SMD LED 42-21A Blaue LED Datenblatt - Gehäuse 2.0x1.25x1.1mm - Spannung 2.7-3.7V - Leistung 95mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 42-21A ist eine kompakte, oberflächenmontierbare blaue LED für moderne Elektronikanwendungen, die hohe Zuverlässigkeit und effiziente Montage erfordern. Diese Komponente nutzt InGaN-Chip-Technologie und emittiert blaues Licht mit einer typischen dominierenden Wellenlänge von 468 nm. Ihr Hauptvorteil liegt in ihrem winzigen Bauraum, der im Vergleich zu herkömmlichen LED-Bauteilen mit Anschlussdrähten eine signifikante Verkleinerung der Leiterplatte und höhere Packungsdichten ermöglicht. Dies trägt direkt zur Miniaturisierung von Endgeräten bei. Das Bauteil wird auf 8-mm-Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll-Rollen aufgewickelt ist, und ist somit voll kompatibel mit automatisierten Bestückungsanlagen, was die Serienfertigung optimiert.

2. Hauptmerkmale und Konformität

Die LED verfügt über mehrere für modernes Design und Fertigung entscheidende Merkmale:

• Auf 8-mm-Band für 7-Zoll-Rollen verpackt, optimiert für automatisierte Bestückung.
• Kompatibel mit Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren.
• Konstruiert als Einfarb-Typ (blau).
• Gefertigt als bleifreies (Pb-free) Bauteil.
• Das Produkt entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Die Einhaltung der EU-REACH-Verordnung ist gewährleistet.
• Eingestuft als halogenfrei, mit Bromgehalt (Br) unter 900 ppm, Chlorgehalt (Cl) unter 900 ppm und dem kombinierten Gesamtgehalt von Br+Cl unter 1500 ppm.

3. Zielanwendungen

Die 42-21A LED eignet sich für verschiedene Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen, einschließlich:

• Hintergrundbeleuchtung für Automotive-Armaturenbretter und Schalter.
• Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telekommunikationsgeräten wie Telefonen und Faxgeräten.
• Flache Hintergrundbeleuchtungseinheiten für LCD-Displays, Schalter und Symbole.
• Allgemeine Anzeigeanwendungen.

4. Absolute Grenzwerte

Die folgenden Grenzwerte definieren die Limits, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

5. Elektro-optische Eigenschaften

Die typischen Leistungsparameter werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA gemessen. Dies sind die Schlüsselspezifikationen für Designberechnungen._FParameter

I_RμA

V_R=5V

Hinweis zu Toleranzen:

Die Lichtstärke hat eine Toleranz von ±11%, die dominierende Wellenlänge ±1 nm und die Durchlassspannung ±0,1 V von den typischen oder gebinnten Werten.

6. Erklärung des Binning-Systems_FUm Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die für ihre Anwendung spezifische Leistungsfenster erfüllen.

W1

W2_d6.2 Binning der dominierenden Wellenlänge

Max. (nm)

6.3 Binning der Durchlassspannung_FDie Durchlassspannung (V_F) wird in Bins kategorisiert, die von 10 bis 14 nummeriert sind, wobei jeder einen Bereich von 0,2V abdeckt.

7. Mechanische und Gehäuseinformationen

7.1 Gehäuseabmessungen

Die 42-21A LED hat ein kompaktes SMD-Gehäuse. Die wichtigsten Abmessungen (in Millimetern) sind wie folgt, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben:

• Gehäuselänge: 2,0 mm
• Gehäusebreite: 1,25 mm
• Gehäusehöhe: 1,1 mm

Eine detaillierte Maßzeichnung mit Gehäusekontur, Anschlusslagen und empfohlenem Lötflächenbild ist im Datenblatt enthalten.

7.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist deutlich gekennzeichnet. Am Gehäuse wird die Kathode typischerweise durch ein markantes Merkmal wie eine Kerbe, einen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke angezeigt. Die entsprechende Kathodenmarkierung ist auch im empfohlenen Lötstopplackdesign für das Leiterplatten-Footprint dargestellt. Die korrekte Polarisierungsausrichtung ist für die ordnungsgemäße Schaltungsfunktion entscheidend.

8. Löt- und Montagerichtlinien

8.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für bleifreie (Pb-free) Reflow-Lötverfahren ausgelegt. Die maximal empfohlene Spitzenlöttemperatur beträgt 260°C, wobei die Zeit über 260°C 10 Sekunden nicht überschreiten darf. Ein typisches Reflow-Temperaturprofil sollte eingehalten werden, um thermischen Schock zu vermeiden und zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten. Es ist entscheidend, während der Aufheiz- und Abkühlphasen des Reflow-Prozesses keine mechanische Belastung auf das LED-Gehäuse auszuüben.

8.2 Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Lötspitzentemperatur sollte unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit mit einem einzelnen Anschluss sollte 3 Sekunden nicht überschreiten. Ein Lötkolben mit geringer Leistung (25W oder weniger) wird empfohlen. Zwischen dem Löten der beiden Anschlüsse sollte eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden eingehalten werden, um übermäßige Wärmeentwicklung zu verhindern.

8.3 Nacharbeit und Reparatur

Nacharbeit nach dem ersten Löten wird dringend abgeraten. Falls dies absolut unvermeidbar ist, sollte ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen, wodurch eine Entfernung ohne Torsionsbelastung des Gehäuses ermöglicht wird. Das Risiko, die internen Bonddrähte der LED zu beschädigen oder ihre optische Leistung während der Nacharbeit zu verschlechtern, ist hoch. Es wird empfohlen, das Nacharbeitsverfahren vorab zu testen.

9. Lager- und Handhabungshinweise

9.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Sperrbeutel mit Trockenmittel verpackt, um die Aufnahme von Luftfeuchtigkeit zu verhindern, die während des Reflow-Prozesses zu "Popcorning" (Gehäuserissbildung) führen kann. Wichtige Lagerregeln:

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH).
• Nach dem Öffnen:Die "Floor Life" (Zeit der Exposition unter normalen Werksbedingungen) beträgt 1 Jahr bei Lagerung bei ≤30°C und ≤60% RH.
• Wiederverpacken:Unbenutzte Bauteile sollten in einem feuchtigkeitsdichten Beutel mit frischem Trockenmittel wieder versiegelt werden.
• Trocknen (Baking):Wenn der Trockenmittelindikator Sättigung anzeigt oder die Floor Life überschritten ist, ist vor dem Reflow ein Trockenvorgang bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich, um Feuchtigkeit auszutreiben.

9.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

Mit einer ESD-Bewertung von 150V (HBM) ist dieses Bauteil empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Standard-ESD-Handhabungsverfahren müssen während aller Montage- und Handhabungsphasen eingehalten werden, einschließlich der Verwendung von geerdeten Arbeitsplätzen, Handgelenksbändern und leitfähigen Behältern.

10. Verpackungs- und Bestellinformationen

10.1 Band- und Rollenspezifikationen

Das Produkt wird in geprägter Trägerbandverpackung geliefert, deren Abmessungen auf das 42-21A-Gehäuse zugeschnitten sind. Das Band ist auf eine Standard-7-Zoll (178 mm) Rolle aufgewickelt. Jede Rolle enthält 1000 Stück der LED. Detaillierte Zeichnungen für die Trägerbandtaschenabmessungen, die Teilung und die Rollennaben-/Flanschabmessungen werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit den Zuführungen automatisierter Bestückungsgeräte sicherzustellen.

10.2 Etiketteninformationen

Die Rolle und der Außenbeutel enthalten Etiketten mit wichtigen Informationen für Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung:

• CPN:Kundenspezifische Teilenummer (falls vergeben).
• P/N:Hersteller-Teilenummer (z.B. 42-21A/BHC-ZV1W2N/1T).
• QTY:Packungsmenge (z.B. 1000 Stk.).
• CAT:Lichtstärke-Rang (z.B. W2).
• HUE:Farbort-/Dominante-Wellenlänge-Rang (z.B. Z).
• REF:Durchlassspannungs-Rang (z.B. N12).
• LOT No:Fertigungslosnummer für Rückverfolgbarkeit.

11. Anwendungsdesign-Überlegungen

11.1 Strombegrenzung

Dies ist eine entscheidende Designregel.Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. EinVorwiderstandmuss_Fin der Schaltung verwendet werden. Die Durchlassspannung (V_F) hat einen Bereich (2,7V bis 3,7V) und einen negativen Temperaturkoeffizienten. Das direkte Anschließen der LED an eine Spannungsquelle, selbst eine, die nominell innerhalb des V_F-Bereichs liegt, kann aufgrund geringfügiger Schwankungen zu einem unkontrollierten Stromanstieg führen, was sofortigen Ausfall (Durchbrennen) zur Folge hat. Der Widerstandswert sollte basierend auf der Versorgungsspannung, der maximal erwarteten V_F aus dem Bin und dem gewünschten Durchlassstrom (I_F) berechnet werden, der 25 mA Dauerstrom nicht überschreiten darf._F11.2 Thermomanagement_FObwohl die Verlustleistung gering ist (max. 95 mW), ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design auf der Leiterplatte für die Langzeitzuverlässigkeit dennoch wichtig, insbesondere bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder mit maximalem Strom. Eine ausreichende Kupferfläche um die LED-Pads herum hilft bei der Wärmeableitung und sorgt für eine stabile optische Ausgangsleistung und Lebensdauer._F11.3 Optisches Design

Der 20-Grad-Abstrahlwinkel (2θ_1/2) deutet auf einen relativ fokussierten Lichtstrahl hin. Dies macht die 42-21A geeignet für Anwendungen, die gerichtete Beleuchtung oder einen hellen, konzentrierten Lichtpunkt erfordern. Für breitere Flächenbeleuchtung wären Sekundäroptiken (z.B. Lichtleiter, Diffusoren) erforderlich. Designer sollten die Binning-Bereiche für Lichtstärke und Wellenlänge berücksichtigen, um eine gleichmäßige Helligkeit und Farbdarstellung über mehrere Einheiten in einem Array oder einer Anzeige hinweg sicherzustellen.

12. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 42-21A repräsentiert eine spezifische Klasse von miniaturisierten, Reflektor-SMD-LEDs. Ihre Hauptunterscheidungsmerkmale umfassen ihren sehr kleinen Bauraum von 2,0x1,25 mm, der kleiner ist als bei vielen gängigen "Chip"-LEDs und höhere Packungsdichten ermöglicht. Der integrierte Reflektortopf bietet einen kontrollierten, 20-Grad-Abstrahlwinkel ohne externe Linse, was das optische Design vereinfacht. Das umfassende Binning-System für Intensität, Wellenlänge und Spannung bietet Designern die Möglichkeit, enge Leistungsfenster für Anwendungen mit hoher Gleichmäßigkeit, wie Hintergrundbeleuchtungs-Arrays, zu spezifizieren. Ihre Konformität mit halogenfreien und anderen Umweltstandards macht sie für Produkte geeignet, die auf globale Märkte mit strengen regulatorischen Anforderungen abzielen.

13. Häufig gestellte Fragen (FAQs)_{13.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominierender Wellenlänge?}Spitzenwellenlänge (λ_p):

Die einzelne Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung der LED maximal ist. Es ist der höchste Punkt auf der spektralen Verteilungskurve.

Dominierende Wellenlänge (λ_d):

Die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der vom menschlichen Auge wahrgenommenen Farbe der LED-Ausgabe entspricht. Sie wird aus den Farbortkoordinaten berechnet und ist oft relevanter für farbbasierte Anwendungen. Für diese blaue LED liegen die typischen Werte sehr nahe beieinander (468 nm Spitze vs. gebinnt 465-475 nm dominant).

13.2 Kann ich diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

Wie in den Designüberlegungen betont, benötigen LEDs eine Stromregelung. Eine Konstantspannungsquelle, selbst auf den typischen V_F-Wert eingestellt, berücksichtigt weder Bauteil-zu-Bauteil-Variationen (Binning), Temperatureffekte (V_F sinkt mit steigender Temperatur) noch Toleranzen der Stromversorgung. Dies führt fast sicher zu Überstrom und Bauteilausfall. Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder eine spezielle Konstantstrom-LED-Treiber-Schaltung._p13.3 Wie oft kann ich dieses Bauteil reflowlöten?Das Datenblatt gibt an, dass Reflow-Löten nicht mehr als
zweimal_ddurchgeführt werden sollte. Jeder Reflow-Zyklus setzt das Bauteil thermischer Belastung aus, die interne Materialien verschlechtern, Bonddrähte schwächen oder die Feuchtigkeitsbeständigkeit des Gehäuses beeinträchtigen kann. Wenn eine Leiterplatte Nacharbeit erfordert, ist es vorzuziehen, die LED zu ersetzen, anstatt sie einem dritten Reflow-Zyklus auszusetzen.13.4 Ist diese LED für Automotive- oder Medizinanwendungen geeignet?

Das Datenblatt enthält einen Abschnitt

No.Anwendungseinschränkungen_F, der besagt, dass Hochzuverlässigkeitsanwendungen wie Automotive-Sicherheitssysteme, Medizingeräte, Militär- und Luftfahrt möglicherweise ein anderes, strenger qualifiziertes Produkt erfordern. Die Standard-42-21A ist für kommerzielle und industrielle Anwendungen vorgesehen. Für sicherheitskritische Anwendungen konsultieren Sie den Hersteller bezüglich Produkten, die speziell entwickelt und getestet wurden, um die relevanten Branchenstandards (z.B. AEC-Q101 für Automotive) zu erfüllen._F14. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels mit 10 einheitlichen blauen LEDs.

Schaltungsentwurf:Eine 5V-Versorgung ist verfügbar. Unter Verwendung der maximalen V_F aus Bin N14 (3,7V) und einem Ziel-I_F von 20 mA wird der Vorwiderstand berechnet: R = (V_versorgung - V_F) / I_F = (5V - 3,7V) / 0,020A = 65 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert von 68 Ohm ergibt I_F ≈ 19,1 mA, was sicher und innerhalb der Spezifikation ist. Pro LED wird ein Widerstand benötigt.Bauteilauswahl:

Um visuelle Gleichmäßigkeit sicherzustellen, enge Bins spezifizieren. Bestellen Sie beispielsweise alle LEDs aus dem Lichtstärke-Bin W1 (1120-1420 mcd) und dem dominierenden Wellenlängen-Bin Z/X (465-470 nm). Dies minimiert Helligkeits- und Farbvariationen über das Panel hinweg.

Leiterplatten-Layout:Platzieren Sie die LEDs auf einem 0,1"-Raster. Verwenden Sie das empfohlene Lötflächenbild aus dem Datenblatt. Fügen Sie eine kleine thermische Entlastungsfläche hinzu, die mit einer Massefläche zur Wärmeableitung verbunden ist. Markieren Sie die Kathodenausrichtung deutlich auf der Bestückungsdruck.Montage:

Bewahren Sie die Rollen bis zur Verwendung in versiegelten Beuteln auf. Befolgen Sie das Reflow-Profil mit 260°C Spitzentemperatur. Vermeiden Sie nach der Montage das Biegen der Leiterplatte in der Nähe der LEDs.

15. Funktionsprinzip

1. Die 42-21A LED basiert auf einem Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall blau. Das Licht wird vom Chip emittiert und durch einen integrierten Reflektortopf im Gehäuse gelenkt, um den spezifizierten 20-Grad-Abstrahlwinkel zu erreichen. Der Epoxidharz-Verguss schützt den Chip und die Bonddrähte und dient gleichzeitig als Primärlinse.16. Technologietrends_FSMD-LEDs wie die 42-21A sind Teil eines kontinuierlichen Trends hin zu Miniaturisierung, erhöhter Effizienz und verbesserter Zuverlässigkeit in der Festkörperbeleuchtung. Fortschritte in den epitaktischen Wachstumstechniken für InGaN-Materialien haben die interne Quanteneffizienz stetig verbessert, was höhere Lichtausbeute von kleineren Chips ermöglicht. Die Gehäusetechnologie hat sich weiterentwickelt, um bessere Wärmeleitpfade (z.B. freiliegende Wärmepads) und präzisere optische Kontrolle zu bieten. Darüber hinaus umfassen branchenweite Treiber das Streben nach höheren Umweltstandards (über RoHS hinaus zu halogenfrei, geringerer CO2-Fußabdruck) und die Integration intelligenter Funktionen, wobei Letzteres eher für höherleistungsfähige oder adressierbare LED-Pakete relevant ist. Die Nachfrage nach konsistenter Leistung, ermöglicht durch ausgefeilte Binning-Systeme wie bei dieser Komponente, bleibt entscheidend für Anwendungen in Unterhaltungselektronik, Displays und Automotive-Interieurs, bei denen die visuelle Qualität von größter Bedeutung ist._Fof 20 mA, calculate the series resistor: R = (V_supply- V_F) / I_F= (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ohms. The nearest standard value of 68 Ohms would result in I_F≈ 19.1 mA, which is safe and within spec. One resistor is needed per LED.
2. Component Selection:To ensure visual uniformity, specify tight bins. For example, order all LEDs from luminous intensity bin W1 (1120-1420 mcd) and dominant wavelength bin Z/X (465-470 nm). This minimizes brightness and color variation across the panel.
3. PCB Layout:Place the LEDs on a 0.1" grid. Use the recommended land pattern from the datasheet. Include a small thermal relief pad connected to a ground plane for heat dissipation. Clearly mark the cathode orientation on the silkscreen.
4. Assembly:Keep reels in sealed bags until ready for use. Follow the 260°C peak reflow profile. After assembly, avoid flexing the PCB near the LEDs.

. Operating Principle

The 42-21A LED is based on a semiconductor chip made from Indium Gallium Nitride (InGaN). When a forward voltage exceeding the diode's turn-on threshold is applied, electrons and holes are injected into the active region of the semiconductor. These charge carriers recombine, releasing energy in the form of photons (light). The specific composition of the InGaN alloy determines the bandgap energy, which in turn defines the wavelength (color) of the emitted light—in this case, blue. The light is emitted from the chip and is directed by an integrated reflector cup within the package to achieve the specified 20-degree viewing angle. The epoxy resin encapsulant protects the chip and wire bonds while also acting as a primary lens.

. Technology Trends

SMD LEDs like the 42-21A are part of a continuous trend toward miniaturization, increased efficiency, and enhanced reliability in solid-state lighting. Advances in epitaxial growth techniques for InGaN materials have steadily improved internal quantum efficiency, allowing for higher luminous output from smaller chips. Packaging technology has evolved to provide better thermal paths (e.g., exposed thermal pads) and more precise optical control. Furthermore, industry-wide drivers include the push for higher levels of environmental compliance (beyond RoHS to Halogen-Free, lower carbon footprint) and the integration of smart features, though the latter is more relevant for higher-power or addressable LED packages. The demand for consistent performance, enabled by sophisticated binning systems as seen with this component, remains critical for applications in consumer electronics, displays, and automotive interiors where visual quality is paramount.