LTPL-C034UVD385 UV LED 데이터시트 - 3.8V 600mW 385nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTPL-C034UVD385은 전문적인 UV 경화 응용 분야 및 기타 일반적인 UV 공정을 위해 설계된 고출력 자외선 발광 다이오드입니다. 이 제품은 LED 기술에 내재된 에너지 효율성, 긴 수명, 신뢰성과 수은 증기 램프와 같은 기존 UV 광원을 대체하기에 적합한 높은 복사 출력을 결합한 고체 조명 솔루션을 대표합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 UV LED 시리즈는 기존 UV 기술에 비해 상당한 장점을 제공하도록 설계되었습니다. 주요 특징으로는 완전한 RoHS 준수 및 무연화를 통한 환경 및 규제 호환성 확보가 있습니다. 고체 상태 특성 덕분에 빈번한 전구 교체가 필요 없고 에너지 소비가 감소하여 운영 및 유지보수 비용이 낮습니다. 또한 I.C. 호환성을 제공하여 현대 전자 제어 시스템에의 통합을 용이하게 합니다. 주요 목표 시장은 잉크, 코팅제, 접착제용 산업용 UV 경화 시스템과 안정적인 385nm UV-A 광원이 필요한 과학, 의료 및 소독 장비를 포함합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

본 섹션에서는 LTPL-C034UVD385 UV LED에 대해 명시된 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

본 장치는 최대 연속 순방향 전류(If) 500 mA, 최대 소비 전력(Po) 2 와트로 정격화되어 있습니다. 동작 온도 범위(Topr)는 -40°C에서 +85°C로, 저장 온도 범위(Tstg)는 -55°C에서 +100°C로 더 넓게 지정됩니다. 최대 허용 접합 온도(Tj)는 110°C입니다. 신뢰성을 보장하고 영구적인 손상을 방지하기 위해서는 이 한계 내에서 동작하는 것이 중요합니다. 데이터시트는 역방향 바이어스 조건에서의 장시간 동작을 명시적으로 경고합니다.

2.2 전기-광학 특성

주변 온도 25°C, 순방향 전류 350mA의 표준 테스트 조건에서 측정된 주요 파라미터는 다음과 같습니다. 순방향 전압(Vf)의 전형적인 값은 3.8V이며, 범위는 2.8V(최소)에서 4.4V(최대)입니다. UV 스펙트럼 내의 총 광 출력 전력인 복사 플럭스(Φe)의 전형적인 값은 600 밀리와트(mW)이며, 범위는 460mW(최소)에서 700mW(최대)입니다. 피크 파장(Wp)은 385nm 대역에 중심을 두며, 빈 범위는 380nm에서 390nm입니다. 시야각(2θ1/2)은 전형적으로 130도로, 방사 패턴을 정의합니다. 접합부에서 케이스까지의 열저항(Rthjc)은 전형적으로 13.2 °C/W로, 열 관리 설계에 있어 중요한 파라미터입니다.

2.3 열 특성 분석

13.2 °C/W의 열저항 값은 반도체 접합부와 패키지 케이스 사이에서 소산되는 전력 와트당 온도 상승을 나타냅니다. 예를 들어, 350mA 및 3.8V(입력 전력 1.33W, 광 출력 약 600mW는 약 730mW의 열 발생을 의미함)의 전형적인 동작점에서 접합부와 케이스 사이의 온도 차이는 약 9.6°C가 됩니다. 특히 높은 주변 온도 환경이나 연속 동작 중에 접합 온도를 최대 110°C 이하로 유지하기 위해서는 효과적인 방열판 설계가 필수적입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LTPL-C034UVD385은 주요 성능 변동에 따라 유닛을 분류하는 빈닝 시스템을 사용하여, 설계자가 특정 응용 요구사항에 맞는 LED를 선택할 수 있도록 합니다.

3.1 순방향 전압(Vf) 빈닝

LED는 네 개의 전압 빈(V0 ~ V3)으로 분류됩니다. V0 빈은 가장 낮은 순방향 전압(2.8V - 3.2V)을, V3 빈은 가장 높은 순방향 전압(4.0V - 4.4V)을 가집니다. 빈 내 허용 오차는 +/- 0.1V입니다. 이는 동일한 Vf 빈의 LED들이 더 균일한 전압 강하를 가지므로, 여러 LED를 직렬로 구동할 때 더 나은 전류 매칭을 가능하게 합니다.

3.2 복사 플럭스(Φe) 빈닝

광 출력 전력은 R1부터 R6까지 라벨링된 여섯 개의 빈으로 분류됩니다. R1은 가장 낮은 출력 범위(460mW - 500mW)를, R6은 가장 높은 출력 범위(660mW - 700mW)를 나타냅니다. 허용 오차는 +/- 10%입니다. 이 빈닝은 노출 용량이 주요 파라미터인 경화 공정과 같이 일관된 UV 강도가 필요한 응용 분야에 매우 중요합니다.

3.3 피크 파장(Wp) 빈닝

UV 파장은 P3R(380nm - 385nm)과 P3S(385nm - 390nm) 두 가지 범주로 빈닝되며, 허용 오차는 +/- 3nm입니다. 특정 피크 파장은 수지나 코팅제 내 특정 광개시제가 최적 활성화 스펙트럼을 갖는 응용 분야에서 중요할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 다양한 조건에서 장치의 동작에 대한 깊은 통찰력을 제공하는 여러 특성 곡선이 포함되어 있습니다.

4.1 상대 복사 플럭스 대 순방향 전류

이 곡선은 광 출력(복사 플럭스)이 순방향 전류에 따라 증가하지만 완벽하게 선형적이지 않음을 보여줍니다. 특히 높은 전류에서는 열 효과 증가로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다. 이는 설계자가 출력 전력과 효율성 및 수명 사이의 균형을 맞추는 동작 전류를 선택하는 데 도움이 됩니다.

4.2 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선)

I-V 곡선은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 이는 올바른 구동 회로 설계에 필수적입니다. 이 곡선은 온도에 따라 이동하며, 주어진 전류에서 접합 온도가 증가하면 순방향 전압이 감소합니다.

4.3 상대 복사 플럭스 대 접합 온도

이는 열 관리에 있어 가장 중요한 곡선 중 하나입니다. 이 곡선은 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력 전력이 어떻게 저하되는지를 보여줍니다. 일관되고 높은 출력을 달성하고 LED의 동작 수명을 극대화하기 위해서는 낮은 접합 온도를 유지하는 것이 가장 중요합니다.

4.4 상대 스펙트럼 분포

이 그래프는 UV 스펙트럼 전반에 걸쳐 방출되는 빛의 강도를 나타냅니다. 이는 LED의 출력이 385nm를 중심으로 한 협대역 특성을 가지며, LED 기술의 전형적인 반치폭(FWHM) 특성을 가짐을 확인시켜 줍니다. 이는 기존 수은 램프의 광범위한 스펙트럼과 대조적입니다.

4.5 방사 특성

이 극좌표도는 빛의 공간적 분포(시야각)를 시각화합니다. 전형적인 130도의 시야각은 넓고 람베르시안과 유사한 방사 패턴을 나타내며, 이는 영역을 균일하게 조명하는 데 유용합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 외형 치수

LED 패키지는 데이터시트 도면에 제공된 특정 기계적 치수를 가집니다. 주요 허용 오차는 다음과 같이 명시됩니다: 대부분의 치수는 ±0.2mm의 허용 오차를 가지며, 렌즈 높이와 세라믹 기판 길이/너비는 ±0.1mm의 더 엄격한 허용 오차를 가집니다. 패키지 하단의 열 패드는 애노드 및 캐소드 전기 패드와 전기적으로 절연(중성)되어 있음이 명시되어 있으며, 이는 열 비아를 위한 PCB 레이아웃을 단순화합니다.

5.2 권장 PCB 부착 패드

PCB 설계를 위한 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 여기에는 애노드, 캐소드 및 열 패드 연결부의 크기와 간격이 포함됩니다. 이 권장 레이아웃을 따르는 것은 적절한 솔더 조인트 형성, 전기적 연결 및 가장 중요한 열 패드에서 PCB 구리 영역 및 하부 방열판으로의 효율적인 열 전달을 보장하는 데 중요합니다.

5.3 극성 식별

데이터시트 다이어그램은 애노드 및 캐소드 패드를 명확히 표시합니다. 장치 손상을 방지하기 위해 조립 시 올바른 극성을 준수해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

예열, 소킹, 리플로우 피크 온도(리플로우 테스트 조건에 따라 10초 동안 260°C를 초과하지 않음), 냉각 속도와 같은 주요 파라미터를 지정하는 상세한 리플로우 솔더링 프로파일이 제공됩니다. 주의사항은 모든 온도가 패키지 본체 표면을 참조함을 강조합니다. 급속 냉각 공정은 권장되지 않습니다. LED에 가해지는 열 응력을 최소화하기 위해 신뢰할 수 있는 접합을 달성하는 가능한 가장 낮은 솔더링 온도가 항상 바람직합니다.

6.2 핸드 솔더링 지침

핸드 솔더링이 필요한 경우, 권장 최대 조건은 최대 2초 동안 300°C이며, 이는 LED당 한 번만 수행해야 합니다. 솔더링 작업(리플로우 또는 핸드)의 총 횟수는 세 번을 초과해서는 안 됩니다.

6.3 세척 및 취급 주의사항

세척의 경우, 이소프로필 알코올과 같은 알코올 기반 용제만 사용해야 합니다. 지정되지 않은 화학 세척제는 LED 패키지를 손상시킬 수 있습니다. 정전기 방전(ESD) 및 렌즈에 대한 기계적 손상을 피하기 위해 장치를 주의하여 취급해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 포장

LED는 자동 피크 앤 플레이스 조립을 위해 엠보싱된 캐리어 테이프와 릴에 공급됩니다. 데이터시트는 테이프 포켓과 표준 7인치 릴 모두에 대한 상세 치수를 제공합니다. 주요 사양은 다음과 같습니다: 빈 포켓은 커버 테이프로 밀봉되며, 릴당 최대 500개, EIA-481-1-B 표준에 따라 테이프 상에서 허용되는 최대 연속 누락 부품 수는 2개입니다.

7.2 빈 코드 마킹

빈 분류 코드(Vf, Φe, Wp용)는 각 포장 백에 표시되어, 특정 성능 등급의 추적성 및 선택을 가능하게 합니다.

8. 응용 제안

8.1 전형적인 응용 시나리오

주요 응용 분야는 인쇄 장비의 잉크, 다양한 기판의 코팅제, 전자 조립의 접착제 경화를 포함한 산업 공정용 UV 경화입니다. 기타 잠재적 용도로는 특정 UV-A 파장이 필요한 형광 분석, 위조 감지 및 의료 치료 장치가 있습니다. 고체 상태 특성으로 인해 휴대용 또는 즉시 켜지는 장비에 적합합니다.

8.2 설계 고려사항 및 구동기 요구사항

LED는 전류 구동 장치입니다. 특히 여러 LED를 구동할 때 균일한 강도와 안정적인 동작을 보장하기 위해서는 정전압원이 아닌 정전류 구동기가 필수적입니다. 구동기는 LED의 순방향 전압 범위를 수용하면서 필요한 전류(예: 350mA)를 공급하도록 설계되어야 합니다. 직렬 연결의 경우, 구동기 전압은 직렬 연결된 모든 LED의 최대 Vf 합보다 높아야 합니다. 개별 전류 밸런싱 없이는 LED의 병렬 연결은 일반적으로 권장되지 않습니다. 열 관리는 기계적 설계에서 가장 중요한 측면입니다. 접합 온도를 안전한 한계 내로 유지하고 출력 안정성과 긴 수명을 보장하기 위해서는 고품질의 열 인터페이스와 적절한 방열판이 필요합니다.

9. 신뢰성 및 테스트

데이터시트는 제품의 견고성을 입증하는 포괄적인 신뢰성 테스트 계획을 설명합니다. 테스트에는 저온, 상온 및 고온 동작 수명(LTOL, RTOL, HTOL), 습열 동작 수명(WHTOL), 열 충격(TMSK), 솔더링 내열성(리플로우) 및 솔더링성 테스트가 포함됩니다. 모든 테스트에서 지정된 조건 하에서 10개 샘플 중 0개의 불량이 발생했습니다. 테스트 후 장치를 불량으로 판단하는 기준은 순방향 전압(Vf)이 초기 전형값의 ±10%를 초과하거나 복사 플럭스(Φe)가 초기 전형값의 ±30%를 초과하여 변동하는 것입니다.

10. 기술 비교 및 차별화

수은 아크 램프와 같은 기존 UV 광원과 비교하여, 이 UV LED는 즉시 켜기/끄기 기능, 예열 시간 없음, 더 긴 수명(전형적으로 수만 시간), 더 높은 에너지 효율, 유해한 수은 함유 없음, 새로운 폼 팩터를 가능하게 하는 컴팩트한 크기 등 뚜렷한 장점을 제공합니다. 다른 UV LED와 비교하여, 385nm 파장, 높은 전형적 복사 플럭스(600mW), 넓은 130도 시야각, 효율적인 냉각을 위한 절연된 열 패드를 갖춘 견고한 패키지의 특정 조합이 주요 차별화 요소를 형성합니다. 상세한 빈닝 시스템은 또한 빈닝되지 않거나 느슨하게 빈닝된 대안에 비해 시스템 설계에서 더 높은 정밀도를 가능하게 합니다.

11. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

Q: 어떤 구동 전류를 사용해야 합니까?

A: 본 장치는 350mA에서 특성화되었으며, 이는 출력과 효율성의 좋은 균형을 제공하는 전형적인 동작점입니다. 절대 최대 정격인 500mA까지 구동할 수 있지만, 이는 접합 온도를 증가시키고 수명을 단축시킬 수 있으므로 견고한 열 관리가 필수적입니다.

Q: 복사 플럭스 값을 어떻게 해석해야 합니까?

A: 복사 플럭스(Φe)는 모든 파장에 걸쳐 측정된 와트(또는 밀리와트) 단위의 총 광 출력 전력입니다. 이 UV LED의 경우, 이는 가시광선이 아닌 유용한 UV 전력을 나타냅니다. 이는 경화 응용 분야에서 노출 용량(에너지 = 전력 × 시간)을 계산하는 핵심 지표입니다.

Q: 열 관리가 왜 그렇게 중요합니까?

A: "상대 복사 플럭스 대 접합 온도" 곡선에서 보여주듯이, 출력 전력은 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 과도한 온도는 또한 LED 내부의 열화 메커니즘을 가속화하여 수명을 급격히 단축시킵니다. 13.2 °C/W의 열저항은 열이 얼마나 효과적으로 제거될 수 있는지를 정의합니다.

Q: 정전압 전원 공급 장치를 사용할 수 있습니까?

A: 아니요. LED의 순방향 전압은 온도와 개별 유닛 간에 변동합니다. 정전압원은 열 폭주를 초래할 수 있습니다. 이는 전류 증가가 더 많은 열을 발생시키고, 이는 Vf를 낮추어 더 많은 전류를 유발하며, 잠재적으로 LED를 파괴할 수 있습니다. 항상 정전류 구동기를 사용하십시오.

12. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: PCB 솔더 마스크용 벤치탑 UV 경화 스테이션 설계

설계자는 10cm x 10cm 영역에 걸쳐 균일한 UV 노출이 필요합니다. 130° 시야각을 가진 LTPL-C034UVD385를 사용하여 균일한 조사도를 달성하기 위한 LED의 필요한 높이와 배열 간격을 계산할 수 있습니다. 더 높은 강도를 위해 R5 또는 R6 플럭스 빈의 LED를 선택하고, 직렬로 배선할 때 일관된 전류 소모를 위해 동일한 Vf 빈(예: V1)의 LED를 선택합니다. 직렬 연결에 필요한 총 전류를 공급할 수 있는 정전류 구동기가 선택됩니다. 알루미늄 PCB는 권장 패드 레이아웃으로 설계되며, 대형 구리 영역과 팬이 장착된 외부 방열판에 연결된 열 비아가 통합됩니다. 데이터시트의 리플로우 프로파일이 피크 앤 플레이스 머신에 프로그래밍됩니다. 조립 후, 이 스테이션은 수은 램프와 관련된 열과 오존 없이 즉각적이고 일관된 경화를 제공합니다.

13. 동작 원리 소개

LED는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때, 에너지는 광자(빛) 형태로 방출됩니다. 방출된 빛의 파장(색상)은 활성 영역에 사용된 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. LTPL-C034UVD385의 경우, 특정 반도체 화합물(일반적으로 질화 알루미늄 갈륨 - AlGaN 기반)이 385nm 자외선(UV-A) 범위의 광자에 해당하는 밴드갭을 갖도록 설계되었습니다. 패키지에는 광 출력을 형성하고 반도체 다이를 보호하는 1차 광학 렌즈가 포함됩니다.

14. 기술 동향 및 전망

UV LED 시장은 수은 기반 램프의 세계적 퇴출(미나마타 협약)과 더 효율적이고 컴팩트하며 제어 가능한 광원에 대한 수요에 의해 주도되고 있습니다. 주요 동향에는 광 출력 전력 대 전기 입력 전력의 비율인 벽 플러그 효율(WPE)의 지속적인 개선이 포함됩니다. 더 높은 효율성은 동일한 UV 출력에 대해 더 적은 폐열을 의미합니다. 또한 단일 LED 패키지당 최대 광 출력 전력을 증가시키고 더 높은 동작 온도 및 전류에서 신뢰성과 수명을 개선하기 위한 지속적인 개발이 진행 중입니다. 더 나아가, 특히 살균 응용 분야를 위한 더 깊은 UV-C 스펙트럼으로의 가용 파장 범위 확장에 초점을 맞춘 연구가 진행 중이지만, 질화 알루미늄(AlN)과 같은 다른 재료가 필요합니다. LED, 구동기 및 센서를 스마트 모듈로 결합하는 시스템 수준 통합으로의 추세도 뚜렷합니다.