ELUC3535NUB UVC LED 데이터시트 - 3.45x3.45x1.1mm - 5.0-7.0V - 0.7W - 270-285nm - English Technical Documentation

1. 제품 개요

ELUC3535NUB 시리즈는 까다로운 자외선(UVC) 응용 분야를 위해 특별히 설계된 고신뢰성 세라믹 기반 LED 솔루션입니다. 이 제품은 살균 효능이 중요한 환경에서 일관된 성능을 제공하도록 설계되었습니다. 그 핵심 장점은 견고한 세라믹 패키지에 있으며, 이는 우수한 열 관리를 제공하여 UVC 응용 분야에서 LED 수명과 출력 안정성을 유지하는 데 중요한 요소입니다. 주요 타겟 시장은 물, 공기, 표면 살균 시스템 제조업체와 신뢰할 수 있는 UV-C 광원이 필요한 의료 및 실험실 장비 제조업체를 포함합니다.

1.1 주요 특징 및 응용 분야

The ELUC3535NUB is characterized by several defining features that make it suitable for professional UV-C applications. It is a high-power UVC LED emitter. The physical dimension is a compact 3.45mm x 3.45mm with a height of 1.1mm, making it suitable for space-constrained designs. It incorporates ESD protection rated up to 2KV (HBM), enhancing its robustness against electrostatic discharge during handling and assembly. The device offers a typical wide viewing angle of 120 degrees, providing broad irradiation coverage. It is fully compliant with RoHS (Restriction of Hazardous Substances), is lead-free (Pb-free), adheres to EU REACH regulations, and meets halogen-free standards with strict limits on Bromine and Chlorine content (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). The primary application for this LED series is UV sterilization, encompassing disinfection of water, air, and surfaces.

2. 기술 파라미터 상세 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 기술 파라미터에 대한 객관적이고 상세한 해석을 제공하며, 설계 엔지니어에게 그 중요성을 설명합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격(Absolute Maximum Ratings)은 해당 범위를 초과할 경우 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. ELUC3535NUB의 경우, 최대 연속 순방향 전류(I_F)는 150 mA입니다. 최대 정전기 방전(ESD) 내성(Human Body Model)은 2000 V입니다. 최대 허용 접합 온도(T_J)는 90°C입니다. 접합에서 솔더 패드까지의 열저항(R_th)은 20 °C/W로 지정되어 있으며, 이는 반도체 접합에서 열이 얼마나 효과적으로 방출되는지를 나타냅니다. 동작 온도 범위(T_Opr)는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위(T_Stg)는 -40°C에서 +100°C입니다. LED를 이러한 한계 내에서 동작시키는 것은 신뢰성에 필수적입니다.

2.2 광도 및 전기적 특성

주요 광도 출력은 가시광선이 아닌 자외선(UV) 방출기이므로 광속(lm)이 아닌 복사 플럭스(mW)로 측정됩니다. 예시 부품 번호 ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q의 경우, 최소 복사 플럭스는 8mW, 전형값은 10mW, 최대값은 15mW이며, 모두 순방향 전류 100mA에서 측정된 값입니다. 이 예시의 피크 파장 빈(Peak Wavelength Bin)은 270-285 nm로, 살균 특성으로 알려진 UVC 스펙트럼에 속합니다. 100mA에서의 순방향 전압(V_F) 범위는 5.0V에서 7.0V로 지정됩니다. 시험 및 빈닝(Binning)에 사용되는 정격 순방향 전류는 100mA입니다.

3. Binning System 설명

제품은 생산 배치 내 일관성을 보장하기 위해 핵심 성능 파라미터에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 엄격하게 통제된 특성을 가진 LED를 선택할 수 있습니다.

3.1 Radiant Flux 빈

복사 플럭스는 두 가지 범주로 구분됩니다: Bin Q1은 최소 8mW에서 최대 10mW까지를 포함합니다. Bin Q2는 최소 10mW에서 최대 15mW까지를 포함합니다. 복사 플럭스의 측정 허용 오차는 ±10%입니다.

3.2 Peak Wavelength Bins

살균 효율에 있어 피크 파장은 매우 중요합니다. 구간은 U27A(270nm~275nm), U27B(275nm~280nm), U28(280nm~285nm)입니다. 측정 허용 오차는 ±1nm입니다.

3.3 순방향 전압 구간

순방향 전압 구간은 일관된 구동 회로 설계에 도움이 됩니다. 구간은 I_F=100mA에서 정의됩니다: 5055(5.0V~5.5V), 5560(5.5V~6.0V), 6065(6.0V~6.5V), 6570(6.5V~7.0V). 측정 허용 오차는 ±2%입니다.

4. 성능 곡선 분석

대표적인 특성 곡선은 다양한 동작 조건에서 LED의 거동에 대한 통찰력을 제공합니다.

4.1 Spectrum

스펙트럼 곡선은 25°C 열 패드 온도에서 270-285nm 범위 내에 중심을 둔 좁은 방출 피크를 보여줍니다. 이 곡선은 원치 않는 파장을 최소화하면서 UVC 빛을 방출하는 LED의 순도를 입증하며, 이는 표적 살균 작용에 이상적입니다.

4.2 Relative Radiant Flux vs. Forward Current

이 곡선은 최대 정격 전류까지 순방향 전류와 상대 복사 플럭스 간에 거의 선형적인 관계를 보여줍니다. 이는 구동 전류를 변경하여 출력을 적절히 조정할 수 있지만, 열 효과는 반드시 관리되어야 함을 나타냅니다.

4.3 피크 파장 대 전류

피크 파장은 순방향 전류 증가에 따라 최소한의 이동만을 보여 우수한 안정성을 나타냅니다. 이는 살균 효과가 파장에 크게 의존하기 때문에 중요합니다.

4.4 순방향 전류 대 순방향 전압 (IV 곡선)

IV 곡선은 다이오드의 지수적 특성 관계를 보여줍니다. 이는 전류 증가에 따라 순방향 전압이 상승함을 나타내며, 일반적으로 정격 100mA 동작점에서 5.0V에서 7.0V 사이입니다.

4.5 상대 복사 플럭스 대 주변 온도

이 곡선은 열 관리 설계에 매우 중요합니다. 주변 온도가 상승함에 따라 복사 플럭스 출력이 감소하는 것을 보여줍니다. 출력 전력을 유지하기 위해서는 효과적인 방열 설계가 필요하며, 특히 최대 접합 온도가 90°C로 제한되기 때문입니다.

4.6 Derating Curve

Derating Curve는 주변 온도에 따른 최대 허용 순방향 전류를 제공합니다. 최대 접합 온도를 초과하지 않도록 하기 위해, 주변 온도가 상승함에 따라 구동 전류를 감소시켜야 합니다. 이 그래프는 신뢰성 있는 시스템 설계에 필수적입니다.

4.7 Typical Radiation Pattern

방사 패턴 플롯은 120° 시야각(강도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 지점)을 확인시켜 줍니다. 이 패턴은 전형적으로 람베르시안(Lambertian) 특성을 보여, 넓고 균일한 커버리지를 제공하여 멸균 챔버에 유리합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 기계적 치수

LED는 3.45mm x 3.45mm의 정사각형 footprint와 1.1mm의 높이를 가집니다. 치수 도면에는 렌즈 돔을 포함한 모든 주요 길이가 명시되어 있습니다. 특별히 언급되지 않는 한 공차는 일반적으로 ±0.2mm입니다.

5.2 패드 구성 및 극성

솔더링 패드 패턴이 명확하게 정의되어 있습니다. 패드 1은 애노드(+), 패드 2는 캐소드(-), 패드 3은 대형 서멀 패드입니다. 서멀 패드는 세라믹 패키지에서 PCB로 열을 전달하는 데 필수적이며 최적의 열 성능을 위해 적절히 솔더링되어야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 공정

ELUC3535NUB은 표준 SMT(Surface Mount Technology) 공정에 적합합니다. 조립 장비나 페이스트 제조업체에서 일반적으로 제공하는 특정 리플로우 솔더링 프로파일을 따라야 합니다. 주요 권장 사항은 다음과 같습니다: 접착제는 표준 공정에 따라 경화시키고, 열 응력을 방지하기 위해 리플로우 솔더링 사이클을 두 번 이상 반복하지 않으며, 가열 중 LED에 가해지는 기계적 응력을 최소화하고, 솔더 접합부나 다이 크랙을 방지하기 위해 솔더링 후 PCB 휨을 피해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 Emitter Tape and Reel 포장

LED는 릴에 감겨 있는 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 표준 릴은 1000개를 포함합니다. 캐리어 테이프 포켓과 릴의 상세 치수는 자동 피크 앤 플레이스 장비 설정을 용이하게 하기 위해 제공됩니다.

7.2 방습 포장

보관 및 운송을 위해 릴은 주변 습도로부터 LED를 보호하기 위해 건조제와 함께 알루미늄 방습 백 내부에 밀봉됩니다. 이는 솔더 접합성과 소자 무결성을 유지하는 데 매우 중요합니다.

7.3 제품 라벨링

릴 라벨에는 부품 번호(P/N), 수량(QTY), 로트 번호(LOT No.) 등 추적성 및 식별에 필수적인 정보가 포함되어 있습니다. 또한 광속(CAT), 파장(HUE), 순방향 전압(REF)에 대한 빈 코드가 포함될 수 있습니다.

7.4 제품 명명법 해독

부품 번호는 구조화된 코드입니다: ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q. 이는 다음과 같이 해독됩니다: EL (제조사 코드), UC (UVC), 3535 (패키지 크기), N (AIN 세라믹 패키지), U (Au 코팅), B (120° 각도), P (피크 파장), 7085 (270-285nm), Q1 (복사 플럭스 빈), 5070 (순방향 전압 빈 5.0-7.0V), 100 (100mA 전류), S (서브마운트 칩 타입), 2 (20mil 칩 크기), 2 (2 칩), Q (석영 유리 렌즈). 이 시스템은 LED의 특성을 정밀하게 명시할 수 있게 합니다.

8. 응용 제안 및 설계 고려사항

8.1 대표적인 응용 시나리오

주요 응용 분야는 UV 살균이다. 여기에는 사용 지점 정수기, HVAC 공기 소독 시스템, 가전제품 또는 의료 기기의 표면 살균기, 살균 조명 등이 포함된다. 270-285nm 파장은 미생물의 DNA/RNA를 손상시켜 박테리아, 바이러스 및 기타 미생물을 불활성화하는 데 매우 효과적이다.

8.2 핵심 설계 고려사항

열 관리: 이는 가장 중요한 설계 요소입니다. 낮은 최대 접합 온도(90°C)와 출력의 상당한 열 의존성은 효과적인 열 경로를 필요로 합니다. 열 패드 아래에 대면적 구리 평면이나 외부 방열판에 연결된 서멀 비아가 있는 PCB를 사용하십시오. 구동 회로: 원하는 동작 전류(일반적으로 100mA)에서 정방향 전압 범위(5.0-7.0V)에 적합한 정전류 드라이버를 사용하십시오. 수명 연장을 위해 디밍 또는 펄스 동작을 고려하십시오. Optical Materials: 광로에 있는 렌즈, 창 또는 외함은 석영 유리나 특정 UV 등급 플라스틱과 같은 UVC 투과성 재료로 만들어져야 합니다. 일반 유리와 많은 플라스틱은 UVC를 차단합니다. Safety: UVC 방사선은 눈과 피부에 유해합니다. 설계에는 사용자 노출을 방지하기 위한 연동 장치, 차폐 장치 및 경고 장치가 포함되어야 합니다.

9. Technical Comparison and Differentiation

기존의 수은 증기 UV 램프와 비교하여, 이 LED는 즉시 켜기/끄기, 예열 시간 불필요, 소형 크기, 견고성(유리 불포함, 수은 불포함), 설계 유연성, 적절한 열 관리 시 더 긴 수명 가능성 등의 상당한 장점을 제공합니다. 다른 UVC LED와 비교할 때, ELUC3535NUB 시리즈의 주요 차별점은 우수한 열 성능을 위한 세라믹 AIN 패키지, 통합된 2KV ESD 보호, 그리고 엄격한 환경 기준(RoHS, Halogen-Free) 준수에 있을 것입니다. 120° 시야각은 빔이 더 좁은 대안 제품들보다 더 넓은 커버리지를 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술적 파라미터 기반)

Q: 이 LED의 일반적인 수명은 얼마입니까?
A: 본 데이터시트에 명시적으로 언급되지는 않았지만, UVC LED의 수명은 주로 접합 온도와 구동 전류와 같은 작동 조건에 크게 의존합니다. 권장 전류 이하에서 우수한 방열 설계와 함께 작동할 경우 수천 시간의 수명을 기대할 수 있습니다. L70/B50 데이터(70% 복사 플럭스 출력까지의 시간)에 대해서는 별도의 수명 보고서를 참조하십시오.

Q: 이 LED를 정전압 소스로 구동할 수 있나요?
A: 권장하지 않습니다. LED는 정전류 구동 소자입니다. 정전압 소스는 순방향 전압의 음의 온도 계수로 인해 열 폭주를 초래할 수 있습니다. 항상 정전류 드라이버를 사용하십시오.

Q: 내 애플리케이션에 맞는 정확한 빈(Bin)을 어떻게 선택하나요?
A: 살균 효능을 위해서는 표적 미생물의 흡수 피크를 기준으로 파장 빈(U27A, U27B, U28)을 우선적으로 고려하십시오. 어레이 내 여러 LED 간의 일관된 광 출력을 위해서는 긴밀한 복사 플럭스 빈(예: Q1)을 지정하십시오. 구동기 설계 효율을 위해서는 더 긴밀한 순방향 전압 빈이 전력 변동을 줄여줍니다.

Q: 렌즈가 필요한가요?
A: 본 장치는 120° 빔을 제공하는 통합 석영 유리 렌즈를 갖추고 있습니다. 특정 응용 분야를 위해 빔을 평행하게 하거나 집중시키기 위해 2차 광학 장치를 추가할 수 있으나, 이는 UVC를 투과해야 합니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

사례: 소형 수처리 살균 모듈 설계
한 설계자가 UVC 살균 기능이 통합된 정수용 필터를 설계 중이다. 그는 소형 3535 폼팩터와 세라믹 패키지를 갖춘 ELUC3535NUB를 선택한다. 이 모듈은 소형 석영 유동 챔버를 포함한다. 설계자는 모든 물이 UVC에 노출되도록 하기 위해 4개의 LED를 어레이 형태로 배치한다. 전기적 기판과 방열판 역할을 동시에 하는 2층 알루미늄 코어 PCB(MCPCB)를 설계한다. 각 LED의 열 패드는 MCPCB에 직접 납땜된다. 정전류 드라이버가 각 LED에 병렬로 100mA를 공급한다(안전을 위한 개별 전류 제한 저항 포함). LED는 평균 접합 온도를 낮추고 수명을 연장하기 위해 펄스 모드(예: 50% 듀티 사이클)로 구동된다. 외부 차광 설계로 UVC 누출을 완전히 차단하며, 챔버가 열리면 전원을 차단하는 안전 인터록을 장착한다.

12. 동작 원리 소개

UVC LED는 가시광선 LED와 동일한 기본 원리, 즉 반도체 내 전계발광으로 동작합니다. 순방향 전압이 p-n 접합에 인가되면 전자와 정공이 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 방출되는 빛의 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. UVC LED(280nm 미만 방출)의 경우, 활성 영역은 일반적으로 알루미늄 갈륨 나이트라이드(AlGaN) 합금으로 만들어집니다. 심자외선 영역에서 효율적인 방출을 달성하는 것은 재료 품질과 광 추출의 어려움으로 인해 기술적으로 어려운 과제이며, 이로 인해 UVC LED는 가시광선 LED에 비해 더 높은 순방향 전압과 더 낮은 벽플러그 효율을 보입니다.

13. 기술 동향 및 발전

UVC LED 시장은 수은등의 세계적 단계적 폐지와 더 안전하고 유연한 살균 솔루션에 대한 수요에 의해 주도됩니다. 주요 트렌드는 다음과 같습니다: 출력 및 효율 증가: Continuous R&D aims to improve the radiant flux per LED and the wall-plug efficiency (optical power out / electrical power in), reducing system cost and size. 더 긴 파장: 260-280nm 대역은 많은 병원체의 DNA 흡수 피크에 가까워 이 범위의 LED 발광 연구가 지속되고 있습니다. 신뢰성 및 수명 향상: 패키징 재료(여기서 사용된 AIN 세라믹 등), 칩 설계 및 열 관리 기술의 발전으로 작동 수명이 연장되어 LED가 더 많은 24/7 응용 분야에 적합해지고 있습니다. 비용 절감: 생산량이 증가하고 수율이 개선됨에 따라 UVC 출력 밀리와트당 가격이 꾸준히 하락하여 새로운 소비자 및 산업 응용 분야가 열리고 있습니다.