화이트 LED 5050 SMD 데이터시트 - 사이즈 5.0x5.0x1.9mm - 전압 25V - 파워 5W - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 5050 표면 실장 장치(SMD) 패키지의 고출력, 탑뷰 화이트 LED 부품인 T5C 시리즈의 사양을 상세히 설명합니다. 까다로운 일반 조명 응용 분야를 위해 설계된 이 LED는 향상된 열 성능의 패키지와 높은 광속 출력, 넓은 시야각을 결합하였습니다. 리플로우 솔더링 공정에 적합하며 관련 환경 규격을 준수합니다.

1.1 핵심 장점

• 열 성능 향상 패키지 설계:효율적인 열 방산에 최적화되어 더 높은 구동 전류를 지원하고 수명을 향상시킵니다.
• 높은 광속 출력:대체 및 일반 조명 기구에 적합한 높은 밝기 수준을 제공합니다.
• 높은 전류 용량:순방향 전류(IF) 200mA 정격, 최대 펄스 정격 330mA입니다.
• 소형 패키지 사이즈(5050):5.0mm x 5.0mm의 점유 면적으로 고밀도 PCB 레이아웃이 가능합니다.
• 넓은 시야각(120°):넓은 영역에 걸쳐 균일한 조명을 제공합니다.
• 무연 및 RoHS 준수:환경 지침 준수가 필요한 제품에 사용하기에 적합합니다.

1.2 목표 응용 분야

이 LED는 신뢰성, 밝기, 색 품질이 가장 중요한 다양한 실내 및 건축 조명 응용 분야를 위해 설계되었습니다.

• 실내 조명:다운라이트, 패널 조명 및 기타 내장형 기구.
• 리트로핏(대체):기존 기구에서 전통적인 광원을 직접 대체합니다.
• 일반 조명:작업 조명, 액센트 조명, 지역 조명.
• 건축/장식 조명:코브 조명, 사인, 미적 조명 요소.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 표준 시험 조건(Tj = 25°C, IF = 200mA)에서 LED의 전기적, 광학적, 열적 특성에 대한 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 전기-광학 특성

주요 성능 지표는 광 출력과 색 품질을 정의합니다. 측정은 일반적으로 접합 온도(Tj) 25°C, 순방향 전류 200mA에서 수행됩니다.

주요 참고사항:광속 허용 오차는 ±7%입니다. 색 재현 지수(Ra) 측정 허용 오차는 ±2입니다. 높은 CRI 버전(Ra90)은 Ra70 및 Ra80 빈에 비해 약간 낮은 루멘 출력이지만 우수한 색 충실도를 제공합니다.

2.2 절대 최대 정격

이는 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계치입니다. 작동은 항상 이 한계 내에서 유지되어야 합니다.

설계 고려사항:펄스 순방향 전류(IFP) 정격은 특정 조건(펄스 폭 ≤ 100μs, 듀티 사이클 ≤ 1/10)에서만 적용됩니다. 절대 최대 정격을 초과하면 장치의 특성이 변경되고 고장으로 이어질 수 있습니다.

2.3 전기 및 열적 특성

이 파라미터들은 정상 조건에서의 작동 특성을 정의합니다.

주요 참고사항:순방향 전압 허용 오차는 ±3%입니다. 열저항 값은 열 관리 설계에 매우 중요합니다. 낮은 값은 LED 접합점에서 PCB로의 열 전달이 더 좋음을 의미합니다. 1000V HBM의 ESD 정격은 조립 중 표준 ESD 취급 주의가 필요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 측정된 성능에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 응용 요구사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 부품 번호 체계

부품 번호는 구조화된 코드를 따릅니다:T5C***82C-R****. 주요 요소는 다음과 같습니다:

• X1 (타입 코드):"5C"는 5050 패키지를 나타냅니다.
• X2 (CCT 코드):예: "27"은 2700K, "40"은 4000K, "65"는 6500K.
• X3 (색 재현성 코드):"7"은 Ra70, "8"은 Ra80, "9"는 Ra90.
• X4 & X5 (칩 구성):패키지 내부의 직렬 및 병렬 LED 칩 수를 나타냅니다 (1-Z).
• X7 (색상 코드):색도 빈닝 표준을 정의합니다 (예: ANSI, ERP).

3.2 광속 빈닝

LED는 200mA에서의 최소 및 최대 광 출력에 따라 그룹화됩니다. 예를 들어, 4000K, Ra80 LED의 경우:

• 코드 GN:600 lm (최소) ~ 650 lm (최대)
• 코드 GP:650 lm (최소) ~ 700 lm (최대)
• 코드 GQ:700 lm (최소) ~ 750 lm (최대)

더 높은 빈(예: GQ)을 선택하면 더 높은 최소 밝기가 보장됩니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

드라이버 설계 및 전류 매칭을 돕기 위해 LED는 순방향 전압(VF)에 따라 빈닝됩니다.

• 코드 6D:VF = 22V ~ 24V
• 코드 6E:VF = 24V ~ 26V
• 코드 6F:VF = 26V ~ 28V

3.4 색도 빈닝

색점(CIE 다이어그램의 x, y 좌표)은 엄격하게 제어됩니다. 사양은 5단계 MacAdam 타원을 참조하며, 이는 주어진 빈 내의 모든 LED가 표준 시야 조건에서 색상이 시각적으로 구분되지 않음을 의미합니다. 각 CCT에 대해 25°C 및 85°C 접합 온도에서 중심 좌표와 타원 파라미터가 제공되어 온도에 따른 색변화를 고려합니다. 2600K부터 7000K까지의 모든 CCT에 대해 Energy Star 빈닝이 적용됩니다.

4. 성능 곡선 및 스펙트럼 분석

데이터시트에는 주요 성능 측면의 그래픽 표현이 포함되어 있습니다.

4.1 스펙트럼 파워 분포

Ra≥70, Ra≥80, Ra≥90 버전에 대해 별도의 스펙트럼이 제공됩니다. 높은 CRI 스펙트럼은 가시 스펙트럼 전반, 특히 적색 및 청록색 영역에서 곡선이 더 채워져 더 정확한 색 재현성을 보여줍니다.

4.2 시야각 분포

극좌표 다이어그램은 공간 방사 패턴을 보여줍니다. 일반적인 120° 반치각(FWHM)은 람베르시안 또는 준-람베르시안 분포를 나타내며, 여기서 광 강도는 0°(LED 표면에 수직)에서 가장 높고 코사인 법칙에 따라 감소합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

5050 SMD 패키지는 다음과 같은 주요 치수를 가집니다 (단위: mm, 별도 명시 없으면 허용 오차 ±0.1mm):

• 전체 크기:5.00 (L) x 5.18 (W) x 1.90 (H) 최대.
• LED 칩 영역:4.20 x 4.54.
• 단자 피치 및 크기:최적의 솔더 접합 및 열 연결을 위한 상세 패드 레이아웃이 표시됩니다.

5.2 극성 식별

바닥면 다이어그램은 캐소드와 애노드 패드를 명확히 표시합니다. PCB 조립 시 역바이어스 손상을 방지하려면 올바른 극성이 필수적입니다.

5.3 내부 구성

"8 Series 2 Parallel" 표기는 패키지 내에 지정된 높은 순방향 전압(~25V)과 전류 용량을 달성하기 위해 결합된 직렬-병렬 배열로 연결된 여러 LED 칩이 포함되어 있음을 시사합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

LED를 손상시키지 않고 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 보장하기 위해 상세한 리플로우 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 피크 패키지 본체 온도 (Tp):최대 260°C.
• 액상선 이상 시간 (TL=217°C):60 ~ 150초.
• Tp의 5°C 이내 시간:최대 30초.
• 상승 속도:최대 3°C/초.
• 하강 속도:최대 6°C/초.

중요 고려사항:이 프로파일을 준수하는 것이 매우 중요합니다. 과도한 온도나 시간은 LED의 내부 재료(에폭시, 형광체)와 솔더 상호 연결을 열화시켜 조기 고장이나 성능 저하를 초래할 수 있습니다.

6.2 보관 및 취급

제공된 발췌문에 명시적으로 상세히 설명되지는 않았지만, 보관 온도 정격(Tstg: -40 ~ +85°C)에 따라 부품은 서늘하고 건조한 환경에 보관해야 합니다. SMD 부품에 대한 표준 수분 민감도 수준(MSL) 주의사항을 권장하며, 포장이 장기간 주변 습도에 노출된 경우 리플로우 전에 LED를 베이킹해야 합니다.

7. 응용 설계 고려사항

7.1 열 관리

최대 5.94W의 소비 전력과 3°C/W(접합점-솔더점)의 열저항으로 효과적인 방열은 필수입니다. PCB는 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 다른 열전도성 기판을 사용해야 합니다. 솔더점에서 접합점까지의 계산된 온도 상승은 ΔT = 전력 * Rth j-sp입니다. 예를 들어, 5W에서 ΔT = 15°C입니다. 솔더점 온도는 작동 중 접합 온도(Tj)가 최대 정격 120°C 이하로 유지되도록 충분히 낮게 유지되어야 합니다.

7.2 전기 구동

LED 작동을 위해서는 정전류 드라이버가 필수입니다. 드라이버는 200mA(또는 디밍이 필요한 경우 더 낮은) 출력 전류와 LED의 순방향 전압 빈 범위(예: 22-28V)를 커버하는 전압 컴플라이언스로 지정되어야 합니다. 여러 LED를 사용하는 설계의 경우 높은 Vf로 인해 직렬 연결이 일반적입니다. 병렬 연결은 신중한 전류 밸런싱이 필요합니다.

7.3 광학 설계

120° 시야각은 넓고 확산된 조명이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 더 집중된 빔을 위해서는 2차 광학(렌즈 또는 반사판)이 필요합니다. 탑뷰 설계는 빛이 주로 장착 평면에 수직으로 방출됨을 의미합니다.

8. 비교 및 차별화

표준 중출력 LED(예: 2835, 3030 패키지)와 비교하여, 이 5050 LED는 패키지당 훨씬 더 높은 광속을 제공하여 주어진 광 출력에 필요한 부품 수를 줄입니다. 더 높은 순방향 전압은 주어진 전력에 대한 전류 요구 사항을 줄여 트레이스와 커넥터의 저항 손실을 최소화할 수 있습니다. 주요 트레이드오프는 더 높은 전력 밀도로 인해 증가된 열 관리 과제입니다.

9. 기술 파라미터 기반 FAQ

9.1 이 LED를 200mA 대신 150mA로 구동할 수 있나요?

예, 더 낮은 전류로 구동하면 광 출력(전류에 거의 비례하여)이 감소하고 접합 온도가 낮아져 효율(루멘/와트)과 수명이 크게 향상됩니다.

9.2 예상 수명(L70/B50)은 어떻게 되나요?

이 데이터시트에 명시적으로 명시되지는 않았지만, LED 수명은 주로 접합 온도의 함수입니다. LED를 정격 내에서 잘 작동시키고, 특히 우수한 열 설계를 통해 Tj를 낮게 유지하는 것이 긴 수명(일반적으로 50,000시간 이상 L70)을 달성하는 핵심입니다.

9.3 온도와 시간에 따른 색변화는 어떻게 되나요?

색도 좌표는 25°C와 85°C 모두에서 지정되어 예상되는 변화를 보여줍니다. 일반적으로 화이트 LED는 온도가 증가함에 따라 색상이 약간 변합니다. 장기적으로 적절한 열 관리는 색변화와 광속 감소의 주요 원인인 형광체 열화를 최소화합니다.

10. 실용 설계 사례 연구

시나리오:20W 할로겐 램프를 대체하기 위한 1200 lm, 4000K, Ra80 리트로핏 LED 모듈 설계.

1. 부품 선택:4000K, Ra80, 광속 빈 GP(최소 650lm) 또는 GQ(최소 700lm) 선택.
2. 수량 계산:빈 GP의 경우: 1200 lm / 650 lm = ~1.85개 LED. 약 1300-1400 lm를 위해 2개 LED 직렬 사용, 필요한 경우 약간 디밍.
3. 드라이버 사양:정전류 드라이버 선택: 출력 = 200mA, 전압 범위는 2 * VF(예: 2 * 24-28V = 48-56V)를 커버해야 함.
4. 열 설계:총 전력 ≈ 2개 LED * (25V * 0.2A) = 10W. LED 솔더점 온도를 낮게 유지하여 Tj를 유지할 수 있도록 10W를 방산할 수 있는 방열판이 있는 MCPCB 사용<기구의 주변 환경에서 120°C 이하.
5. PCB 레이아웃:권장 솔더 패드 패턴을 따릅니다. 고전류 경로에는 넓은 트레이스를 사용합니다. 고전압에 대해 적절한 전기적 절연을 보장합니다.

11. 동작 원리

화이트 LED는 근본적으로 반도체 다이오드입니다. 순방향 바이어스가 가해지면 전자와 정공이 활성 영역에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 이 기본 빛은 일반적으로 청색 또는 자외선 스펙트럼입니다. 백색광을 만들기 위해 반도체 칩 위에 형광체 코팅이 적용됩니다. 이 형광체는 기본 청색/자외선 빛의 일부를 흡수하여 더 넓은 스펙트럼(노란색, 빨간색, 녹색)으로 빛을 재방출합니다. 남은 청색광과 형광체 변환된 빛의 조합이 백색광으로 인지됩니다. 상관 색온도(CCT)와 색 재현 지수(CRI)는 형광체 층의 정확한 구성과 두께에 의해 제어됩니다.

12. 기술 트렌드

고출력 SMD LED 시장은 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘), 향상된 색상 일관성, 더 높은 신뢰성을 향해 계속 발전하고 있습니다. 트렌드에는 더 나은 색 재현성과 안정성을 위한 새로운 형광체 기술(예: 양자점, 글래스 내 형광체) 채택과 우수한 열 성능을 위한 세라믹 또는 기타 고급 패키지 재료 사용이 포함됩니다. 또한 조명 산업 전반에 걸쳐 설계와 제조를 단순화하기 위해 표준화된 폼 팩터와 풋프린트를 향한 추진도 있습니다. 열 관리와 정전류 구동의 원리는 모든 고출력 LED 응용 분야의 기초로 남아 있습니다.