Led پی سی بی

برد مدار ال‌ای‌دی چیست؟

و Led پی سی بی نوعی برد مدار چاپی است که به‌طور خاص برای دستگاه‌های دیود نوردهنده طراحی شده است. عملکرد اصلی آن فراهم کردن پشتیبانی مکانیکی و اتصال الکتریکی برای تراشه‌های ال‌ای‌دی است. در عین حال، به‌صورت کارآمد گرما را پراکنده می‌کند حرارت تولیدشده توسط LED در حین کار را از طریق زیرلایه‌های با هدایت حرارتی بالا مانند مواد پایه آلومینیومی، پایه مسی و مواد پایه سرامیکی دفع می‌کند و از کاهش شدت نور و کوتاه شدن عمر مفید جلوگیری می‌کند. مدارهای آن عمدتاً از یک توپولوژی هیبریدی سری و موازی، با عرض خط متناسب با جریان کاری LED. این مدار را می‌توان به صورت سخت، انعطاف‌پذیر یا ترکیبی از سخت و نرم بر اساس نیازهای کاربردی طراحی کرد و از برش‌های غیرمعمول نیز پشتیبانی می‌کند. با LEDهای بسته‌بندی مختلفی مانند SMD 2835 و 5050 سازگار است و به‌طور گسترده در روشنایی عمومی، الکترونیک خودرو، نمایشگرهای پس‌زمینه، روشنایی تخصصی و سایر موارد استفاده می‌شود. تفاوت اصلی آن با برد‌های معمولی PCB این است که نخستینی انتقال و پراکندگی حرارت و همچنین اتصال الکتریکی را به عنوان الزامات اصلی خود در نظر می‌گیرد، در حالی که دومی تنها نیازمند برقراری اتصال الکتریکی پایه است.

مزایای برد LED

پراکندگی حرارتی کارآمد، مشکلات کاهش نور و عمر کاربردی LED را از ریشه حل می‌کند

هنگامی که دیودهای نورگسیل (LED) در حال کار هستند، بازده تبدیل انرژی الکتریکی آنها محدود است. تقریباً ۸۰٪ از انرژی الکتریکی به گرما تبدیل می‌شود. تجمع گرما به طور مستقیم منجر به افزایش دمای دیود نورگسیل (LED) می‌شود و مشکلاتی مانند کاهش سریع نور، تغییر دمای رنگ و کوتاه شدن عمر مفید را به همراه دارد. چیپ، باعث بروز مشکلاتی مانند کاهش سریع نور، تغییر دمای رنگ و کوتاه شدن عمر مفید می‌شود.

· مزیت هدایت حرارتی ماده پایه:

برد مدار چاپی (PCB) LED از مواد پایه با هدایت حرارتی بالا مانند آلومینیومی، مسی و سرامیکی استفاده می‌کند که هدایت حرارتی آنها بسیار بیشتر از برد FR-4 معمولی است (هدایت حرارتی FR-4 تقریباً ۰٫۳ وات/(متر·کلوین)، بر پایه آلومینیوم می‌تواند به ۱ تا ۲۰ وات/(متر·کلوین) و نیترید آلومینیوم سرامیکی می‌تواند به ۱۸۰ تا ۲۰۰ وات/(متر·کلوین) برسد). این مواد می‌توانند گرمای تولید شده توسط چیپ LED را به سرعت به رادیاتور یا محیط خارجی منتقل کنند. گرمای تولید شده توسط چیپ LED را به سرعت به رادیاتور یا محیط خارجی منتقل کنند. گرمای تولید شده توسط چیپ LED را به سرعت به رادیاتور یا محیط خارجی منتقل کنند.

· بهینه‌سازی ساختاری دفع گرما:

برخی از برد مدارهای ال‌ای‌دی با توان بالا با پدهای هدایت حرارتی و ویاهای فلزی‌شده طراحی شده‌اند تا کارایی هدایت حرارت از پدهای ال‌ای‌دی سطحی به فلز پایینی افزایش یابد زیرلایه. برد مدارهای مبتنی بر آلومینیوم را می‌توان مستقیماً به گرماگیرها بدون نیاز به چسب‌های حرارتی اضافی متصل کرد و به این ترتیب مقاومت حرارتی بیشتر کاهش می‌یابد.

· ارزش عملی:

پراکندگی منطقی گرما می‌تواند عمر ال‌ای‌دی‌ها را از چند هزار ساعت به 50,000 تا 100,000 ساعت افزایش دهد و در عین حال پایداری بلندمدت روشنایی و دمای رنگ را تضمین کند. این ویژگی به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به کارکرد مداوم و طولانی‌مدت دارند، مانند چراغ‌های خیابانی و چراغ‌های جلوی خودرو مناسب است.

توپولوژی مدار پایدار است و مقاومت کلی برد در برابر خرابی را افزایش می‌دهد

طراحی مدار برد مدار نور ال‌ای‌دی به‌طور کامل ویژگی‌های دیودهای نورانی را که «اتصال سری مستعد قطع شدن و اتصال موازی مستعد تقسیم جریان است» در نظر گرفته و همزمان قابلیت اطمینان و ثبات روشنایی را متعادل می‌کند.

· مزایای توپولوژی ترکیبی سری-موازی:

از ساختار مداری «چند گروه سری + کلی موازی» استفاده می‌کند. اگر یک دیود نورانی قطع شود، تنها شاخه سری که در آن قرار دارد تحت تأثیر قرار می‌گیرد و باعث خاموش شدن کل برد نمی‌شود. در عین حال، ساختار موازی اطمینان حاکمیت دارد که ولتاژ تمام شاخه‌ها یکسان باشد و از سوختن برخی دیودهای نورانی به دلیل جریان بیش از حد جلوگیری می‌کند. همزمان، ساختار موازی می‌تواند اطمینان حاکمیت دهد که ولتاژهای هر شاخه سازگار باشند و از سوختن برخی دیودهای نورانی به دلیل جریان بیش از حد جلوگیری کند.

· طراحی تطبیق جریان:

عرض خط و ضخامت فویل مس را دقیقاً بر اساس جریان کاری نامی LED طراحی کنید تا از اتلاف جریان جلوگیری شود ناشی از گرمای سیم یا مقاومت بیش از حد. برای ال‌ای‌دی‌های پرقدرت، صفحه‌های مقاومت محدودکننده جریان نیز رزرو شده‌اند تا تنظیم جریان متناسب با نیازهای واقعی تسهیل شود.

· ارزش عملی:

نرخ خرابی کل برد به‌طور قابل توجهی کاهش یافته است و نیازی به نگهداری مکرر ندارد. این برد برای سناریوهایی با نیاز بالا به ثبات مانند روشنایی خانگی و روشنایی تجاری مناسب است.

دارای فرم و ساختار انعطاف‌پذیر بوده و برای طیف گسترده‌ای از سناریوهای کاربردی مناسب است

مدار چاپی ال‌ای‌دی (LED PCB) محدودیت صلبیت برد معمولی (PCB) را دور می‌زند و می‌تواند مطابق با الزامات شکل محصولات مختلف روشنایی سفارشی‌سازی شود

· تنوع مورفولوژیکی: از سه شکل سخت، انعطاف‌پذیر و ت kếtیب نرم و سخت پشتیبانی می‌کند. برد‌های LED سخت PCB برای چراغ‌هایی با شکل ثابت مانند لامپ‌های رشته‌ای و فانوس مناسب هستند. برد مدار انعطاف‌پذیر LED را می‌توان خم و تا کرد، که آن را برای سناریوهای مختلف نامنظم مانند روشنایی محیطی خودرو و پس‌زمینه صفحه‌های منحنی مناسب می‌سازد. برد انعطاف‌پذیر-صلب همزمان هم نیازهای خمشی ناحیه انعطاف‌پذیر و هم ظرفیت باربری ناحیه صلب را در نظر می‌گیرد ظرفیت باربری ناحیه صلب.

· برش غیر منظم و طراحی یکپارچه: هر شکلی مانند دایره، کمانی و نواری را می‌توان از طریق برش لیزری به دست آورد که برای پوسته‌های چراغ مختلف مناسب است. همچنین می‌توان مدار‌های درایو و سنسور‌ها را ادغام کرد تا مدل یکپارچه "PCB + درایو + سنسینگ" ایجاد شود و حجم محصول و فرآیند مونتاژ کاهش یابد.

· ارزش عملی: این به تمام سناریوها از چراغ‌های نشانگر میکرو تا نمایش‌های بزرگ در فضای باز پاسخ می‌دهد و طراحی کوچک‌سازی و سبک‌وزن محصول را تسهیل می‌کند.

تعادل بین هزینه و عملکرد برای پاسخگویی به نیازهای بازارهای مختلف

مدار چاپی LED انواع مختلفی از راه‌حل‌های بستر ارائه می‌دهد که می‌توانند به صورت انعطاف‌پذیری بر اساس بودجه و نیازهای عملکردی مشتری انتخاب شوند

· راه‌حل با هزینه و عملکرد بالا: هزینه برد مدار ال‌ای‌دی از جنس آلومینیوم تنها یک‌سوم تا نصف برد مدار مبتنی بر مس است و هدایت حرارتی آن بیش از ۸۰ درصد نیازهای روشنایی مورد استفاده خانگی را برآورده می‌کند. این گزینه، انتخاب ترجیحی است برای چراغ‌های سقفی و پنل‌های نور خانگی.

· راه‌حل‌های با عملکرد بالا: بردهای مدار ال‌ای‌دی مبتنی بر مس و سرامیک دارای هدایت حرارتی قوی‌تری هستند، مقاوم در برابر دمای بالا و خوردگی بوده و برای سناریوهای سخت‌گیرانه‌تر مانند ال‌ای‌دی‌های خودرویی و تجهیزات صنعتی مناسب هستند و چراغ‌های نشانگر تجهیزات کنترل صنعتی.

· راه‌حل کم‌هزینه: برای چراغ‌های نشانگر ال‌ای‌دی کم‌توان می‌توان از برد مدار ال‌ای‌دی با زیرلایه FR-4 استفاده کرد که کمترین هزینه را دارد و نیازهای سناریوهای مصرف پایین مانند اسباب‌بازی‌ها و لوازم خانگی کوچک را برآورده می‌سازد.

· ارزش عملی: پوشش دهنده تمام محدوده قیمتی از بازار پایین‌تر تا بالاتر، به مشتریان کمک می‌کند تا عملکرد مطلوب را همزمان با کنترل هزینه‌ها به دست آورند.

سازگاری بالا، سازگار با انواع بسته‌بندی LED

طراحی پد در برد مدار LED، با مشخصات استاندارد بسته‌بندی LED در بازار سازگار است و نیازی به ساخت قالب جداگانه ندارد.

این محصول از انواع بسته‌بندی SMD، بسته‌بندی COB و بسته‌بندی توان بالا شبیه به لومن پشتیبانی می‌کند. اندازه و گام پدهای لحیم‌کاری را می‌توان بر اساس مشخصات LED سفارشی کرد.

در مورد برد مدار چاپی COB LED، پوشش‌های بازتابنده یا بازتابنده‌های فلزی نیز طراحی می‌شوند تا بهره‌وری نور افزایش یابد و روشنایی بیشتر شود.

بردهای PCB LED را می‌توان بر اساس ماده بستر، فرم ساختاری و سازگاری بسته‌بندی LED طبقه‌بندی کرد.

انواع مختلف از نظر عملکرد دفع گرما، هزینه و سناریوهای کاربردی متفاوت هستند، همان‌طور که در زیر آمده است:

طبقه‌بندی بر اساس ماده بستر

این روش رایج‌ترین روش طبقه‌بندی است که به‌طور مستقیم به بازدهی دفع گرمای محصول و محدوده توان قابل اعمال آن مربوط می‌شود.

دسته‌بندی بر اساس فرم ساختاری

دسته‌بندی بر اساس نیازهای نصب و شکل محصول، که قابلیت انطباق فضایی مدارهای چاپی LED را تعیین می‌کند.

مدار چاپی LED صلب

شکل ثابت، غیرقابل خم شدن، با استحکام مکانیکی بالا. رایج‌ترین نوع است و برای اکثر لوسترها و چراغ‌های نصب ثابت مناسب است.

مدار چاپی LED انعطاف‌پذیر (FPC-LED)

از سوبستراهای انعطاف‌پذیر استفاده می‌کند و می‌توان آن را خم، تا و نورد کرد. مناسب برای سناریوهای روشنایی با اشکال خاص یا منحنی، مانند چراغ‌های محیطی خودرو، نوارهای نوری و پس‌زمینه صفحه‌های منحنی.

مدار چاپی LED انعطاف‌پذیر-صلب

مناطق صلب حامل تراشه‌های ال‌ای‌دی و قطعات راه‌انداز هستند، در حالی که مناطق انعطاف‌پذیر امکان خم شدن را فراهم می‌کنند. این برد تعادلی بین پایداری و انعطاف‌پذیری ایجاد می‌کند و در لامپ‌هایی با ساختارهای پیچیده کاربرد دارد.

طبقه‌بندی بر اساس سازگاری با بسته‌بندی LED

مدار چاپی LED SMD

طرح صفحه‌ها با LEDهای دستگاه سطحی (SMD) سازگار است. این فناوری دارای بلوغ بالا و اتوماسیون زیادی است و در حال حاضر نوع اصلی در بازار محسوب می‌شود.

مدار چاپی LED COB

به‌طور خاص برای LEDهای نوع Chip-on-Board (COB) طراحی شده است. تراشه‌های LED به‌صورت مستقیم روی سطح مدار چاپی نصب می‌شوند و نیازی به پایه یا سیم طلا ندارند و زاویه تابش گسترده و روشنایی یکنواختی ارائه می‌دهند. مناسب برای چراغ‌های ریسه‌ای، داون‌لایت‌ها و سایر لامپ‌هایی که نیاز به کیفیت بالای لکه نوری دارند.

مدار چاپی LED LUXEON با توان بالا

دارای سطوح پد بزرگ‌تر و مسیرهای کوتاه‌تر برای دفع گرما است و با LEDهای تکی با توان بالا (≥1 وات) سازگار است. معمولاً در کاربردهای نورپردازی خارج از ساختمان و نورپردازی صنعتی استفاده می‌شود.

مدارهای چاپی LED با ویژگی‌های دفع گرمای کارآمد، مدارهای پایدار و فرم‌های انعطاف‌پذیر، به‌طور گسترده در سناریوهای مختلفی که به تابش نور LED متکی هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرند و حوزه‌های نورپردازی عمومی، الکترونیک خودرو، نمایشگرهای روشنایی پس‌زمینه، نورپردازی تخصصی، کنترل صنعتی، پزشکی و سایر زمینه‌ها را شامل می‌شوند. کاربردهای خاص عبارتند از:

حوزه نورپردازی عمومی
این مهم‌ترین سناریوی کاربردی برد LED است و برای تجهیزات نورپردازی خانگی و تجاری مناسب است:
· نورپردازی خانگی: لمپ‌های سقفی، لامپ‌های رشته‌ای، چراغ‌های میزی و داون‌لایت‌ها بیشتر از مدارهای چاپی سخت LED با پایه آلومینیومی استفاده می‌کنند که هم از نظر دفع گرما عملکرد مناسبی دارند و هم از نظر هزینه-بهره‌وری مقرون‌به‌صرفه هستند.
· روشنایی تجاری: چراغ‌های ریلی مراکز خرید، چراغ‌های ریلی فروشگاه‌ها، چراغ‌های پنل ساختمان‌های اداری، چراغ‌های خیابانی/باغ - برقی در فضای باز. چراغ‌های خیابانی با توان بالا از برد مسی LED استفاده می‌کنند تا انتقال حرارت بهتر شده و ثبات کاری طولانی‌مدت تضمین گردد.

حوزه الکترونیک خودرو
این محصولات نیازهای سختگیرانه مقاومت در برابر دمای بالا و لرزش در سطح خودرو را برآورده می‌کنند و به دو نوع داخلی و خارجی تقسیم می‌شوند.
· روشنایی داخلی: روشنایی محیطی، چراغ‌های مطالعه و پس‌زمینه نمایشگر صفحه نمایش اتومبیل معمولاً از برد انعطاف‌پذیر LED استفاده می‌کنند که برای سطوح منحنی و فضاهای نامنظم نصب مناسب هستند.
· روشنایی خارجی: برای چراغ‌های جلو، چراغ‌های راهنما، چراغ‌های ترمز و چراغ‌های کم‌نور از برد LED سرامیکی یا مبتنی بر مس استفاده می‌شود تا بتواند در دامنه دمایی -40 درجه سانتی‌گراد تا 125 درجه سانتی‌گراد و در محیط‌های لرزشی مقاوم باشد.

حوزه نمایشگر پس‌زمینه

سیستم‌های پس‌زمینه که از صفحه‌های مختلف پشتیبانی می‌کنند، نیازمند الزامات بالایی در فرم‌فاکتور و یکنواختی روشنایی هستند:

روشنایی پس‌زمینه الکترونیک مصرفی: روشنایی پس‌زمینه صفحه‌های تلفن‌های همراه، تبلت‌ها و لپ‌تاپ‌ها، با استفاده از برد LED انعطاف‌پذیر یا برد LED سفت فوق‌نازک برای دستیابی به طراحی سبک و نازک;

روشنایی پس‌زمینه نمایشگرهای تجاری: تلویزیون‌های ال‌سی‌دی، دستگاه‌های تبلیغاتی و نمایشگرهای فضای باز، با استفاده از برد COB LED برای بهبود یکنواختی روشنایی و کاهش مشکلات لکه‌های نوری.

حوزه نورپردازی ویژه

سازگاری با نیازهای نورپردازی سفارشی و عملکردی:

چراغ‌های رشد گیاهی: استفاده از برد LED مبتنی بر آلومینیوم با هدایت حرارتی بالا برای تحمل الماس‌های LED توان بالا، به‌منظور پوشش نیازهای طیفی و حرارتی فتوسنتز گیاهان;

لامپ‌های ضدعفونی کننده فرابنفش: استفاده از برد LED با بستر مقاوم در برابر خوردگی، مناسب برای محیط‌های تابش فرابنفش;

چراغ‌های صحنه / چراغ‌های فضای باز: دستیابی به اشکال مختلف روشنایی و اثرات پویا از طریق برد مدار ال‌ئی‌دی با شکل نامنظم و برد ترکیبی انعطاف‌پذیر-صلب.

حوزه تجهیزات کنترل صنعتی و تجهیزات پزشکی

برآوردن الزامات قابلیت اطمینان بالا و پایداری زیاد:

تجهیزات کنترل صنعتی: چراغ‌های نشانگر دستگاه‌های ابزار عددی کنترل شده (CNC)، چراغ‌های هشدار وضعیت تجهیزات صنعتی، با استفاده از برد ال‌ئی‌دی سرامیکی برای سازگاری با محیط‌های صنعتی با دمای بالا، گردوغبار و ارتعاش؛

تجهیزات پزشکی: چراغ‌های جراحی بدون سایه، نورهای پس‌زمینه دستگاه‌های آزمایش پزشکی، چراغ‌های نشانگر تجهیزات پزشکی قابل حمل، که نیازمند رعایت استانداردهای گواهی‌نامه‌های پزشکی و استفاده از ال‌ئی‌دی با تداخل الکترومغناطیسی پایین هستند طرح‌های مدار برد.