SMD LED 42-21/BHC-AUW/1T 规格书 - 蓝色 - 2.1x2.1x1.2mm - 3.3V - 20mA - 英文技术文档

1. 产品概述

42-21/BHC-AUW/1T是一款紧凑型表面贴装LED，专为需要可靠、低功耗指示灯或背光解决方案的现代电子应用而设计。这款蓝色LED采用InGaN芯片技术，封装于水清树脂中，以微型封装尺寸提供稳定性能。其主要优势包括显著节省PCB空间、高封装密度以及适用于自动化组装工艺，使其成为大批量制造的理想选择。

该元件完全符合RoHS、欧盟REACH及无卤素标准，确保环境责任和广泛的市场接受度。其轻量化结构和小尺寸有助于设计更小、更便携的设备。

2. 技术规格详解

2.1 绝对最大额定值

定义器件的操作极限是为了确保长期可靠性。超过这些额定值可能会导致永久性损坏。

• Reverse Voltage (V_R): 5V。若可能出现反向电压情况，建议配置保护电路。
• 连续正向电流 (I_F): 25mA。典型工作条件为20mA。
• 峰值正向电流 (I_FP): 100mA (占空比 1/10 @1KHz)。适用于脉冲操作，但不适用于直流。
• 功耗 (P_d): 95mW。此限制同时考虑了电气和热约束。
• Operating & Storage Temperature: -40°C 至 +85°C / -40°C 至 +90°C。此宽泛范围支持工业应用。
• 静电放电 (ESD)： 150V (人体模型)。操作过程中必须采取标准静电放电防护措施。
• 焊接温度： 回流焊：260°C 持续10秒；手工焊：350°C 持续3秒。严格遵守以防止热损伤至关重要。

2.2 电光特性 (T_a=25°C)

这些参数定义了LED在标准测试条件（I_F=20mA）下的性能。

• 发光强度（I_v): 450至1800 mcd（毫坎德拉）。通过分档系统来管理这一宽范围。
• 视角 (2θ)_1/2): 30度（典型值）。这定义了出射光的角展宽。
• 峰值波长 (λ_p): 468 nm（典型值）。光谱功率达到最大值时的波长。
• 主波长 (λ_d): 464.5 至 476.5 nm。这是人眼感知的光的颜色，容差为 ±1nm。
• 光谱带宽 (Δλ): 25 nm（典型值）。最大强度一半处的发射光谱宽度。
• 正向电压 (V_F): 2.7V 至 3.7V，在 20mA 电流下典型值为 3.3V。
• 反向电流 (I_R): 在 V_R=5V。

关键设计注意事项： 正向电压存在一个范围。限流电阻是 绝对必需的 以防止因电源电压轻微波动导致热失控和烧毁。电阻值必须根据实际电源电压和最大预期V进行计算。_F 以确保I_F 不超过25mA。

3. Binning System 说明

为确保生产中的颜色与亮度一致性，LED会进行分档。42-21型号采用两套独立的分档系统。

3.1 光强分档

LED根据其在I_F=20mA条件下测得的光输出进行分类。分档代码用于标识。

• 分档U： 450 – 715 mcd
• Bin V: 715 – 1120 mcd
• Bin W: 1120 – 1800 毫坎德拉

容差：±11%

3.2 主波长分档

LED也会根据其精确的蓝色色调进行分类，以保持阵列中的颜色一致性。

• Group A, Bin A9: 464.5 – 467.5 nm
• 组A，箱A10： 467.5 – 470.5 nm
• 组A，箱A11： 470.5 – 473.5 纳米
• A组，A12仓： 473.5 – 476.5 纳米

公差：±1纳米

设计影响： 对于需要匹配亮度或颜色的应用（例如，多LED背光、状态指示灯条），指定单一分档或要求供应商进行严格分档至关重要。

4. 机械与封装信息

4.1 物理尺寸

该LED采用紧凑型SMD封装。关键尺寸（除非另有说明，公差为±0.1mm）：

• 封装尺寸：约2.1mm x 2.1mm。
• 高度：约1.2mm。
• 阴极由封装体上的特定标记标识。

4.2 极性识别

正确的极性至关重要。元件本体上清晰地标明了阴极端子。推荐的PCB焊盘图形（封装）应与此设计镜像对应，以确保在回流焊接过程中正确对位。

4.3 包装规格

本LED采用行业标准包装，适用于自动化组装：

• Carrier Tape: 宽度8毫米，卷绕于7英寸直径卷盘。
• 每卷数量： 1000片。
• 湿度敏感性： 采用防潮铝箔袋加干燥剂包装，以防止吸潮，吸潮可能导致回流焊时产生“爆米花”式开裂。

卷盘标签包含关键信息：产品编号（P/N）、数量（QTY）、发光强度分档（CAT）、主波长分档（HUE）、正向电压等级（REF）以及批号（LOT No）。

5. 焊接与组装指南

5.1 回流焊温度曲线

该元件兼容红外回焊和气相回焊工艺。需要使用无铅焊接温度曲线：

• 峰值温度： 260°C maximum.
• Time Above Liquidus: 建议30-60秒。
• 预热： 逐步升温以激活助焊剂并减少热冲击。

关键： 同一LED组件上不应进行超过两次的回流焊接。

5.2 手工焊接

如果必须进行手动修复，务必极其小心：

• Iron Temperature: 低于350°C。
• 接触时间： 每个端子3秒或更短。
• Iron Power： 低于25W。
• 方法： 使用双头烙铁同时加热两个端子，并避免焊点受到机械应力。任何维修后需确认LED功能正常。

5.3 存储与操作

• 打开包装袋前： 储存于≤30°C且≤90%相对湿度条件下。
• 打开包装袋后（车间寿命）： 在≤30°C和≤60%相对湿度条件下为1年。未使用的部件必须用新的干燥剂重新密封在防潮袋中。
• 烘烤： 如果开袋时间超过车间寿命或干燥剂已饱和，请在回流焊前以60±5°C烘烤24小时以去除湿气。
• 焊接后请勿弯曲或扭曲PCB，否则会使LED焊点受力并导致失效。

6. 应用说明与设计考量

6.1 典型应用

• 仪表盘背光： 仪表盘指示灯与开关的照明。
• 通信设备： 电话和传真机中的状态指示灯和键盘背光。
• LCD背光： 用于小型单色或彩色LCD的侧光式或直下式背光。
• 通用适应症： 电源状态、模式指示灯及其他用户界面元素。

6.2 电路设计

驱动电路中最关键的部分是串联限流电阻。其阻值（R_s）可根据欧姆定律计算得出：R_s = (V_supply - V_F) / I_F.

示例： 对于5V电源并使用最大V_F 为3.7V，以确保在所有条件下，当I_F=20mA时，电流处于安全范围：
R_s = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 欧姆。
应选择最接近的标准值（例如，68欧姆），并检查电阻的额定功率：P = I²R = (0.02)² * 68 = 0.0272W。标准的1/10W（0.1W）电阻绰绰有余。

6.3 热管理

尽管功耗很低（最大95mW），但正确的PCB布局有助于延长寿命。确保LED焊盘周围有足够的铜箔区域作为散热片，尤其是在高环境温度或接近最大电流下工作时。

6.4 应用限制

此标准商用级LED并非专门设计或认证用于高可靠性应用，此类应用中器件故障可能导致安全风险或重大财产损失。包括但不限于：

• Military, aerospace, or aviation safety systems.
• 汽车安全关键系统（例如，刹车灯、安全气囊指示灯）。
• 医疗生命支持或诊断设备。

对于此类应用，必须采购具备相应汽车、军用或医疗资质的元器件。性能保证仅限于本文档所规定的规格范围内。

7. 技术对比与定位

42-21 封装在尺寸、性能和可制造性之间取得了平衡。与较大的引线框架LED（例如3mm或5mm穿孔型）相比，它极大地减少了电路板占用空间和重量，实现了现代化的小型化设计。与更小的芯片级封装（CSP）相比，它使用标准SMT设备更易于处理，并提供了模压透镜以实现可控的光分布（30度视角）。其20mA驱动电流和3.3V典型V_F 只需一个简单的电阻，即可使其直接兼容常见的3.3V和5V逻辑电源。

8. 常见问题解答 (FAQ)

8.1 为什么必须使用限流电阻？

LED是电流驱动器件，其电压-电流特性呈指数关系。电压略微超过额定V_F 会导致电流大幅且可能具有破坏性的增加。串联电阻在电源电压和LED电流之间提供了线性、可预测的关系，确保了稳定安全的运行。

8.2 我能否直接用微控制器的GPIO引脚驱动这个LED？

有可能，但需谨慎。许多GPIO引脚只能提供或吸收10-25mA电流。你必须查阅微控制器的datasheet。即使在限值内，你仍然需要一个串联电阻。通常更安全的做法是使用GPIO控制一个晶体管（BJT或MOSFET），再由晶体管驱动LED，从而将MCU与LED的电流负载隔离开。

8.3 “water clear”树脂是什么意思？

它指的是封装塑料透镜是透明的，而非漫射或带颜色的。这使得蓝色InGaN芯片的真实颜色得以显现，从而提供尽可能高的光输出和清晰、狭窄的视角。

8.4 如何解读卷盘标签上的仓位代码？

“CAT”代码（U, V, W）表示亮度范围。“HUE”代码（例如 A10）表示主波长范围。为确保产品外观一致，请订购相同 CAT 和 HUE 分档的 LED。“REF”代码表示正向电压等级，这对于需要精确电流调节的设计非常有用。

9. 实用设计案例研究

场景： 设计一款带有四个蓝色状态指示灯的紧凑型USB供电设备。

1. 电源： USB提供5V电压。
2. LED选择： 42-21/BHC-AUW/1T，中等亮度选用V档，一致蓝色色调选用A11档。
3. 电流计算： 目标电流 I_F = 18mA（略低于最大值以留有余量）。使用最大电压 V_F = 3.7V 作为最坏情况。
   R_s = (5V - 3.7V) / 0.018A ≈ 72.2Ω。使用75Ω标准电阻。
4. 每颗LED的功率： P_LED = 3.3V(典型值) * 0.018A ≈ 59.4mW。远低于95mW的限制。
5. 总电流： 4个LED * 18mA = 72mA。远低于标准USB端口500mA的供电能力。
6. PCB布局： 以正确的极性放置LED。在LED焊盘下方和周围使用小块接地敷铜以散热。确保回流焊温度曲线符合建议的260°C峰值。
7. 结果： 一个可靠、亮度稳定的指示系统，占用极少的电路板空间和功耗。

10. 工作原理与技术

该LED基于氮化铟镓（InGaN）半导体异质结构制成。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴被注入有源区。它们的复合以光子（光）的形式释放能量。InGaN合金的具体成分决定了带隙能量，这直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中为蓝色（约468纳米）。水晶透明环氧树脂封装材料用于保护半导体芯片，充当透镜以塑造光输出光束（30度视角），并提供机械稳定性。

11. 行业趋势

诸如42-21这类SMD LED的市场，持续受到所有电子设备小型化的驱动。效率提升（每瓦更多流明）是一个持续的趋势，这使得在相同电流下能获得更亮的输出，或在更低功耗下保持相同亮度，从而延长便携设备的电池寿命。此外，由于全彩显示屏和环境照明等应用需要极高的均匀性，对更严格的颜色与亮度分档的需求也在增长。用于蓝光LED的底层InGaN技术已成熟，但在效率和可靠性方面仍在持续获得渐进式改进。封装技术也在不断发展，趋势是更薄的轮廓以及改进的热管理材料，以应对紧凑空间内更高的功率密度。