PCB d'il·luminació

Visió general

PCBs d'il·luminació són circuits impresos dissenyats específicament per a diversos productes d'il·luminació. Són els components principals que suporten i connecten l'equipament d'il·luminació, utilitzats principalment per allotjar xips/perles LED, circuit conductor components, i per gestionar la transmissió d'energia i la dissipació de calor. Són adequats per a diverses situacions d'il·luminació com ara il·luminació LED, ballasts per llums fluorescents tradicionals i il·luminació solar, sent els PCBs d'il·luminació LED el tipus d'aplicació més comú en l'actualitat.

Els PCBs d'il·luminació són plaques de circuit dissenyades a mida segons les característiques dels equips d'il·luminació. Les seves avantatges clau giren entorn dels requisits de dissipació de calor, adaptabilitat i fiabilitat necessaris en els escenaris d'il·luminació, tal com es detalla a continuació:

El disseny específic de dissipació de calor assegura la vida útil de la font lumínica

Els circuits impressos principals per a LED tenen una conductivitat tèrmica molt superior a la dels circuits FR-4 convencionals. Els circuits basats en aluminio tenen una conductivitat tèrmica de 1~3 W/(m·K), mentre que els circuits basats en coure arriben a tenir una conductivitat tèrmica tan elevada com 200~400 W/(m・K). Poden conduir ràpidament la calor generada per les xips LED durant el funcionament, evitant la decadència lumínica i la cremada per sobrecalentament, i allargant significativament la vida útil dels equips d'il·luminació LED . Alguns PCBs ceràmics d'alta gamma per il·luminació també poden adaptar-se als requisits de dissipació de calor en escenaris d'il·luminació d'ultra-alta potència.

Adaptació als requisits estructurals i funcionals dels equips d'il·luminació

• Forma flexible: Es poden personalitzar en forma d'anell, arc, placa flexible o rígida de forma irregular segons el disseny de la llum, adaptant-se a l'espai d'instal·lació de diferents llums com bombetes, focus o llums de carrer;

• Funcions integrades: Permet la integració del circuit del conductor LED, el circuit de control i el circuit de la font lluminosa en el mateix PCB, simplificant l'estructura interna de la làmpara i reduint la dificultat de muntatge;

• Compatibilitat d'embalatge: S'adapta a diverses formes d'embalat LED com SMD i DIP, satisfent els requisits d'instal·lació de la font lluminosa en diferents productes d'il·luminació.

Resistència a altes temperatures i fiabilitat ambiental

Fabricat amb substrats resistents a altes temperatures i tinta resistente a la soldadura, pot suportar durant llarg temps l'interval de temperatura d'operació del LED (-20~85℃), i alguns PCB d'il·luminació especials poden adaptar-se fins i tot a ambients extrems de -40~125℃ sense deformació del substrat, envelliment del circuit o despresuració de la resistència a la soldadura per altes temperatures; al mateix temps, té bones propietats d'estanquitat i resistència a la corrosió, i és adequat per a diverses aplicacions d'il·luminació interiors i exteriors .

Un rendiment elèctric estable redueix el risc d'errors

La disposició optimitzada del circuit redueix l'impacte de la interferència electromagnètica en l'estabilitat lumínica del LED; el PCB per il·luminació d'alta potència adopta un disseny de fulla de coure ampliada i coure gruixut per reduir la resistència de la línia, evitar caigudes de tensió o sobrecalfament de la línia quan es transmet un corrent elevat, i assegurar l'estabilitat de la brillantor i la seguretat elèctrica de l'equip d'il·luminació.

Equilibri entre cost i rendiment

Per a aplicacions d'il·luminació civil, es pot utilitzar una PCB d'il·luminació FR-4 de baix cost per satisfer les necessitats dels LEDs de baixa potència; per a aplicacions de potència mitjana i alta, s'utilitzen PCBs basades en alumini per assolir una dissipació tèrmica eficient a un cost moderat, equilibrant rendiment i economia; els processos de producció estandarditzats redueixen els costos de producció en massa i faciliten el manteniment i el reemplaçament, millorant encara més la relació qualitat-preu general.

Compliment de les normes de seguretat del sector de l'il·luminació

Complir estrictament amb els estàndards d'aïllament i retardant de flama per a equips d'il·luminació per prevenir riscos de seguretat com curtcircuits i incendis, especialment en escenaris d'il·luminació comercial i industrial, garantint una altra seguretat necessitats.

PCB d'il·luminació i el PCB LED no són conceptes completament independents; tenen una relació d'inclusió i dependència, així com d'aplicacions generals i específiques. Les diferències i connexions principals es poden distingir clarament des de dimensions com ara definició, abast i característiques:

Definicions centrals i diferències d'abast

PCB d'il·luminació

Aquest és un terme general per a PCBs dissenyats específicament per a tot tipus d'equips d'il·luminació, que cobreix tots els tipus d'il·luminació . La seva funció principal és proporcionar connexions de circuit, suport als components i gestió de la dissipació de calor per a diversos productes d'il·luminació, adaptant-se a les característiques de funcionament de diferents fonts lluminoses.

Abast: Inclou PCBs per a il·luminació LED, balastos per a làmpades fluorescents, atenuadors per a làmpades incandescents i altres circuits per a tots els escenaris d'il·luminació.

Led pcb

Aquest és un PCB dissenyada específicament per a fonts de llum LED, pertanyent a una subcategoria de PCBs d'il·luminació. Serveix únicament equips d'il·luminació LED (com bombetes LED, focus, llums de carrer i tiras de llum), i necessita adaptar-se a les característiques de baix voltatge, alt corrent i les característiques d'alta generació de calor dels LEDs.

Abast: Només per a escenaris d'il·luminació LED, és un component clau dels PCBs d'il·luminació (representa més del 90%, ja que els LEDs són actualment la font d'il·luminació dominant).

Rellevància i aplicació pràctica

Relació d'inclusió: La PCB LED és la subcategoria central de les PCB d'il·luminació. A mesura que els LEDs reemplacen les fonts de llum tradicionals, més del 95% de les PCB d'il·luminació del mercat actual són PCB LED. Per tant, en llenguatge comú, «PCB d'il·luminació» es sovint equipara directament amb «PCB LED», però estrictament parlant, els dos tenen àmbits diferents.

Diferències de disseny:

PCB d'il·luminació tradicional: No es requereix una dissipació de calor intensa; el substrat FR-4 és suficient. Cal centrar-se en optimitzar l'aïllament del circuit de conducció d'alta tensió.

PCBs LED: S'ha de prioritzar la dissipació de calor. El circuit ha d'estar adaptat a les característiques de conducció de corrent constant dels LED per evitar la decadència lumínica provocada per fluctuacions de corrent.

Escenaris superposats: Tots els PCBs LED pertanyen a la categoria de PCBs d'il·luminació, però no tots els PCBs d'il·luminació són PCBs LED.

PCB d'il·luminació el disseny ha de compaginar la dissipació de calor, el rendiment elèctric, la compatibilitat estructural i les normes del sector. Els principals reptes es troben en la gestió tèrmica i la compatibilitat electromagnètica, amb els següents consideracions clau: Reptes principals del disseny

Reptes de gestió tèrmica

• Desafiaments: Els LEDs i altres fonts de llum generen calor concentrada durant el funcionament. Una mala dissipació de la calor pot provocar una decadència lumínica accelerada, una vida útil escurçada i fins i tot la cremada de components. Els substrats tradicionals FR-4 tenen una conductivitat tèrmica baixa, pel que cal aconseguir un equilibri entre la dissipació de calor i el cost en els dissenys de PCB basats en metalls. conductivitat tèrmica, requerint un equilibri entre dissipació de calor i cost en dissenys de PCB basats en metall.

• Causes arrel: Els PCB d'il·luminació tenen restriccions d'espai, cosa que dificulta disposar estructures grans de dissipació de calor. Diferents fonts de llum tenen característiques de generació de calor significativament diferents, necessitant una optimització específica dels dissenys de dissipació de calor.

Problemes d'interferències electromagnètiques (EMI)

• Desafiaments: Els circuits electrònics de control són propensos a generar radiació electromagnètica, la qual pot interferir amb les senyals de control dels equips d'il·luminació o dispositius electrònics adjacents. A més a més, els PCB d'il·luminació han de complir els requisits de certificació EMC. certificació EMC.

• Causes arrel: Els PCB d'il·luminació sovint integren l'alimentació elèctrica, el control i la circuiteria de la font de llum, amb circuits d'alta i baixa tensió que conviuen, facilitant el acoblament electromagnètic. El disseny de mida reduïda provoca un espaiat reduït entre pistes, augmentant el risc d'interferències.

Compatibilitat estructural i d'instal·lació

• Desafiaments: Els aparells d'il·luminació tenen diverses formes (anular, corbada, ultrafina), pel que es requereix que els PCB d'il·luminació s'adaptin a aquestes estructures irregulars assegurant alhora una disposició compacta dels components; els PCB d'il·luminació exterior també han de complir amb requisits de impermeabilitat, protecció contra la pols i resistència a les vibracions.

• Causa arrel: Els aparells d'il·luminació civil/comercial tenen requisits estrictes en quant a aspecte i mida, pel que es necessiten dissenys de PCB que equilibrin la funcionalitat elèctrica amb la instal·lació mecànica.

Seguretat i fiabilitat elèctriques

• Desafiaments: Els PCB d'il·luminació impliquen l'accés a corrent elèctric i fonts de llum de baixa tensió. Una aïllament inadequat entre alta i baixa tensió pot provocar fàcilment fuites i curtcircuits. El funcionament prolongat en condicions de temperatura elevada/humitat pots provocar envelliment del circuit i fallades de soldadures.

• Causes arrel: L'equip d'il·luminació s'utilitza en escenaris complexos amb alts estàndards de seguretat.

Consideracions clau de dissenySelecció del substrat:

• Il·luminació de baixa potència: S'utilitza substrat FR-4, i la dissipació de calor s'ajuda mitjançant l'augment de la superfície de coure;

• Il·luminació de mitjana i alta potència: es prefereix un PCB de base d'alumini, i per a potències ultraelevades s'utilitza PCB de base de coure o ceràmic;

• Il·luminació flexible: s'utilitza un substrat de PI d'alta conductivitat tèrmica, amb suport posterior de dissipador tèrmic d'alumini.

Disseny del circuit i dels pads:

Els pads del LED adopten un disseny de "pad conductor tèrmic" per augmentar la superfície de contacte amb el substrat i dissipar ràpidament la calor;

el circuit d'alta potència utilitza una fulla de coure més ampla i més gruixuda (2 oz o superior) per reduir la resistència i la generació de calor;

s'eviten àrees extenses de fulla de coure per reduir la deformació de la PCB causada per l'estrès tèrmic.

Optimització del traçat:

Els components generadors de calor estan distribuïts per evitar la concentració tèrmica; el circuit del controlador i el circuit de la font lluminosa s'organitzen per separat per evitar que la calor del circuit integrat del controlador es transfereixi al LED.

Consideracions de disseny per a la compatibilitat electromagnètica

Aïllament de línies:

La distància entre les línies d'alta i baixa tensió és ≥3 mm, i la línia d'alimentació de xarxa i la línia de font lluminosa de baixa tensió estan aïllades mitjançant una ranura aïllant;

S'afegeixen filtres EMI als terminals d'entrada/sortida del circuit de conducció per suprimir la radiació electromagnètica.

Disseny de posada a terra:

S'utilitza una posada a terra d'un sol punt per evitar la formació de bucles de terra;

el substrat metàl·lic d'un PCB basat en metall ha d'estar connectat a terra per millorar l'efecte de protecció;

els components sensibles s'haurien de col·locar prop de la làmina de coure connectada a terra per reduir la interferència.

Regles de connexió:

Les línies d'alta freqüència són curtes i rectes per evitar cablejat tortuós;

les línies d'alimentació i les línies de senyal es creuen perpendicularment per reduir el cuplatge electromagnètic.