJ-S)은 최대 300°C/W로 정격화되어 있습니다.

2.2 절대 최대 정격

이 소자는 최대 91mW의 전력 손실(PD)을 견딜 수 있습니다. 최대 순방향 연속 전류는 30mA이며, 피크 순방향 전류(1/10 듀티 사이클, 10ms 펄스)는 100mA에 도달할 수 있습니다. 역방향 전압은 5V로 제한됩니다. 정전기 방전 내성(HBM)은 2000V입니다. 동작 및 보관 온도 범위는 모두 -40°C에서 +100°C이며, 접합부 온도 최대치는 120°C입니다. 설계자는 전력 손실이 절대 최대 정격을 초과하지 않도록 해야 하며, 열 폭주를 방지하기 위해 적절한 저항기를 사용하여 전류를 제한해야 합니다.

3. 빈 시스템

3.1 순방향 전압 및 광도 빈 (IF=3mA)

LED는 순방향 전압과 광도에 따라 빈으로 분류됩니다. 전압 빈에는 E2 (2.5-2.6V), F1 (2.6-2.7V), F2 (2.7-2.8V), G1 (2.8-2.9V), G2 (2.9-3.0V), H1 (3.0-3.1V)이 포함됩니다. 광도 빈은 C20 (23-28 mcd), D10 (28-35 mcd), D20 (35-43 mcd), E10 (43-53 mcd)입니다. 이러한 빈 분류를 통해 고객은 특정 애플리케이션에 맞는 일관된 전기적 및 광학적 성능을 가진 LED를 선택할 수 있습니다.

3.2 색도 Binning

LED는 CIE 1931 (x,y) 색도 좌표를 기준으로도 빈 분류됩니다. M02, M03, P02, P03의 네 가지 주요 빈이 정의됩니다. 각 빈은 색도 다이어그램에서 직사각형 영역을 가지며, 색상 일관성을 보장합니다. 예를 들어, M02는 x=0.2766-0.2866, y=0.2397-0.2477을 포함하고, M03은 x=0.2857-0.2957, y=0.2557-0.2637을 포함하며, P02는 x=0.2674-0.2820, y=0.2317-0.2397을 포함하고, P03은 x=0.2766-0.2911, y=0.2477-0.2557을 포함합니다. 이러한 빈은 따뜻한 백색에서 중성 백색 범위의 상관 색온도를 가진 백색광에 해당합니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류 (IV Curve)

일반적인 순방향 전압 대 순방향 전류 특성(그림 1-7)은 지수적으로 증가하는 양상을 보입니다: 2.5V에서 전류는 거의 0에 가깝고, 2.7V에서 약 5mA, 2.9V에서 15mA, 3.1V에서 30mA로 상승합니다. 이 곡선은 구동 회로 설계에 필수적이며, 작은 전압 변화가 큰 전류 변화를 초래하기 때문입니다. 전류 조절을 위해 직렬 저항이 권장됩니다.

4.2 상대 강도 vs. 순방향 전류

상대 광도는 순방향 전류에 따라 비선형적으로 증가합니다(그림 1-8). 3mA에서 강도는 약 100%이며, 1mA에서는 약 40%로 감소하고, 5mA에서는 약 170%에 도달합니다. 더 높은 전류에서 작동하면 밝기가 증가하지만 열도 더 많이 발생하므로 열 관리가 중요합니다.

4.3 온도 의존성

그림 1-9부터 1-11까지는 솔더 온도(Ts)가 성능에 미치는 영향을 보여줍니다. 상대 강도는 온도가 증가함에 따라 약간 감소합니다: 100°C에서 강도는 25°C 값의 약 90%로 떨어집니다. 최대 순방향 전류는 온도가 상승함에 따라 감소되어야 합니다. 순방향 전압도 온도에 따라 감소하며(약 -2mV/°C), 이는 소비 전력에 영향을 미칩니다. 온도에 따른 색상 변화(그림 1-13)는 색도 다이어그램에서 약간의 이동을 보여줍니다. 25°C에서 105°C까지 x 좌표는 약 0.005 증가하고 y 좌표는 약 0.005 감소합니다.

4.4 방사 패턴

방사선 다이어그램(Fig. 1-12)은 약 ±60°에서 상대 강도가 50%로 감소하는 거의 램버시안 방출 패턴을 나타내며, 120° 시야각을 확인시켜 줍니다. 이러한 넓은 분포는 넓은 영역에 걸쳐 균일한 조명이 필요한 응용 분야에 이상적입니다.

4.5 스펙트럼

스펙트럼(Fig. 1-14)은 InGaN 칩에서 발생하는 450nm 부근의 청색 피크와 550nm 부근을 중심으로 한 넓은 황색 형광체 피크를 보여주며, 백색광 방출을 나타냅니다. 스펙트럼 분포는 400-700nm 범위를 포함합니다.

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 패키지 치수

LED 패키지는 길이 3.50mm, 너비 2.80mm, 높이 1.84mm입니다(상면도). 하면도는 중앙의 애노드 패드(2.50mm x 2.18mm)와 캐소드 패드(0.75mm x 2.00mm)를 보여줍니다. 극성 표시는 패키지에 표시되어 있습니다. 권장 솔더링 패턴(랜드 패턴)의 치수는 캐소드용 2.40mm x 1.25mm, 전체 4.45mm x 2.40mm입니다. 별도 명시가 없는 한 공차는 ±0.2mm입니다.

5.2 테이프 및 릴 포장

LED는 8mm 피치의 캐리어 테이프에 포장되며, 릴당 2000개입니다. 릴 치수: 직경 178±1mm, 폭 60±1mm, 허브 직경 13.0±0.5mm. 테이프에는 극성 표시와 상부 커버 테이프가 있습니다. 라벨에는 부품 번호, 사양 번호, 로트 번호, 빈 코드, 광속(또는 광도), 색도 빈, 순방향 전압, 파장 코드, 수량 및 날짜 코드가 포함됩니다.

5.3 방습 포장

The reels are placed in moisture barrier bags with a humidity indicator and desiccant. After opening, LEDs should be used within 24 hours if stored at ≤30°C/≤60%RH. If storage exceeds recommended time, baking at 60±5°C for >24 hours is required.

6. Soldering Guidelines

6.1 Reflow Soldering Profile

권장 리플로우 프로파일(Fig. 3-1, Table 3-1)은 다음을 명시합니다: 평균 승온 속도 ≤3°C/s; 150°C에서 200°C까지 60-120초 동안 예열; 217°C(TL) 이상 유지 시간 최대 60초; 최고 온도(TP) 260°C에서 최대 10초; 냉각 속도 ≤6°C/s. 25°C에서 최고 온도까지의 총 시간은 최대 8분입니다. 리플로우 사이클은 2회만 허용되며, 사이클 간격이 24시간을 초과할 경우 두 번째 리플로우 전에 베이킹이 필요합니다.

6.2 Hand Soldering and Repair

Hand soldering: iron temperature <300°C, time <3s, one time only. Repair after reflow is not recommended, but if necessary, use a double-head iron. Avoid mechanical stress on the silicone encapsulant during heating.

6.3 Special Considerations

LED 봉지재는 실리콘 재질로 부드럽습니다. 픽 앤 플레이스 시 상단 표면에 과도한 압력을 가하지 마십시오. 휘어진 PCB에 장착하거나 납땜 후 보드를 구부리지 마십시오. 냉각 중에는 힘을 가하거나 진동을 주지 마십시오. 리플로우 후 급속 냉각은 허용되지 않습니다.

7. Ordering & Storage Information

7.1 포장 수량

표준 포장 수량은 릴당 2000개입니다. 대량 주문의 경우 릴을 골판지 상자에 포장합니다. 라벨링은 데이터시트에 표시된 형식을 따릅니다.

7.2 보관 조건

Unopened moisture barrier bags: temperature ≤30°C, humidity ≤75%, shelf life 1 year from date of manufacture. After opening: recommended use within 24 hours at ≤30°C/≤60%RH. If not used within 24 hours, bake at 60±5°C for >24 hours before use. The desiccant should remain blue; if it has faded, baking is required.

8. 적용 권장사항

8.1 Typical Applications

이 백색 LED는 돔 라이트, 맵 라이트, 앰비언트 라이팅, 대시보드 백라이트와 같은 자동차 내부 조명에 이상적입니다. 또한 자동차 및 소비자 가전의 스위치와 인디케이터에도 적합합니다. 넓은 시야각과 컴팩트한 크기 덕분에 공간 제약이 있는 디자인에서 다용도로 사용할 수 있습니다.

8.2 Design Considerations

Thermal management is critical: a proper PCB pad and heat sink should be used to keep junction temperature ≤120°C. Use current-limiting resistors; do not exceed 30mA continuous forward current. For pulse applications, limit peak current to 100mA with 10% duty cycle. ESD protection measures are required as the device can be damaged by discharges >2000V (HBM). Avoid exposing the LED to environments with sulfur >100ppm or halogens (Br<900ppm, Cl<900ppm, total <1500ppm) to prevent corrosion or discoloration. Cleaning is recommended with isopropyl alcohol; ultrasonic cleaning may damage the LED.

9. Technical Comparison

유사한 PLCC2 백색 LED와 비교하여, 이 소자는 AEC-Q101 인증을 획득하여 자동차 애플리케이션에 대한 신뢰성을 보장합니다. 넓은 시야각(120°)은 좁은 각도의 LED보다 더 나은 광 분포를 제공합니다. 전압, 광도 및 색상에 대한 비닝 옵션을 통해 정밀한 공차 매칭이 가능합니다. 최대 작동 온도(주변 100°C) 및 접합 온도 120°C는 경쟁력이 있습니다. 그러나 상대적으로 낮은 광도(3mA에서 최대 53mcd)로 인해 더 높은 밝기가 필요한 경우 여러 개의 소자가 필요할 수 있습니다. 패키지 높이 1.84mm는 일부 초박형 LED보다 약간 높지만 대부분의 디자인에 여전히 적합합니다.

10. Frequently Asked Questions

Q: 이 LED를 3.3V 전원에 직접 연결해도 되나요?
A: 직접 연결할 수 없습니다. 반드시 직렬 저항을 사용해야 합니다. 3.3V에서 순방향 전압이 2.5V까지 낮아질 수 있어 과전류가 발생할 수 있습니다. 저항값 계산: R = (Vsupply - VF) / I. 30mA 기준, VF=2.7V 가정 시 R = (3.3-2.7)/0.03 = 20Ω입니다. 가장 가까운 표준값을 사용하고 전력 소모를 확인하세요.

Q: 일반적인 색온도는 얼마인가요?
A: 색도 빈(chromaticity bins)에 따라 색온도는 약 3000K에서 5000K 범위입니다. 예를 들어 M02 및 M03 빈은 웜 화이트(warm white)에 해당하고, P02 및 P03은 약간 더 차가운 색온도입니다. 정확한 CCT는 xy 좌표를 근사 공식으로 계산하여 구할 수 있습니다.

Q: 여러 개의 LED를 직렬 또는 병렬로 연결하려면 어떻게 해야 하나요?
A: 직렬 연결 시 순방향 전압이 합산되므로 충분한 전압이 공급되는지 확인하세요. 병렬 분기에서는 각 LED에 개별 직렬 저항을 사용하여 전류를 균형 있게 해야 합니다. 열 분산도 고려해야 합니다.

Q: 이 LED는 실외 사용에 적합한가요?
A: 작동 온도 범위는 -40°C에서 +100°C로 대부분의 실내 및 자동차 환경을 포함합니다. 그러나 패키지가 UV 안정화 처리되지 않아 직사광선에 노출되면 성능 저하가 발생할 수 있습니다. 실외 응용의 경우 추가 보호(예: 컨포멀 코팅)가 필요할 수 있습니다.

11. 실용적인 사용 예시

예시 1: 자동차 돔 라이트
돔 라이트는 균일한 조명이 필요합니다. 이 백색 LED 6개를 원형 배열로 배치하고 각각 20mA로 구동하면 실내 조명에 충분한 밝기를 제공합니다. 넓은 시야각 덕분에 어두운 부분이 생기지 않습니다. 빛을 더 확산시키기 위해 렌즈를 추가할 수 있습니다. LED는 방열을 위해 알루미늄 PCB에 납땜됩니다.

예시 2: 푸시버튼 백라이트
스위치의 경우, 버튼 뒤에 LED 하나를 배치합니다. 3mA로 작동 시 약 30mcd를 제공하여 작은 표시등으로 충분합니다. LED는 PCB에 표면 실장되며, 라이트 파이프가 빛을 버튼으로 전달합니다. 낮은 전류는 발열을 최소화합니다.

12. 작동 원리

백색 LED는 형광체 변환 원리로 작동합니다. 청색 InGaN/GaN LED 칩이 약 450nm에서 청색광을 방출합니다. 이 청색광이 황색 형광체(일반적으로 YAG:Ce)를 여기시키며, 이 형광체는 청색광의 일부를 넓은 스펙트럼의 황색광으로 하향 변환합니다. 남은 청색광과 황색광이 결합되어 인간의 눈에는 백색으로 보입니다. 정확한 색온도는 형광체의 조성과 농도에 의해 결정됩니다. LED는 순방향 전류로 구동되며, 이 전류가 활성 영역에 전자와 정공을 주입하여 재결합을 통해 광자를 생성합니다.

13. 개발 동향

자동차 및 일반 조명용 백색 LED의 추세는 더 높은 효율(lm/W)과 더 나은 연색성으로 향하고 있습니다. 이 PLCC2 패키지의 향후 버전은 더 좁은 방출 대역을 가진 더 효율적인 형광체를 사용하여 더 높은 효율과 향상된 색 품질을 달성할 수 있습니다. 또한, 스마트 구동 및 색상 가변 시스템과의 통합이 예상됩니다. AEC-Q101 인증은 혹독한 환경에서 더 높은 신뢰성을 향한 움직임을 나타냅니다. 더 얇은 패키지와 더 작은 면적이 등장하면서 소형화가 계속되고 있습니다. 그러나 전력 밀도가 증가함에 따라 열 관리는 여전히 주요 과제로 남아 있습니다.