화이트 LED 3030 SMD 데이터시트 - 사이즈 3.0x3.0x0.66mm - 전압 5.9V - 전력 0.71W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 컴팩트한 3030 표면 실장 장치(SMD) 패키지의 고성능 탑뷰 화이트 LED에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 일반 조명 애플리케이션을 위해 설계된 이 부품은 높은 광 출력, 견고한 열 관리, 그리고 까다로운 조건에서의 신뢰성 있는 동작을 결합하여 제공합니다. 주요 타겟 시장은 리트로핏 조명 솔루션, 일반 조명, 그리고 실내외 간판 백라이트를 포함합니다.

이 LED 시리즈의 핵심 장점은 반도체 접합부에서 효율적인 열 방산을 용이하게 하는 열 강화 패키지 설계에서 비롯됩니다. 이 설계는 특히 높은 구동 전류에서 동작할 때 성능과 수명을 유지하는 데 매우 중요합니다. 패키지는 120도의 넓은 시야각을 제공하여 균일한 빛 분포를 보장합니다. 또한, RoHS 지침을 준수하며 무연 리플로우 솔더링 공정에 적합하여 현대적인 제조 및 환경 표준에 부합합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 LED의 성능은 일반적으로 접합 온도(Tj) 25°C, 순방향 전류(IF) 120mA의 특정 테스트 조건에서 특성화됩니다. 실제 성능은 동작 온도와 구동 전류에 따라 달라진다는 점을 이해하는 것이 중요합니다.

2.1 전기광학적 특성

광속 출력은 상관 색온도(CCT)와 색 재현 지수(Ra)와 직접적으로 연관됩니다. IF=120mA의 표준 테스트 조건에서, 일반적인 광속은 Ra90인 2700K LED의 경우 약 94루멘에서 Ra70인 차가운 화이트 LED(4000K-6500K)의 경우 129루멘까지 범위를 가집니다. 순방향 전압(VF)은 일반적으로 120mA에서 5.9V로 측정되며, 지정된 허용 오차는 ±0.2V입니다. 광도가 최대값의 절반으로 떨어지는 축외 각도로 정의되는 시야각(2θ1/2)은 120도입니다.

2.2 절대 최대 정격 및 전기적 특성

장치의 신뢰성을 보장하기 위해 절대 최대 정격을 절대 초과해서는 안 됩니다. 최대 연속 순방향 전류(IF)는 200mA이며, 특정 조건(펄스 폭 ≤100μs, 듀티 사이클 ≤10%)에서 최대 300mA의 펄스 순방향 전류(IFP)가 허용됩니다. 최대 전력 소산(PD)은 1280 mW입니다. 장치는 최대 5V의 역방향 전압(VR)을 견딜 수 있습니다. 동작 온도 범위(Topr)는 -40°C에서 +105°C이며, 최대 허용 접합 온도(Tj)는 120°C입니다.

2.3 열적 특성

열 관리는 LED 성능과 수명에 있어 가장 중요합니다. 여기서 핵심 파라미터는 접합부에서 솔더 포인트까지의 열저항(Rth j-sp)으로, 13°C/W로 지정됩니다. 이 값은 LED 칩에서 발생한 열이 인쇄 회로 기판(PCB)으로 얼마나 효과적으로 전달되는지를 나타냅니다. 낮은 열저항이 항상 바람직합니다. 데이터시트는 접합 온도가 한계를 초과하지 않도록 주변 온도가 증가함에 따라 최대 허용 순방향 전류가 어떻게 감소하는지를 보여주는 디레이팅 곡선을 제공합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

제조 공정상의 편차로 인해, LED는 애플리케이션에서 일관성을 보장하기 위해 성능 빈으로 분류됩니다. 이 제품은 다차원 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광속 빈닝

LED는 120mA에서 측정된 광속에 따라 그룹화됩니다. 빈 코드(예: 5G, 5H, 5J)는 특정 루멘 범위를 정의합니다. 예를 들어, Ra80인 4000K LED의 경우, 빈 코드 5H는 115-120루멘의 광속 범위에 해당하며, 5J는 120-125루멘에 해당합니다. 사용 가능한 빈은 CCT와 CRI 조합에 따라 다릅니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압 또한 회로 설계, 특히 여러 LED를 직렬로 구동할 때 도움이 되도록 빈닝됩니다. 빈은 Z3 (5.6-5.8V), A4 (5.8-6.0V), B4 (6.0-6.2V), C4 (6.2-6.4V)로 표시됩니다. 동일한 전압 빈에서 LED를 선택하면 병렬 스트링에서 더 균일한 전류 분배를 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다.

3.3 색도 빈닝 (색상)

색도 좌표(CIE 다이어그램 상의 x, y)는 각 공칭 CCT(2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K)에 대해 5-스텝 맥아담 타원 내에서 제어됩니다. 5-스텝 타원은 표준 관찰 조건에서 동일한 빈 내의 LED 간 색상 차이가 인간의 눈에 거의 인지되지 않도록 보장합니다. 데이터시트는 25°C와 85°C 접합 온도 모두에서 각 CCT 등급에 대한 중심 좌표와 타원 파라미터를 제공하여 온도에 따라 발생하는 색상 변화를 인정합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 설계 엔지니어에게 필수적인 여러 그래프가 포함되어 있습니다.

4.1 스펙트럼 파워 분포

Ra≥70, Ra≥80, Ra≥90 스펙트럼에 대한 그래프가 제공됩니다. 높은 CRI 스펙트럼은 특히 적색 영역에서 스펙트럼이 더 채워져 있어 조명된 물체의 색 재현이 더 정확해집니다.

4.2 순방향 전류 대비 상대 광도 및 전압

상대 광도 곡선은 낮은 범위에서 전류와 거의 선형 관계를 보이며, 일반적으로 효율 저하 및 열적 효과로 인해 높은 전류에서 포화됩니다. 순방향 전압 곡선은 전류에 따른 지수적 상승 특성을 보여주며, 정전류 드라이버 설계에 중요합니다.

4.3 열적 디레이팅 곡선

"주변 온도 대비 상대 광속" 곡선은 LED의 동작 온도가 증가함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여줍니다. "주변 온도 대비 상대 순방향 전압" 곡선은 온도 상승에 따른 VF의 감소, 즉 반도체의 일반적인 음의 온도 계수를 보여줍니다. "최대 순방향 전류 대비 주변 온도" 그래프는 디레이팅 곡선으로, Tj를 120°C 미만으로 유지하기 위해 주어진 주변 온도에서의 최고 안전 동작 전류를 정의합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 3030 패키지에 장착되어 있으며, 이는 그 풋프린트가 약 3.0mm x 3.0mm임을 의미합니다. 전체 높이는 0.66mm입니다. 상세한 기계 도면은 렌즈 곡률 및 솔더 패드 레이아웃을 포함한 주요 치수를 가진 상면, 하면 및 측면도를 보여줍니다. 지정되지 않은 모든 허용 오차는 ±0.2mm입니다.

5.2 패드 설계 및 극성 식별

하면 뷰는 두 개의 애노드와 두 개의 캐소드 솔더 패드를 명확히 보여줍니다. 극성은 패키지 자체에 표시되어 있으며, 캐소드 측을 나타내는 독특한 마커가 있습니다. 이는 조립 중 올바른 방향을 위한 중요한 요소입니다. 솔더 패드 패턴은 리플로우 중 양호한 솔더 조인트 형성과 기계적 안정성을 용이하게 하도록 설계되었습니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

이 부품은 무연 리플로우 솔더링에 적합하도록 등급이 매겨져 있습니다. 최대 솔더링 온도 프로파일이 지정되어 있습니다: 사용된 특정 프로파일에 따라 패키지 본체 온도는 230°C 또는 260°C를 10초 이상 초과해서는 안 됩니다. 무연 공정을 위한 표준 IPC/JEDEC J-STD-020 프로파일이 적용 가능합니다. 열 충격, 솔더 조인트 결함 또는 LED 내부 재료 손상을 피하기 위해 제조업체가 제안하는 프로파일을 따르는 것이 좋습니다. 장치는 사용 전 건조되고 제어된 환경에 보관해야 합니다.

7. 애플리케이션 제안

7.1 대표적인 애플리케이션 시나리오

이 LED는 다음에 매우 적합합니다:
- 리트로핏 램프:다운라이트, 트랙 라이트 및 전구에서 기존 백열등, 할로겐 또는 CFL 전구를 직접 대체합니다.
- 일반 조명:높은 광속 출력이 필요한 선형 모듈, 패널 라이트 및 하이베이 조명기구.
- 간판 및 건축 조명:넓은 시야각과 밝기 덕분에 실내/외 간판 백라이트, 채널 레터 및 장식용 액센트 조명.

7.2 설계 시 고려사항

1. 열 관리:낮은 Rth j-sp은 PCB가 히트싱크로 가는 낮은 열저항 경로를 가질 때만 효과적입니다. 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 기타 열 강화 기판을 사용하십시오.
2. 구동 전류:200mA까지 구동 가능하지만, 테스트 전류인 120mA 이하에서 동작하는 것이 종종 효율성, 수명 및 열 부하의 더 나은 균형을 제공합니다.
3. 광학:120도의 시야각은 더 좁은 빔이 필요한 애플리케이션의 경우 2차 광학(렌즈, 반사판)이 필요할 수 있습니다.
4. 전기 설계:순방향 전압 빈과 원하는 동작 전류에 맞는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 피드백 루프 설계 시 음의 VF 온도 계수를 고려하십시오.

8. 기술 파라미터 기반 일반적인 질문

Q: 일반적인 동작 지점에서 실제 전력 소비는 얼마입니까?
A: IF=120mA 및 VF=5.9V에서 전기적 입력 전력은 약 0.71 와트입니다 (120mA * 5.9V = 0.708W).

Q: 색 재현 지수(CRI)가 광 출력에 어떤 영향을 미칩니까?
A: 전기광학적 표에 나와 있듯이, 동일한 CCT에서 높은 CRI(Ra90)를 가진 LED는 표준 CRI(Ra70)를 가진 LED에 비해 일반적인 광속이 낮습니다. 이는 형광체 변환 화이트 LED의 근본적인 트레이드오프입니다.

Q: 이 LED를 정전압 소스로 구동할 수 있습니까?
A: 강력히 권장하지 않습니다. LED의 지수적 I-V 관계는 전압의 작은 변화가 전류의 큰 변화를 일으켜 열 폭주 및 고장으로 이어질 수 있음을 의미합니다. 항상 정전류 드라이버를 사용하십시오.

Q: 5-스텝 맥아담 타원이 제 애플리케이션에 무엇을 의미합니까?
A: 매우 엄격한 색상 일관성을 보장합니다. 동일한 CCT 빈의 LED는 대부분의 관찰자에게 색상이 거의 동일하게 보일 것이며, 이는 다중 LED 조명기구에서 가시적인 색상 변동(색 혼합)을 피하는 데 중요합니다.

9. 동작 원리

이것은 형광체 변환 화이트 LED입니다. 핵심 반도체 칩은 전류가 통과할 때(전계발광) 청색광을 방출합니다. 이 청색광은 칩 위 또는 근처에 증착된 형광체 재료 층에 충돌합니다. 형광체는 청색 광자의 일부를 흡수하고 더 긴 파장(노란색, 그리고 고-CRI 타입의 경우 종종 적색)으로 빛을 재방출합니다. 남은 청색광과 광범위한 스펙트럼의 형광체 방출이 결합되어 백색광으로 인지됩니다. 형광체의 특정 혼합 비율이 최종 출력의 CCT와 CRI를 결정합니다.

10. 산업 동향

3030 패키지 형식은 높은 전력 처리 능력과 컴팩트한 풋프린트 사이의 균형을 나타내며, 이로 인해 중전력 LED 세그먼트에서 인기 있는 선택이 되었습니다. 산업 동향은 발광 효율(와트당 루멘) 증가, 색상 일관성 및 재현성 개선, 그리고 더 높은 동작 온도에서의 신뢰성 향상에 계속 초점을 맞추고 있습니다. 또한 보다 지속 가능한 제조 공정 및 재료를 위한 추진력도 있습니다. 더 나은 스펙트럼 품질을 위한 고급 형광체 통합 및 우수한 열 성능을 위한 패키지 형상 최적화는 이 클래스의 패키지에서 지속적인 개발 영역입니다.