Dokumen Teknikal LED SMD Biru 42-21A - Pakej 2.0x1.25x1.1mm - Voltan 2.7-3.7V - Kuasa 95mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk 42-21A ialah LED biru permukaan-pasang yang padat, direka untuk aplikasi elektronik moden yang memerlukan kebolehpercayaan tinggi dan pemasangan yang cekap. Menggunakan teknologi cip InGaN, komponen ini memancarkan cahaya biru dengan panjang gelombang dominan tipikal 468 nm. Kelebihan utamanya terletak pada saiznya yang mini, yang membolehkan pengurangan saiz PCB yang ketara dan membolehkan ketumpatan peletakan yang lebih tinggi berbanding LED bingkai plumbum tradisional. Ini menyumbang secara langsung kepada pengecilan peralatan pengguna akhir. Peranti ini dibekalkan pada pita 8mm yang dipasang pada gegelung berdiameter 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan barisan pemasangan pick-and-place automatik, seterusnya melancarkan proses pembuatan volum tinggi.

2. Ciri Utama dan Pematuhan LED ini menggabungkan beberapa ciri penting untuk reka bentuk dan pembuatan kontemporari:

Dibungkus pada pita 8mm untuk gegelung 7 inci, dioptimumkan untuk pemasangan automatik.

Serasi dengan kedua-dua proses pateri reflow inframerah (IR) dan fasa wap.

• Dibina sebagai jenis satu warna (biru).
• Dihasilkan sebagai komponen bebas plumbum (Pb-free).
• Produk ini mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).
• Pematuhan dengan peraturan REACH EU dikekalkan.
• Diklasifikasikan sebagai Bebas Halogen, dengan kandungan bromin (Br) di bawah 900 ppm, kandungan klorin (Cl) di bawah 900 ppm, dan jumlah gabungan Br+Cl di bawah 1500 ppm.
• 3. Aplikasi Sasaran LED 42-21A sesuai untuk pelbagai fungsi penunjuk dan lampu latar, termasuk:
• Lampu latar untuk papan pemuka dan suis automotif.

Penunjuk status dan lampu latar kekunci dalam peranti telekomunikasi seperti telefon dan mesin faks.

Unit lampu latar rata untuk paparan LCD, suis, dan simbol.

• Aplikasi penunjuk tujuan umum.
• 4. Penarafan Maksimum Mutlak Penarafan berikut menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Semua nilai dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C.
• Parameter
• Simbol

Penarafan

Unit

Keadaan

Keamatan Bercahaya_FI_V

6.1 Binning Keamatan Bercahaya Bin ditakrifkan oleh kod (V1, V2, W1, W2) yang menentukan julat keamatan bercahaya minimum dan maksimum yang diukur pada I_F=20mA.Kod Bin

Min. (mcd)

Maks. (mcd)

V1

V2_FW1

Kumpulan

Bin_dMin. (V)

Lebar Pakej: 1.25 mm

Ketinggian Pakej: 1.1 mm_FLukisan berdimensi terperinci disediakan dalam datasheet, menunjukkan garis luar badan, kedudukan kaki, dan corak landasan yang disyorkan.

8.3 Kerja Semula dan Pembaikan Kerja semula selepas pateri awal sangat tidak digalakkan. Jika benar-benar tidak dapat dielakkan, besi pateri berkepala dua khusus harus digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak, membolehkan penyingkiran tanpa menggunakan tekanan kilasan pada pakej. Potensi untuk merosakkan ikatan wayar dalaman LED atau menurunkan prestasi optiknya semasa kerja semula adalah tinggi, dan ujian awal prosedur kerja semula adalah dinasihatkan.

9. Langkah Berjaga-jaga Penyimpanan dan Pengendalian

9.1 Kepekaan Kelembapan LED dibungkus dalam beg penghalang tahan lembap dengan bahan pengering untuk mengelakkan penyerapan kelembapan atmosfera, yang boleh menyebabkan "popcorning" (retak pakej) semasa reflow. Peraturan penyimpanan utama:

• Sebelum Dibuka: Simpan pada ≤30°C dan ≤90% Kelembapan Relatif (RH).
• Selepas Dibuka: "Jangka hayat lantai" (masa terdedah kepada keadaan kilang ambien) ialah 1 tahun apabila disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH.
• Pembungkusan Semula: Peranti yang tidak digunakan harus dimeterai semula dalam beg kalis lembap dengan bahan pengering baru.

Pembakaran: Jika penunjuk bahan pengering menunjukkan tepu atau jangka hayat lantai terlampaui, pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum reflow untuk mengeluarkan kelembapan.

9.2 Perlindungan Nyahcas Elektrostatik (ESD) Dengan penarafan ESD 150V (HBM), peranti ini sensitif kepada nyahcas elektrostatik. Prosedur pengendalian ESD standard mesti diikuti semasa semua peringkat pemasangan dan pengendalian, termasuk penggunaan stesen kerja dibumikan, tali pergelangan tangan, dan bekas konduktif.

10. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

10.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung Produk dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan dimensi yang disesuaikan untuk pakej 42-21A. Pita itu dililit pada gegelung diameter standard 7 inci (178mm). Setiap gegelung mengandungi 1000 keping LED. Lukisan terperinci untuk dimensi poket pita pembawa, pic, dan dimensi hab/pemangkas gegelung disediakan untuk memastikan keserasian dengan pemakan peralatan pemasangan automatik.

10.2 Maklumat Label Gegelung dan beg luar termasuk label dengan maklumat kritikal untuk kebolehjejakan dan aplikasi yang betul:

CPN: Nombor Bahagian Pelanggan (jika ditetapkan).

P/N: Nombor Produk Pengilang (cth., 42-21A/BHC-ZV1W2N/1T).

QTY: Kuantiti Pembungkusan (cth., 1000 pcs).

CAT: Pangkat Keamatan Bercahaya (cth., W2).

HUE: Pangkat Kromatisiti/Panjang Gelombang Dominan (cth., Z).

REF: Pangkat Voltan Ke Hadapan (cth., N12).

LOT No: Nombor Lot Pembuatan untuk kebolehjejakan.

11. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

• 11.1 Had Arus Ini adalah peraturan reka bentuk yang kritikal. LED ialah peranti yang didorong oleh arus. Perintang had arus siri mesti digunakan dalam litar. Voltan ke hadapan (V_F) mempunyai julat (2.7V hingga 3.7V) dan pekali suhu negatif. Menyambungkan LED terus ke sumber voltan, walaupun secara nominal dalam julat V_F, boleh membawa kepada keadaan arus lari disebabkan variasi kecil, mengakibatkan kegagalan serta-merta (terbakar). Nilai perintang harus dikira berdasarkan voltan bekalan, V_F maksimum yang dijangkakan dari bin, dan arus ke hadapan yang dikehendaki (I_F), yang tidak boleh melebihi 25 mA berterusan.11.2 Pengurusan Terma Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah (95 mW maks), reka bentuk terma yang betul pada PCB masih penting untuk kebolehpercayaan jangka panjang, terutamanya apabila beroperasi pada suhu ambien tinggi atau pada arus maksimum. Memastikan kawasan kuprum yang mencukupi di sekitar pad LED membantu meleraikan haba dan mengekalkan output optik dan jangka hayat yang stabil.
• 11.3 Reka Bentuk Optik Sudut pandangan 20 darjah (2θ_1/2) menunjukkan pancaran yang agak fokus. Ini menjadikan 42-21A sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan terarah atau titik terang yang tertumpu. Untuk pencahayaan kawasan yang lebih luas, optik sekunder (cth., pandu cahaya, penyebar) akan diperlukan. Pereka harus mengambil kira julat binning keamatan bercahaya dan panjang gelombang untuk memastikan kecerahan dan penampilan warna yang konsisten merentasi pelbagai unit dalam tatasusunan atau paparan.12. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal 42-21A mewakili kelas khusus LED SMD jenis pemantul miniatur. Pembeza utama termasuk saiznya yang sangat kecil 2.0x1.25mm, yang lebih kecil daripada banyak LED "cip" biasa, membolehkan susun atur ketumpatan yang lebih tinggi. Cawan pemantul bersepadu menyediakan sudut pandangan terkawal 20 darjah tanpa memerlukan kanta luaran, memudahkan reka bentuk optik. Sistem binning komprehensif untuk keamatan, panjang gelombang, dan voltan menawarkan pereka keupayaan untuk menentukan tetingkap prestasi ketat untuk aplikasi yang memerlukan keseragaman tinggi, seperti tatasusunan lampu latar. Pematuhannya dengan piawaian Bebas Halogen dan alam sekitar lain menjadikannya sesuai untuk produk yang mensasarkan pasaran global dengan keperluan kawal selia yang ketat.
• 13. Soalan Lazim (FAQ)13.1 Apakah perbezaan antara Panjang Gelombang Puncak dan Panjang Gelombang Dominan? Panjang Gelombang Puncak (λ_p): Panjang gelombang tunggal di mana kuasa output optik LED berada pada maksimum. Ia adalah titik tertinggi pada lengkung taburan spektrum. Panjang Gelombang Dominan (λ_d): Panjang gelombang tunggal cahaya monokromatik yang sepadan dengan warna yang dilihat oleh mata manusia daripada output LED. Ia dikira daripada koordinat kromatisiti dan selalunya lebih relevan untuk aplikasi berasaskan warna. Untuk LED biru ini, nilai tipikal adalah sangat hampir (468 nm puncak vs. binning 465-475 nm dominan).
• 13.2 Bolehkah saya mengendalikan LED ini dengan sumber voltan malar? Seperti yang ditekankan dalam pertimbangan reka bentuk, LED memerlukan pengawalan arus. Sumber voltan malar, walaupun ditetapkan kepada V_F tipikal, tidak mengambil kira variasi unit ke unit (binning), kesan suhu (V_F berkurangan apabila suhu meningkat), atau toleransi bekalan kuasa. Ini hampir pasti akan membawa kepada arus berlebihan dan kegagalan peranti. Sentiasa gunakan perintang siri atau litar pemacu LED arus malar khusus.13.3 Berapa kali saya boleh melakukan pateri reflow pada komponen ini? Datasheet menyatakan bahawa pateri reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali. Setiap kitaran reflow mendedahkan komponen kepada tekanan terma, yang boleh menurunkan bahan dalaman, melemahkan ikatan wayar, atau menjejaskan ketahanan lembapan pakej. Jika papan memerlukan kerja semula, adalah lebih baik untuk menggantikan LED daripada mendedahkannya kepada kitaran reflow ketiga.

13.4 Adakah LED ini sesuai untuk aplikasi automotif atau perubatan? Datasheet termasuk bahagian Sekatan Aplikasi yang menyatakan bahawa aplikasi kebolehpercayaan tinggi seperti sistem keselamatan/sekuriti automotif, peralatan perubatan, ketenteraan, dan aeroangkasa mungkin memerlukan produk yang berbeza, yang lebih layak secara ketat. 42-21A standard bertujuan untuk aplikasi komersial dan perindustrian. Untuk kegunaan kritikal keselamatan, rujuk pengilang untuk produk yang direka dan diuji khusus untuk memenuhi piawaian industri yang berkaitan (cth., AEC-Q101 untuk automotif).

14. Contoh Aplikasi Praktikal Senario: Mereka bentuk panel penunjuk status dengan 10 LED biru seragam. Reka Bentuk Litar: Bekalan 5V tersedia. Menggunakan V_F maksimum dari bin N14 (3.7V) dan sasaran I_F 20 mA, kira perintang siri: R = (V_bekalan - V_F) / I_F = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ohm. Nilai piawai terdekat 68 Ohm akan menghasilkan I_F ≈ 19.1 mA, yang selamat dan dalam spesifikasi. Satu perintang diperlukan untuk setiap LED. Pemilihan Komponen: Untuk memastikan keseragaman visual, tentukan bin yang ketat. Contohnya, pesan semua LED dari bin keamatan bercahaya W1 (1120-1420 mcd) dan bin panjang gelombang dominan Z/X (465-470 nm). Ini meminimumkan variasi kecerahan dan warna merentasi panel. Susun Atur PCB: Letakkan LED pada grid 0.1". Gunakan corak landasan yang disyorkan dari datasheet. Sertakan pad pelega terma kecil yang disambungkan ke satah bumi untuk peleraian haba. Tandakan orientasi katod dengan jelas pada skrin sutera. Pemasangan: Simpan gegelung dalam beg tertutup sehingga sedia untuk digunakan. Ikuti profil reflow puncak 260°C. Selepas pemasangan, elakkan membengkokkan PCB berhampiran LED.

15. Prinsip Operasi LED 42-21A adalah berdasarkan cip semikonduktor yang diperbuat daripada Indium Gallium Nitride (InGaN). Apabila voltan ke hadapan melebihi ambang hidup diod dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif semikonduktor. Pembawa cas ini bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi InGaN menentukan tenaga jurang jalur, yang seterusnya mentakrifkan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, biru. Cahaya dipancarkan dari cip dan diarahkan oleh cawan pemantul bersepadu dalam pakej untuk mencapai sudut pandangan 20 darjah yang ditentukan. Enkapsulan resin epoksi melindungi cip dan ikatan wayar sambil juga bertindak sebagai kanta utama.

16. Trend Teknologi LED SMD seperti 42-21A adalah sebahagian daripada trend berterusan ke arah pengecilan, peningkatan kecekapan, dan peningkatan kebolehpercayaan dalam pencahayaan keadaan pepejal. Kemajuan dalam teknik pertumbuhan epitaksial untuk bahan InGaN telah meningkatkan kecekapan kuantum dalaman secara berterusan, membolehkan output bercahaya yang lebih tinggi daripada cip yang lebih kecil. Teknologi pembungkusan telah berkembang untuk menyediakan laluan terma yang lebih baik (cth., pad terma terdedah) dan kawalan optik yang lebih tepat. Tambahan pula, pemacu seluruh industri termasuk dorongan untuk tahap pematuhan alam sekitar yang lebih tinggi (melangkaui RoHS kepada Bebas Halogen, jejak karbon yang lebih rendah) dan integrasi ciri pintar, walaupun yang terakhir lebih relevan untuk pakej LED berkuasa tinggi atau boleh dialamatkan. Permintaan untuk prestasi konsisten, yang dibolehkan oleh sistem binning canggih seperti yang dilihat dengan komponen ini, kekal kritikal untuk aplikasi dalam elektronik pengguna, paparan, dan bahagian dalam automotif di mana kualiti visual adalah utama.

The product is supplied in embossed carrier tape with dimensions tailored for the 42-21A package. The tape is wound onto a standard 7-inch (178mm) diameter reel. Each reel contains 1000 pieces of the LED. Detailed drawings for the carrier tape pocket dimensions, pitch, and reel hub/flange dimensions are provided to ensure compatibility with automated assembly equipment feeders.

.2 Label Information

The reel and outer bag include labels with critical information for traceability and correct application:

• CPN:Customer's Part Number (if assigned).
• P/N:Manufacturer's Product Number (e.g., 42-21A/BHC-ZV1W2N/1T).
• QTY:Packing Quantity (e.g., 1000 pcs).
• CAT:Luminous Intensity Rank (e.g., W2).
• HUE:Chromaticity/Dominant Wavelength Rank (e.g., Z).
• REF:Forward Voltage Rank (e.g., N12).
• LOT No:Manufacturing Lot Number for traceability.

. Application Design Considerations

.1 Current Limiting

This is a critical design rule.An LED is a current-driven device. A series current-limiting resistormustbe used in the circuit. The forward voltage (V_F) has a range (2.7V to 3.7V) and a negative temperature coefficient. Connecting the LED directly to a voltage source, even one nominally within the V_Frange, can lead to a runaway current condition due to minor variations, resulting in immediate failure (burn-out). The resistor value should be calculated based on the supply voltage, the maximum expected V_Ffrom the bin, and the desired forward current (I_F), which must not exceed 25 mA continuous.

.2 Thermal Management

While the power dissipation is low (95 mW max), proper thermal design on the PCB is still important for long-term reliability, especially when operating at high ambient temperatures or at the maximum current. Ensuring adequate copper area around the LED pads helps dissipate heat and maintains stable optical output and lifespan.

.3 Optical Design

The 20-degree viewing angle (2θ_/2) indicates a relatively focused beam. This makes the 42-21A suitable for applications requiring directed illumination or a bright, concentrated spot. For wider area illumination, secondary optics (e.g., light guides, diffusers) would be necessary. Designers should account for the binning ranges of luminous intensity and wavelength to ensure consistent brightness and color appearance across multiple units in an array or display.

. Technical Comparison and Differentiation

The 42-21A represents a specific class of miniature, reflector-type SMD LEDs. Its key differentiators include its very small 2.0x1.25mm footprint, which is smaller than many common "chip" LEDs, allowing for higher density layouts. The integrated reflector cup provides a controlled, 20-degree viewing angle without the need for an external lens, simplifying optical design. The comprehensive binning system for intensity, wavelength, and voltage offers designers the ability to specify tight performance windows for applications requiring high uniformity, such as backlighting arrays. Its compliance with Halogen-Free and other environmental standards makes it suitable for products targeting global markets with strict regulatory requirements.

. Frequently Asked Questions (FAQs)

.1 What is the difference between Peak Wavelength and Dominant Wavelength?

Peak Wavelength (λ_p):The single wavelength at which the optical output power of the LED is at its maximum. It's the highest point on the spectral distribution curve.
Dominant Wavelength (λ_d):The single wavelength of monochromatic light that matches the perceived color of the LED's output to the human eye. It is calculated from the chromaticity coordinates and is often more relevant for color-based applications. For this blue LED, the typical values are very close (468 nm peak vs. binned 465-475 nm dominant).

.2 Can I drive this LED with a constant voltage source?

No.As emphasized in the design considerations, LEDs require current regulation. A constant voltage source, even set to the typical V_F, does not account for unit-to-unit variation (binning), temperature effects (V_Fdecreases as temperature rises), or power supply tolerances. This will almost certainly lead to overcurrent and device failure. Always use a series resistor or a dedicated constant-current LED driver circuit.

.3 How many times can I reflow solder this component?

The datasheet specifies that reflow soldering should not be performed more thantwo times. Each reflow cycle subjects the component to thermal stress, which can degrade internal materials, weaken wire bonds, or compromise the moisture resistance of the package. If a board requires rework, it is preferable to replace the LED rather than subject it to a third reflow cycle.

.4 Is this LED suitable for automotive or medical applications?

The datasheet includes anApplication Restrictionssection stating that high-reliability applications such as automotive safety/security systems, medical equipment, military, and aerospace may require a different, more rigorously qualified product. The standard 42-21A is intended for commercial and industrial applications. For safety-critical uses, consult the manufacturer for products specifically designed and tested to meet the relevant industry standards (e.g., AEC-Q101 for automotive).

. Practical Application Example

Scenario: Designing a status indicator panel with 10 uniform blue LEDs.

1. Circuit Design:A 5V supply is available. Using the maximum V_Ffrom bin N14 (3.7V) and a target I_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.