SMD Middle Power LED 67-22ST 데이터시트 - PLCC-2 패키지 - 2.0x1.6x0.7mm - 1.8-2.7V - 150mA - Far Red (720-750nm) - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 PLCC-2 패키지로 캡슐화된 표면 실장 장치(SMD) 미들 파워 LED의 기술 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 AlGaInP 칩 기술을 활용하여 원적외선(Far Red) 스펙트럼의 빛을 방출합니다. 효율적이고 컴팩트하며 넓은 시야각을 요구하는 응용 분야에 사용하도록 설계되었습니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

The primary advantages of this LED include its high efficacy and middle power consumption profile, making it suitable for a balance between performance and thermal management. The package offers a wide viewing angle of 120 degrees, ensuring broad light distribution. It is constructed with environmentally friendly materials, being Pb-free, compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). The product also follows ANSI binning standards for consistent performance categorization.

1.2 목표 적용 분야 및 시장

이 LED는 Far Red 파장의 이점을 활용하는 특정 조명 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 주요 사용 사례로는 특정 색상 효과가 요구되는 장식 및 엔터테인먼트 조명이 포함됩니다. 중요한 응용 분야는 농업 조명, 특히 원예 조명입니다. Far Red 빛(720-750nm)은 식물의 광형태형성에 중요한 역할을 하여 종자 발아, 줄기 신장 및 개화와 같은 과정에 영향을 미칩니다. 또한 특정 스펙트럼 출력이 적용 가능한 일반 조명 용도에도 적합합니다.

2. 기술 사양 및 심층 해석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이는 납땜점 온도(T_납땜) 25°C.

• 순방향 전류 (I_F): 150 mA - 신뢰성 있는 동작을 위해 권장되는 최대 연속 DC 전류입니다.
• Peak Forward Current (I_FP): 300 mA - 듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 10ms의 펄스 조건에서만 적용 가능합니다. 순간적으로라도 연속 전류 정격을 초과하면 LED의 성능이 저하될 수 있습니다.
• 전력 소모 (P_d): 405 mW - 패키지가 소모할 수 있는 최대 전력으로, V_F * I_F 및 열적 한계로부터 계산됨.
• 동작 온도 (T_opr): -40°C ~ +85°C - 정상 작동을 위한 주변 온도 범위.
• Storage Temperature (T_stg): -40°C ~ +100°C.
• 열 저항 (R_{th J-S}): 50 °C/W - 이 중요한 파라미터는 반도체 접합부에서 납땜 지점까지 와트당 발생하는 온도 상승을 정의합니다. 값이 낮을수록 칩 외부로의 열 전달이 더 우수함을 나타냅니다.
• 접합 온도 (T_j): 115 °C - 반도체 접합부 자체의 최대 허용 온도입니다.
• 납땜 온도: 해당 장치는 260°C에서 10초간 리플로우 솔더링 또는 350°C에서 3초간 핸드 솔더링을 견딜 수 있습니다. 정전기 방전(ESD)에 민감하므로 적절한 취급 절차가 필요합니다.

2.2 전기-광학 특성

이는 T_납땜 = 25°C 및 I_F = 150mA, 별도 명시되지 않는 한.

• Radiometric Power (Φ_e): 80 ~ 160 mW - 방출되는 총 복사 플럭스(광 출력). 허용 오차는 ±11%입니다.
• Forward Voltage (V_F): 1.8 ~ 2.7 V - 지정된 전류에서 LED 양단의 전압 강하. 허용 오차는 ±0.1V입니다. 낮은 V_F 주어진 전류에서 일반적으로 더 높은 전기 효율을 나타냅니다.
• 시야각 (2θ_1/2): 120도 - 광도가 최대 광도(축상)의 절반이 되는 전체 각도입니다.
• 역전류 (I_R): V = 5V에서 10 µA (최대)_R = 5V - LED는 역방향 바이어스를 위해 설계되지 않았으며, 이 파라미터는 누설 전류를 나타냅니다.

3. Binning System 설명

제품의 일관성을 보장하기 위해 빈으로 분류됩니다. 설계자는 애플리케이션 요구 사항에 적합한 빈을 선택해야 합니다.

3.1 Radiometric Power Binning

I에서 Binned_F=150mA. 코드 C1부터 C4까지는 증가하는 출력 전력 범위를 나타냅니다(예: C1: 80-100mW, C4: 140-160mW). ±11% 공차는 각 빈(bin) 내에서 적용됩니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

I에서 Binned_F=150mA. 코드 25부터 33까지는 1.8-1.9V(빈 25)부터 2.6-2.7V(빈 33)까지 0.1V 단계의 전압 범위를 나타냅니다. ±0.1V 공차가 적용됩니다. 좁은 전압 빈에서 LED를 선택하면 다중 LED 어레이용 구동기 설계를 단순화할 수 있습니다.

3.3 피크 파장 빈닝

I에서 Binned_F=150mA. 이는 스펙트럼 출력을 정의합니다:

• FA3: 720 - 730 nm
• FA4: 730 - 740 nm
• FA5: 740 - 750 nm

우세/피크 파장 측정 허용 오차는 ±1nm입니다. 이 정밀한 빈닝은 특정 광자 파장이 식물의 다양한 반응을 유발하는 원예와 같은 응용 분야에서 매우 중요합니다.

4. Performance Curve Analysis

4.1 스펙트럼 분포

제공된 스펙트럼 그래프는 AlGaInP Far Red LED의 전형적인 발광 곡선을 보여줍니다. 피크는 분류 범위(720-750nm) 내에 있으며, 이 반도체 물질의 특성인 상대적으로 좁은 스펙트럼 대역폭(반치폭 - FWHM)을 가져 색순도를 보장합니다.

4.2 순방향 전압 대 접합 온도 (Fig.1)

이 곡선은 순방향 전압(V_F)이 음의 온도 계수를 가짐을 보여줍니다. 접합 온도(T_j)가 25°C에서 115°C로 증가함에 따라, V_F 감소합니다. 이는 반도체 다이오드의 기본적인 특성입니다. 정전류 구동기의 경우 이는 큰 문제가 되지 않지만, 열 설계 및 V_F 를 T_j.

4.3 상대 방사측정 파워 대 순방향 전류 (Fig.2)

광 출력은 전류에 대해 준선형적입니다. 출력은 전류가 증가함에 따라 증가하지만, 효율(mW/mA)은 일반적으로 열 증가와 효율 저하로 인해 더 높은 전류에서 감소합니다. 최대 전류보다 상당히 낮은 전류(예: 150mA 대신 100mA)에서 동작시키면 효율과 수명을 향상시킬 수 있습니다.

4.4 접합 온도 대비 상대 발광 강도 (Fig.3)

이 그래프는 열 담금질 현상을 보여줍니다. T가_j 상승함에 따라 복사 출력이 감소합니다. 효과적인 열 관리(예: 우수한 열 비아를 갖춘 PCB와 방열판 사용)를 통해 낮은 접합 온도를 유지하는 것은 안정적인 광 출력과 긴 수명을 유지하는 데 중요합니다.

4.5 순방향 전류 대 순방향 전압 (Fig.4)

이는 다이오드의 전형적인 I-V 곡선으로, 지수적 관계를 보여줍니다. 곡선은 온도에 따라 이동합니다(Fig.1 참조). 제공된 그래프는 T_S=25°C 조건에서의 것입니다.

4.6 최대 구동 전류 대 솔더링 온도 (Fig.5)

이 디레이팅 곡선은 신뢰성에 필수적입니다. 이는 납땜 지점(그리고 연장하여 접합부)의 온도가 상승하면 허용 가능한 최대 순방향 전류를 반드시 감소시켜야 함을 보여줍니다. 예를 들어, 납땜 지점이 100°C에 도달하면 최대 연속 전류는 150mA보다 현저히 적습니다. 이 그래프는 주어진 R_{th J-S} 가 50°C/W임을 기반으로 합니다.

4.7 방사 패턴 (Fig.6)

극좌표 플롯은 0°(정축)부터 90°까지의 각도에 따른 상대적 강도를 보여주며 120도의 시야각을 시각화합니다. 이 패턴은 람베르시안 또는 준-람베르시안으로 나타나며, 물처럼 투명한 수지 돔을 가진 이 패키지 타입에서는 일반적인 현상입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

PLCC-2 패키지의 표준 치수는 2.0mm(길이) x 1.6mm(너비) x 0.7mm(높이)입니다. 치수 도면에는 애노드 및 캐소드 패드 위치, 렌즈, 기계적 공차(달리 명시되지 않는 한 일반적으로 ±0.1mm) 등 주요 특징이 명시되어 있습니다. 칩은 리플렉터 컵에 장착됩니다.

5.2 극성 식별

패키지에는 표시된 캐소드가 있습니다(일반적으로 캐소드 패드의 녹색 음영, 노치 또는 패키지 해당 측면의 모따기로 표시됨). 조립 시 올바른 극성은 손상을 방지하기 위해 필수적입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

본 소자는 리플로우 솔더링 시 최대 260°C에서 10초까지 허용됩니다. 열 충격을 최소화하기 위해 충분히 예열하고, 솔더 리플로우에 필요한 피크 온도에 도달한 후 제어된 속도로 냉각하는 프로파일을 따르는 것이 중요합니다. 액상선 온도 이상 유지 시간(TAL)은 솔더 페이스트 제조사의 사양에 따라 제어해야 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 솔더링 아이언 팁 온도는 350°C를 초과해서는 안 되며, 패드당 접촉 시간은 3초로 제한해야 합니다. 가는 팁이 달린 저출력 아이언(예: 30W)을 사용하십시오. LED 본체에 직접 열을 가하지 말고 PCB 패드에 열을 가한 후 솔더를 도입하십시오.

6.3 보관 및 취급

본 부품은 습기에 민감합니다(방습 포장에 함의된 MSL 등급). 보호 백이 개봉되거나 노출 시간 제한을 초과할 경우, "팝콘 현상" 손상을 방지하기 위해 리플로우 전 베이킹이 필요합니다. 항상 ESD 예방 조치를 취하여 취급하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 릴 및 테이프 사양

LED는 릴에 감겨진 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 릴 치수, 포켓 간격(피치), 테이프 너비는 표준 SMD 픽앤플레이스 장비와 호환되도록 규정됩니다. 각 릴에는 4000개가 들어 있습니다.

7.2 방습 포장

릴은 습기 방지 알루미늄 백 내부에 건조제와 함께 밀봉되어 건조 환경을 유지하며 Moisture Sensitivity Level (MSL) 요구사항을 충족합니다.

7.3 라벨 설명

릴 라벨에는 주요 정보가 포함되어 있습니다: Customer's Product Number (CPN), Product Number (P/N), Packing Quantity (QTY), 그리고 Luminous Intensity Rank (CAT), Dominant Wavelength Rank (HUE), Forward Voltage Rank (REF)에 대한 특정 빈 코드, 그리고 Lot Number (LOT No).

8. 응용 제안 및 설계 고려사항

8.1 열 관리

주어진 R_{th J-S} 50°C/W의 열저항을 고려할 때, 정격 전류에서의 안정적인 동작을 위해서는 효과적인 방열 설계가 필수적입니다. LED의 열 경로(보통 캐소드 패드)에 연결된 전용 열 패드가 있는 PCB를 사용하고, 열 비아를 통해 내부 접지면이나 외부 방열판으로 열을 전달해야 합니다. 특정 보드의 열저항에 대한 최대 안전 동작 전류를 결정하려면 디레이팅 곡선(Fig.5)을 반드시 사용해야 합니다.

8.2 Electrical Drive

LED는 항상 정전압이 아닌 정전류원으로 구동해야 합니다. 이렇게 하면 광출력이 안정화되고 LED가 열 폭주로부터 보호됩니다. 구동기는 원하는 동작 전류에서 선택한 빈(1.8-2.7V)의 순방향 전압 범위에 맞게 정격이 지정되어야 합니다. 아날로그(전류 감소) 방식 디밍에서 발생할 수 있는 색편이를 피하기 위해 디밍에는 펄스 폭 변조(PWM) 방식을 구현하는 것을 고려하십시오.

8.3 광학 통합

더 집중된 빔이 필요한 경우, 120도의 넓은 시야각은 2차 광학 소자(렌즈, 반사판)를 필요로 할 수 있습니다. 워터클리어 수지는 높은 광추출을 가능하게 합니다. 원예 응용의 경우, 조명기구 설계가 목표 영역 전체에 걸쳐 균일한 Far Red 광자 플럭스를 제공하도록 해야 하며, 이는 종종 다른 파장(예: 딥 레드 660nm, 블루)과 결합되어 사용됩니다.

9. 신뢰성 및 품질 보증

데이터시트에는 신뢰도 수준 90%, Lot Tolerance Percent Defective (LTPD) 10% 조건으로 수행된 포괄적인 신뢰성 시험 목록이 기재되어 있습니다. 시험 항목은 다음과 같습니다:

• 내열성 시험 (260°C/10초, 3회)
• 온도 사이클링 (-40°C ~ +100°C)
• 고온/고습 수명 (85°C/85% RH, 1000시간)
• 고온/저온 저장 및 동작 수명 시험
• 펄스 및 열 충격 시험

이러한 시험은 다양한 환경 스트레스 하에서 패키지 구조, 와이어 본드 및 반도체 무결성의 견고성을 검증합니다.

10. 기술 원리 및 동향

10.1 동작 원리

이 LED는 Aluminum Gallium Indium Phosphide (AlGaInP) 반도체를 기반으로 합니다. 순방향 전압이 인가되면, 활성 영역에서 전자와 정공이 재결합하며 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 합금의 특정 밴드갭 에너지가 방출 파장을 결정하며, 본 제품의 경우 720-750nm 원적외선(Far Red) 범위에 해당합니다. PLCC-2 패키지는 환경 보호, 광 추출용 1차 렌즈 및 열 경로를 제공합니다.

10.2 산업 환경과 트렌드

이러한 Middle Power LED는 저전력 지시등 LED와 고출력 조명 LED 사이의 틈새 시장을 채웁니다. 이들은 비용, 효율(lm/W 또는 mW/W), 그리고 열 관리의 용이성 사이에서 좋은 절충안을 제공합니다. Far Red LED에 대한 수요는 제어 환경 농업(CEA) 및 원예 조명의 확대와 함께 크게 증가했으며, 이 분야에서는 특정 광 레시피를 사용하여 식물의 생장, 수확량 및 품질을 최적화합니다. AlGaInP LED의 외부 양자 효율(EQE)과 신뢰성을 향상시키는 연구, 특히 효율 저하 관리 및 고온에서의 성능 유지에 대한 연구가 지속되고 있습니다.