XI3030-PA3501H-AM LED 데이터시트 - 3.0x3.0x?mm - 3.1V - 1.085W - 앰버(Amber) - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

XI3030-PA3501H-AM은 주로 까다로운 자동차 외부 조명 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 표면 실장 장치(SMD) LED입니다. 이 장치는 형광체 변환 기술을 활용하여 안정적인 호박색 광 출력을 생성합니다. EMC(Epoxy Molding Compound) 패키지 플랫폼을 기반으로 제작되어 표준 플라스틱 패키지에 비해 향상된 신뢰성과 열 성능을 제공합니다. 핵심 장점으로는 표준 구동 전류 350mA에서 83루멘의 높은 전형적 광속, 우수한 광 분포를 위한 120도의 넓은 시야각, 그리고 자동차 개별 광전자 소자에 대한 엄격한 AEC-Q102 표준에 적합한 견고한 구조를 포함합니다. 목표 시장은 신뢰성, 색상 일관성 및 밝기가 중요한 방향 지시등 및 기타 외부 신호 기능과 같은 애플리케이션을 위한 자동차 조명 설계자 및 제조업체에 명확히 초점을 맞추고 있습니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 전기적 특성

주요 동작 파라미터는 순방향 전류(I_F) 350mA의 표준 시험 조건에서 정의됩니다. 일반적인 광속(I_V)은 83루멘이며, 지정된 최소값은 70 lm, 최대값은 100 lm으로, 8%의 측정 허용 오차를 고려한 값입니다. 순방향 전압(V_F) 일반적으로 3.1V를 측정하며, 이 전류에서 최소 2.5V에서 최대 3.5V까지의 범위를 가집니다. 이 매개변수는 열 관리와 드라이버 설계에 매우 중요합니다. 주요 색도 좌표는 CIE x = 0.575 및 CIE y = 0.415이며, 허용 오차 ±0.005로 색 스펙트럼의 앰버 영역에 확실히 위치합니다. 시야각은 광도가 최대값의 절반으로 떨어지는 각도로 정의되며, 완전한 120도입니다.

2.2 절대 최대 정격 및 열 관리

장기적인 신뢰성을 보장하기 위해, 장치는 절대 최대 정격을 초과하여 동작되어서는 안 됩니다. 최대 연속 순방향 전류는 500 mA입니다. 최대 전력 소산(P_d)은 1750 mW로 정격되어 있습니다. 접합 온도(T_j)는 절대 150°C를 초과해서는 안 됩니다. 작동 주변 온도 범위는 -40°C에서 +125°C로 규정되어 있습니다. 열 관리가 중요한 설계 고려 사항입니다. 데이터시트는 두 가지 열저항 값을 제공합니다: 실제 열저항(R_{th JS real}) 12.9 K/W와 전기적 열저항(R_{th JS el}접합부에서 솔더 지점까지 측정한 열저항은 10.8 K/W입니다. 일반적으로 설계 계산에는 온도 민감 전기 파라미터(TSEP) 방법으로 도출된 더 낮은 전기적 값이 사용됩니다. 특히 높은 구동 전류에서 접합부 온도를 안전한 한계 내로 유지하려면 적절한 방열 설계가 필수적입니다.

2.3 신뢰성 및 견고성 사양

이 LED는 가혹한 환경을 위해 설계되었습니다. 조립 과정 중 핸들링에 필수적인 8kV(HBM)까지의 정전기 방전(ESD) 보호 기능을 갖추고 있습니다. RoHS 및 REACH 환경 지침을 준수하며, 배기 가스 등에서 발생하는 황 함유 가스가 도금된 부품을 부식시킬 수 있는 자동차 응용 분야에 중요한 특징인 황 내성을 보유합니다. Moisture Sensitivity Level(MSL)은 Level 2로 평가되어, 리플로우 솔더링 전 베이킹이 필요하기 전까지 최대 1년 동안 ≤30°C/60% RH 조건에서 보관할 수 있습니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (IV 곡선)

IV 곡선은 순방향 전류와 순방향 전압 간의 관계를 나타냅니다. 이는 다이오드의 전형적인 비선형 특성입니다. 350mA에서 전압은 약 3.1V를 중심으로 분포합니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 적절한 전류 제한 회로를 선택하고 전력 소비(V * I)를 추정합니다._F *_F)

3.2 상대 광속 대 순방향 전류

이 그래프는 구동 전류에 따른 광 출력의 변화를 보여줍니다. 출력은 전류가 증가함에 따라 증가하지만 완벽하게 선형적이지는 않으며, 일반적으로 열 효과와 효율 저하(droop)가 증가하는 높은 전류 영역에서 효율이 감소합니다. 이 곡선은 설계자가 원하는 밝기와 효율 및 열 부하 사이의 균형을 맞추는 데 도움을 줍니다.

3.3 상대 광속 대 접합 온도

이 그래프는 응용 설계에 있어 가장 중요한 그래프 중 하나입니다. 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여줍니다. LED의 효율은 온도와 반비례 관계에 있습니다. XI3030의 경우, T_j 25°C 이상으로 상승합니다. 효과적인 열 설계는 작동 온도 범위에서 일관된 밝기를 유지하는 데 매우 중요하며, 특히 고온의 자동차 환경에서 그렇습니다.

3.4 전류 및 온도에 따른 색도 편이

두 개의 그래프가 색좌표(ΔCIE x, ΔCIE y)의 변화를 상세히 보여줍니다. 하나는 일정 온도에서 순방향 전류에 따른 변화를, 다른 하나는 일정 전류(350mA)에서 접합 온도에 따른 변화를 나타냅니다. 이러한 변화는 일반적으로 작지만, 엄격한 색상 일관성이 필요한 응용 분야에서는 고려해야 합니다. 앰버 색상점은 상대적으로 안정적이지만, 설계자는 특정 응용 분야에서 변화가 허용 가능한 한계 내에 머무르는지 확인해야 합니다.

3.5 순방향 전류 감소 곡선

이 곡선은 솔더 패드에서 측정된 온도를 기준으로 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 규정합니다. 패드 온도가 상승함에 따라 최대 안전 전류는 감소합니다. 예를 들어, 최대 정격 솔더 패드 온도 125°C에서는 허용되는 최대 연속 전류는 500mA입니다. 50mA 미만에서의 동작은 권장되지 않습니다. 이 그래프는 최종 애플리케이션에서 안전한 동작 조건을 결정하는 데 필수적입니다.

3.6 허용 펄스 처리 능력

이 그래프는 LED의 최대 정격 DC 전류를 초과하는 단시간 전류 펄스를 처리할 수 있는 능력을 정의합니다. 이는 다양한 듀티 사이클(D)에 대해 펄스 전류(I_F)를 펄스 시간(t_p)에 대비하여 도시한 것입니다. 매우 짧은 펄스(예: 마이크로초)와 낮은 듀티 사이클에서 LED는 500mA보다 훨씬 높은 전류를 견딜 수 있습니다. 이는 신호 전송에 때때로 사용되는 펄스 동작 방식과 관련이 있습니다.

3.7 스펙트럼 분포

상대적 스펙트럼 파워 분포 그래프는 파장에 따른 방출 광 강도를 보여줍니다. 형광체 변환 앰버 LED로서, 스펙트럼은 일반적으로 청색 또는 근자외선 펌프 LED에서 나오는 주 피크와 형광체에서 나오는 황색/앰버 영역의 더 넓은 2차 피크를 갖습니다. 정확한 형태는 지각되는 색상과 Color Rendering Index (CRI)를 정의하지만, 신호등에는 CRI가 덜 중요합니다.

4. Binning System 설명

데이터시트는 LED를 광도 및 색도 성능에 따라 분류하는 빈닝 구조를 설명하여 생산 배치 내 일관성을 보장합니다.

4.1 광속(Luminous Flux) Binning

광속은 알파벳과 숫자로 구성된 코드(예: E1, F2, J5, K3)를 사용하여 빈닝됩니다. 각 빈은 루멘 단위의 최소 및 최대 광속 범위를 정의합니다. 예를 들어, 빈 F6은 60~70 lm을, 빈 K1은 225~250 lm을 포함합니다. 전형적인 광속이 83 lm인 XI3030-PA3501H-AM은 특정 광속 빈(제공된 발췌문에는 정확한 빈이 명시되어 있지 않지만, 아마도 F7~F8 또는 J1 범위)에 속할 것입니다. 이를 통해 설계자는 보장된 최소 밝기를 가진 부품을 선택할 수 있습니다.

4.2 컬러 빈닝

색상은 ECE(유럽 경제 위원회) 형광체 노란색 빈 구조에 따라 분류됩니다. 제공된 차트는 CIE 1931 색도도 상의 사각형 영역으로 정의된 YA와 YB 두 가지 주요 빈을 보여줍니다. 이 LED의 목표 좌표(x=0.575, y=0.415)는 YB 빈 내부 또는 그 근처에 위치합니다. 빈닝은 한 배치의 모든 LED가 엄격하게 제어된 색상 영역 내에서 빛을 방출하도록 보장하며, 이는 여러 LED가 함께 사용되고 완벽하게 일치해야 하는 자동차 응용 분야에서 매우 중요합니다.

5. 기계적, 조립 및 패키징 정보

5.1 기계적 치수 및 극성

LED는 표준 3030 풋프린트(약 3.0mm x 3.0mm)를 사용합니다. 정확한 높이와 공차를 포함한 상세 치수 도면은 "기계적 치수" 섹션에서 확인할 수 있습니다. 부품에는 패키지에 극성 표시, 일반적으로 캐소드 표시기(예: 노치, 점 또는 녹색 표시)가 있습니다. 정상 작동을 위해 실장 시 올바른 방향이 필수적입니다.

5.2 권장 솔더링 패드 레이아웃

PCB 설계를 위한 권장 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 여기에는 열 패드 및 전기적 접점 패드의 크기와 형상이 포함됩니다. 이 권장 사항을 따르면 적절한 솔더 조인트 형성, PCB로의 양호한 열 전달이 보장되며, 툼스토닝(tombstoning) 또는 기타 조립 결함을 방지할 수 있습니다.

5.3 리플로우 솔더링 프로파일

본 장치는 최고 온도 260°C에서 최대 30초 동안 리플로우 솔더링이 가능하도록 등급이 지정되어 있습니다. 일반적으로 MSL2 부품에 대한 IPC/JEDEC J-STD-020 지침을 따르는 특정 리플로우 프로파일(시간 대 온도)을 권장합니다. 이 프로파일에는 예열, 소킹, 리플로우(액상선 이상 시간, TAL 및 최고 온도 포함) 및 냉각 단계가 포함됩니다. 이 프로파일을 준수하면 LED 패키지 및 내부 다이에 대한 열 손상을 방지할 수 있습니다.

5.4 패키징 정보

LED는 자동 픽 앤 플레이스 조립을 위해 테이프 및 릴 형태로 공급됩니다. 패키징 세부 정보에는 릴 치수, 테이프 폭, 포켓 간격 및 테이프 상의 부품 방향이 포함됩니다. 이 정보는 조립 장비 설정에 필요합니다.

6. 응용 가이드라인 및 설계 고려사항

6.1 주요 적용 분야: 자동차 외부 조명

명시적으로 밝힌 주요 적용 분야는 자동차 외부 조명이며, 방향지시등(turn signals)이 구체적인 예시로 제시됩니다. AEC-Q102 인증, 넓은 온도 범위, 황(Sulfur) 내성 및 고휘도 특성으로 인해 호박색(amber)이 필요한 주간주행등(DRLs), 위치등(position lights), 사이드 마커 등(side marker lights)과 같은 기타 외부 조명 기능에도 적합합니다.

6.2 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 소자입니다. 안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해서는 정전류 구동기가 필수적입니다. 구동기는 적용 분야의 열 환경을 기반으로 절대 최대 정격 및 전류 디레이팅 곡선을 준수하면서 원하는 전류(예: 일반 사양 기준 350mA)를 공급하도록 설계되어야 합니다. 순방향 전압 변동(2.5V~3.5V)은 구동기의 컴플라이언스 전압에서 고려되어야 합니다.

6.3 열 관리 설계

이 점은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. PCB는 방열판 역할을 하도록 설계되어야 합니다. 이를 위해서는 LED의 열 패드 아래에 충분한 수의 서멀 비아(thermal via)가 있는 보드를 사용하여 내부 접지 평면이나 전용 구리 영역(copper pour)에 연결해야 합니다. 고출력 또는 고주변온도 애플리케이션의 경우 외부 방열판이 필요할 수 있습니다. 목표는 솔더 패드(T_s)에서 접합부(T_j)로의 온도 상승을 공식 T_j = T_s + (R_{th JS} * Power). Power is calculated as V_F *_F.

6.4 광학 설계

120도 시야각은 램버시안 또는 준-램버시안 방출 패턴입니다. 자동차 조명에서는 규제 기준(예: ECE, SAE)에 따라 빔을 형성하기 위해 거의 항상 보조 광학 소자(렌즈, 반사경)가 사용됩니다. 광학 설계자는 LED의 공간적 강도 분포, 크기 및 색상 균일성을 고려해야 합니다.

6.5 사용 시 주의사항

일반적인 주의사항으로는: 렌즈에 기계적 스트레스를 가하지 않기, 렌즈 표면 오염 방지, ESD 안전 취급 절차 준수, 지정된 프로파일을 초과하지 않는 솔더링 공정 확보 등이 포함됩니다. 보관은 MSL2 등급에 따라 건조하고 통제된 환경에서 이루어져야 합니다.

7. 주문 정보 및 부품 번호 해독 방법

부품 번호 XI3030-PA3501H-AM은 회사별 코딩 시스템을 따를 가능성이 높습니다. 일반적인 분석은 다음과 같을 수 있습니다: XI (시리즈/플랫폼), 3030 (패키지 사이즈), PA (인광체 변환 앰버), 3501 (플럭스/컬러 빈 또는 구동 전류와 관련될 수 있음), H (고휘도 또는 특수 기능을 나타낼 수 있음), AM (아마 Amber). "주문 정보" 섹션에서는 사용 가능한 옵션(예: 다양한 플럭스 빈, 컬러 빈, 테이프 및 릴 사양)과 주문 코드에 이를 지정하는 방법을 상세히 설명합니다.

8. 기술적 비교 및 차별화 요소

직접적인 비교에는 경쟁사 데이터가 필요하지만, 이 LED의 주요 차별점은 사양에서 추론할 수 있습니다: EMC Package: 표준 PPA(Polyphthalamide) 또는 PCT 플라스틱 대비 우수한 내열 성능과 장기 신뢰성(황변, 습기 저항)을 제공하며, 특히 고온 자동차 환경에서 효과적입니다. AEC-Q102 인증: 이는 자동차 등급 LED의 필수 요구사항으로, 온도 사이클, 습도, 고온 동작 및 납땜 내열성에 대한 엄격한 스트레스 테스트를 포함합니다. 모든 3030 LED가 이 인증을 갖춘 것은 아닙니다. Sulfur Robustness: 부식성 대기에 노출되는 자동차 및 산업용 애플리케이션의 핵심 차별화 요소입니다. 고 플럭스 밀도: 3030 패키지에서 83 lm는 고효율 솔루션을 의미하며, 주어진 광 출력에 대해 더 작은 광학 부품 또는 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다.

9. 기술적 매개변수 기반 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 이 LED를 500mA로 지속적으로 구동할 수 있나요?
A: 납땜 패드 온도가 25°C 이하로 유지된다는 것을 보장할 수 있는 경우에만 가능합니다 (디레이팅 곡선 참조). 실제 온도가 높은 애플리케이션에서는 전류를 디레이팅해야 합니다. 더 일반적인 패드 온도인 85°C에서는 허용 최대 전류가 현저히 낮아집니다. 항상 디레이팅 곡선을 사용하여 설계하십시오.

Q: 실제 열저항과 전기적 열저항의 차이는 무엇인가요?
A: 실제 열저항(12.9 K/W)은 물리적 온도 센서를 사용하여 측정됩니다. 전기적 열저항(10.8 K/W)은 순방향 전압의 온도 변화로부터 계산되는 방법으로, 더 정밀할 수 있지만 측정 조건에 민감합니다. 보수적인 설계를 위해서는 더 높은 값(12.9 K/W)을 사용하십시오.

Q: 호박색(amber)이 온도와 전류에 대해 얼마나 안정적인가요?
A: 제공된 그래프는 변화를 보여줍니다. 작동 범위 내에서 ΔCIE x 및 y 값은 상대적으로 작습니다. 대부분의 자동차 신호등 응용 분야에서 이 변화는 허용 가능하며 규제 색상 경계 내에 있습니다. 색상이 극도로 중요한 응용 분야의 경우, 시스템은 극한 작동 조건에서 특성을 파악해야 합니다.

Q: LED 위에 렌즈나 실리콘 커버가 필요한가요?
A: LED에는 기본 렌즈가 있지만, 대부분의 자동차 외부 적용 분야에서는 빔 형성 및 측광 규정 준수를 위해 2차 광학 장치가 필요합니다. 더 나아가, 추가적인 환경 보호(물, 먼지, 화학 물질로부터) 및 광 추출 향상을 위해 2차 실리콘 렌즈나 포팅 컴파운드가 종종 사용됩니다.

10. 운영 원칙 및 기술 동향

10.1 기본 운영 원리

이는 형광체 변환 앰버 LED입니다. 핵심에는 순방향 바이어스 시 청색 또는 근자외선 스펙트럼의 빛을 방출하는 반도체 칩(일반적으로 InGaN 기반)이 있습니다. 이 1차 빛은 직접 방출되지 않습니다. 대신 패키지 내부에 도포된 형광체 재료 층에 충돌합니다. 형광체는 고에너지 청색/UV 광자를 흡수하여 더 길고 낮은 에너지의 파장, 주로 황색/앰버 영역의 빛을 재방출합니다. 변환되지 않은 청색광과 넓은 황색 형광체 발광이 결합되어 인지되는 앰버 색상이 됩니다. 정확한 형광체 구성이 정밀한 색도 좌표(x=0.575, y=0.415)를 결정합니다.

10.2 산업 동향

자동차 LED 조명 시장은 다음과 같은 방향으로 발전하고 있습니다: 더 높은 효율 (lm/W): 차량의 전기 부하 감소. 향상된 전력 밀도: 더 작은 패키지에서 더 많은 빛을 구현하여 세련된 램프 디자인 가능. 향상된 신뢰성: EMC와 같은 패키지 기술로 인해 가혹한 조건에서도 더 긴 수명을 보장합니다. 스마트 조명: 센서 및 제어 시스템과의 통합을 통한 적응형 드라이빙 빔(ADB) 및 통신(Li-Fi, 본 제품에는 해당되지 않음) 기능. 색상 조정: 본 제품은 단일 색상 LED이지만, 실내 및 적응형 외부 조명을 위한 다색 또는 조정 가능 백색 LED에 대한 트렌드가 존재합니다. XI3030-PA3501H-AM은 진화하는 자동차 환경에 적합한 견고한 패키지 내에서 높은 신뢰성, 효율성 및 성능에 대한 트렌드를 따릅니다.