SMD 미들 파워 블루 LED 67-21S 데이터시트 - PLCC-2 패키지 - 150mA - 3.2V 전형 - 540mW - 기술 문서

1. 제품 개요

67-21S는 일반 조명 애플리케이션을 위해 설계된 표면 실장 장치(SMD) 미들 파워 LED입니다. PLCC-2(Plastic Leaded Chip Carrier) 패키지를 사용하여 자동화 조립 공정에 적합한 컴팩트한 폼 팩터를 제공합니다. 주요 방출 색상은 InGaN 칩 기술을 통해 구현된 블루이며, 광 출력을 극대화하기 위해 투명 수지로 캡슐화되어 있습니다. 이 LED는 높은 효율과 넓은 120도 시야각을 특징으로 하여 다양한 조명 요구에 다용도로 사용할 수 있습니다. RoHS 지침을 준수하며 무연(Pb-free) 부품으로 제조됩니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 LED의 주요 장점은 성능과 전력 소비의 균형, 즉 "미들 파워"로 불리는 특징입니다. 일반적인 저전력 표시 LED보다 높은 광속 출력을 제공하면서도 일부 고출력 LED 대비 더 나은 열 관리와 효율성을 유지합니다. 넓은 시야각은 균일한 광 분포를 보장하여 면적 조명에 매우 중요합니다. 주요 타겟 시장은 색상과 확산광이 중요한 장식 및 엔터테인먼트 조명, 특정 광 스펙트럼이 식물 성장에 영향을 미칠 수 있는 농업 조명입니다. 또한 소비자 및 상업용 제품의 일반 목적 조명에도 적합합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

장치의 작동 한계는 특정 조건(납땜점 온도 25°C)에서 정의됩니다. 최대 연속 순방향 전류(I_F)는 150 mA입니다. 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 10 ms의 펄스 조건에서만 최대 300 mA의 피크 순방향 전류(I_FP)를 견딜 수 있습니다. 최대 전력 소산(P_d)은 540 mW입니다. 작동 온도 범위(T_opr)는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위(T_stg)는 -40°C에서 +100°C입니다. 접합부에서 납땜점까지의 열 저항(R_{th J-S})은 50 °C/W로, 열 관리 설계에 있어 중요한 파라미터입니다. 최대 허용 접합 온도(T_j)는 125°C입니다. 이 장치는 정전기 방전(ESD)에 민감하므로 적절한 취급 절차가 필요합니다.

2.2 전기-광학 특성

표준 테스트 조건(T_soldering= 25°C, I_F= 150 mA)에서 LED의 전형적인 성능이 명시됩니다. 광속(Φ)은 최소 9.0 lm에서 최대 15.0 lm 범위이며, 전형적인 허용 오차는 ±11%입니다. 순방향 전압(V_F)은 일반적으로 2.9 V에서 3.6 V 사이에 있으며, 제조 허용 오차는 ±0.1V로 더 엄격합니다. 시야각(2θ_1/2)은 광도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 각도로 정의되며, 전형적으로 120도입니다. 역전압(V_R) 5V가 인가될 때 역전류(I_R)는 최대 50 μA로 명시됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 성능 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다.

3.1 광도(광속) 빈닝

광속 출력은 여러 빈 코드(B8, B9, L1-L5)로 분류됩니다. 각 코드는 150 mA에서 측정된 특정 광속 범위를 나타냅니다. 예를 들어, 빈 B8은 9.0~9.5 lm을, 빈 L5는 14.0~15.0 lm을 포함합니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 필요한 밝기 수준의 LED를 선택할 수 있습니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 코드 36부터 42까지로 빈닝됩니다. 각 코드는 0.1V 범위를 나타내며, 빈 36의 2.9-3.0V부터 빈 42의 3.5-3.6V까지입니다. 여러 LED를 병렬로 연결할 때 균일한 전류 분배를 보장하려면 동일하거나 인접한 전압 빈의 LED를 선택하는 것이 중요합니다.

3.3 주 파장 빈닝

색상(주 파장)은 두 범위로 빈닝됩니다: B54 (465-470 nm) 및 B55 (470-475 nm). 이는 특정 블루 색조가 필요한 애플리케이션에 일정 수준의 색상 일관성을 제공합니다. 주/피크 파장의 측정 허용 오차는 ±1 nm입니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 스펙트럼 분포

제공된 스펙트럼 그래프는 블루 InGaN LED의 전형적인 방출 곡선을 보여줍니다. 피크는 블루 파장 영역(약 465-475 nm)에 중심을 두고 있으며, 상대적으로 좁은 스펙트럼 폭을 가지며, 이는 이 반도체 재료의 특징입니다.

4.2 순방향 전압 대 접합 온도

그림 1은 순방향 전압이 접합 온도 증가에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 전압은 일반적으로 온도가 상승함에 따라 선형적으로 감소합니다(음의 온도 계수). 이는 반도체 다이오드의 일반적인 특성으로, 정전압 구동 회로에서 고려해야 합니다.

4.3 상대 방사 파워 대 순방향 전류

그림 2는 광 출력 파워와 순방향 전류 간의 관계를 보여줍니다. 출력은 전류에 따라 비선형적으로 증가하며, 매우 높은 전류에서는 열 발생 증가 및 기타 비이상적 효과로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다.

4.4 상대 광속 대 접합 온도

그림 3은 열 소광 효과를 보여줍니다. 접합 온도가 증가함에 따라 광속 출력이 감소합니다. 광 출력과 수명을 유지하려면 적절한 방열판이 필수적입니다.

4.5 순방향 전류 대 순방향 전압 (IV 곡선)

그림 4는 25°C에서의 고전적인 다이오드 IV 특성 곡선을 제시합니다. 턴온 전압을 초과하면 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다.

4.6 최대 구동 전류 대 납땜 온도

그림 5는 디레이팅 곡선을 제공합니다. 이는 납땜점(PCB 온도와 관련됨)의 온도를 기반으로 접합 온도를 125°C 한계 이하로 유지하기 위한 최대 허용 순방향 전류를 나타냅니다. 주변 또는 보드 온도가 높을수록 전류를 줄여야 합니다.

4.7 방사 패턴

그림 6은 광 강도의 공간 분포를 보여주는 극좌표도입니다. 이 패턴은 120° 시야각을 가진 넓고 람베르시안과 유사한 방출 프로파일을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

데이터시트에는 PLCC-2 패키지의 상세 치수 도면이 포함되어 있습니다. 주요 치수에는 전체 길이, 너비, 높이 및 패드 간격과 크기가 포함됩니다. 캐소드는 일반적으로 패키지의 표시 또는 모따기된 모서리로 식별됩니다. 명시되지 않은 모든 허용 오차는 ±0.15 mm입니다.

6. 납땜 및 조립 지침

이 LED는 리플로우 납땜에 적합합니다. 권장 최대 프로파일은 피크 온도 260°C에서 10초 동안 유지하는 것입니다. 핸드 납땜의 경우, 인두 팁 온도는 350°C를 초과해서는 안 되며, 패드당 접촉 시간은 3초로 제한해야 합니다. 이러한 한계는 플라스틱 패키지와 내부 와이어 본드를 손상시키지 않도록 하는 데 중요합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

부품은 자동 피크 앤 플레이스 조립을 위해 방습 테이프와 릴에 공급됩니다. 릴 치수 및 캐리어 테이프 포켓 치수가 제공됩니다. 표준 적재 수량은 릴당 4000개입니다.

7.2 습기 민감도 및 포장

LED는 저장 및 운송 중 주변 습기로부터 보호하기 위해 건조제와 함께 알루미늄 방습 백에 포장됩니다. 습기 흡수는 리플로우 납땜 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있습니다.

7.3 라벨 설명

릴 라벨에는 제품 번호(P/N), 수량(QTY) 및 광도(CAT), 주 파장(HUE), 순방향 전압(REF)에 대한 특정 빈 코드와 같은 정보가 포함되어 있습니다.

8. 애플리케이션 제안

8.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

장식 및 엔터테인먼트 조명:블루 색상과 넓은 각도는 액센트 조명, 간판 및 무대 효과에 적합합니다.
농업 조명:블루광은 원예 조명 스펙트럼의 핵심 구성 요소로, 식물 형태 및 광합성에 영향을 미칩니다.
일반 조명:확산 블루 또는 백색(인광체와 결합 시) 광원이 필요한 패널 조명, 다운라이트 및 기타 조명기구의 어레이에 사용할 수 있습니다.

8.2 설계 고려사항

열 관리:R_{th J-S}가 50 °C/W이므로, PCB를 통한 효과적인 방열판(써멀 비아, 구리 영역 사용)은 정격 전류에서의 안정적인 작동에 필수적입니다.
전류 구동:안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 정전압원보다 정전류 드라이버를 사용하는 것이 매우 권장됩니다.
광학:넓은 시야각은 더 집중된 빔이 필요한 경우 2차 광학(렌즈, 반사판)을 필요로 할 수 있습니다.
ESD 보호:PCB 입력에 ESD 보호를 구현하고 조립 중 적절한 취급을 보장하십시오.

9. 신뢰성 및 테스트

데이터시트는 90% 신뢰 수준과 10% LTPD(로트 허용 불량률)로 수행된 포괄적인 신뢰성 테스트 목록을 제공합니다. 테스트에는 리플로우 납땜 저항성, 열 충격, 온도 사이클링, 고온/고습 저장 및 작동, 저온 저장 및 작동, 다양한 조건(25°C, 55°C, 85°C, 다른 전류)에서의 다중 고온 작동 수명 테스트가 포함됩니다. 이러한 테스트는 일반적인 환경 및 작동 스트레스 하에서 LED의 견고성을 검증합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 300 mA로 연속 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 300 mA 정격은 펄스 작동(듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 10ms)에만 해당됩니다. 최대 연속 전류는 150 mA입니다. 이를 초과하면 LED가 과열되어 손상될 가능성이 높습니다.

Q: 순방향 전압 빈닝이 왜 중요한가요?
A: 여러 LED를 병렬로 연결할 때, 순방향 전압의 차이로 인해 전류 분배가 불균일해집니다. V_F가 낮은 LED는 더 많은 전류를 끌어당겨 조기 고장을 초래할 수 있습니다. 동일한 전압 빈의 LED를 사용하면 이러한 위험을 최소화할 수 있습니다.

Q: 열 저항 값(50 °C/W)을 어떻게 해석해야 하나요?
A: 이는 LED 접합부에서 소산되는 전력 1와트당 접합 온도가 납땜점 온도보다 50°C 상승한다는 의미입니다. 예를 들어, 150 mA 및 V_F가 3.2V일 때 전력은 약 0.48W입니다. 이는 PCB 패드에서 접합부까지 24°C의 상승을 유발할 것입니다.

Q: 방습 백의 목적은 무엇인가요?
A: SMD 패키지는 공기 중의 습기를 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 납땜 공정 중에 갇힌 이 습기가 급격히 증발하여 패키지를 파열시키는 내부 압력을 생성할 수 있습니다("팝콘 현상"). 방습 백과 건조제는 사용 전 습기 흡수를 방지합니다.

11. 실용적 설계 사례

시나리오:67-21S LED 20개를 사용한 선형 라이트 바 설계.
설계 단계:
1. 전기 설계:직병렬 구성 결정. 예를 들어, 2개의 LED가 직렬로 연결된 10개의 스트링을 병렬로 연결합니다. 이는 약 6.4V(2 * 3.2V)의 구동 전압과 1.5A(10 스트링 * 150mA)의 총 전류가 필요합니다. 1.5A로 설정되고 7V 이상 출력이 가능한 정전류 드라이버가 필요합니다.
2. 열 설계:총 전력 소산 계산: 20 LED * 0.48W ≈ 9.6W. PCB가 방열판 역할을 해야 합니다. 2-oz 구리층, 각 LED 패드 아래의 써멀 비아(내부 대형 접지면에 연결), 더 나은 열 확산을 위한 알루미늄 코어 PCB(MCPCB) 사용을 고려하십시오.
3. 광학 설계:선형 바의 경우, 기본 120° 빔으로 충분할 수 있습니다. 확산 커버를 사용하는 경우 효율을 유지하기 위해 높은 투과율을 가진지 확인하십시오.
4. 부품 선택:균일한 밝기와 전류 분배를 보장하기 위해 동일한 광속 빈(예: L2) 및 순방향 전압 빈(예: 38)의 LED를 지정하십시오.

12. 기술 원리 소개

67-21S LED는 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 만들어진 반도체 이종 구조에 기반합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이들의 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 다시 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다. 이 경우 블루입니다. PLCC-2 패키지는 리드프레임 위에 반도체 다이를 장착하고, 미세 와이어로 연결하며, 다이를 보호하고 1차 광학 소자 역할을 하는 투명 에폭시 또는 실리콘 수지로 캡슐화합니다.

13. 기술 동향

67-21S와 같은 미들 파워 LED 시장은 계속 발전하고 있습니다. 주요 동향은 다음과 같습니다:
효율 증가(lm/W):칩 설계, 에피택셜 성장 및 패키지 추출 효율의 지속적인 개선으로 동일한 전기 입력에 대해 더 높은 광 출력이 가능해지고 있습니다.
색상 일관성 향상:더 엄격한 빈닝 허용 오차와 고급 제어 기술로 생산 로트 내 및 로트 간 색상 변동이 감소하고 있습니다.
신뢰성 향상:더 높은 작동 온도와 가혹한 환경을 견딜 수 있는 보다 견고한 패키지 재료(예: 고온 실리콘) 및 다이 부착 기술이 개발되고 있습니다.
애플리케이션 특화 최적화:LED는 식물 광수용체에 최적화된 스펙트럼을 가진 원예 또는 생체 리듬을 고려한 인간 중심 조명과 같은 특정 시장에 맞춰 점점 더 맞춤화되고 있습니다.