Beleuchtungs-PCB

Überblick

Beleuchtungs-Leiterplatten sind speziell für verschiedene Beleuchtungsprodukte konzipierte Leiterplatten. Sie sind die zentralen Träger- und Verbindungskomponenten von Beleuchtungsgeräten und dienen hauptsächlich der Aufnahme von LED-Chips/Perlen, Treiberschaltungen komponenten sowie der Realisierung von Stromübertragung und Wärmemanagement. Sie eignen sich für verschiedene Beleuchtungsszenarien wie LED-Beleuchtung, herkömmliche Leuchtstofflampentreiber und Solarbeleuchtung, wobei LED-Beleuchtungs-Leiterplatten derzeit den Mainstream-Anwendungstyp darstellen.

Beleuchtungs-Leiterplatten sind Leiterplatten, die speziell auf die Eigenschaften von Beleuchtungsgeräten zugeschnitten sind. Ihre Kernvorteile liegen in den Anforderungen an Kühlung, Anpassungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Beleuchtungsszenarien und sind wie folgt detailliert beschrieben:

Gezieltes Wärmemanagement gewährleistet die Lebensdauer der Lichtquelle

Hauptstrom-Leiterplatten für LED haben eine Wärmeleitfähigkeit, die die von gewöhnlichen FR-4-Leiterplatten bei weitem übertrifft. Aluminiumbasierte Leiterplatten weisen eine Wärmeleitfähigkeit von 1~3 W/(m·K) auf, während kupferbasierte Leiterplatten eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 200~400 W/(m・K). Sie können die während des Betriebs von LED-Chips erzeugte Wärme schnell ableiten, Lichtabfall und Durchbrennen aufgrund von Überhitzung verhindern und dadurch die Lebensdauer von LED-Leuchten erheblich verlängern . Einige hochwertige keramische Leiterplatten für Beleuchtung können auch an die Wärmeableitungsanforderungen von ultrahochleistungsbezogenen Beleuchtungsszenarien angepasst werden.

Anpassung an die strukturellen und funktionalen Anforderungen von Beleuchtungsanlagen

• Flexible Form: Kann je nach Lampendesign als Ring, Bogen, flexibel oder in unregelmäßiger Form als starre Platte angefertigt werden, um sich dem Einbauraum verschiedener Lampentypen wie Glühlampen, Scheinwerfern und Straßenlaternen anzupassen;

• Integrierte Funktionen: Ermöglicht die Integration von LED-Treiber-Schaltung, Steuerschaltung und Lichtquellen-Schaltung auf derselben Leiterplatte, vereinfacht die innere Struktur der Lampe und reduziert den Montageaufwand;

• Gehäusekompatibilität: Passt sich an verschiedene LED-Gehäuseformen wie SMD und DIP an und erfüllt die Anforderungen an die Montage von Lichtquellen in unterschiedlichen Beleuchtungsprodukten.

Hohe Temperaturbeständigkeit und Umweltzuverlässigkeit

Hergestellt mit temperaturbeständigen Substraten und Lötstopplack, kann den Temperaturbereich des LED-Betriebs langfristig aushalten (-20~85 °C), und spezielle Beleuchtungs-Leiterplatten können sogar extremen Umgebungen von -40~125 °C standhalten, ohne dass es zu Substratverformung, Alterung der Leiterbahnen oder Ablösen des Lötstopplacks durch hohe Temperaturen kommt; gleichzeitig weist es gute feuchtigkeits- und korrosionsbeständige Eigenschaften auf und eignet sich für verschiedene Innen- und Außenbeleuchtungen szenarien macht.

Stabile elektrische Eigenschaften reduzieren das Ausfallrisiko

Optimierte Schaltungsanordnung verringert die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen auf die Leuchtstabilität der LED; die Hochleistungs-Beleuchtungs-PCB verwendet eine verbreiterte Kupferfolie und ein dickes Kupferdesign, um den Leitungswiderstand zu verringern, Spannungsabfälle oder Überhitzung der Leitung bei der Übertragung hoher Ströme zu vermeiden und so die Helligkeitsstabilität und elektrische Sicherheit der Beleuchtungseinrichtung sicherzustellen.

Ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten und Leistung

Für zivile Beleuchtungsanwendungen kann die kostengünstige FR-4-Leiterplatte für Beleuchtung verwendet werden, um den Anforderungen von Niedrigleistungs-LEDs gerecht zu werden; für mittlere und hohe Leistungsanwendungen kommen aluminiumbasierte Leiterplatten zum Einsatz, um bei moderaten Kosten eine effiziente Wärmeableitung zu erreichen und Leistung sowie Wirtschaftlichkeit auszugleichen; standardisierte Produktionsverfahren senken die Massenproduktionskosten und erleichtern Wartung und Austausch, was die Gesamtwirtschaftlichkeit weiter verbessert. mäßigen Kosten, Leistung und Wirtschaftlichkeit auszugleichen; standardisierte Produktionsverfahren senken die Massenproduktionskosten und erleichtern Wartung und Austausch, was die Gesamtwirtschaftlichkeit weiter verbessert.

Erfüllt die Sicherheitsstandards der Beleuchtungsindustrie

Streng die Isolier- und flammhemmenden Standards für Beleuchtungsausrüstung einhalten, um Sicherheitsrisiken wie Kurzschlüsse und Brände zu vermeiden, insbesondere in kommerziellen und industriellen Beleuchtungsszenarien, unter Einhaltung hoher Sicherheitsanforderungen anforderungen.

Beleuchtungs-PCB und LED-PCB sind nicht vollständig unabhängige Konzepte; sie stehen in einer Beziehung der Einbeziehung und Untergliederung sowie der allgemeinen und spezifischen Anwendung. Die wesentlichen Unterschiede und Verbindungen können klar unterschieden werden anhand abmessungen wie Definition, Umfang und Merkmale:

Kerndefinitionen und Unterschiede im Anwendungsbereich

Beleuchtungs-PCB

Dies ist ein allgemeiner Begriff für Leiterplatten, die speziell für alle Arten von Beleuchtungsgeräten entwickelt wurden, und umfasst alle Beleuchtungstypen . Ihre Kernfunktion besteht darin, Schaltungsverbindungen, Bauteilunterstützung und Wärmeableitungsmanagement für verschiedene Beleuchtungsprodukte bereitzustellen, angepasst an die Betriebseigenschaften verschiedener Lichtquellen.

Anwendungsbereich: Umfasst Leiterplatten für LED-Beleuchtung, Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen, Dimmer für Glühlampen und andere Leiterplatten für alle Beleuchtungsszenarien.

Led Leuchtmittel

Dies ist eine Leiterplatte speziell für LED-Lichtquellen konzipiert, gehört zu einer Untergruppe von Beleuchtungs-Leiterplatten. Sie dient ausschließlich LED-Beleuchtungsgeräten (wie LED-Lampen, Strahlern, Straßenlaternen und Lichtleisten) und muss auf die Eigenschaften geringer Spannung, hoher Stromstärke und die hohe Wärmeentwicklung von LEDs.

Anwendungsbereich: Nur für LED-Beleuchtungsszenarien; sie ist ein Kernelement der Beleuchtungs-Leiterplatten (macht über 90 % aus, da LEDs derzeit die gängige Beleuchtungsquelle sind).

Relevanz und praktische Anwendung

Einbindungsbeziehung: Die LED-PCB ist die Kernunterkategorie der Beleuchtungs-PCB. Da LEDs traditionelle Lichtquellen ersetzen, sind derzeit mehr als 95 % der auf dem Markt befindlichen Beleuchtungs-PCBs LED-PCBs. Daher wird im allgemeinen Sprachgebrauch „Beleuchtungs-PCB“ häufig direkt mit „LED-PCB“ gleichgesetzt, aber streng genommen haben beide unterschiedliche Anwendungsbereiche.

Konstruktionsunterschiede:

Traditionelle Beleuchtungs-PCBs: Es ist keine starke Wärmeableitung erforderlich; das FR-4-Substrat ist ausreichend. Der Fokus sollte auf der Optimierung der Isolierung des Hochspannungsantriebskreises liegen.

LED-PCBs: Die Wärmeableitung muss priorisiert werden. Die Schaltung muss an die Konstantstromantriebseigenschaften von LEDs angepasst sein, um eine Lichtabnahme aufgrund von Stromschwankungen zu vermeiden.

Überlappende Szenarien: Alle LED-Leiterplatten gehören zur Kategorie der Beleuchtungs-Leiterplatten, aber nicht alle Beleuchtungs-Leiterplatten sind LED-Leiterplatten.

Beleuchtungs-PCB design muss eine Balance zwischen Wärmeableitung, elektrischer Leistung, struktureller Kompatibilität und Industriestandards schaffen. Die Kernherausforderungen liegen im thermischen Management und in der elektromagnetischen Verträglichkeit, und zwar wie folgt wichtige Aspekte: Kern-Design-Herausforderungen

Thermomanagement-Herausforderungen

• Herausforderungen: LEDs und andere Lichtquellen erzeugen während des Betriebs konzentrierte Wärme. Eine schlechte Wärmeableitung kann zu beschleunigtem Lichtverfall, verkürzter Lebensdauer und sogar Bauteildefekten führen. Herkömmliche FR-4-Substrate weisen eine geringe wärmeleitfähigkeit auf, weshalb bei metallbasierten Leiterplattenkonstruktionen ein Ausgleich zwischen Wärmeableitung und Kosten erforderlich ist.

• Ursachen: Leiterplatten für Beleuchtung sind platzbeschränkt, was die Anordnung größerer Kühlstrukturen erschwert. Unterschiedliche Lichtquellen weisen deutlich verschiedene Erwärmungseigenschaften auf, was eine gezielte Optimierung der Wärmeableitungsdesigns erforderlich macht. ableitungskonzepte.

Elektromagnetische Störungen (EMI)

• Herausforderungen: Treiber-Schaltungen neigen dazu, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, die die Steuersignale von Beleuchtungsanlagen oder umgebender elektronischer Geräte stören kann. Außerdem müssen Leiterplatten für Beleuchtung die EMC zertifizierungsanforderungen erfüllen.

• Ursachen: Leiterplatten für Beleuchtung integrieren häufig Stromversorgung, Steuerung und Lichtquellenschaltung, wobei Hoch- und Niederspannungsschaltungen zusammenwirken, was eine elektromagnetische Kopplung begünstigt. Die kompakte Bauform führt zu geringem Abstand zwischen leiterbahnen, was das Risiko von Störungen erhöht.

Struktur- und Einbaukompatibilität

• Herausforderungen: Beleuchtungskörper sind in verschiedenen Formen erhältlich (ringförmig, gebogen, ultraflach), weshalb Leiterplatten für Beleuchtung an diese unregelmäßigen Strukturen angepasst werden müssen und gleichzeitig eine kompakte Bauteilbestückung sicherstellen müssen; Leiterplatten für Außenbeleuchtung müssen zudem anforderungen an Wasserdichtigkeit, Staubschutz und Vibrationssicherheit erfüllen.

• Ursache: Beleuchtungskörper für den zivilen und gewerblichen Bereich haben strenge Anforderungen an Aussehen und Abmessungen, was eine Leiterplattenkonstruktion erfordert, die elektrische Funktionalität mit mechanischer Montage in Einklang bringt.

Elektrische Sicherheit und Zuverlässigkeit

• Herausforderungen: Leiterplatten für Beleuchtungssysteme beinhalten Netzspannungszuführung und niederohmige Lichtquellen. Unzureichende Isolation zwischen Hoch- und Niederspannung kann leicht zu Stromschlägen und Kurzschlüssen führen. Langfristiger Betrieb unter hohen Temperaturen und Luftfeuchtigkeit kann zur Alterung der Schaltung und zum Versagen von Lötstellen führen.

• Ursachen: Beleuchtungsgeräte werden in komplexen Umgebungen mit hohen Sicherheitsanforderungen eingesetzt.

Wichtige Konstruktionsaspekte: Auswahl des Substrats:

• Niedrigleistungsbeleuchtung: FR-4-Substrat wird verwendet, und die Wärmeableitung wird durch Vergrößerung der Kupferfläche verbessert;

• Mittlere und hohe Leistungsbeleuchtung: aluminium-basierte Leiterplatten sind bevorzugt; bei extrem hoher Leistung kommen kupferbasierte oder keramische Leiterplatten zum Einsatz;

• Flexible Beleuchtung: es wird ein PI-Substrat mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet, mit Aluminiumkühlkörper-Beschichtung.

Schaltungs- und Pad-Design:

Die LED-Pads verwenden ein „wärmeleitendes Pad“-Design, um die Kontaktfläche mit dem Substrat zu vergrößern und Wärme schnell abzuleiten;

die Hochleistungsschaltung verwendet breitere Kupferfolie und dickeres Kupfer (2 Unzen und mehr), um den Widerstand und die Wärmeentwicklung zu verringern;

große Kupferflächen werden vermieden, um eine Verzugbildung der Leiterplatte durch thermische Spannungen zu reduzieren.

Layout-Optimierung:

Wärme erzeugende Bauteile werden verteilt, um Wärmekonzentration zu vermeiden; die Treiberschaltung und die Lichtquellenschaltung sind separat angeordnet, um die Übertragung von Wärme der Treiber-IC auf die LED zu verhindern.

Überlegungen zum elektromagnetischen Verträglichkeitsdesign

Leitungsisolierung:

Der Abstand zwischen Hoch- und Niederspannungsleitungen beträgt ≥3 mm, und die Netzstromleitung sowie die Niederspannungslichtquellenleitung sind durch eine Isolierkerbe getrennt;

EMI-Filter werden an den Ein- und Ausgangsklemmen der Treiberschaltung hinzugefügt, um elektromagnetische Abstrahlung zu unterdrücken.

Erdungsdesign:

Es wird Einpunkterdung verwendet, um Erdungsschleifen zu vermeiden;

das Metallsubstrat einer metallbasierten Leiterplatte muss geerdet sein, um die Abschirmwirkung zu verbessern;

empfindliche Bauteile sollten nahe an der geerdeten Kupferfolie platziert werden, um Störungen zu reduzieren.

Verdrahtungsregeln:

Hochfrequenzleitungen sind kurz und gerade gehalten, um Umwege zu vermeiden;

leitungen für Strom und Signale kreuzen sich rechtwinklig, um elektromagnetische Kopplung zu verringern.