1. 제품 개요
UVC3535CZ0315 시리즈는 까다로운 자외선(UVC) 응용 분야를 위해 특별히 설계된 고신뢰성 세라믹 기반 LED 솔루션을 대표합니다. 이 제품은 살균 효능이 가장 중요한 환경에서 일관된 성능을 제공하도록 설계되었습니다. 그 핵심 장점은 견고한 세라믹 패키지에 있으며, 이는 기존 플라스틱 패키지에 비해 우수한 열 관리 기능을 제공하여 더 긴 작동 수명과 안정적인 출력에 직접적으로 기여합니다. 주요 타겟 시장은 신뢰할 수 있는 UVC 방출이 중요한 전문가용 및 소비자용 소독 장치, 정수 시스템 및 공기 살균 장치 제조업체를 포함합니다.
2. 기술 파라미터 심층 분석
2.1 광도 및 전기적 특성
이 LED는 정격 순방향 전류(IF) 300mA에서 동작합니다. 순방향 전압(VF)은 5.0V에서 8.0V까지의 지정된 범위를 가지며, 이는 적절한 전류 조절을 보장하기 위한 구동 회로 설계의 핵심 매개변수입니다. 전체 광 출력 전력을 측정하는 복사 플럭스는 표준 시험 조건에서 최소 20mW, 전형적 25mW, 최대 30mW로 규정되어 있습니다. 피크 파장은 270nm에서 285nm 범위에 중심을 두고 있으며, 이는 미생물의 DNA/RNA를 파괴하는 데 가장 효과적인 대역 내에 있습니다.
2.2 절대 최대 정격 및 열적 특성
절대 최대 정격을 준수하는 것은 장치의 수명에 필수적입니다. 허용 가능한 최대 DC 순방향 전류는 300mA입니다. 본 장치는 2000V(HBM)까지의 정전기 방전(ESD)을 견딜 수 있으며, 이는 취급 및 조립 시 중요한 신뢰성 특징입니다. 최대 접합 온도(TJ)는 90°C로 정격되어 있습니다. 접합에서 납땜 지점까지의 열저항(Rth)는 20°C/W입니다. 이 값은 방열판 설계에 매우 중요합니다. 예를 들어, 최대 300mA 구동 전류에서 소비 전력은 최대 2.4W(8.0V * 0.3A)에 달할 수 있으며, 이는 접합 온도를 솔더 접점 온도보다 최대 48°C까지 상승시킬 수 있습니다. 따라서 TJ 를 안전한 한계 내로 유지하려면 솔더 접점 온도를 낮게 유지하는 것이 중요합니다.
동작 온도 범위는 -40°C ~ +85°C이며, 저장 온도 범위는 -40°C ~ +100°C로, 다양한 환경 조건에 적합함을 나타냅니다.
3. Binning System 설명
제품은 적용 시 일관성을 보장하기 위해 빈으로 분류됩니다. 이러한 빈을 이해하는 것은 설계와 조달에 있어 핵심입니다.
3.1 Radiant Flux Binning
Radiant flux는 두 가지 범주로 구분됩니다: Q4 (20-25mW)와 Q5 (25-30mW). 설계자는 해당 응용 분야에 필요한 조사량(irradiance dose)에 따라 적절한 빈(bin)을 선택해야 합니다.
3.2 Peak Wavelength Binning
피크 파장(peak wavelength)은 엄격하게 제어되며 다음과 같이 구분(binning)됩니다: U27A (270-275nm), U27B (275-280nm), U28 (280-285nm). 이 범위 내에서 살균 효과(germicidal effectiveness)는 약간씩 다를 수 있으므로, 최적화된 시스템 성능을 위해 빈(bin) 선택이 중요할 수 있습니다.
3.3 순방향 전압 등급 구분
순방향 전압은 5.0V에서 8.0V까지 0.5V 단위로 등급이 구분됩니다 (예: 5.0-5.5V는 5055, 5.5-6.0V는 5560 등). 이는 주로 구동 회로의 효율을 고려하고, 어레이로 사용할 때 전기적 특성이 유사한 LED를 그룹화하기 위한 것입니다.
4. 성능 곡선 분석
4.1 Spectrum and Relative Radiant Flux vs. Current
스펙트럼 곡선은 특정 파장(예: 270-285nm)을 중심으로 한 좁은 방출 피크를 보여주며, 사이드밴드 방출이 최소화되어 UVC 광원으로서의 순도를 확인시켜 줍니다. Relative Radiant Flux vs. Forward Current 곡선은 정격 300mA까지 거의 선형적이며, 이는 우수한 효율성과 전류에 따른 예측 가능한 출력 스케일링을 나타냅니다.
4.2 순방향 전류 vs. 순방향 전압 & Peak Wavelength vs. Current
I-V 곡선은 다이오드의 전형적인 지수 특성을 나타냅니다. 순방향 전압은 전류가 증가함에 따라 상승하며, 이는 정전류 구동기 설계 시 고려해야 합니다. 피크 파장 대 전류 곡선은 동작 전류 범위에서 최소한의 이동(일반적으로 수 나노미터)을 보여주어 안정적인 스펙트럼 성능을 나타냅니다.
4.3 열적 디레이팅 및 상대 복사 플럭스 대 온도
상대 복사 플럭스 대 주변 온도 곡선은 LED 출력의 음의 온도 계수를 보여줍니다. 복사 플럭스는 주변(따라서 접합) 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 디레이팅 곡선은 주변 온도의 함수로서 최대 허용 순방향 전류를 그래픽으로 정의합니다. TJ(max)고온 환경에서 작동할 때는 구동 전류를 줄여야 합니다. 예를 들어, 주변 온도가 85°C일 때 허용 최대 전류는 300mA보다 현저히 낮아집니다.
5. 기계적 및 패키지 정보
5.1 치수 및 패드 구성
패키지 치수는 3.5mm (L) x 3.5mm (W) x 0.99mm (H)이며, 공차는 ±0.2mm입니다. 패드 구성은 명확히 정의되어 있습니다: Pad 1은 애노드(+), Pad 2는 캐소드(-), Pad 3은 전용 Thermal Pad입니다. 이 열 패드는 LED 다이에서 인쇄회로기판(PCB)으로의 효율적인 열 전달에 필수적입니다. PCB 레이아웃은 접지면 또는 방열판에 연결된 대응하는 열전도성 패드를 반드시 포함하여 열 방출을 극대화해야 합니다.
6. 솔더링 및 조립 지침
본 디바이스는 표면실장기술(SMT) 공정에 적합합니다. 세라믹 패키지와 내부 본딩에 열 응력을 피하기 위해 리플로우 솔더링은 2회를 초과하여 수행해서는 안 됩니다. 리플로우 공정 중에는 LED 본체에 기계적 응력을 피해야 합니다. 솔더링 후에는 PCB를 휘지 않아야 하며, 이는 세라믹 패키지나 솔더 접합부에 균열을 일으킬 수 있습니다. 표준 무연 리플로우 프로파일이 적용 가능하나, 피크 온도와 액상선 이상 유지 시간은 세라믹 패키지 사양에 따라 제어되어야 합니다 (특정 프로파일이 제공되지 않는 경우 세라믹 부품에 대한 일반 IPC/JEDEC 지침 참조).
7. 포장 및 주문 정보
7.1 Emitter Tape and Reel
LED는 리얼에 감겨진 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 표준 포장 수량은 리얼당 1000개입니다. 리얼 및 테이프 치수는 자동 픽앤플레이스 장비 설정을 위해 제공됩니다.
7.2 Moisture Sensitivity and Labeling
세라믹 패키지가 습기에 민감할 수 있으므로, 리얼은 건조 상태를 유지하기 위해 건조제와 함께 알루미늄 방습 백에 밀봉됩니다. 리얼의 제품 라벨에는 부품 번호(P/N), 수량(QTY) 및 Radiant Flux(CAT), Wavelength(HUE), Forward Voltage(REF)에 대한 특정 빈 코드를 포함한 중요 정보가 기재되어 있습니다.
7.3 제품 명명법 해독
전체 주문 코드(예: UVC3535CZ0315-HUC7085020X80300-1T)는 상세한 설명자입니다: UVC (UVC 타입), 3535 (3.5x3.5mm 패키지), C (세라믹 재료), Z (ESD 보호용 제너 다이오드 내장), 03 (3칩), 15 (150° 시야각), H (수평 칩), UC (UVC 컬러), 7085 (270-285nm 파장), 020 (최소 20mW 방사 플럭스), X80 (5.0-8.0V 순방향 전압), 300 (300mA 순방향 전류), 1 (1K pcs 포장), T (테이프 포장).
8. 적용 제안
8.1 대표적인 적용 시나리오
주요 적용 분야는 UV 살균 및 소독입니다. 여기에는 고정식 공기 청정기, HVAC 코일 처리, 사용 지점 또는 소규모 시스템용 정수 소독 장치, 소비자 가전 또는 의료 장비용 표면 살균제, 살균 설비 등이 포함됩니다. 150°의 넓은 시야각은 집속된 빔보다는 영역 커버리지가 필요한 적용 분야에 적합합니다.
8.2 설계 고려사항
Driver Design: 정전류 드라이버는 필수입니다. 드라이버는 최대 300mA를 공급할 수 있어야 하며, 5.0-8.0V의 VF 범위를 수용해야 합니다. 과전류 또는 전압 스파이크는 LED의 수명을 심각하게 저하시킵니다.
열 관리: 이는 설계에서 가장 중요한 측면입니다. 두꺼운 구리층(예: 2oz)을 가진 PCB를 사용하고, 열 패드 아래에 대형 접지면 또는 외부 방열판에 연결된 써멀 비아를 배치하십시오. 솔더 접점 온도를 능동적으로 모니터링하고, 필요시 디레이팅 곡선을 사용하여 구동 전류를 조정하십시오.
광학 설계: UVC 복사는 인간의 눈과 피부에 유해합니다. 완제품은 직접적인 노출을 방지하기 위한 적절한 차폐 장치를 갖추어야 합니다. 표준 유리와 많은 플라스틱은 UVC를 차단하므로, 외장 재료는 UVC 투과성(예: 용융 석영, 특수 UVC 등급 유리)이어야 합니다.
안전 규정 준수: 본 LED를 사용하는 제품은 관련 레이저 제품 및 방사선 안전 기준을 준수해야 합니다.
9. 기술 비교 및 차별화
기존의 저출력 UVC LED 또는 수은램프와 비교하여, UVC3535CZ0315 시리즈는 고체형, 즉시 점등, 무수은 솔루션을 제공합니다. 세라믹 패키지는 플라스틱 3535 LED와의 핵심 차별점으로, 더 높은 전력 밀도와 고온 작동 환경에서 더 나은 장기 신뢰성을 가능하게 합니다. 최대 2KV의 ESD 보호를 위한 집적 제너 다이오드는 경쟁 제품에서 항상 제공되지 않는 견고성을 추가하여, 공급망 처리 및 조립을 단순화합니다.
10. 자주 묻는 질문 (FAQ)
Q: 이 LED의 일반적인 수명은 얼마입니까?
A: LED 수명은 일반적으로 방사 플럭스가 초기값의 70%로 저하될 때까지의 동작 시간(L70)으로 정의됩니다. UVC LED의 경우, 이는 구동 전류와 접합 온도에 크게 의존합니다. 권장 조건 이하에서 우수한 열 관리를 통해 수천 시간의 수명을 얻을 수 있습니다.
Q: 이 LED를 정전압원으로 구동할 수 있나요?
A: 아니요. LED는 정전류 구동 소자입니다. 정전압원은 VF의 음의 온도 계수로 인해 열 폭주와 빠른 고장을 초래합니다. 항상 정전류 드라이버나 전류를 능동적으로 제어하는 회로를 사용하십시오.
Q: 라벨의 빈 코드를 어떻게 해석하나요?
A: 이 라벨은 해당 릴(reel)에 있는 LED의 특정 빈(bin)을 나타냅니다. 예를 들어, CAT:Q5, HUE:U27B, REF:6570은 해당 LED가 25-30mW(Q5 빈)의 복사 플럭스(radiant flux), 275-280nm(U27B)의 피크 파장, 그리고 6.5-7.0V(6570)의 순방향 전압을 가짐을 의미합니다.
11. 실용 설계 사례 연구
소형 정수 살균 모듈 설계를 고려해 보십시오. 목표는 유동 챔버에서 대장균을 3-log(99.9%) 감소시키는 것입니다. 필요한 UVC 선량은 유량, 물의 UV 투과율 및 병원체 감수성을 기반으로 계산됩니다. 이 선량을 바탕으로 LED 개수와 구동 전류가 결정됩니다. 예를 들어, Q5 빈(각 최소 25mW)의 LED 4개를 250mA(신뢰성을 위해 약간 낮춤)로 구동하면 필요한 조사도를 제공할 수 있습니다. 열 확산판으로 전용된 내부 2oz 구리 평면을 가진 4층 PCB가 사용됩니다. LED는 물이 흐르는 쿼츠 슬리브 주위에 배치됩니다. 1A를 공급하는 정전류 드라이버(병렬 연결된 LED 4개 각각에 균형을 위한 전류 제한 저항이 있음)가 선택되며, 입력 전압은 최고 Vf와 드라이버 오버헤드의 합을 수용합니다.F PCB 상의 LED 근처에 위치한 온도 센서는 마이크로컨트롤러에 피드백을 제공하여, 고온이 감지되면 구동 전류를 줄여 장기적인 신뢰성을 보장합니다.
12. 원리 소개
UVC 빛, 특히 260-280nm 범위의 빛은 미생물의 핵산(DNA 및 RNA)에 흡수됩니다. 이 흡수는 DNA 내에서 티민 이합체를 형성시켜, 미생물의 복제 및 필수 단백질 합성 능력을 방해하여 효과적으로 불활성화(사멸)시킵니다. 이 LED는 반도체 물질(일반적으로 알루미늄 갈륨 나이트라이드 - AlGaN) 내에서의 전기발광을 통해 이 UVC 방사를 생성합니다. 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체 칩의 활성 영역에서 재결합하며 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 특정 파장은 반도체 물질의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다.
13. 발전 동향
UVC LED 시장은 수은을 사용하지 않는 소형의 즉각적인 살균 솔루션에 대한 세계적 수요에 의해 주도됩니다. 주요 동향은 다음과 같습니다: 벽면 플러그 효율(WPE) 증가: 지속적인 연구는 전기-광학 전력 변환 손실을 줄여 동일한 광 출력에 대해 더 낮은 전력 소비와 발열을 이끌어내는 것을 목표로 합니다. 더 높은 출력 전력: 칩 설계 및 패키징 기술의 지속적인 개선으로 단일 다이 LED의 복사 플럭스가 높아져 시스템당 필요한 LED의 수를 줄일 수 있습니다. 수명 연장: 소재 및 패키징 기술의 발전으로, 특히 고온 작동 환경에서 장치의 신뢰성과 수명이 꾸준히 향상되고 있습니다. 비용 절감: 제조량이 증가하고 공정이 성숙됨에 따라 UVC 출력 밀리와트당 비용이 감소하여 더 많은 소비자용 애플리케이션에 이 기술을 적용할 수 있게 되었습니다. 향상된 파장 안정성: 연구는 온도와 수명에 따른 파장 변동을 최소화하여 보다 예측 가능한 살균 성능을 확보하는 데 중점을 두고 있습니다.
LED Specification Terminology
LED 기술 용어 완전 해설
광전 성능
| 용어 | 단위/표현 | 간단한 설명 | 중요성 |
|---|---|---|---|
| Luminous Efficacy | lm/W (루멘 퍼 와트) | 전력 1와트당 광 출력, 수치가 높을수록 에너지 효율이 높음을 의미합니다. | 에너지 효율 등급과 전기 요금을 직접적으로 결정합니다. |
| 광속 | lm (루멘) | 광원이 방출하는 총 빛의 양으로, 일반적으로 "밝기"라고 합니다. | 빛이 충분히 밝은지 여부를 결정합니다. |
| 시야각 | ° (도), 예: 120° | 광도가 절반으로 떨어지는 각도로, 빔 폭을 결정합니다. | 조명 범위와 균일도에 영향을 미칩니다. |
| CCT (색온도) | K (켈빈), 예: 2700K/6500K | 빛의 따뜻함/차가움, 값이 낮을수록 노란빛/따뜻함, 높을수록 흰빛/차가움. | 조명 분위기와 적합한 시나리오를 결정합니다. |
| CRI / Ra | 단위 없음, 0–100 | 물체 색상을 정확하게 재현하는 능력, Ra≥80이면 양호함. | 색상의 진실성에 영향을 미치며, 쇼핑몰, 박물관 등 높은 요구가 있는 장소에서 사용됨. |
| SDCM | MacAdam 타원 단계, 예: "5-step" | 색상 일관성 메트릭, 단계가 작을수록 색상이 더 일관적임을 의미합니다. | 동일 배치의 LED 간 색상 균일성을 보장합니다. |
| 주 파장 | nm (나노미터), 예: 620nm (적색) | 컬러 LED의 색상에 해당하는 파장. | 적색, 황색, 녹색 단색 LED의 색조를 결정합니다. |
| Spectral Distribution | 파장 대 강도 곡선 | 파장에 따른 강도 분포를 보여줍니다. | 색 재현과 품질에 영향을 미칩니다. |
Electrical Parameters
| 용어 | Symbol | 간단한 설명 | 설계 고려사항 |
|---|---|---|---|
| 순방향 전압 | Vf | LED를 점등하기 위한 최소 전압, 예를 들어 "시동 문턱값"과 같습니다. | 구동 전압은 ≥Vf이어야 하며, 직렬 연결된 LED의 경우 전압이 합산됩니다. |
| 순방향 전류 | If | 정상 LED 동작을 위한 전류값. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| Max Pulse Current | Ifp | 짧은 시간 동안 견딜 수 있는 피크 전류로, 디밍(dimming)이나 플래싱(flashing)에 사용됩니다. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 역전압 | Vr | LED가 견딜 수 있는 최대 역전압, 이를 초과하면 항복이 발생할 수 있습니다. | 회로는 역접속이나 전압 서지를 방지해야 합니다. |
| 열저항 | Rth (°C/W) | 칩에서 솔더로의 열전달 저항으로, 값이 낮을수록 좋습니다. | 높은 열 저항은 더 강력한 방열을 요구함. |
| ESD Immunity | V (HBM), 예: 1000V | 정전기 방전(ESD) 내성, 수치가 높을수록 취약성이 낮음. | 생산 과정에서 정전기 방지 대책 필요, 특히 민감한 LED의 경우. |
Thermal Management & Reliability
| 용어 | 핵심 지표 | 간단한 설명 | 영향 |
|---|---|---|---|
| 접합 온도 | Tj (°C) | LED 칩 내부의 실제 작동 온도. | 10°C 감소할 때마다 수명이 두 배로 늘어날 수 있으며, 너무 높으면 광감쇠 및 색변화를 초래합니다. |
| 광속 감소 | L70 / L80 (시간) | 초기 광속의 70% 또는 80%로 밝기가 감소하는 시간. | LED "서비스 수명"을 직접 정의합니다. |
| Lumen Maintenance | % (예: 70%) | 시간 경과 후 유지되는 밝기 백분율. | 장기간 사용 시 밝기 유지율을 나타냅니다. |
| 색 편차 | Δu′v′ 또는 MacAdam ellipse | 사용 중 색상 변화 정도. | 조명 장면에서 색상 일관성에 영향을 미침. |
| Thermal Aging | 재료 열화 | 장기간 고온에 의한 열화. | 밝기 저하, 색상 변화 또는 개방 회로 고장을 유발할 수 있습니다. |
Packaging & Materials
| 용어 | 일반적인 유형 | 간단한 설명 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| 패키지 타입 | EMC, PPA, 세라믹 | 칩을 보호하고 광학/열적 인터페이스를 제공하는 하우징 재료. | EMC: 우수한 내열성, 저비용; 세라믹: 더 나은 방열성, 더 긴 수명. |
| 칩 구조 | Front, Flip Chip | 칩 전극 배열. | 플립 칩: 더 나은 방열, 더 높은 효율, 고출력용. |
| Phosphor Coating | YAG, 실리케이트, 나이트라이드 | 청색 칩을 덮어 일부를 황색/적색으로 변환하고 혼합하여 백색을 만듭니다. | 서로 다른 형광체는 효율, CCT 및 CRI에 영향을 미칩니다. |
| 렌즈/광학계 | 평면, 마이크로렌즈, TIR | 표면의 광학 구조가 빛의 분포를 제어합니다. | 시야각과 광분포 곡선을 결정합니다. |
Quality Control & Binning
| 용어 | 빈닝 콘텐츠 | 간단한 설명 | 목적 |
|---|---|---|---|
| 광속 빈 | 코드 예: 2G, 2H | 밝기별로 그룹화되어 있으며, 각 그룹에는 최소/최대 루멘 값이 있습니다. | 동일 배치 내에서 균일한 밝기를 보장합니다. |
| Voltage Bin | 코드 예: 6W, 6X | 순방향 전압 범위별로 그룹화됨. | 운전자 매칭을 용이하게 하고 시스템 효율성을 향상시킵니다. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | 색도 좌표별로 그룹화하여 엄격한 범위를 보장합니다. | 색상 일관성을 보장하여, 동일 조명기기 내 색상 불균일을 방지합니다. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K 등 | CCT별로 그룹화되어 있으며, 각각 해당하는 좌표 범위를 가집니다. | 다양한 장면의 CCT 요구사항을 충족합니다. |
Testing & Certification
| 용어 | 표준/시험 | 간단한 설명 | 유의성 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 광유지율 시험 | 일정 온도에서 장기간 조명을 가동하며, 휘도 감쇠를 기록함. | LED 수명 추정에 사용됨 (TM-21 기준). |
| TM-21 | 수명 추정 표준 | LM-80 데이터를 기반으로 실제 조건에서의 수명을 추정합니다. | 과학적인 수명 예측을 제공합니다. |
| IESNA | 조명공학회 | 광학, 전기, 열적 시험 방법을 다룹니다. | 업계에서 인정받는 시험 기준. |
| RoHS / REACH | 환경 인증 | 유해 물질(납, 수은)이 없음을 보장합니다. | 국제적 시장 접근 요건. |
| ENERGY STAR / DLC | 에너지 효율 인증 | 조명 에너지 효율 및 성능 인증. | 정부 조달, 보조금 프로그램에 활용되어 경쟁력을 강화합니다. |