Led pcb

Què és un PCB LED?

Un Led pcb és una placa de circuit imprès dissenyada específicament per a dispositius de díodes emissors de llum. La seva funció principal és proporcionar suport mecànic i connexió elèctrica per als xips LED. Al mateix temps, dissipa eficientment la calor generada pel LED durant el funcionament mitjançant substrats de gran conductivitat tèrmica, com materials basats en alumini, coure o ceràmics, evitant l'atenuació de la llum i la reducció de la vida útil. Els seus circuits majoritàriament adopten un topologia híbrida sèrie + paral·lel, amb amplada de línia adaptada al corrent de treball del LED. També es pot dissenyar en formes rígides, flexibles o una combinació de totes dues segons els requisits d'aplicació i admet tall irregular tall. És compatible amb LEDs de diferents paquets com SMD 2835 i 5050, i s'utilitza àmpliament en il·luminació general, electrònica automotriu, pantalles retroil·luminades, il·luminació especialitzada i altres escenaris. La diferència fonamental respecte a les PCB és que la primera té com a requisits principals la conducció i dissipació tèrmica així com la connexió elèctrica, mentre que la segona només necessita complir la connexió elèctrica bàsica.

Avantatges del PCB per a LED

Dissipació tèrmica eficient que resol arrel els problemes d'atenuació lumínica i durada de vida del LED

Quan els LEDs estan en funcionament, la seva eficiència de conversió d'energia elèctrica és limitada. Aproximadament un 80% de l'energia elèctrica es converteix en calor. L'acumulació de calor provoca directament un augment de la temperatura del LED xip, causant problemes com l'atenuació accelerada de la llum, la deriva de la temperatura del color i una vida útil més curta.

· Avantatge de conductivitat tèrmica del material base:

La placa PCB per a LED adopta suports de gran conductivitat tèrmica, com materials basats en alumini, coure o ceràmics, amb una conductivitat tèrmica molt superior a la de les PCBS FR-4 ordinàries (la conductivitat tèrmica del FR-4 és d'aproximadament 0,3 W/(m · K), la dels materials basats en alumini pot arribar a 1-20 W/(m · K), i la del nitrur d'alumini ceràmic pot arribar a 180-200 W/(m · K)). Pot conduir ràpidament la calor generada pel xip LED al dissipador de calor o al medi ambient exterior. · Optimització estructural de la dissipació de calor:

· Optimització estructural de la dissipació de calor:

Algunes plaques de circuit led d'alta potència estan dissenyades amb pastilles de conducció tèrmica i vies metal·litzades per millorar l'eficiència de conducció tèrmica des de les pastilles led de la superfície fins al metall inferior substrat. Les PCBS basades en alumini també es poden unir directament a dissipadors de calor sense necessitat d'adhesius conductors tèrmics addicionals, reduint encara més la resistència tèrmica.

· Valor pràctic:

Una dissipació tèrmica raonable pot estendre la vida útil dels leds des de diverses milers d'hores fins a 50.000-100.000 hores, assegurant alhora l'estabilitat a llarg termini del bri i la temperatura de color. És especialment adequat per a escenaris que requereixen funcionament continu prolongat, com fanals de carrer i llums de vehicle.

La topologia del circuit és estable, millorant la resistència general de la placa a fallades

El disseny del circuit de la placa de llum led té plenament en compte les característiques dels leds segons les quals «la connexió en sèrie és propensa a circuits oberts i la connexió en paral·lel és propensa a la desviació de corrent», tot equilibrant fiabilitat i consistència del brillo.

· Avantatges de la topologia híbrida sèrie-paral·lel:

Adopta una estructura de circuit de «múltiples grups en sèrie + conjunt en paral·lel». Si un sol LED es desconnecta, només afectarà la branca en sèrie on es troba i no provocarà que tota la placa s'apague. Alhora, l'estructura en paral·lel pot assegurar que les tensions de cada branca siguin consistents, evitant que alguns leds s'escalfin per excés de corrent.

· Disseny d'adaptació de corrent:

Dissenyar amb precisió l'amplada de la línia i el gruix de la làmina de coure segons el corrent de funcionament nominal del LED per evitar pèrdues de corrent causat per escalfament del fil o resistència excessiva. Per a LEDs d'alta potència, també es reservaran pastilles de resistència limitadora de corrent per facilitar l'ajust de la corrent segons les necessitats reals.

· Valor pràctic:

La taxa de fallada de tot el circuit ha estat significativament reduïda, no requerint un manteniment freqüent. És adequat per a escenaris amb requisits d'alta estabilitat com l'il·luminació domèstica i l'il·luminació comercial.

És flexible en forma i estructura, adequat per a una àmplia gamma d'escenaris d'aplicació

El PCB LED supera la limitació de rigidesa del PCB ordinari i es pot personalitzar segons els requisits de forma de diferents productes d'il·luminació

· Diversitat morfològica: Suporta tres formes: rígid, flexible i una combinació de suau i rígid. Els circuits LED rígids són adequats per a llums de forma fixa com bombetes i focus. La placa de circuit flexible per a LED es pot doblegar i plegar el que el fa adequat per a diversos escenaris irregulars, com l'interior d'automòbils amb il·luminació ambiental i la retroil·luminació de pantalles corbes. La placa rígid-flex té en compte tant els requisits de flexió de la zona flexible com la capacitat de càrrega del dispositiu de la zona rígida de la zona rígida.

· Tall irregular i disseny integrat: Es pot assolir qualsevol forma, com circular, arcada o en forma de cinta, mitjançant tall làser, cosa que és adequada per a diferents carcasses de llums. També pot integrar circuits d'accionament i sensors per assolir un model integrat de "PCB + accionament + sensorització", reduint el volum del producte i els processos de muntatge.

· Valor pràctic: Cobreix les necessitats de tots els escenaris, des de llums indicadors microscòpics fins a grans pantalles exteriors, i facilita el disseny miniaturitzat i lleuger dels productes.

Equilibra cost i rendiment per satisfer les necessitats de diferents mercats

El PCB LED ofereix una varietat de solucions de substrat, que es poden seleccionar de manera flexible segons el pressupost i els requisits de rendiment del client

· Solució d’alt rendiment econòmic: El cost dels PCB de LED d'alumini és només d'1/3 a 1/2 dels basats en coure, i la seva conductivitat tèrmica compleix més del 80% dels requisits d'il·luminació per a ús domèstic. És l'opció preferida per a llums de sostre domèstics i llums de panell.

· Solucions d'alt rendiment: Els circuits de LED basats en coure i ceràmica tenen una millor conductivitat tèrmica, són resistents a altes temperatures i a la corrosió, i són adequats per a escenaris exigents com els LEDs de qualitat automotriu i llums indicadors d'equips de control industrial.

· Solució de baix cost: Els llums indicadors LED de baixa potència poden utilitzar substrats FR-4 per a PCBs de LED, que tenen el cost més baix i compleixen els requisits d'escenaris de baix consum com joguines i electrodomèstics petits.

· Valor pràctic: Cobrint tota la gamma de preus des del mercat baix fins al alt, ajudant els clients a assolir el rendiment objectiu mentre es controlen els costos.

Alta compatibilitat, compatible amb múltiples tipus d'embalatges LED

El disseny de les pastilles de la placa de circuit LED és compatible amb les especificacions habituals d'embalatge LED i no requereix obertura de motlles separats.

Admet diversos tipus d'embalatges SMD, embalatges COB, embalatges de gran potència similars a llumen, etc. La mida i el pas dels pads de soldadura es poden personalitzar segons les especificacions del LED.

Per als PCBs LED COB, també es dissenyen recobriments reflectants o reflectors metàl·lics per millorar l'aprofitament de la llum i augmentar la brillantor de la il·luminació.

Els PCB LED es poden classificar segons el material del substrat, la forma estructural i la compatibilitat amb l'embalatge del LED.

Els diferents tipus varien en rendiment de dissipació de calor, cost i escenaris d'aplicació, tal com es detalla a continuació:

Classificació segons el material del substrat

Aquest és el mètode de classificació més habitual, directament relacionat amb l'eficiència de dissipació de calor del producte i el rang de potència aplicable.

Classificació segons la forma estructural

Classificat segons els requisits d'instal·lació i forma del producte, determina l'adaptabilitat espacial dels PCB per a LED.

PCB rígid per a LED

Forma fixa, no flexible, amb alta resistència mecànica. És el tipus més comú, adequat per a la majoria de llums d'instal·lació fixa.

PCB flexible per a LED (FPC-LED)

Utilitza substrats flexibles, es pot doblegar, plegar i enrotllar. Apropiat per a escenaris de il·luminació amb formes especials o corbades, com ara llums ambientals automotrius, tiras lluminoses i retroil·luminació de pantalles corbades.

Rigid-Flex LED PCB

Les àrees rígides porten els xips LED i els components del controlador, mentre que les àrees flexibles permeten doblegar-se. Equilibra l'estabilitat i la flexibilitat, aplicable a llums amb estructures complexes.

Classificació segons la compatibilitat amb l'embalatge del LED

SMD LED PCB

El disseny de pads és compatible amb LEDs de dispositius de muntatge superficial. Compta amb una tecnologia madura i alta automatització, cosa que el converteix en el tipus principal al mercat actual.

COB LED PCB

Dissenyat específicament per a LEDs Chip-on-Board. Els xips LED s'instal·len directament sobre la superfície del PCB sense suports ni fils d'or, oferint un angle luminós ampli i una brillantor uniforme. Apropiat per a focus, downlights i altres làmpades amb requisits elevats de qualitat de feix de llum.

PCB LED LUXEON d'alta potència

Presenta àrees de pads més grans i camins més curts de dissipació tèrmica, compatible amb LEDs individuals d'alta potència (≥1 W). Utilitzat habitualment en aplicacions d'il·luminació exterior i industrial.

Els PCBs LED, amb les seves característiques de dissipació tèrmica eficient, circuits estables i formes flexibles, s'utilitzen àmpliament en diversos escenaris que depenen de l'emissió de llum LED, cobrint il·luminació general, electrònica automotriu, pantalles amb retroil·luminació, il·luminació especialitzada, control industrial, camps mèdics i altres. Les aplicacions específiques són les següents:

Àmbit de l'il·luminació general
Aquest és l'escenari d'aplicació més fonamental de la placa PCB LED, adequat tant per a equips d'il·luminació residencials com comercials:
· Il·luminació domèstica: Les làmpades de sostre, làmpades bombilla, llums de taula i projectors utilitzen majoritàriament PCBs LED rígids basats en alúmini, que combinen dissipació tèrmica i relació qualitat-preu.
· Il·luminació comercial: Focus per a centres comercials, llums de carril per a botigues, llums de panell per a edificis d'oficines, fanals de carrer/llums de jardí. Els fanals d'alta potència utilitzaran una placa de circuit impregnada de coure (PCB) per millorar la dissipació de calor i assegurar l'estabilitat en el funcionament prolongat.

El camp de l'electrònica automotriu
Compleix els exigents requisits automotrius de resistència a altes temperatures i a les vibracions, i es divideix en dos tipus: interiors i exteriors del vehicle.
· Il·luminació interior: Llums ambientals, llums de lectura i retroil·luminació del quadre de comandament solen portar PCBs LED flexibles, adequats per a superfícies corbades i espais d'instal·lació irregulars.
· Il·luminació exterior: Per a fars, llums direccionals, llums de frenada i llums antinéboa, s'han de seleccionar PCBs LED ceràmics o basats en coure per suportar cicles de temperatura que van des de -40 °C fins a 125 °C i entorns amb vibracions.

Camp de visualització amb retroil·luminació

Els sistemes de retroil·luminació que suporten diverses pantalles requereixen altes exigències en forma i uniformitat de brillantor:

Retroil·luminació d'Electrònica de Consum: Retroil·luminació de pantalles per a telèfons mòbils, tauletes i ordinadors portàtils, utilitzant PCBs LED flexibles o PCBs LED rígids ultrafinos per assolir dissenys lleugers i prims;

Retroil·luminació de Pantalles Comercials: TVs LCD, màquines publicitàries i pantalles exteriors, utilitzant PCBs LED COB per millorar l'uniformitat del brillantor i reduir els problemes de taques de llum.

Camp d'il·luminació especial

Adaptació a necessitats d'il·luminació personalitzades i funcionals:

Llums per al Creixement de Plantes: Utilització de PCBs LED basats en alumini d'alta conductivitat tèrmica per suportar perles LED d'alta potència, satisfent les necessitats espectrals i tèrmiques de la fotosíntesi vegetal;

Llàmpades d'Esterilització Ultraviolada: Utilització de PCBs LED amb substrat resistent a la corrosió, adequats per a ambients d'irradiació ultraviolada;

Llums d'escenari / Llums de paisatge: Assolir formes de llum diverses i efectes dinàmics mitjançant circuits de placa led de forma irregular i combinacions de plaques flexo-rígides.

Àmbit del control industrial i equipaments mèdics

Complir requisits d'alta fiabilitat i alta estabilitat:

Equipament de Control Industrial: Llums indicadors de màquines-eines CNC, llums d'avís d'estat d'equipaments industrials, utilitzant plaques pcb led basades en ceràmica per adaptar-se a altes temperatures, pols i interferències per vibració en entorns industrials;

Equipaments Mèdics: Làmpades quirúrgiques sense ombra, retroil·luminació d'instruments de diagnòstic mèdic, llums indicadors d'equipaments mèdics portàtils, que requereixen complir amb les normatives de certificació mèdica i utilitzen led de baixa interferència electromagnètica dissenyos de circuits de placa.