HPL3535CZ12 시리즈 SMD 고출력 LED 데이터시트 - 3.5x3.5mm 세라믹 패키지 - 2.5-3.3V 순방향 전압 - 350mA-1200mA 구동 전류 - 백색 LED

1. 제품 개요

HPL3535CZ12 시리즈는 까다로운 조명 애플리케이션을 위해 설계된 표면 실장형 고출력 LED 소자입니다. 높은 광 출력과 소형 세라믹 패키지를 결합하여 현대 고체 조명 설계에 다용도로 사용될 수 있는 부품입니다. 주요 특징은 전기적으로 절연된 열 패드로, PCB 설계에 더 큰 유연성을 제공하여 열 관리와 전기적 배치를 단순화합니다. 이 시리즈는 일반, 상업 및 특수 조명의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있는 견고한 솔루션으로 자리매김하고 있습니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 LED의 주요 장점은 신뢰성과 열 성능을 향상시키는 소형 세라믹 SMD 폼 팩터와 350mA에서 204루멘의 높은 일반적인 광속을 포함합니다. RoHS, EU REACH 및 무할로겐 표준을 준수하여 환경 및 규제 호환성을 보장합니다. 목표 시장은 다양하며,장식 및 엔터테인먼트 조명, 신호 및 상징 조명, 그리고농업 조명을 포함합니다. 그 성능 특성은 신뢰할 수 있는 패키지에서 일관되고 밝으며 효율적인 광 출력이 필요한 애플리케이션에 적합하게 만듭니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기, 광학 및 열 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 소자는 열 패드가 25°C로 유지될 때 최대 연속 순방향 전류(I_F) 2000 mA로 정격화되어 있습니다. 이는 성능 저하나 고장을 방지하기 위해 실제 애플리케이션에서 효과적인 방열판의 중요성을 강조합니다. 피크 펄스 전류 정격은 1/10 듀티 사이클과 1 kHz에서 2400 mA입니다. 최대 접합 온도(T_J)는 150°C로, 반도체 다이의 궁극적인 한계입니다. 작동 온도 범위는 -40°C에서 +105°C로 지정되어 가혹한 환경에서의 적합성을 나타냅니다. LED 자체에 대해 3°C/W의 낮은 열 저항(R_th)이 지정되어 있으며, 이는 전력 소산에 탁월하지만 이는 접합-패드 저항임을 유의하십시오; 시스템 열 저항은 더 높을 것입니다. 이 소자는 최대 260°C의 납땜 온도를 견딜 수 있으며 최대 2회의 리플로우 사이클에 대해 정격화되어 있으며, 이는 이러한 부품에 대한 표준 정격입니다.

2.2 광도 특성

데이터시트는 다양한 상관 색온도(CCT)에 대한 상세한 광속 데이터를 제공합니다: 3000K, 4000K, 5000K, 5700K 및 6500K, 모두 70의 색 재현 지수(CRI)를 가집니다. 350mA 및 25°C 접합 온도에서의 일반적인 광속은 194 lm(3000K)에서 204 lm(5000K, 5700K, 6500K)까지 범위입니다. 결정적으로, 데이터는 85°C의 높은 접합 온도와 더 높은 구동 전류(700mA, 1000mA, 1200mA)에서의 성능을 포함합니다. 예를 들어, 5000K 변형의 일반적인 광속은 204 lm(350mA, 25°C)에서 184 lm(350mA, 85°C)로 떨어지며, 온도가 광 출력에 미치는 부정적인 영향을 보여줍니다. 1200mA 및 85°C에서 일반적인 출력은 536 lm이지만, 효율(와트당 루멘)은 낮은 전류에 비해 감소합니다. 모든 방사 측정 전력 측정은 ±10%의 명시된 허용 오차를 가집니다.

3. 빈닝 시스템 설명

제품은 조명 설계의 일관성을 보장하기 위해 여러 파라미터에 따라 분류됩니다.

3.1 광속 빈닝

백색 LED는 20루멘 증분으로 광속 빈으로 그룹화됩니다. 사용 가능한 빈은 다음과 같습니다: 170L20 (170-190 lm), 190L20 (190-210 lm), 210L20 (210-230 lm), 및 230L20 (230-250 lm). 이러한 빈은 350mA의 표준 테스트 조건에서 정의됩니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압(V_F)은 350mA에서 측정된 약 0.2V 단계로 빈닝됩니다. 빈은 U1 (2.5-2.7V), U2 (2.7-2.9V), U3 (2.9-3.1V), U4 (3.1-3.2V), 및 U5 (3.2-3.3V)입니다. 낮은V_F빈은 동일한 전류에 대해 약간 낮은 전력 소비와 적은 열 발생으로 이어질 수 있습니다.

3.3 백색 색상(CCT) 빈 구조

백색광 출력은 따뜻한 백색(2580K-3710K), 중성 백색(3710K-4745K), 및 차가운 백색(4745K-7050K) 그룹으로 세심하게 분류됩니다. 차가운 백색 그룹 내에서, 5000K, 5700K 및 6500K CCT에 대한 특정 빈이 정의되며, 각각 네 개의 하위 빈(예: 50K-1, 50K-2, 50K-3, 50K-4)을 가집니다. 각 하위 빈은 CIE 1931 색도도상의 사변형 영역으로 정의되며, 네 쌍의 (x, y) 좌표 쌍으로 지정됩니다. 이 정밀한 빈닝은 설계자가 매우 엄격한 색상 일관성을 가진 LED를 선택할 수 있게 하여, 균일한 외관이 필수적인 애플리케이션에 중요합니다. 색도 좌표 측정 허용 오차는 ±0.01입니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 PDF 발췌문에 그래픽 성능 곡선이 포함되어 있지 않지만, 표 형식의 데이터를 통해 주요 관계에 대한 중요한 분석이 가능합니다.

4.1 전류 대 광속(L-I 관계)

데이터 표는 구동 전류와 광 출력 사이의 비선형 관계를 명확히 보여줍니다. 85°C에서 5000K LED의 경우 전류를 350mA에서 1200mA로 증가시키면(3.43배 증가) 광속이 ~204 lm에서 ~536 lm으로 증가합니다(~2.63배 증가). 이 하위 선형 스케일링은 더 높은 전류에서 효율이 감소함을 나타내며, 주로 접합 온도 증가와 LED 반도체에 내재된 효율 저하 때문입니다.

4.2 온도 대 광속(T-I 관계)

온도의 부정적인 영향이 뚜렷이 나타납니다. 동일한 5000K LED에서 350mA일 때, 접합 온도를 25°C에서 85°C로 증가시키면 일반적인 광속이 204 lm에서 184 lm로 떨어지며, 약 10% 감소합니다. 이 열적 감액은 제품의 수명과 작동 조건에 걸쳐 일관된 광 출력을 보장하기 위해 최종 제품의 열 설계에서 고려되어야 합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

이 소자는 세라믹 SMD 패키지를 사용합니다. 시리즈 이름 "HPL3535CZ12"는 약 3.5mm x 3.5mm의 패키지 크기를 시사합니다. 세라믹 패키지는 플라스틱 패키지에 비해 우수한 열 전도성과 장기 신뢰성을 제공하며, 특히 고출력 작동과 열 사이클링 하에서 그렇습니다. 개요에서 언급된 바와 같이, 전기적으로 절연된 열 패드의 존재는 중요한 특징입니다.

6. 납땜 및 조립 지침

이 소자는 JEDEC 표준에 따라 습기 민감도 수준(MSL) 3을 가집니다. 이는 패키지된 LED가 ≤30°C/85% RH의 주변 조건에 168시간(7일) 이상 노출된 경우 납땜 전에 베이킹해야 함을 의미합니다. 베이킹(침지) 요구 사항은 85°C/85% RH에서 168시간입니다. 이러한 조건을 준수하는 것은 리플로우 납땜 공정 중 "팝콘 현상"이나 내부 손상을 방지하는 데 중요합니다. 허용 가능한 최대 납땜 온도는 260°C이며, 부품은 최대 2회의 리플로우 사이클에 대해 정격화되어 있으며, 이는 무연 납땜 공정에 일반적입니다.

7. 애플리케이션 권장 사항

7.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 장식 및 엔터테인먼트 조명:높은 밝기와 사용 가능한 색온도로 인해 건축물 액센트 조명, 무대 조명 및 분위기 조명에 이상적입니다.
• 신호 및 상징 조명:신뢰성과 일관된 색상이 최우선인 비상구 표지판, 교통 신호 및 표시등에 적합합니다.
• 농업 조명:원예 조명 시스템에서 사용될 수 있으며, 특히 식물 생장을 위한 청색 스펙트럼을 보충할 수 있는 더 높은 CCT 변형(5000K-6500K)에 적합합니다.

7.2 설계 고려 사항

• 열 관리:낮은 3°C/W 열 저항은 열이 열 패드에서 PCB로, 그리고 환경으로 효율적으로 전달될 때만 효과적입니다. 특히 700mA 이상으로 작동할 때 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 전용 방열판의 사용을 강력히 권장합니다.
• 전류 구동:안정적인 작동을 위해 정전류 LED 드라이버를 사용하십시오. LED는 최대 2000mA까지 처리할 수 있지만, 최적의 효율과 수명을 위해 상세한 표에 따라 1200mA 이하로 작동하는 것이 좋습니다.
• 광학 설계:일반적인 시야각은 120°입니다. 스포트 또는 방향성 조명 애플리케이션에 대해 원하는 빔 패턴을 달성하기 위해 보조 광학(렌즈, 반사판)이 필요할 수 있습니다.
• 빈닝 선택:색상 일관성이 필요한 애플리케이션(예: 패널 조명)의 경우, 엄격한 CCT 및 광속 빈을 지정하십시오. 비용이 더 높은 우선순위인 애플리케이션의 경우, 더 넓은 빈이 허용될 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

표준 중출력 LED와 비교하여, HPL3535CZ12 시리즈는 패키지당 훨씬 더 높은 광속을 제공하여 주어진 광 출력에 필요한 부품 수를 줄입니다. 세라믹 구조는 플라스틱 패키지 고출력 LED와의 주요 차별화 요소로, 열 스트레스에 대한 더 나은 저항성과 높은 작동 온도에서 잠재적으로 더 긴 수명을 제공합니다. 전기적으로 절연된 열 패드는 또 다른 경쟁 우위로, 비절연 패키지에 대해 종종 필요한 방열판의 전기적 절연 필요성을 제거하여 PCB 설계를 단순화합니다.

9. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED의 실제 전력 소비는 얼마입니까?
A: 전력(W) = 순방향 전류(A) x 순방향 전압(V). 예를 들어, 1000mA(1A) 및 일반적인V_F3.0V(U3 빈 기준)에서 전력은 약 3.0W입니다.

Q: 접합 온도가 증가하면 왜 광속이 감소합니까?
A: 이는 LED 반도체의 기본 특성입니다. 더 높은 온도는 칩 내에서 비방사 재결합률을 증가시켜 내부 양자 효율을 감소시키고, 따라서 주어진 전류에 대한 광 출력을 감소시킵니다.

Q: 1000루멘 광원에 이 LED가 몇 개 필요합니까?
A: 350mA 및 85°C에서 하나의 5000K LED는 ~184 lm을 생성합니다. 따라서 광학 손실을 고려하지 않으면 1000 lm을 달성하기 위해 약 6개의 LED(1000/184 ≈ 5.43)가 필요합니다. 더 높은 전류(예: 700mA)로 구동하면 더 적은 수의 LED가 필요하지만 더 엄격한 열 관리가 필요합니다.

Q: "습기 민감도 수준 3"이 제 생산 공정에 무엇을 의미합니까?
A: 이는 부품이 수분 흡수에 민감함을 의미합니다. 밀봉된 공장 백이 열린 경우, ≤ 30°C/85% RH에서 저장될 때 납땜을 완료하기 위해 168시간(7일)의 시간이 있습니다. 이 시간을 초과하면 부품을 안전하게 리플로우 납땜하기 전에 85°C/85% RH에서 168시간 동안 베이킹하여 수분을 제거해야 합니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 고베이 산업용 조명기구 설계
설계자는 창고용 10,000루멘 고베이 조명을 만들어야 합니다. 시스템 수준에서 150 lm/W의 효율을 목표로 하면 약 67와트의 LED 전력이 필요합니다. 700mA 및 85°C에서 구동되는 5000K 변형(일반 광속 341 lm)을 선택하면 약 30개의 LED(10000/341)가 필요합니다. 총 LED 순방향 전압은 약 90V(30 LED * 각각 ~3V)가 되어 직렬-병렬 또는 고전압 정전류 드라이버 토폴로지를 제안합니다. 중요한 작업은 열 관리입니다: 30개의 LED가 ~90W를 소산할 때(각 LED당 3W 가정), 예상 광 출력을 달성하고 장기 신뢰성을 보장하기 위해 접합 온도를 가능한 한 85°C에 가깝게 유지하기 위해 큰 핀이 달린 알루미늄 방열판과 금속 코어 PCB가 필수적입니다.

11. 작동 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 소자입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. 백색 LED에 사용되는 것과 같은 직접 밴드갭 반도체(일반적으로 인듐 갈륨 나이트라이드, InGaN 기반)에서 이 재결합 에너지의 일부는 광자(빛)로 방출됩니다. 백색광은 일반적으로 청색 발광 LED 칩에 인광체 층을 코팅하여 생성됩니다. 인광체는 청색광의 일부를 흡수하고 더 넓은 스펙트럼의 노란색 빛으로 재방출합니다. 남은 청색광과 인광체 변환된 노란색 빛의 조합은 인간의 눈에 백색으로 보입니다. 상관 색온도(CCT)는 인광체 조성을 수정하여 조정됩니다.

12. 기술 동향

고체 조명 산업은 더 높은 효율(와트당 루멘), 개선된 색상 품질(더 높은 CRI 및 빨간색 재현을 위한 더 나은 R9 값), 그리고 더 큰 신뢰성을 지속적으로 발전시키고 있습니다. 고출력 LED에서는 열 저항과 패키지 크기를 더욱 줄이는 칩 스케일 패키지(CSP) 및 플립칩 설계로의 추세가 있습니다. HPL3535CZ12와 같은 세라믹 패키지 LED의 경우, 진행 중인 개발은 더 높은 효율과 빔 각도 전반에 걸쳐 더 나은 색상 일관성을 위한 인광체 최적화, 그리고 칩과 패키지에서의 광 추출 효율 개선에 초점을 맞추고 있습니다. 또한, 최종 제품 설계를 단순화하기 위해 모듈 수준에서 드라이버 전자 장치와 광학 장치의 통합이 증가하고 있습니다.