Belysningsprint

Oversigt

Belysningsprint er printplader, der er specielt designet til forskellige belysningsprodukter. De er kernebærere og forbindelseskomponenter i belysningsudstyr, primært anvendt til at understøtte LED-chips/kugler, driverkredsløb komponenter og til at realisere strømoverførsel og varmeafledningsstyring. De er velegnede til forskellige belysningsscenarier såsom LED-belysning, traditionelle lysstofrørsdriver og solbelysning, hvor LED-belysningsprint i dag er den dominerende anvendelsestype.

Belysningsprint er printplader, der er skræddersyet til belysningsudstyrets egenskaber. Deres kernefordele fokuserer på varmeafledning, tilpasningsevne og pålidelighed

krav i belysningsscenarier, som beskrevet nedenfor:

Målrettet varmeafledningsdesign sikrer lyskildens levetid

Almindelige pcb til LED har varmeledningsevne langt over det af almindelige FR-4 PCB'er. PCB'er med aluminiumsbasis har en varmeledningsevne på 1~3 W/(m·K), mens PCB'er med kobberbasis har en varmeledningsevne så høj som 200~400 W/(m·K). De kan hurtigt lede varmen, der genereres af LED-chips under drift, og derved forhindre lysnedbrydning og brænding på grund af overophedning samt markant forlænge levetiden for LED-belysningsudstyr (fra tusinder af timer for almindelige PCB'er til titusinder af timer). Nogle højtkvalitets keramiske belysnings-PCB'er kan også tilpasses varmeafledningskravene i ekstremt kraftige belysningsscenarier.

Tilpasning til strukturelle og funktionelle krav for belysningsudstyr

• Fleksibel form: Kan skræddersys til ring-, bue-, fleksible eller uregelmæssigt formede stive plader efter lampens design, så de passer til installationspladsen i forskellige lamper såsom pærer, spotlights og gadelamper;

• Integrerede funktioner: Understøtter integration af LED-driverkreds, styrekreds (dæmpning, sensorer) og lyskildekreds på samme print, hvilket forenkler lampens indre struktur og reducerer monteringssværheden;

• Pakkekompatibilitet: Tilpasser sig forskellige LED-pakkeformer såsom SMD og DIP (gennemgående hul), så det opfylder kravene til lyskildeinstallation i forskellige belysningsprodukter.

Høj temperaturbestandighed og miljøpålidelighed

Fremstillet med temperaturbestandige substrater og lodestoppemaling, kan det tåle temperaturområdet for LED-drift over lang tid (-20~85℃), og nogle særlige belysnings-PCB'er kan endda tilpasses ekstreme miljøer på -40~125℃ uden deformation af substrat, kredsløbsaldring eller afløsning af lodestop pga. høj temperatur; samtidig har det god fugt- og korrosionsbestandighed og er egnet til forskellige indendørs og udendørs belysningsløsninger - Scenarier.

Stabil elektrisk ydeevne reducerer fejlrisikoen

Optimeret kredsløbslayout (adskillelse af drev- og lyskildekredsløb) reducerer indvirkningen af elektromagnetisk interferens på LED-lysstabilitet; højtydende belysnings-PCB anvender en bredere kobberfolie og tykt kobberdesign for at

reducere ledningsmodstanden, undgå spændingsfald eller overophedning af ledningen ved overførsel af høj strøm og sikre belysningsudstyrets lysstyrkestabilitet og elektriske sikkerhed.

Balance mellem omkostninger og ydelse

Til civile belysningsapplikationer kan det lavprissede FR-4 belysnings-PCB anvendes til at opfylde behovet for lavtydede LED'er; til mellem- og højtydede applikationer anvendes aluminiumsbaserede PCB'er for at opnå effektiv varmeafledning til en moderat omkostning, hvilket skaber balance mellem ydelse og økonomi; standardiserede produktionsprocesser reducerer omkostningerne ved masseproduktion og gør vedligeholdelse og udskiftning lettere, hvilket yderligere forbedrer den samlede omkostningseffektivitet.

Opfylder sikkerhedsstandarder i belysningsindustrien

Overhold strengt isolations- og flammehæmmende standarder for belysningsudstyr for at forhindre sikkerhedsrisici som kortslutninger og brande, især i kommercielle og industrielle belysningsscenarier, og opfyld høje sikkerhedskrav krav.

Belysningsprint og LED-PCB er ikke helt uafhængige begreber; de har en relation af indbyrdes inklusion og afgrænsning, samt forhold mellem generelle og specifikke anvendelser. De kernefaglige forskelle og sammenhænge kan tydeligt skelnes ud fra dimensioner såsom definition, omfang og karakteristika:

Kernedefinitioner og forskelle i omfang

Belysningsprint

Dette er et generelt udtryk for printkort specielt designet til alle typer belysningsudstyr, som dækker alle belysningstyper . Deres kernefunktion er at levere kredsløbstilslutninger, komponentunderstøttelse og styring af varmeafledning til forskellige belysningsprodukter, og tilpasse sig driftsegenskaberne for forskellige lyskilder.

Omfang: Omfatter printkort til LED-belysning, lysstoffrørballaster, glødelampe-dæmperkredsløb og andre kredsløbsplader til alle belysningsscenarier.

Led pcb

Dette er et printkort specielt designet til LED-lyskilder, som hører under en underkategori af belysnings-PCB'er. Den anvendes udelukkende i LED-belysningsudstyr (såsom LED-pærer, spotlights, gadelamper og lysstrips) og skal matche LED'ernes egenskaber med lav spænding, høj strøm og de høje varmeafgivelsesegenskaber hos LED'er.

Omfang: Kun til LED-belysningsscenarier, det er en kernekomponent i belysningsprint (udgør over 90 %, da LED'er i dag er den dominerende belysningskilde).

Relevans og praktisk anvendelse

Inklusionsrelation: LED-print er den kerneunderkategori inden for belysningsprint. Efterhånden som LED'er erstatter traditionelle lyskilder, er mere end 95 % af belysningsprint på markedet i dag LED-print. Derfor sættes der i daglig tale ofte "belysningsprint"

direkte lig med "LED-print", men strengt taget har de to forskellige omfang.

Designforskelle:

Traditionelle belysningsprint (som f.eks. fluorescenslampers ballastprint): Der kræves ikke stærk varmeafledning; FR-4-substrat er tilstrækkeligt. Fokus bør være på at optimere isolationen af højspændingsstyrekredsløbet.

LED-printplader: Varmeafledning skal prioriteres (aluminiums-/kobbersubstrater). Kredsløbene skal tilpasses LED'ernes konstante strømstyring for at undgå lysnedbrydning forårsaget af strømsvingninger.

Overlappende scenarier: Alle LED-print hører under kategorien belysningsprint, men ikke alle belysningsprint er LED-print.

Belysningsprint design skal balancere varmeafledning, elektrisk ydeevne, strukturel kompatibilitet og branchestandarder. De centrale udfordringer ligger inden for termisk styring og elektromagnetisk kompatibilitet, med følgende vigtige overvejelser: Centrale designudfordringer

Udfordringer inden for termisk ledelse

• Udfordringer: LED'er og andre lyskilder genererer koncentreret varme under drift. Dårlig varmeafledning kan føre til accelereret lysnedbrydning, forkortet levetid og endda komponentfejl. Traditionelle FR-4-substrater har dårlig varmeledningsevne, hvilket kræver en balance mellem varmeafledning og omkostninger i metalbaserede PCB-designs.

• Rodårsager: Belysnings-PCB'er er pladsmæssigt begrænsede, hvilket gør det svært at placere store kølestrukturer. Forskellige lyskilder har markant forskellige opvarmningsmønstre, hvilket kræver målrettet optimering af køling afkølingsdesigner.

Elektromagnetiske interferensproblemer (EMI)

• Udfordringer: Styringskredsløb har en tilbøjelighed til at generere elektromagnetisk stråling, hvilket kan forstyrre styresignalerne for belysningsudstyr eller omkringliggende elektroniske enheder. Desuden skal belysnings-PCB'er opfylde EMC certificeringskrav.

• Rodårsager: Belysnings-PCB'er integrerer ofte strømforsyning, styring og lyskilde-kredsløb, hvor høj- og lavspændingskredsløb eksisterer side om side, hvilket gør elektromagnetisk kobling nemt. Den kompakte design fører til tætte afstande mellem

baner, hvilket øger risikoen for forstyrrelser.

Struktur og monteringskompatibilitet

• Udfordringer: Belysningsarmaturer findes i mange former (rund, buet, ekstra tynd), hvilket kræver, at belysnings-PCB'er matcher disse uregelmæssige strukturer, samtidig med at der sikres en kompakt komponentlayout; udendørs belysnings-PCB'er skal også opfylde

vandtæthed, støvtæthed og rystningsbestandighedskrav.

• Rodsag: Belysningsarmaturer til civile/kommercielle formål har strenge krav til udseende og størrelse, hvilket kræver PCB-design, der afvejer elektrisk funktionalitet med mekanisk installation.

Elektrisk sikkerhed og pålidelighed

• Udfordringer: Belysnings-PCB'ere indebærer tilslutning til netspænding og lavspændingslyskilder. Utilstrækkelig isolation mellem høj og lav spænding kan nemt føre til lækstrøm og kortslutning. Langvarig drift i høj temperatur/fugtige omgivelser kan forårsage kredsløbsaldring og fejl i lodninger.

• Rodårsager: Belysningsudstyr anvendes i komplekse scenarier med høje sikkerhedskrav.

Vigtige designovervejelserValg af substrat:

• Laveffektbelysning: FR-4 substrat anvendes, og kølingen forbedres ved at øge kobberarealet;

• Mellem- og højeffektbelysning: aluminiumsbaserede PCB'er foretrækkes, og kobberbaserede eller keramiske PCB'er anvendes til ekstremt høj effekt;

• Fleksibelt belysning: der anvendes PI-substrat med høj termisk ledningsevne og bagning med varmeafledende aluminiumsvarmefanger.

Kredsløbs- og pade-design:

LED-paderne har et "varmeledende pad"-design for at øge kontaktarealet med substratet og hurtigt aflede varme;

højtydede kredsløb bruger bredere kobberfolie og tykkere kobber (2 oz og derover) for at reducere modstand og varmeudvikling;

store arealer af kobberfolie undgås for at mindske PCB-bøjning forårsaget af termisk spænding.

Layoutoptimering:

Varmegenererende komponenter er fordelt for at undgå varmekoncentration; driverkredsløb og lyskildekredsløb er placeret adskilt for at forhindre, at varme fra driver-IC overføres til LED'erne.

Overvejelser vedrørende elektromagnetisk kompatibilitet

Linjeisolation:

Afstanden mellem høj- og lavspændingsledninger er ≥3 mm, og netledningen og lavspændingslyskildelen isoleres af en isoleringsfure;

EMI-filtre er tilføjet input/output-terminaler i styrekredsløbet for at undertrykke elektromagnetisk stråling.

Jordingdesign:

Enkeltpunktsjording anvendes for at undgå dannelsen af jordløkker;

metalbasen i et metalbaseret PCB skal jordes for at forbedre afskærmningseffekten;

følsomme komponenter bør placeres tæt på den jordede kobberfolie for at reducere forstyrrelser.

Ledningsføringsregler:

Højfrekvensledninger er korte og lige for at undgå snoede forbindelser;

strømledninger og signalledninger krydser vinkelret for at reducere elektromagnetisk kobling.