Osobní osvětlení PCB

Přehled

Osvětlovací tištěné spoje jsou tištěné spoje speciálně navržené pro různé osvětlovací produkty. Jsou základním nosičem a propojovacím prvkem osvětlovacích zařízení, hlavně slouží k uchycení LED čipů/kuliček, obvodů řídicích jednotek součástek a umožňují přenos energie a správu odvodu tepla. Jsou vhodné pro různé osvětlovací aplikace, jako jsou LED osvětlení, řídicí jednotky tradičních zářivek a solární osvětlení, přičemž PCB pro LED osvětlení jsou v současnosti dominantní aplikační formou.

Osvětlovací tištěné spoje jsou desky plošných spojů navržené na míru podle vlastností osvětlovacích zařízení. Jejich klíčové výhody spočívají v odvodu tepla, přizpůsobivosti a spolehlivosti

požadavkům osvětlovacích aplikací, jak je podrobně uvedeno níže:

Cílený návrh odvodu tepla zajišťuje životnost světelného zdroje

Běžné desky plošných spojů pro LED mají tepelnou vodivost mnohem vyšší než běžné desky FR-4. Desky plošných spojů na bázi hliníku mají tepelnou vodivost 1~3 W/(m·K), zatímco desky na bázi mědi dosahují tepelné vodivosti až 200~400 W/(m·K). Tyto materiály dokáží rychle odvádět teplo generované LED čipy během provozu, čímž zabraňují zeslabování světla a přepálení kvůli přehřátí a výrazně prodlužují životnost osvětlovacích zařízení (z tisíců hodin u běžných desek na desítky tisíc hodin). některé vysoce kvalitní keramické osvětlovací desky plošných spojů lze také přizpůsobit požadavkům na odvod tepla v případech ultra-výkonného osvětlení.

Přizpůsobení konstrukčním a funkčním požadavkům osvětlovacích zařízení

• Pružný tvar: Lze vyrobit ve tvaru kruhovém, obloukovém, ohebném nebo v nepravidelném tuhém tvaru podle návrhu svítidla, čímž se přizpůsobí instalačnímu prostoru různých svítidel, jako jsou žárovky, reflektory a pouliční osvětlení;

• Integrované funkce: Podporuje integraci obvodu řízení LED, obvodu řízení (šetření, snímání) a obvodu zdroje světla na jedné desce plošných spojů, což zjednodušuje vnitřní strukturu svítidla a snižuje obtížnost montáže;

• Kompatibilita balení: Přizpůsobuje se různým formám pouzder LED, jako jsou SMD a DIP (prolécavé), a splňuje požadavky na instalaci zdroje světla u různých osvětlovacích produktů.

Vysoká odolnost proti teplotě a environmentální spolehlivost

Vyrobena z teplotně odolných substrátů a laků odolných proti pájení, dlouhodobě odolná teplotnímu rozsahu provozu LED (-20 až 85 ℃), některé speciální osvětlovací desky plošných spojů dokonce vyhovují extrémním podmínkám -40 až 125 ℃ bez deformace substrátu, stárnutí obvodu nebo odlupování laku odolného proti pájení v důsledku vysoké teploty; zároveň má dobré vlastnosti odolnosti proti vlhkosti a korozi a je vhodná pro různá vnitřní i venkovní osvětlení scénáře.

Stabilní elektrický výkon snižuje riziko poruchy

Optimalizované uspořádání obvodu (oddělení obvodů řidiče a zdroje světla) snižuje vliv elektromagnetické interference na světelnou stabilitu LED; osvětlovací výkonová deska plošných spojů využívá širší měděnou fólii a konstrukci s tlustou mědí, aby

snížila odpor vedení, zabránila poklesu napětí nebo přehřátí vedení při přenosu vysokého proudu a zajistila stabilitu jasu a elektrickou bezpečnost osvětlovacího zařízení.

Rovnováha mezi náklady a výkonem

Pro běžná osvětlovací zařízení lze použít nízkonákladovou osvětlovací desku plošných spojů FR-4, která splňuje požadavky nízkoenergetických LED; pro střední a vysoký výkon se používají hliníkové desky plošných spojů, které zajišťují efektivní odvod tepla při středních nákladech, čímž vyváží výkon a ekonomiku; standardizované výrobní procesy snižují náklady na sériovou výrobu a usnadňují údržbu a výměnu, čímž dále zvyšují celkovou nákladovou efektivitu.

Splňuje bezpečnostní normy osvětlovacího průmyslu

Přísně dodržujte izolační a protipožární normy pro osvětlovací zařízení, aby se předešlo bezpečnostním rizikům, jako jsou zkraty a požáry, zejména v komerčních a průmyslových osvětlovacích scénářích, a splňte tak vysoké bezpečnostní požadavky požadavky.

Osobní osvětlení PCB a LED desky plošných spojů nejsou zcela nezávislé pojmy; existuje mezi nimi vztah zahrnování a zahrnutí, obecného a konkrétního použití. Základní rozdíly a souvislosti lze jasně odlišit z rozměry, jako jsou definice, rozsah a charakteristiky:

Základní definice a rozdíly v rozsahu

Osobní osvětlení PCB

Toto je obecný termín pro desky plošných spojů (PCB) speciálně navržené pro všechny typy osvětlovacích zařízení, zahrnující všechny druhy osvětlení . Jejich hlavní funkcí je poskytovat elektrické připojení, podporu součástek a řízení odvodu tepla pro různé osvětlovací produkty, přizpůsobené provozním charakteristikám různých světelných zdrojů.

Rozsah: Zahrnuje desky plošných spojů pro LED osvětlení, zářivky s předřadníky, stmívání žárovek a další desky pro všechny scénáře osvětlení.

Osvětlená deska

Toto je deska plošných spojů speciálně navrženou pro LED světelné zdroje, patřící do podkategorie osvětlovacích desek plošných spojů. Slouží pouze pro zařízení s LED osvětlením (např. LED žárovky, reflektory, pouliční osvětlení a světelné pásy) a musí odpovídat charakteristikám nízkého napětí, vysokého proudu a a vysoké tvorby tepla u LED.

Rozsah: Pouze pro scénáře LED osvětlení, je to klíčová součást desek pro osvětlení (zastupuje více než 90 %, protože LED jsou v současnosti dominantním zdrojem světla).

Význam a praktické uplatnění

Vztah zahrnutí: Deska plošných spojů pro LED je hlavní dílčí kategorií desek pro osvětlení. Jelikož jsou LED stále častěji nahrazovány tradičními světelnými zdroji, více než 95 % desek pro osvětlení dostupných na trhu tvoří v současnosti desky pro LED. Proto se v běžné řeči termín „deska pro osvětlení“

často přímo ztotožňuje s „deskou pro LED“, avšak přesně vzato mají oba pojmy odlišný rozsah.

Rozdíly v návrhu:

Tradiční desky pro osvětlení (např. desky ballastu pro zářivky): Nevyžadují intenzivní chlazení; postačí substrát FR-4. Důraz by měl být kladen na optimalizaci izolace obvodu vysokého napětí.

LED desky plošných spojů: Musí být zvýšena priorita odvodu tepla (hliníkové/měděné substráty). Obvod musí být přizpůsoben charakteristikám konstantního proudového zdroje LED, aby se předešlo poklesu světelného výkonu způsobenému kolísáním proudu.

Překrývající se scénáře: Všechny desky PCB pro LED patří do kategorie desek pro osvětlení, ale ne všechny desky pro osvětlení jsou desky pro LED.

Osobní osvětlení PCB návrh musí vyvažovat odvod tepla, elektrický výkon, strukturální kompatibilitu a průmyslové normy. Hlavní výzvy spočívají ve správě tepla a elektromagnetické kompatibilitě, a to následující klíčové aspekty: Hlavní návrhové výzvy

Výzvy termálního managementu

• Výzvy: LED a jiné zdroje světla během provozu generují soustředěné teplo. Špatný odvod tepla může vést ke zrychlenému poklesu svítivosti, zkrácení životnosti a dokonce k poškození součástek. Tradiční substráty FR-4 mají špatnou tepelnou vodivost, což vyžaduje vyvážení mezi odvodem tepla a náklady u desek plošných spojů na bázi kovu.

• Hlavní příčiny: Osvětlovací desky plošných spojů mají omezené rozměry, což ztěžuje umístění rozsáhlých chladicích struktur. Různé zdroje světla mají výrazně odlišné tepelné vlastnosti, což vyžaduje cílenou optimalizaci návrhu odvodu tepla.

Problémy s elektromagnetickou interference (EMI)

• Výzvy: Řídicí obvody mají sklon generovat elektromagnetické záření, které může rušit řídicí signály osvětlovacích zařízení nebo okolní elektronické přístroje. Kromě toho musí osvětlovací desky plošných spojů splňovat požadavky na EMC certifikaci.

• Hlavní příčiny: Osvětlovací desky plošných spojů často integrují obvody napájení, řízení a světelného zdroje, přičemž vysokonapěťové a nízkonapěťové obvody spolu sousedí, což usnadňuje elektromagnetickou vazbu. Návrh malých rozměrů vede ke krátkým vzdálenostem mezi

dráhami, čímž se zvyšuje riziko interference.

Konstrukce a kompatibilita instalace

• Výzvy: Svítidla jsou k dispozici v různých tvarech (kruhové, zakřivené, extratenké), což vyžaduje, aby osvětlovací desky plošných spojů odpovídaly těmto nepravidelným strukturám a zároveň zajišťovaly kompaktní uspořádání součástek; osvětlovací desky pro venkovní použití musí navíc splňovat požadavky na

vodotěsnost, prachotěsnost a odolnost proti vibracím.

• Kořenová příčina: Osvětlovací zařízení pro občanské nebo komerční účely mají přísné požadavky na vzhled a rozměry, což vyžaduje návrh desek plošných spojů (PCB), který vyvažuje elektrickou funkčnost a mechanickou instalaci.

Elektrická bezpečnost a spolehlivost

• Výzvy: Desky plošných spojů pro osvětlení zahrnují připojení k síťovému napětí a nízkonapěťové světelné zdroje. Nedostatečná izolace mezi vysokým a nízkým napětím může snadno vést k úniku proudu a zkratům. Dlouhodobý provoz ve vysokých teplotách / vlhkém prostředí může způsobit stárnutí obvodu a poruchy pájených spojů.

• Hlavní příčiny: Osvětlovací zařízení se používají v komplexních scénářích s vysokými bezpečnostními standardy.

Klíčové aspekty návrhu Výběr substrátu:

• Osvětlení s nízkým výkonem: Používá se substrát FR-4, chlazení se podporuje zvětšením plochy mědi;

• Osvětlení se středním a vysokým výkonem: upřednostňuje se hliníková deska PCB, u extrémně vysokého výkonu se používá měděná nebo keramická deska PCB;

• Flexibilní osvětlení: používá se substrát PI s vysokou tepelnou vodivostí a hliníkové chladiče.

Návrh obvodu a plošek:

Plošky LED využívají konstrukci „tepelně vodivé plošky“ za účelem zvětšení stykové plochy se substrátem a rychlejšího odvádění tepla;

výkonový obvod používá širší měděnou fólii a tlustší měď (2 uncí a více) ke snížení odporu a tvorby tepla;

velké plochy měděné fólie jsou vynechány, aby se snížilo zkreslení desky plošných spojů způsobené tepelným napětím.

Optimalizace rozmístění:

Komponenty generující teplo jsou rozmístěny tak, aby nedocházelo ke koncentraci tepla; řídicí obvod a obvod světelného zdroje jsou umístěny odděleně, aby nedocházelo k přenosu tepla z řídicího IC na LED.

Zohlednění elektromagnetické kompatibility

Izolace vedení:

Vzdálenost mezi vysokonapěťovými a nízkonapěťovými vodiči je ≥3 mm a síťový napájecí vodič je izolován od nízkonapěťového zdroje světla izolační drážkou;

Na vstupní/výstupní svorky pohonu jsou přidány filtry EMI pro potlačení elektromagnetického vyzařování.

Uzemnění:

Použito jednobodové uzemnění, aby se zabránilo vzniku smyček uzemnění;

kovový substrát kovové desky plošných spojů (metal-based PCB) musí být uzemněn, aby se zvýšil stínící efekt;

citlivé součástky by měly být umístěny blízko uzemněné měděné fólie, aby se snížilo rušení.

Pravidla pro vedení spojů:

Vysokofrekvenční vedení jsou krátká a rovná, aby se zabránilo oklikám;

napájecí vodiče a signální vodiče se kříží kolmo za účelem snížení elektromagnetické vazby.