SMD 미들 파워 LED 67-21S 데이터시트 - PLCC-2 패키지 - 파 레드 720-750nm - 60mA 135mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 PLCC-2 패키지의 표면 실장 장치(SMD) 미들 파워 LED에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 AIGaInP 칩을 활용하여 파 레드 스펙트럼에서 빛을 방출하므로, 일반 조명을 넘어선 특수 조명 애플리케이션에 적합합니다. 컴팩트한 폼 팩터, 넓은 시야각, 환경 규정 준수(무연, RoHS)가 주요 특징입니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 LED의 주요 장점은 해당 파워 클래스 대비 높은 효율과 넓은 120도 시야각으로, 광범위하고 균일한 빛 분포를 보장합니다. 컴팩트한 PLCC-2 패키지는 다양한 조명 기구에의 설계 통합을 용이하게 합니다. 타겟 시장은 매우 특화되어 있으며, 분위기 조성을 위한 장식 조명, 무대 및 스튜디오용 엔터테인먼트 조명, 그리고 파 레드 파장이 식물 생리, 광형태형성 및 개화 반응에 영향을 미치는 것으로 알려진 농업 조명과 같이 특정 빛 스펙트럼이 필요한 애플리케이션에 초점을 맞추고 있습니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 작동 한계를 정의합니다. 장치는 연속 순방향 전류(I_F) 60 mA, 펄스 조건(듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 10ms)에서 허용 가능한 피크 순방향 전류(I_FP) 120 mA로 정격화되어 있습니다. 최대 소비 전력(P_d)은 135 mW입니다. 작동 온도 범위는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위는 -40°C에서 +100°C로 약간 더 넓습니다. 접합부에서 납땜 지점까지의 열저항(R_{th J-S})은 50 °C/W로 지정되어 있으며, 이는 열 관리 설계에 매우 중요합니다. 최대 허용 접합 온도(T_j)는 115°C입니다. 리플로우 납땜 시 260°C에서 10초, 핸드 납땜 시 350°C에서 3초의 납땜 가이드라인이 제공됩니다. 중요한 참고 사항으로, 장치의 정전기 방전(ESD) 민감성을 강조하며 적절한 취급 절차가 필요함을 명시합니다.

2.2 전기광학적 특성

이 파라미터들은 표준 테스트 조건(납땜 지점 온도 = 25°C, I_F= 60mA)에서 측정됩니다. 핵심 성능 지표는 복사 파워(Iv)로, 최소 15 mW에서 최대 50 mW 범위이며, 이 범위 내에 전형적인 값이 포함되고 허용 오차는 ±11%입니다. 순방향 전압(V_F)은 1.5V에서 2.2V 범위이며 허용 오차는 ±0.1V입니다. 시야각(2θ_1/2)은 전형적으로 120도입니다. 역전류(I_R)는 역전압(V_R) 5V에서 최대 1.5 µA로 지정됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

일관성을 보장하고 정밀한 선택을 가능하게 하기 위해, LED는 주요 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다.

3.1 복사 파워 빈

복사 출력은 A3부터 B2까지 라벨이 붙은 빈으로 분류됩니다. 빈 A3는 15-20 mW, A4는 20-25 mW, A5는 25-30 mW, B1은 30-40 mW, B2는 40-50 mW를 포함하며, 모두 I_F=60mA에서 측정됩니다.

3.2 순방향 전압 빈

순방향 전압은 0.1V 단계로 빈닝됩니다. 빈 코드 22부터 28은 각각 1.5-1.6V부터 2.1-2.2V까지의 전압 범위에 해당합니다(I_F=60mA).

3.3 피크 파장 빈

이는 스펙트럼 애플리케이션에 있어 중요한 빈입니다. 파 레드 방출은 피크 파장에 따라 빈닝됩니다: FA3 (720-730 nm), FA4 (730-740 nm), FA5 (740-750 nm). 주/피크 파장의 측정 허용 오차는 ±1nm입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서의 장치 동작을 설명하는 여러 그래프를 제공합니다.

4.1 스펙트럼 분포

스펙트럼 그래프는 약 645nm에서 795nm까지의 파장에 걸친 상대 발광 강도를 보여주며, 파 레드 영역(720-750nm)에서 뚜렷한 피크를 나타내어 AIGaInP 칩의 방출 특성을 확인시켜 줍니다.

4.2 열적 및 전기적 특성

그림 1: 순방향 전압 변화 대 접합 온도는 V_F가 접합 온도(T_j)가 25°C에서 115°C로 증가함에 따라 선형적으로 감소함을 보여주며, 이는 반도체 접합부의 전형적인 동작입니다.

그림 2: 상대 복사 파워 대 순방향 전류는 구동 전류와 광 출력 사이의 비선형 관계를 보여주며, 더 높은 전류에서 효율이 감소함을 나타냅니다.

그림 3: 상대 발광 강도 대 접합 온도는 정규화된 광 출력을 T_j에 대해 도시하며, 온도 상승에 따라 효율이 감소함을 보여주어 열 관리의 중요성을 강조합니다.

그림 4: 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)는 25°C에서의 기본적인 다이오드 특성을 묘사합니다.

그림 5: 최대 구동 순방향 전류 대 납땜 온도는 디레이팅 곡선으로, 주어진 R_{th j-s}=50°C/W를 기준으로 주변/납땜 지점 온도가 증가함에 따라 최대 안전 작동 전류를 감소시켜야 함을 나타냅니다.

그림 6: 방사 다이어그램는 공간적 강도 분포를 보여주는 극좌표 그래프로, 넓고 람베르트형에 가까운 방출 패턴을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

PLCC-2 패키지의 상세 치수 도면이 제공됩니다. 주요 치수로는 전체 길이와 너비, LED 칩 캐비티의 크기와 위치, 애노드/캐소드 패드 위치 등이 포함됩니다. 도면은 별도 명시되지 않는 한 표준 허용 오차 ±0.1 mm를 지정합니다. 패키지는 투명 수지(워터 클리어 레진)를 사용합니다.

6. 납땜 및 조립 가이드라인

절대 최대 정격은 납땜 조건을 지정합니다: 리플로우 시 260°C에서 10초, 핸드 납땜 시 350°C에서 3초입니다. "사용 시 주의사항" 섹션은 LED와 직렬로 전류 제한 저항을 사용할 것을 강력히 권고합니다. 다이오드의 지수적 I-V 특성은 작은 전압 변화가 크고 파괴적일 수 있는 전류 서지를 유발할 수 있기 때문입니다. 저장 시에는 습기 방지 배리어 백을 생산 라인에서 사용할 준비가 될 때까지 열지 않는 것이 중요합니다. 이는 습기 흡수를 방지하여 리플로우 납땜 중 "팝콘 현상"을 일으키지 않도록 하기 위함입니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

LED는 방습 테이프 및 릴에 공급됩니다. 캐리어 테이프 치수가 지정되어 있으며, 릴당 4000개를 보관합니다. 릴 및 캐리어 테이프에 대한 상세 도면이 포함되어 있으며, 표준 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 포장 과정은 건제와 설명 라벨이 들어 있는 알루미늄 방습 백에 릴을 넣는 것을 포함합니다.

7.2 라벨 설명

릴 라벨에는 다음 필드가 포함됩니다: 고객 제품 번호(CPN), 제품 번호(P/N), 포장 수량(QTY), 발광 강도 등급(CAT), 주 파장 등급(HUE), 순방향 전압 등급(REF), 로트 번호(LOT No).

8. 애플리케이션 제안

8.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

• 장식 및 엔터테인먼트 조명:짙은 레드 앰비언트 조명, 건축물 액센트 조명, 또는 무대 및 스튜디오 설정의 특수 효과를 생성하는 데 사용됩니다.
• 농업 조명:이는 핵심 애플리케이션입니다. 파 레드 광(700-750nm)은 식물 광수용체 피토크롬과 상호작용하여 종자 발아, 그늘 회피, 개화에 영향을 미칩니다. 종종 원예 조명 시스템에서 적색 및 청색 LED와 결합되어 식물 생장과 발달을 최적화하는 데 사용됩니다.
• 일반 용도:"일반"이라고 명명되었지만, 이는 특정 레드 색상이 요구되는 표시등이나 상태 표시등을 가리킬 가능성이 높습니다. 다만 파 레드 스펙트럼은 표준 표시등에는 덜 일반적입니다.

8.2 설계 고려사항

설계자는 적절한 정전류 구동을 구현하거나 직렬 저항을 사용하여 과전류를 방지해야 합니다. 열 관리가 매우 중요합니다. 50 °C/W의 열저항은 납땜 패드에서 방열판이나 PCB 구리 영역으로의 효과적인 열 경로를 필요로 하여 낮은 접합 온도를 유지하고 장기적인 신뢰성과 안정적인 광 출력을 보장합니다. 광학 설계 시 원하는 빔 패턴을 달성하기 위해 넓은 시야각을 고려해야 합니다.

9. 신뢰성 및 테스트

90% 신뢰 수준과 10% 로트 허용 불량률(LTPD)로 수행되는 포괄적인 신뢰성 테스트 계획이 요약되어 있습니다. 테스트에는 납땜 열 저항, 온도 사이클링(-40°C ~ +100°C), 고온/고습 수명(85°C/85% RH), 저온 수명(-40°C), 고온 수명(60°C 및 85°C), 펄스 ON/OFF 사이클링, 열 충격, 전력 온도 사이클링이 포함됩니다. 각 테스트에는 특정 조건, 지속 시간(최대 3000시간), 샘플 크기(8개), 합격 기준(불량 0개 허용, 1개 불량 시 로트 불합격)이 있습니다.

10. 기술 비교 및 차별화

동일한 PLCC-2 패키지(종종 백색광에 사용됨)의 표준 미들 파워 LED와 비교할 때, 이 장치의 주요 차별점은 파 레드 스펙트럼에서 방출하는 특화된 AIGaInP 반도체 소재입니다. 표준 LED는 청색/녹색용 InGaN이나 표준 적색/호박색용 AlGaInP를 사용할 수 있지만, 이 특정 파장 타겟(720-750nm)은 틈새 생물학적 및 미학적 애플리케이션에 부합합니다. 성능 파라미터(효율, 전압)는 이 스펙트럼 영역에 맞게 최적화되어 있습니다.

11. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 전류 제한 저항이 왜 필수인가요?

A: LED의 순방향 전압은 음의 온도 계수와 제조 허용 오차를 가지고 있습니다. 저항 없이는 공급 전압의 약간의 증가나 가열로 인한 V_F의 감소가 전류를 지수적으로 증가시켜 절대 최대 정격을 초과하고 장치를 파괴할 수 있습니다.

Q: 파트 번호의 빈 코드를 어떻게 해석하나요?

A: 파트 번호는 특정 주문 로트가 충족하는 복사 파워(예: A3, B2), 순방향 전압(예: 22, 28), 피크 파장(예: FA4)에 대한 특정 빈을 인코딩할 가능성이 높습니다. 이는 특성이 밀집된 LED를 수신하도록 보장합니다.

Q: 이 LED를 피크 전류(120mA)로 연속 구동할 수 있나요?

A: 아닙니다. 피크 순방향 전류 정격은 펄스 동작 전용입니다(1/10 듀티 사이클, 10ms 펄스 폭). 연속 동작은 그림 5에 따라 고온에서 요구되는 디레이팅을 고려하여 60mA 순방향 전류 정격을 초과해서는 안 됩니다.

12. 실용적 사용 사례 예시

시나리오: 광주기 민감 꽃을 재배하는 수직 농업 랙용 보조 조명 모듈 설계

설계 목표는 일일 광주기 끝에 짧은 파 레드 광을 제공하여 개화를 촉진하는 것입니다. 이 LED들의 어레이는 최적의 방열을 위해 금속 코어 PCB(MCPCB)에 배치될 것입니다. 스트링당 60mA로 설정된 정전류 LED 드라이버가 사용될 것입니다. 넓은 120도 시야각은 복잡한 2차 광학 없이도 좋은 캐노피 침투를 보장합니다. 특정 파장 빈(예: 730-740nm용 FA4)은 목표 식물 종의 피토크롬 반응에 기초하여 선택될 것입니다. 모듈은 메인 백색등이 꺼진 후 15분 동안 켜지도록 프로그래밍될 것입니다.

13. 동작 원리

이 LED는 순방향 바이어스로 동작하는 반도체 광다이오드입니다. 순방향 전압(1.5-2.2V)을 초과하는 전압이 인가되면, 전자와 정공이 각각 n형 및 p형 반도체 층에서 활성 영역으로 주입됩니다. AIGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드)로 만들어진 활성 영역 내에서, 이들 전하 캐리어는 재결합합니다. 이 재결합 사건의 상당 부분은 전기발광이라는 과정을 통해 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AIGaInP 합금의 특정 밴드갭 에너지는 방출되는 광자의 파장을 결정하며, 이 경우 스펙트럼의 파 레드 부분(720-750 nm)에 해당합니다.

14. 기술 트렌드

이 파 레드 장치와 같은 협대역, 파장 특정 LED의 사용은 비일반 조명 분야에서 성장하는 트렌드입니다. 원예에서는 청색, 적색, 파 레드, 때로는 녹색 또는 UV 파장의 정밀한 조합을 사용하여 다양한 식물 특성(생장 속도, 형태, 영양분 함량, 개화)을 최적화하는 "광 레시피" 연구가 진행되고 있습니다. 이는 이러한 특정 스펙트럼 대역에서 효율적이고 신뢰할 수 있는 LED에 대한 수요를 증가시킵니다. 더 나아가, 반도체 에피택시의 발전은 더 엄격한 파장 빈닝과 역사적으로 더 어려웠던 이러한 더 긴 파장에서의 더 높은 효율을 가능하게 합니다. 이러한 LED를 적응형 조명 시스템을 위한 스마트 센서 및 제어와 통합하는 것은 핵심 발전 방향을 나타냅니다.