화이트 LED 램프 334-15/T1C5-7 QSA 데이터시트 - T-1 3/4 패키지 - 최대 3.6V - 110mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 지시등 및 백라이트 애플리케이션을 위해 설계된 고휘도 화이트 발광 다이오드(LED)의 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN) 반도체 칩과 형광체가 채워진 반사판을 결합하여 청색 발광으로부터 백색광을 생성합니다. LED는 다양한 전자 조립에 적합한 크기와 광 출력의 균형을 제공하는 대중적인 T-1 3/4 원형 패키지에 장착되어 있습니다.

이 제품의 핵심 장점은 표준 구동 전류에서 상당한 수준에 도달하는 높은 광도입니다. 이는 밝고 선명한 시각적 지시등이 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 본 장치는 관련 환경 규정을 준수하며 내장된 정전기 방전(ESD) 보호 기능을 갖추어 취급 및 작동 시 신뢰성을 향상시킵니다.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 연속 작동을 위한 값이 아닙니다.

• 연속 순방향 전류 (I_F): 30 mA. 이는 LED 애노드에 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP): 100 mA. 이 더 높은 전류는 듀티 사이클 1/10, 주파수 1 kHz로 지정된 펄스 조건에서만 허용됩니다.
• 역방향 전압 (V_R): 5 V. 이 값을 초과하는 역방향 바이어스 전압을 인가하면 LED의 반도체 접합이 손상될 수 있습니다.
• 전력 소산 (P_d): 110 mW. 이는 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력으로, 지정된 조건에서 순방향 전압과 전류의 곱으로 계산됩니다.
• 동작 및 보관 온도: 장치는 -40°C ~ +85°C에서 동작하도록 정격되어 있으며, -40°C ~ +100°C에서 보관할 수 있습니다.
• ESD 내전압 (HBM): 4 kV. 이는 인체 모델(HBM)에 따른 정전기 방전 보호 수준을 나타냅니다.
• 솔더링 온도: 리드는 솔더링 공정 중 최대 5초 동안 260°C의 피크 온도를 견딜 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 주변 온도 25°C, 순방향 전류 (I_F) 20 mA의 표준 테스트 조건에서 측정되며, 일반적인 기준점 역할을 합니다.

• 순방향 전압 (V_F): 2.8 V (최소) ~ 3.6 V (최대) 범위이며, 이 범위 내에 전형적인 값이 포함됩니다. 이는 지정된 전류가 흐를 때 LED 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• 광도 (I_V): 최소값 3600 mcd(밀리칸델라)에서 최대 7150 mcd까지 가능합니다. 실제 제공되는 광도는 후술할 빈닝 시스템에 따라 결정됩니다.
• 시야각 (2θ_1/2): 광도가 피크 축상 광도의 절반이 되는 전형적인 전체 시야각은 50도입니다. 이는 LED의 빔 확산을 정의합니다.
• 색도 좌표: CIE 1931 색 공간에서의 전형적인 색점은 x=0.30, y=0.29입니다. 이는 LED 출력의 인지되는 백색을 정의합니다.
• 제너 및 역방향 특성: 장치는 5 mA에서 역방향 전압 (V_z) 5.2 V의 보호 제너 다이오드를 포함할 수 있습니다. 역방향 누설 전류 (I_R)는 5 V에서 최대 50 µA입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산 편차를 관리하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 필요한 특정 최소 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

3.1 광도 빈닝

LED는 I_F=20mA에서 측정된 최소 및 최대 광도에 따라 세 가지 주요 빈으로 분류됩니다. 빈 내 광도 허용 오차는 ±10%입니다.

• 빈 Q: 3600 mcd (최소) ~ 4500 mcd (최대)
• 빈 R: 4500 mcd (최소) ~ 5650 mcd (최대)
• 빈 S: 5650 mcd (최소) ~ 7150 mcd (최대)

3.2 순방향 전압 빈닝

LED는 또한 I_F=20mA에서의 순방향 전압 강하에 따라 빈닝되며, 측정 불확도는 ±0.1V입니다. 이는 특히 여러 LED가 직렬로 연결될 때 일관된 전류 구동 회로 설계에 도움이 됩니다.

• 빈 0: 2.8 V ~ 3.0 V
• 빈 1: 3.0 V ~ 3.2 V
• 빈 2: 3.2 V ~ 3.4 V
• 빈 3: 3.4 V ~ 3.6 V

3.3 색상 빈닝

백색광 출력은 CIE 색도도 상의 특정 영역 내에서 제어됩니다. 이 제품은 색상 빈 B5와 B6의 LED를 결합하여 그룹 7을 형성합니다. 데이터시트는 이러한 빈의 코너 좌표 범위(예: B5의 경우 x는 0.287-0.311, y는 0.276-0.315)를 제공하여 화이트 포인트가 정의된 영역 내에 있도록 보장합니다. 색도 좌표의 측정 불확도는 ±0.01입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 다양한 조건에서의 장치 동작을 설명하는 여러 특성 그래프가 포함되어 있습니다. 이는 단일 지점 사양 이상의 성능을 이해하는 데 필수적입니다.

• 상대 강도 대 파장: 이 스펙트럼 분포 곡선은 형광체 변환으로 인한 피크 파장과 확장된 스펙트럼을 보여주며, 화이트 LED의 전형적인 특징입니다.
• 지향성 패턴: 광도의 각도 분포를 보여주는 극좌표도로, 50도의 전형적인 시야각과 관련이 있습니다.
• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선): 이 그래프는 전류와 전압 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. 턴온 전압을 넘어서는 곡선의 급격한 기울기는 안정적인 광 출력을 위한 전류 제어 구동의 중요성을 강조합니다.
• 상대 강도 대 순방향 전류: 구동 전류가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지 보여주며, 효율 저하 및 열 효과로 인해 더 높은 전류에서 일반적으로 준선형 방식으로 증가합니다.
• 색도 좌표 대 순방향 전류: 구동 전류 변화에 따라 화이트 포인트(색도 좌표)가 약간 이동할 수 있음을 보여주며, 색상에 민감한 애플리케이션에 중요합니다.
• 순방향 전류 대 주변 온도: 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 순방향 전류의 디레이팅을 설명하며, 열 관리 및 신뢰성에 대한 주요 고려 사항입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LED는 투명 수지 렌즈가 있는 표준 T-1 3/4(약 5mm) 원형 패키지를 사용합니다. 주요 치수 참고 사항은 다음과 같습니다: 모든 치수는 별도로 지정되지 않는 한 일반 공차 ±0.25mm의 밀리미터 단위입니다; 리드 간격은 리드가 패키지 본체에서 나오는 지점에서 측정됩니다; 플랜지 아래 수지의 최대 돌출은 1.5mm입니다. 상세한 기계 도면은 전체 직경, 높이, 리드 직경 및 간격에 대한 정확한 값을 제공합니다.

5.2 극성 식별 및 장착

패키지는 평평한 면이 있는 플랜지를 특징으로 하며, 이는 일반적으로 캐소드(음극) 리드를 나타냅니다. 올바른 식별은 정확한 회로 연결에 중요합니다. 리드는 인쇄 회로 기판(PCB)에 스루홀 장착하도록 설계되었습니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

조립 중 손상을 방지하기 위해 적절한 취급이 중요합니다.

6.1 리드 성형

• 굽힘은 실링부에 응력을 피하기 위해 에폭시 불브 기저에서 최소 3mm 이상 떨어진 곳에서 이루어져야 합니다.
• 성형은 항상솔더링 전에 soldering.
• 완료되어야 합니다. 성형 중 과도한 응력은 에폭시를 균열시키거나 내부 본드를 손상시킬 수 있습니다.
• 리드 절단은 실온에서 수행해야 합니다.
• PCB 홀은 장착 응력을 피하기 위해 LED 리드와 정확히 정렬되어야 합니다.

6.2 솔더링 조건

열 충격을 최소화하기 위해 권장 파라미터가 제공됩니다:

• 핸드 솔더링: 인두 팁 온도 최대 300°C(최대 30W 인두용), 리드당 솔더링 시간 최대 3초, 솔더 접합부에서 에폭시 불브까지 최소 3mm 거리 유지.
• 웨이브/딥 솔더링: 최대 100°C로 최대 60초 동안 예열합니다. 솔더 배스 온도는 260°C를 초과하지 않아야 하며, 부품은 최대 5초 동안 침지됩니다. 3mm 거리 규칙도 적용됩니다.

6.3 보관 조건

솔더링 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있는 수분 흡수를 방지하기 위해 LED는 30°C 이하 및 70% 상대 습도(RH) 이하에서 보관해야 합니다. 출하 후 권장 보관 수명은 3개월입니다. 더 긴 보관(최대 1년)의 경우, 부품은 건조제와 함께 밀봉된 방습 백에 보관하는 것이 좋으며, 가능하면 질소 분위기 하에서 보관해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

LED는 정전기 및 물리적 손상을 방지하기 위해 포장됩니다. 먼저 정전기 방지 백에 넣습니다. 백당 200~500개의 수량이 포장됩니다. 그런 다음 5개의 백을 내부 카톤에 넣습니다. 마지막으로 10개의 내부 카톤을 외부 마스터 카톤에 포장하여 출하합니다.

7.2 라벨 설명

포장 라벨에는 여러 코드가 포함됩니다: CPN(고객 부품 번호), P/N(제조사 부품 번호), QTY(수량), CAT(광도 및 순방향 전압 빈 조합 코드), HUE(색상 등급 코드), REF(참조), LOT No.(추적 가능한 생산 로트 번호).

7.3 모델 번호 지정

부품 번호 334-15/T1C5-7 QSA는 특정 구조를 따릅니다. 접미사 코드(데이터시트에서 사각형으로 표시)를 통해 제조사의 선택 가이드에 정의된 특정 광도 빈, 순방향 전압 빈 및 기타 선택적 기능을 선택할 수 있습니다.

8. 적용 제안

8.1 전형적인 적용 시나리오

데이터시트에 나열된 바와 같이, 이 고휘도 화이트 LED는 다음에 적합합니다:

• 메시지 패널 및 사인보드: 밝고 개별적인 픽셀 또는 지시등이 필요한 경우.
• 광학 지시등: 산업 장비, 소비자 가전 또는 제어판의 상태 표시등.
• 백라이트: 균일한 조명이 필요한 소형 LCD 디스플레이, 멤브레인 스위치 패널 또는 장식용 조명용으로, 종종 어레이로 사용됩니다.
• 마커 라이트: 높은 가시성이 필요한 장비, 차량 또는 안전 애플리케이션용.

8.2 설계 고려 사항

• 전류 구동: 항상 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 구동 회로를 사용하십시오. 지수적인 I-V 관계로 인해 전압원에서 LED를 직접 구동하면 파손될 가능성이 높습니다.
• 열 관리: 전력이 상대적으로 낮지만, 특히 더 높은 주변 온도나 구동 전류에서 장기적인 광 출력과 신뢰성을 유지하기 위해 적절한 환기 또는 방열판 확보가 중요합니다.
• 광학 설계: 50도의 시야각은 넓은 빔을 제공합니다. 더 집중된 빛을 위해서는 렌즈나 라이트 파이프와 같은 2차 광학 장치가 필요할 수 있습니다.
• 빈닝 선택: 여러 LED 간에 균일한 밝기나 색상이 필요한 애플리케이션의 경우, 엄격한 광도 빈(예: 빈 S만)과 특정 전압/색상 그룹을 지정하는 것이 좋습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

일반적인 5mm 화이트 LED와 비교하여, 이 제품은 상당히 높은 광도를 제공하여 우수한 밝기가 가장 중요한 애플리케이션에 적합합니다. 광도와 순방향 전압 모두에 대해 정의된 빈닝 시스템을 포함함으로써, 빈닝되지 않거나 느슨하게 빈닝된 대안에 비해 생산 런에서 더 큰 예측 가능성과 일관성을 제공합니다. 내장된 ESD 보호(4kV HBM)는 조립 환경에서 견고성을 향상시킵니다. 색상 빈(B5+B6)의 특정 조합은 특정 화이트 포인트를 목표로 하며, 이는 다른 제품이 제공하는 차가운 백색 또는 따뜻한 백색 포인트와 다를 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 연속 순방향 전류와 피크 순방향 전류의 차이점은 무엇인가요?

연속 순방향 전류(30 mA)는 안전한 장기 작동을 위한 최대 DC 전류입니다. 피크 순방향 전류(100 mA)는 짧은 지속 시간의 펄스 정격으로, 짧은 기간(예: 멀티플렉싱 디스플레이) 동안 사용할 수 있지만, DC 작동에서는 순간적으로도 초과해서는 안 되며, 그렇지 않으면 과열 및 급격한 성능 저하를 초래합니다.

10.2 적절한 전류 제한 저항을 어떻게 선택하나요?

옴의 법칙을 사용하십시오: R = (V_공급- V_F) / I_F. 보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F(3.6V)를 사용하여 부품 간 변동이 있어도 전류가 20mA를 절대 초과하지 않도록 합니다. 예를 들어, 5V 공급 전압의 경우: R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 옴. 가장 가까운 표준 값(68 또는 75 옴)을 선택하고, 그 전력 정격을 확인해야 합니다(P = I²R).

10.3 이 LED를 실외에서 사용할 수 있나요?

동작 온도 범위(-40°C ~ +85°C)는 많은 실외 환경에서 사용할 수 있도록 합니다. 그러나 패키지는 방수나 자외선 열화 저항에 대해 특별히 정격화되어 있지 않습니다. 직접적인 실외 노출의 경우, 수분과 햇빛으로부터 보호하기 위해 추가적인 환경 보호(컨포멀 코팅, 밀봉 인클로저)가 필요합니다.

11. 실용적인 사용 사례 예시

다중 LED 상태 표시 패널 설계:제어판에는 다양한 기계 기능의 작동 상태를 나타내기 위해 20개의 밝은 화이트 LED가 필요합니다. 미적 요소와 명확성을 위해 균일한 밝기가 중요합니다.

1. 회로 설계: 설계자는 12V 레일에서 모든 LED를 병렬로 구동하기로 결정합니다. 각 LED 분기에는 자체 전류 제한 저항이 있습니다. 최대 V_F3.6V와 목표 I_F20mA를 사용하여 저항 값은 (12V - 3.6V)/0.02A = 420 옴입니다. 각 분기에 대해 430 옴, 1/4W 저항이 선택됩니다.
2. 빈닝 선택: 균일성을 보장하기 위해 설계자는 빈 S(가장 높은 광도)의 LED를 지정하고, 색상과 밝기 변동을 최소화하기 위해 동일한 생산 로트 및 색상 그룹(그룹 7)에서 공급받도록 요청합니다.
3. PCB 레이아웃: 패키지 도면의 리드 간격에 따라 홀이 드릴링됩니다. 웨이브 솔더링 중 솔더 위킹을 피하기 위해 LED 본체 주변 최소 3mm 반경의 킵아웃 영역이 유지됩니다.
4. 조립:** 조립자는 핸드 솔더링 지침을 따르며, 300°C로 설정된 온도 제어 인두를 사용하여 각 접합부를 3초 이내에 완료합니다.

12. 작동 원리 소개

이것은 형광체 변환 화이트 LED입니다. 핵심은 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN)로 만들어진 반도체 칩입니다. 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 칩의 활성 영역 내에서 재결합하여 광자를 방출합니다. InGaN 물질은 스펙트럼의 청색 영역(일반적으로 약 450-455 nm)에서 빛을 방출하도록 설계되었습니다. 이 청색광은 직접 방출되지 않습니다. 대신, 칩을 둘러싼 반사 컵 내부에 증착된 형광체 물질(예: 세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가닛, YAG:Ce) 층을 때립니다. 형광체는 청색 광자의 일부를 흡수하고 더 넓은 스펙트럼, 주로 황색 범위에서 빛을 재방출합니다. 흡수되지 않은 나머지 청색광과 형광체에서 생성된 황색광의 혼합물은 인간의 눈에 백색광으로 인지됩니다. 정확한 색조(쿨 화이트, 뉴트럴 화이트, 웜 화이트)는 형광체 층의 구성과 두께에 의해 결정됩니다.

13. 기술 동향

이 유형의 LED 뒤에 있는 기술은 계속 발전하고 있습니다. 일반적인 산업 동향은 다음과 같습니다:

• 효율 증가 (루멘/와트): 칩 에피택시, 광 추출 및 형광체 효율의 지속적인 개선으로 동일한 전기 입력에 대해 더 높은 광 출력을 달성하여 에너지 소비를 줄입니다.
• 색 재현성 향상: 이 데이터시트는 단일 화이트 포인트를 지정하지만, 새로운 제품은 종종 다중 형광체 혼합물(예: 적색 형광체 추가)을 사용하여 더 높은 색 재현 지수(CRI) 값을 달성하여 빛 아래에서 색상이 더 자연스럽게 보이도록 합니다.
• 소형화:** T-1 3/4 패키지는 여전히 인기가 있지만, 더 높은 밀도 애플리케이션을 위한 더 작은 표면 실장 장치(SMD) 패키지(예: 3535, 3030, 2835)로의 광범위한 추세가 있습니다. 그러나 종종 더 큰 스루홀 타입에 비해 패키지당 총 광 출력과의 트레이드오프가 있습니다.
• 더 높은 신뢰성 및 수명: 패키징 재료, 다이 부착 및 와이어 본딩의 발전은 LED의 정격 수명(L70/B50)을 계속해서 연장시켜 더 까다로운 애플리케이션에 적합하게 만듭니다.