SMD LED 42-21/BHC-AUW/1T 規格書 - 藍色 - 2.1x2.1x1.2mm - 3.3V - 20mA - 英文技術文件

1. 產品概覽

The 42-21/BHC-AUW/1T 是一款緊湊型表面貼裝LED，專為需要可靠、低功耗指示燈或背光解決方案的現代電子應用而設計。此藍色LED採用InGaN晶片技術，並以透明樹脂封裝，能在微型封裝中提供穩定性能。其主要優勢包括顯著節省PCB空間、高封裝密度，以及適合自動化組裝流程，使其成為大批量生產的理想選擇。

該元件完全符合RoHS、歐盟REACH及無鹵素標準，確保環保責任和廣泛的市場接受度。其輕量化結構和小尺寸有助於設計更小巧、更便攜的設備。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

定義器件的工作極限是為了確保長期可靠性。超出這些額定值可能會導致永久性損壞。

• Reverse Voltage (V_R): 5V。若有可能出現反向電壓情況，建議使用保護電路。
• 連續正向電流 (I_F): 25mA。典型工作條件為20mA。
• 峰值正向電流 (I_FP): 100mA (工作週期 1/10 @1KHz)。適用於脈衝操作，但不適用於直流。
• 功耗 (P_d): 95mW。此限制同時考慮了電氣及熱能方面的制約。
• Operating & Storage Temperature: -40°C 至 +85°C / -40°C 至 +90°C。此寬廣範圍支援工業應用。
• 靜電放電 (ESD)： 150V (HBM)。處理期間必須採取標準靜電放電防護措施。
• 焊接溫度： 回流焊：260°C 持續10秒；手動焊：350°C 持續3秒。嚴格遵守以防止熱損壞至關重要。

2.2 電光特性 (T_a=25°C)

呢啲參數定義咗LED喺標準測試條件下嘅表現（I_F=20mA）。

• 發光強度（I_v): 450至1800 mcd（毫坎德拉）。呢個廣泛範圍係透過分檔系統嚟管理嘅。
• 視角 (2θ_1/2): 30度 (典型值)。此定義了發射光線的角度擴散範圍。
• 峰值波長 (λ_p): 468 nm（典型值）。光譜功率達到最大值時嘅波長。
• 主波長 (λ_d): 464.5 至 476.5 nm。呢個係光線嘅視覺顏色，容差為 ±1nm。
• 光譜帶寬 (Δλ): 25 nm（典型值）。發射光譜於最大強度一半時嘅寬度。
• 正向電壓 (V_F): 2.7V 至 3.7V，於 20mA 下典型值為 3.3V。
• 反向電流 (I_R): 於 V_R=5V.

關鍵設計注意事項： 正向電壓有一個範圍。必須使用限流電阻， 絕對必要 以防止因輕微供電電壓波動而導致熱失控及燒毀。電阻值必須根據實際供電電壓及預期最大V進行計算_F 以確保I_F 不超過25mA。

3. Binning System 說明

為確保生產中顏色與亮度的一致性，LED會進行分級。42-21採用兩套獨立的分級系統。

3.1 發光強度分檔

LED係根據喺I_F=20mA時量度到嘅光輸出嚟分類。標記Bin碼係用嚟識別。

• Bin U: 450 – 715 mcd
• Bin V: 715 – 1120 mcd
• Bin W: 1120 – 1800 mcd

公差：±11%

3.2 主波長分檔

LED亦會按其精確嘅藍色色調進行分類，以確保陣列中嘅顏色一致性。

• Group A, Bin A9: 464.5 – 467.5 nm
• 組別A，儲位A10： 467.5 – 470.5 nm
• 組別A，儲位A11： 470.5 – 473.5 納米
• A組，Bin A12： 473.5 – 476.5 納米

公差：±1納米

設計含義： 對於需要匹配亮度或顏色嘅應用（例如多LED背光、狀態欄），指定單一級別或要求供應商提供嚴格分級至關重要。

4. 機械與封裝資訊

4.1 實體尺寸

該LED採用緊湊型SMD封裝。關鍵尺寸（除非特別註明，公差為±0.1mm）：

• 封裝尺寸：約2.1毫米 x 2.1毫米。
• 高度：約1.2毫米。
• 陰極由封裝本體上的特定標記識別。

4.2 極性識別

正確極性至關重要。元件本體上清晰標示咗陰極端子。建議嘅PCB焊盤圖案（footprint）應反映此設計，以確保回流焊接時對位準確。

4.3 包裝規格

發光二極管採用業界標準包裝，以便自動化組裝：

• Carrier Tape: 8毫米寬度，置於7吋直徑捲盤上。
• 每捲數量： 1000件。
• 濕度敏感度： 產品以防潮鋁袋包裝，內附乾燥劑，防止吸濕導致迴流焊時產生「爆米花」裂紋。

捲盤標籤載有重要資訊：產品編號 (P/N)、數量 (QTY)、發光強度分級 (CAT)、主波長分級 (HUE)、順向電壓等級 (REF) 及批號 (LOT No)。

5. 焊接與組裝指引

5.1 回流焊接溫度曲線

該元件兼容紅外線及氣相回流焊接製程。必須採用無鉛焊接溫度曲線：

• 峰值溫度： 260°C 最高。
• 液相線以上時間： 建議30-60秒。
• 預熱： 逐步升溫以激活助焊劑並減少熱衝擊。

關鍵： 同一LED組件不應進行超過兩次回流焊接。

5.2 手動焊接

若必須進行人手修復，務必極度小心：

• 烙鐵溫度： 低於350°C。
• 接觸時間： 每個端子3秒或更短。
• Iron Power： 低於25W。
• 方法： 使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，並避免焊點承受機械應力。任何維修後須確認LED功能正常。

5.3 儲存與處理

• 開啟包裝前： 儲存於≤30°C及≤90%相對濕度。
• 開啟包裝後（使用時限）： 在≤30°C及≤60%相對濕度下可保存1年。未使用部件必須重新密封於防潮袋中，並放入新乾燥劑。
• 烘烤： 若開袋時間超過車間壽命或乾燥劑已飽和，需在回流焊前以60±5°C烘烤24小時以去除濕氣。
• 焊接後請勿彎曲或扭曲PCB，以免對LED焊點施加壓力而導致故障。

6. 應用說明與設計考量

6.1 典型應用

• 儀錶板背光： 儀錶板指示燈及開關照明。
• 電信設備： 電話及傳真機嘅狀態指示燈同按鍵背光。
• LCD背光： 適用於細型單色或彩色LCD嘅側光式或直下式背光。
• 一般適應症： 電源狀態、模式指示燈及其他用戶介面元素。

6.2 電路設計

驅動電路最關鍵嘅部分係串聯限流電阻。其數值（R_s）可以透過歐姆定律計算得出：R_s = (V_supply - V_F) / I_F.

例如： 對於一個5V電源，並使用最大V_F 為確保在任何情況下電流均安全，於I_F=20mA時：
R_s = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ohms。
應選用最接近的標準值（例如68 Ohms），並檢查電阻的額定功率：P = I²R = (0.02)² * 68 = 0.0272W。標準嘅1/10W (0.1W) 電阻已經綽綽有餘。

6.3 熱管理

雖然功耗好低（最高95mW），但正確嘅PCB佈局有助延長壽命。請確保LED焊盤周圍有足夠嘅銅箔面積作為散熱器，特別係喺高環境溫度或接近最大電流下操作時。

6.4 應用限制

此標準商用級LED並非專為高可靠性應用而設計或認證，在該等應用中，元件故障可能導致安全風險或重大財產損失。包括但不限於：

• Military, aerospace, or aviation safety systems.
• 汽車安全關鍵系統（例如：煞車燈、安全氣囊指示燈）。
• 醫療生命維持或診斷設備。

對於此類應用，必須採購具備相應汽車、軍用或醫療資格的元件。性能僅保證在本文件概述的規格範圍內。

7. 技術比較與定位

42-21 封裝在尺寸、性能與可製造性之間取得了平衡。相比更大的引線框架LED（例如3mm或5mm穿孔式），它能大幅減少電路板佔用空間和重量，實現現代化微型設計。相比更小的晶片級封裝（CSP），它使用標準SMT設備更易於處理，並提供成型透鏡以控制光線分佈（30度視角）。其20mA驅動電流和3.3V典型V_F 只需一個簡單電阻，即可直接兼容常見的3.3V及5V邏輯電源。

8. 常見問題 (FAQ)

8.1 為何必須使用限流電阻？

LED係電流驅動裝置。佢哋嘅電壓-電流特性係指數式嘅。電壓只要稍微超過額定V_F 就會導致電流大幅增加，可能造成損壞。串聯電阻喺電源電壓同LED電流之間提供線性、可預測嘅關係，確保運作穩定安全。

8.2 我可以直接用微控制器GPIO引腳驅動這個LED嗎？

有可能，但要小心。好多GPIO引腳只能提供或吸收10-25mA電流。你必須查閱微控制器嘅datasheet。即使喺限度內，你仍然需要一個串聯電阻。通常更安全嘅做法係用GPIO控制一個電晶體（BJT或MOSFET），再由佢驅動LED，咁樣可以將MCU同LED電流負載隔離。

8.3 "water clear"树脂是什么意思？

意思係封裝塑膠透鏡係透明嘅，唔係擴散或帶色嘅。咁樣可以睇到藍色InGaN芯片嘅真實顏色，提供最高可能嘅光輸出同埋一個清晰、狹窄嘅視角。

8.4 我應該如何解讀捲盤標籤上的倉庫代碼？

「CAT」代碼（U、V、W）表示亮度範圍。「HUE」代碼（例如A10）表示主波長範圍。為確保產品外觀一致，請選購相同CAT和HUE分級的LED。「REF」代碼表示正向電壓等級，對精確的電流調節設計很有用。

9. 實用設計案例研究

場景： 設計一款配備四個藍色狀態指示燈的緊湊型USB供電裝置。

1. 電源： USB提供5V電壓。
2. LED選擇： 42-21/BHC-AUW/1T，中亮度用Bin V，一致藍色調用Bin A11。
3. 電流計算： 目標 I_F = 18mA (略低於最大值以留餘量)。使用最大 V_F = 3.7V 作最壞情況計算。
   R_s = (5V - 3.7V) / 0.018A ≈ 72.2Ω。使用75Ω標準電阻。
4. 每粒LED功率： P_LED = 3.3V(典型值) * 0.018A ≈ 59.4mW。遠低於95mW嘅上限。
5. 總電流： 4粒LED * 18mA = 72mA。遠低於標準USB埠500mA嘅供電能力。
6. PCB佈局： 放置LED時注意正確極性。在LED焊盤下方及周圍使用小面積接地銅箔以助散熱。確保回流焊溫度曲線符合建議的260°C峰值要求。
7. 結果： 一套可靠、亮度穩定的指示系統，僅需極少電路板空間與功耗。

10. 操作原理與技術

此發光二極管基於氮化銦鎵（InGaN）製成的半導體異質結構。當在p-n結上施加正向電壓時，電子和電洞會被注入至發光區域。它們的複合會以光子（光）的形式釋放能量。InGaN合金的特定成分決定了能隙能量，從而直接定義了發射光的波長（顏色）——在此情況下為藍色（約468納米）。透明環氧樹脂封裝體用於保護半導體芯片，充當透鏡以塑造光輸出光束（30度視角），並提供機械穩定性。

11. 行業趨勢

像42-21這類SMD LED的市場，持續受惠於所有電子設備的小型化趨勢。業界一直朝着更高效率（每瓦更多流明）的方向發展，這使得LED能在相同電流下提供更亮輸出，或在更低功耗下保持相同亮度，從而延長便攜設備的電池壽命。此外，由於全彩顯示屏和環境照明等應用要求極高的均勻性，市場對更嚴格的顏色和亮度分檔需求正不斷增加。用於藍光LED的基礎InGaN技術已成熟，但在效率和可靠性方面仍持續有漸進式改進。封裝技術亦在演進，趨勢是朝向更薄的外形以及改良的熱管理材料，以應對緊湊空間內更高的功率密度。