하이 파워 LED를 사용하는 조명체 보다 우수한 0.5W LED 조명체

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 하이 파워 LED를 사용하는
  조명체 보다 우수한 0.5W LED 조명체

[입력 : 2011-04-13 오후 5:28:23 | 지면발행 : 2011년 4월호 24쪽]

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첨단 하이 파워 LED 뿐만 아니라, 0.5 와트 LED도 다양한 조명 어플리케이션에 사용할 수 있다.

대상 어플리케이션에는 광고 패널 백라이팅, 교통 인테리어 조명 및 백색 가전 인테리어 조명 등을 들 수 있으며, 본 논문에서는 하이 파워 LED와 비교하여 0.5W LED 사용 시의 설계 장점에 대해 다룰 것이다.

자료제공: 아바고 테크놀로지스 / www.avagotech.com 

0.5W LED는 기존의 하이 파워 LED에 비해 다음과 같은 4가지 주요 설계 이점이 있다.

1. 산업 표준 패키지:
아바고 테크놀로지스의 0.5W LED는 2.8mm×3.2mm×1.8mm패키지 크기의 산업 표준 PLCC-4 외형을 갖추고 있다. 이 패키징을 사용하면 픽 앤 플레이스(pick-and-place)조립 장비를 특수 LED 패키지에 맞춰 조정할 필요가 없기 때문에 PCB를 쉽게 조립할 수 있다.
 
다른 PLCC LED와 마찬가지로 0.5W PLCC LED도 자동차에 적합한 품질과 레벨2 MSL(Moisture Sensitivity Level: 수분에 대한 민감도)을 지원하고  있어(습기 방지백 외부에서 1년간 보관 가능, 대기조건:<30°C/<60% RH), 260°C에서 리플로 납땜 가능하다. 추가적으로 조명 애플리케이션에서 실리콘 캡슐은 긴 수명의 LED 성능을 획득할 수 있다.

용이한 열 관리 및 PCB 설계

아바고의 특별한 0.5W PLCC 패키지는 핀에 40 K/W(°C/W)의 낮은 열 저항 접합이 가능한데, 이것은 기존의 PLCC-4 LED 열 저항의 1/3에 불과하다.

이러한 낮은 열 저항으로 인해 동작 온도 범위를 +120°C까지 확장할 수 있어 실외 조명 어플리케이션에 아주 적합하다. 또한 접합 온도에 대한 광 출력의 안정성은 복잡한 하이 파워 LED와도 비교되는데, PLCC-4 LED는 일반적인 어플리케이션에서 70°C~100°C사이의 열 저항 온도에서의 광 출력은 25°C의 열 저항 온도에 비해 85%에서 90%사이의 특성을 보이고 있다.

하이 파워 LED에서는 이와 동일한 성능을 얻기 위해서는 상대적으로 값이 훨씬 더 비싼 고급 미니 하이 파워 LED 패키지를 사용해야만  획득할 수도 있다.

하이 파워 LED와 달리, 0.5W PLCC LED는 MC-PCB(메탈 코아 배선판)에 장착할 필요는 없으며, 열 발산을 위해 구리 패드와 방열 비아(thermal via)를 갖춘 양면 FR-4 PCB만으로도 충분하다.

또한, 하이 파워 LED를 사용하는 설계에 비해 0.5W LED를 사용하는 경우 보통 더 많은 수량을 사용하기 때문에 PCB나 히트 싱크 내에 과열점이 발생하는 위험을 줄일 수 있다. 

강력하진 않지만 많은 LED를 통해 열을 PCB나 히트 싱크 전반에 걸쳐 고르게 분산시킬 수 있어 개별 하이 파워 LED를 사용 하는 경우에 비해 전체적인 열 스트레스가 훨씬 더 적다.

협소한 컬러 및 밝기 분포 구조

0.5W PLCC LED의 컬러 분포는 150mA및 25°C접합 온도에서 이루어지고 밝기는 루멘[lm]단위로 측정되어 조명체 설계 요건에 대한 호환성이 더욱 뛰어나다.

컬러의 경우, 아바고는 하이 파워 LED의 일반적인 컬러 분포 구조에 비해 최대 60%더 작은 컬러 서브 분포(sub-binning) 구조를 도입하여 조명체 내에서의 컬러 일관성을 향상시켰다.
 
아바고의 PLCC LED는 2,000개 단위로 포장되며 각 포장 단위에는 하나의 밝기와 하나의 컬러 서브 구조 및 하나의 순방향 전압 특성만 갖는 LED만 포장된다.

광학 설계

아바고의 0.5W PLCC LED는 120°의 넓은 시야각을 갖추고 있어 백라이팅 어플리케이션에서의 과열점을 줄여주며, 넓은 시야각으로 인해 RGB 조명 솔루션에서는 뛰어난 컬러 조합을 가능하게 해준다.

흰색은 2,500Kelvin~10,000Kelvin의 전체 컬러 온도 범위를 지원하면서도 하이 파워 LED와 비교되는 발광 효율(일반적으로 쿨 화이트에는 80 lm/W, 웜 화이트에는 60 lm/W)을 갖추고 있다. 

 빨강, 녹색, 파랑과 같은 “순수” 컬러LED는 빨강 λd= 620nm, 녹색 λd= 525nm 및 파랑 λd= 465nm의 파장대와 완전 일치하며, 이를 통해 RGB 조명 어플리케이션에서 강렬하고 일체화된 혼합 색을 만들 수 있다.

제품 설계에 120°시야각이 필요 없는 경우에는 여러 공급 업체로부터의 지원되는 보조 광 렌즈를 이용할 수 있다.

예를 들면, 폴리머 광 렌즈의 선형 콜리메이터 #210은 시야각을 15°로 낮추어 준다.

아바고의 0.5W PLCC LED는 다양한 컬러 분포 및 밝기 구조에서 선택적으로 사용할 수 있다.
 
아래 표는 표준 부품 번호를 보여주고 있는데, 이 표준 부품에서 쿨 화이트와 웜 화이트에 더 협소한 컬러 선택이 가능하다. 자신의 요건에 맞는 제품을 찾아보려면 아바고테크놀로지스나 공식 판매 대리점에 연락하면 된다.

0.5W PLCC LED의 일반적인 응용은 자동판매기의 조명체, 슈퍼마켓이나 가정의 인테리어 냉장고 조명, 교통 인테리어 조명 및 비상 출구 표시등이 포함된다. 보통, 이런  응용분야에서는 넓은 시야각의 높은 광 출력이 요구된다.

따라서 0.5W PLCC LED는 120°의 넓은 시야각과 높은 lm/W 비율을 제공하므로 이상적인 선택이라 할 수 있고, 또한 LED가 가열될 경우 뛰어난 열 특성으로 인해 높은 광 출력 안정성이 보장된다.

0.5W PLCC LED의 빨강 및 녹색 제품은 최신 “스마트” 주차장에서도 사용된다. 이들은 주차 공간 바로 위에 장착되어 공간이 사용 중인지 또는 비어 있는지를 표시함으로써 빈 주차 공간을 더욱 쉽게 찾을 수 있도록 해준다.

시중에 나와 있는 제품 중 가장 밝은 LED에 속하는 아바고의 0.5W PLCC-4 LED는 뛰어난 열 발산 기능과 접합 온도에 비해 높은 광 출력 안정성을 보장하고 전체 컬러 범위를 지원하므로 상당한 설계 이점을 제공해준다.

가장 중요한 것은 MC-PCB 대신 그보다 저렴한 FR-4 PCB를 사용할 수 있게 되어 전체 조명 시스템의 비용을 크게 줄여줄 수 있다는 점이다. 이러한 모든 요소를 통해 조명 등 응용분야 매우 경쟁력 있는 $/lm 비율을 획득할 수 있다.