EN
برد مدار چاپی روشنایی
بردهای مدار چاپی نورپردازی با عملکرد بالا برای سیستمهای نورپردازی تجاری/صنعتی/اتومبیلی/مصرفکننده. مدیریت حرارتی عالی، تلفات توان پایین و طراحی بادوام — همراه با نمونهسازی 24 ساعته، تحویل سریع، پشتیبانی DFM و تست AOI. بهینهشده برای لامپهای LED، نوارها، تجهیزات و دستگاههای نورپردازی هوشمند.
✅ پراکندگی حرارتی استثنایی
✅ مدارهای کممصرف
✅ پشتیبانی از طراحی اختصاصی برای نورپردازی LED/هوشمند
توضیح
بررسی اجمالی
برد مدار چاپی روشنایی برد مدار چاپیهای روشنایی بهطور خاص برای محصولات مختلف روشنایی طراحی شدهاند. این بردها اجزای اصلی حامل و اتصال تجهیزات روشنایی هستند و عمدتاً برای نگهداری تراشههای LED/نوردها، مدار راهانداز اجزا و اجرای انتقال انرژی و مدیریت دفع گرما استفاده میشوند. این بردها برای سناریوهای مختلف روشنایی مانند روشنایی LED، راهانداز لامپهای فلورسنت سنتی و روشنایی خورشیدی مناسب هستند و برد مدار چاپی LED در حال حاضر نوع اصلی و رایج کاربرد است.
بردهای مدار چاپی روشنایی، بردی هستند که بهطور خاص برای ویژگیهای تجهیزات روشنایی طراحی شدهاند. مزایای اصلی آنها حول محور پراکندگی حرارت، سازگاری و قابلیت اطمینان است
نیازمندیهای سناریوهای روشنایی، همانگونه که در زیر آمده است:
طراحی هدفمند پراکندگی حرارت، عمر منبع نوری را تضمین میکند
بردهای مدار چاپی اصلی برای الایدی هادیگرما بسیار بالاتر از برد FR-4 معمولی دارند. برد مبتنی بر آلومینیوم دارای هدایت حرارتی 1 تا 3 وات/(متر・کلوین) است، در حالی که برد مبتنی بر مس دارای هدایت حرارتی به میزان 200 تا 400 وات/(متر・کلوین) است. این بردها میتوانند گرمای تولیدشده توسط تراشههای الایدی در حین کار را به سرعت منتقل کنند، از کاهش نور و سوختن به دلیل داغ شدن جلوگیری میکنند و بهطور چشمگیری عمر تجهیزات روشنایی الایدی را افزایش میدهند (از چند هزار ساعت برای برد معمولی به دهها هزار ساعت). برخی از برد روشنایی سرامیکی پیشرفته نیز میتوانند با نیازمندیهای پراکندگی حرارت در سناریوهای روشنایی فوقالعاده پرقدرت سازگار شوند.
سازگاری با الزامات ساختاری و عملکردی تجهیزات روشنایی
• شکل انعطافپذیر: قابل سفارشیسازی به صورت حلقه، کمان، انعطافپذیر یا صفحه سفت نامنظم بر اساس طراحی چراغ، بهمنظور سازگاری با فضای نصب انواع مختلف چراغها مانند لامپها، چراغهای روسقفی و چراغهای خیابانی؛
• ادغام عملکردها: پشتیبانی از ادغام مدار راهانداز LED، مدار کنترل (کاهش نور، حسگر) و مدار منبع نور در یک برد مدار چاپی (PCB)، که ساختار داخلی چراغ را سادهتر کرده و دشواری مونتاژ را کاهش میدهد؛
• سازگاری بستهبندی: سازگاری با انواع فرمهای بستهبندی LED مانند SMD و DIP (سوراخ عبوری)، بهمنظور پاسخگویی به نیازهای نصب منبع نور در محصولات روشنایی مختلف.
مقاومت در برابر دمای بالا و قابلیت اطمینان محیطی
ساختهشده با زیرلایههای مقاوم در برابر دمای بالا و جوهر مقاوم به لحیمکاری، میتواند محدوده دمایی عملیات دیودهای نورگسیل (LED) را بهمدت طولانی تحمل کند (-20 تا 85 درجه سانتیگراد)، و برخی صفحههای مدار چاپی (PCB) نورپردازی خاص حتی میتوانند در محیطهای شدید -40 تا 125 درجه سانتیگراد بدون تغییر شکل زیرلایه، پیر شدن مدار یا جدا شدن جوهر مقاوم به لحیمکاری ناشی از دمای بالا سازگار باشند؛ همزمان دارای خواص خوب ضد رطوبت و ضد خوردگی است و برای انواع نورپردازی داخلی و خارجی مناسب است سناریوهای.
عملکرد الکتریکی پایدار، خطر خرابی را کاهش میدهد
چیدمان مدار بهینهسازیشده (جدا کردن مدار راهانداز و مدار منبع نور) تأثیر تداخل الکترومغناطیسی بر پایداری نور دیودهای نورگسیل (LED) را کاهش میدهد؛ صفحه مدار چاپی (PCB) نورپردازی با توان بالا از طراحی فویل مسی پهنشده و مس ضخیم استفاده میکند تا
مقاومت خط را کاهش دهد، افت ولتاژ یا گرمایش بیش از حد خط در هنگام انتقال جریان بالا را جلوگیری کند و پایداری روشنایی و ایمنی الکتریکی تجهیزات نورپردازی را تضمین نماید.
تعادل بین هزینه و عملکرد
برای کاربردهای روشنایی عمومی، میتوان از برد مدار چاپی FR-4 با هزینه پایین استفاده کرد تا نیازهای دیودهای نوری کمتوان را برآورده کند؛ برای کاربردهای متوسط و پرتوان، از برد مدار چاپی مبتنی بر آلومینیوم استفاده میشود تا انتقال حرارت بهطور کارآمد و با هزینهای مناسب انجام شود و تعادلی بین عملکرد و اقتصاد ایجاد شود. فرآیندهای تولید استاندارد، هزینه تولید انبوه را کاهش میدهند و نگهداری و تعویض را تسهیل میکنند و به این ترتیب بهرهوری کلی را بهبود میبخشند.
مطابقت با استانداردهای ایمنی صنعت روشنایی
رعایت دقیق استانداردهای عایقبندی و ضد حریق تجهیزات روشنایی بهمنظور جلوگیری از خطرات ایمنی مانند اتصال کوتاه و آتشسوزی، بهویژه در محیطهای روشنایی تجاری و صنعتی، و تأمین ایمنی بالا الزامات
تعارض
برد مدار چاپی روشنایی و برد مدار چاپی LED کاملاً مفاهیم مستقلی نیستند؛ بلکه رابطهای از جنس گنجاندن و گنجیدهشدن و کلی و جزئی بین آنها وجود دارد. تفاوتها و ارتباطات اصلی را میتوان بهوضوح از ابعادی مانند تعریف، دامنه و ویژگیها:
تعاریف اصلی و تفاوتهای دامنه
برد مدار چاپی روشنایی
این یک اصطلاح عمومی برای برد مدار چاپی (PCB) است که به طور خاص برای تمام انواع تجهیزات روشنایی طراحی شده است و تمام انواع نورپردازی را شامل میشود . عملکرد اصلی آن فراهم کردن اتصالات مداری، پشتیبانی از قطعات و مدیریت دفع حرارت برای محصولات مختلف روشنایی است، و با ویژگیهای کاری منابع نور مختلف سازگار میشود.
دامنه: شامل برد مدار چاپی برای روشنایی LED، بالاست لامپ فلورسنت، کاهش نور لامپ رشتهای و سایر بردهای مداری برای تمام سناریوهای روشنایی است.
Led پی سی بی
این یک برد مدار چاپی (PCB) است بهطور خاص برای منابع نوری الایدی طراحی شده و زیرمجموعهای از PCBهای روشنایی محسوب میشود. این برد فقط در تجهیزات روشنایی الایدی (مانند لامپهای الایدی، چراغهای اسپات، چراغهای خیابانی و نوارهای نوری) استفاده میشود و باید با ویژگیهای ولتاژ پایین و جریان بالا سازگار باشد، و ویژگیهای تولید حرارت بالا در LEDها.
دامنه: فقط برای سناریوهای روشنایی LED است و یک جزء اصلی در بردهای روشنایی محسوب میشود (بیش از 90 درصد را تشکیل میدهد، زیرا LEDها در حال حاضر منبع اصلی روشنایی هستند).
| ابعاد | برد مدار چاپی روشنایی | Led پی سی بی | |||
| منبع نور قابل اعمال | تمام منابع نور (LED، لامپهای فلورسنت، لامپهای رشتهای و غیره) | فقط منبع نور LED | |||
| تمرکز اصلی طراحی | سازگار با ویژگیهای الکتریکی منابع نور مختلف (مانند راهاندازی با ولتاژ بالا برای بالاست لامپ فلورسنت) | اولویت با پراکندگی حرارت + طراحی مدار ولتاژ پایین و جریان بالا | |||
| انتخاب زیرلایه | برای راهاندازهای لامپ فلورسنت/رشتهای میتوان از FR-4 استاندارد استفاده کرد؛ اما برای کاربردهای LED از راهاندازهای مبتنی بر آلومینیوم/مس استفاده میشود. | عمدتاً مبتنی بر آلومینیوم و مس (قدرت بالا)، FR-4 برای توان پایین استفاده میشود و سرامیک برای کاربردهای پرطرفدار و حرفهای به کار میرود. | |||
| الزامات عملکردی | تأکید اصلی بر کنترل مدار است. | این مورد شامل اتصال مدار، پراکندگی حرارت و سازگاری ساختاری (نوع نصب یا بستهبندی سطحی LED) میشود. | |||
ارتباط و کاربرد عملی
رابطه ادغام: برد مدار چاپی LED زیرمجموعه اصلی برد مدار چاپی روشنایی است. با جایگزینی دیودهای نورانی (LED) به جای منابع نور سنتی، در حال حاضر بیش از 95٪ از برد مدارهای چاپی مورد استفاده در روشنایی، از نوع LED هستند. بنابراین، در زبان روزمره، اصطلاح «برد مدار چاپی روشنایی»
اغلب مستقیماً معادل «برد مدار چاپی LED» در نظر گرفته میشود، اما از نظر دقیق، دامنه این دو با هم متفاوت است.
تفاوتهای طراحی:
برد مدار چاپی روشنایی سنتی (مانند برد بالاست لامپ فلورسنت): نیازی به پراکندگی حرارت قوی نیست؛ بستر FR-4 کافی است. تمرکز باید بر بهینهسازی عایقبندی مدار پیشبرنده با ولتاژ بالا باشد.
برد مدار چاپی LED: پراکندگی حرارت باید اولویت داشته باشد (بسترهای آلومینیومی/مسی). مدار باید با ویژگیهای پیشبرنده جریان ثابت LED سازگار شود تا از کاهش نور ناشی از نوسانات جریان جلوگیری شود.
سناریوهای همپوشان: تمام بردهای LED جزو دسته بردهای روشنایی میشوند، اما تمام بردهای روشنایی لزوماً برد LED نیستند.
انواع برد مدار چاپی روشنایی
| نوع | انواع خاص | ویژگی | مزایا | سناریوهای کاربردی | |
| ماده زیربنایی | PCB روشنایی FR-4 | با هدایت حرارتی 0.3 تا 0.5 وات بر متر کلوین، فناوری بالغ، عایقبندی خوب و هزینه پایین، این محصول دارای فرآیند تولید بسیار بالغ است. | عملکرد هزینهای بالا و پردازش ساده | چراغهای نشانگر LED کمتوان، بالاستهای لامپ فلورسنت سنتی، چراغهای کوچک میزی | |
| PCB روشنایی با پایه آلومینیومی | هدایت حرارتی 1.0 تا 4.0 وات بر متر کلوین، استحکام مکانیکی بالا و توانایی پراکندگی حرارت بهتر از FR-4. | تعادل خوب بین پراکندگی حرارت و هزینه | چراغهای پنل LED با توان متوسط و بالا، چراغهای خیابانی، چراغهای صنعتی نقطهای | ||
| مدار چاپی نورپردازی مبتنی بر مس | هدایت حرارتی 200 تا 400 وات بر متر کلوین، ظرفیت بالا در حمل جریان و پراکندگی عالی گرما. | مناسب برای شرایط توان بسیار بالا و دمای بالا | چراغهای صحنه، چراغهای جلوی خودرو، چراغهای صنعتی قوی | ||
| مدار چاپی نورپردازی سرامیکی | نوع آلومینایی دارای هدایت حرارتی 15 تا 30 وات بر متر کلوین، مقاوم در برابر دمای بالا و عایقبندی عالی. | بسیار پایدار و سازگار با محیطهای شدید | چراغهای جراحی پزشکی، چراغهای ضد انفجار، نورپردازی تخصصی در دمای بالا | ||
| مدار چاپی نورپردازی انعطافپذیر (PI) | زیرلایه پلیایمید، انعطافپذیر و قابل خم، نازک و سبک | قابلیت تطبیق با ساختارهای نامنظم، سیمکشی انعطافپذیر | نوارهای نوری انعطافپذیر الئیدی، نورپردازی محوطه داخلی خودرو، تجهیزات روشنایی منحنی | ||
| فرم ساختاری | برد مدار چاپی نور انعطافناپذیر | دارای شکل ثابت و سفت، ساختار پایدار و مقاوم در برابر سایش و فرسایش | نصب آسان و ظرفیت باربری قوی | چراغهای سقفی، چراغهای خیابانی و تجهیزات روشنایی ثابت عمومی | |
| برد مدار چاپی نور انعطافپذیر | نرم، انعطافپذیر، تاشو و سبک | تطبیق با فضاهای نامنظم | نوارهای نوری انعطافپذیر، چراغهای عقب منحنی برای خودروها | ||
| مدار چاپی نورپردازی ترکیبی سخت-انعطافپذیر | ناحیه سخت اجزا را پشتیبانی میکند، در حالی که ناحیه انعطافپذیر منبع نور را به هم متصل میکند. | تعادل بین پایداری و انعطافپذیری | اتصالات داخلی چراغهای جلوی خودرو، سیمکشی نامنظم برای نورپردازی هوشمند | ||
| انواع منابع نوری | مدار چاپی نورپردازی LED | ولتاژ پایین و جریان بالا نیازمند طراحی دفع حرارت است؛ بستر عمدتاً فلزی یا انعطافپذیر است. | سازگار با ویژگیهای نوردهی LED، جلوگیری از کاهش شدت نور | تمام محصولات نورپردازی LED (لامپها، نوارهای نوری، چراغهای خیابانی و غیره) | |
| بردهای مدار چاپی روشنایی برای لامپهای فلورسنت | درایو با ولتاژ بالا، نیازی به دفع حرارت قوی نیست، تمرکز بر عایقبندی است | سازگار با الزامات بالاست لامپ فلورسنت | بردهای کنترل راهانداز انواع لامپ فلورسنت | ||
| بردهای مدار چاپی روشنایی برای لامپهای رشتهای/هالوژنی | مصرف برق پایین و تولید حرارت کم؛ تأکید بر پایداری مدار دیمر است | دارای قابلیت دیمر است و هزینه کمی دارد | برد کنترل لامپ رشتهای و هالوژنی قابل تنظیم روشنایی | ||
گنجایش تولید
| قابلیت تولید برد مدار چاپی سخت | |||||
| مورد | RPCB | HDI | |||
| حداقل عرض خط/فاصله بین خطوط | 3MIL/3MIL(0.075mm) | 2MIL/2MIL(0.05MM) | |||
| قطر حداقل سوراخ | 6 میل (0.15 میلیمتر) | 6 میل (0.15 میلیمتر) | |||
| حداقل بازشود مقاومت از ماسهزنی (تکطرفه) | 1.5 میل (0.0375 میلیمتر) | 1.2 میل (0.03 میلیمتر) | |||
| کمترین پل مقاومت لحیم | 3 میل (0.075 میلیمتر) | 2.2 میل (0.055 میلیمتر) | |||
| حداکثر نسبت جنبهای (ضخامت/قطر سوراخ) | 0.417361111 | 0.334027778 | |||
| دقت کنترل امپدانس | +/- 8% | +/- 8% | |||
| ضخامت نهایی | 0.3-3.2 میلیمتر | 0.2-3.2 میلیمتر | |||
| بزرگترین اندازه تخته | 630 میلیمتر × 620 میلیمتر | 620 میلیمتر × 544 میلیمتر | |||
| حداکثر ضخامت مس نهایی | 6 اونس (210 میکرومتر) | 2 اونس (70 میکرومتر) | |||
| حداقل ضخامت برد | 6 میل (0.15 میلیمتر) | 3 میل (0.076 میلیمتر) | |||
| حداکثر تعداد لایه | طبقه چهاردهم | 12 طبقه | |||
| درمان سطحی | HASL-LF، OSP، طلای غوطهوری، قلع غوطهوری، نقره غوطهوری | طلای غوطهوری، OSP، طلای غوطهوری انتخابی، | |||
| چاپ کربنی | |||||
| حداقل/حداکثر اندازه سوراخ لیزر | / | 3 میل / 9.8 میل | |||
| tolerانس اندازه سوراخ لیزری | / | 0.1 | |||
احتیاطات
برد مدار چاپی روشنایی طراحی باید تعادل مناسبی بین پراکندگی حرارت، عملکرد الکتریکی، سازگاری ساختاری و استانداردهای صنعتی برقرار کند. چالشهای اصلی در مدیریت حرارتی و سازگاری الکترومغناطیسی قرار دارند که موارد زیر را شامل میشوند نکات کلیدی: چالشهای اصلی طراحی
چالشهای مدیریت حرارت
• چالشها: دیودهای نوری (LED) و سایر منابع نور در حین کارکرد، گرمای متمرکزی تولید میکنند. تخلیه نامناسب گرما میتواند منجر به کاهش سریع نور، کوتاهشدن عمر و حتی سوختن قطعات شود. بسترهای سنتی FR-4 دارای هدایت حرارتی ضعیفی هستند و نیازمند تعادل بین تخلیه حرارت و هزینه در طراحیهای برد مدار چاپی مبتنی بر فلز هستند. هدایت حرارتی ضعیف، نیازمند تعادل بین تخلیه حرارت و هزینه در طراحیهای برد مدار چاپی مبتنی بر فلز هستند.
• علل اصلی: بردهای مدار چاپی روشنایی فضای محدودی دارند که قرار دادن ساختارهای بزرگ تخلیه حرارت را دشوار میکند. منابع نور مختلف ویژگیهای گرمایشی متفاوتی دارند و نیازمند بهینهسازی هدفمند طراحیهای تخلیه حرارت هستند. تخلیه حرارت طراحیهای هدفمند.
مشکلات تداخل الکترومغناطیسی (EMI)
• چالشها: مدارهای راهانداز مستعد تولید تابش الکترومغناطیسی هستند که میتواند با سیگنالهای کنترل تجهیزات روشنایی یا دستگاههای الکترونیکی اطراف تداخل ایجاد کند. علاوه بر این، برد مدار چاپی روشنایی باید الزامات گواهی EMC را برآورده کند الزامات گواهی.
• علل اصلی: بردهای مدار چاپی روشنایی اغلب شامل مدارهای منبع تغذیه، کنترل و منبع نور هستند که مدارهای فشار قوی و فشار ضعیف در کنار هم قرار دارند و این موضوع باعث آسان شدن القای الکترومغناطیسی میشود. طراحی کوچک ابعاد، منجر به فاصله نزدیک بین ردیفها میشود و خطر تداخل را افزایش میدهد.
ردیفها، افزایش خطر تداخل.
سازگاری ساختاری و نصب
• چالشها: تجهیزات روشنایی به اشکال مختلفی (حلقهای، منحنی، فوقالعاده نازک) موجود هستند که لزوماً برد مدار چاپی روشنایی باید با این ساختارهای غیرمعمول تطبیق داشته باشد و در عین حال چیدمان فشرده قطعات را تضمین کند؛ برد مدار چاپی روشنایی در فضای باز نیز باید الزامات مقاومت در برابر آب، گردوغبار و لرزش را برآورده سازد.
مقاومت در برابر آب، گردوغبار و لرزش را برآورده سازد.
• علت اصلی: تجهیزات روشنایی عمرانی/تجاری نیازهای شدیدی در مورد ظاهر و اندازه دارند و طراحی برد مدار چاپی (PCB) باید عملکرد الکتریکی را با نصب مکانیکی متعادل کند.
ایمنی و قابلیت اطمینان الکتریکی
• چالشها: بردهای مدار چاپی روشنایی به برق شهر و منابع نور کمولتاژ متصل هستند. عدم جداسازی کافی بین ولتاژ بالا و پایین میتواند به راحتی منجر به نشتی جریان و اتصال کوتاه شود. کارکرد طولانیمدت در دمای بالا/رطوبت محیطهای مرطوب میتواند باعث فرسودگی مدار و خرابی اتصالات لحیمی شود.
• علل اصلی: تجهیزات روشنایی در سناریوهای پیچیده و با استانداردهای ایمنی بالا استفاده میشوند.
ملاحظات کلیدی طراحیانتخاب زیرلایه:
• روشنایی کمتوان: از زیرلایه FR-4 استفاده میشود و برای پراکندگی حرارت، سطح مس افزایش مییابد;
• روشنایی متوسط و پرتوان: ترجیحاً از برد مدار چاپی مبتنی بر آلومینیوم استفاده میشود و برای توان بسیار بالا از برد مسی یا برد سرامیکی استفاده میشود;
• نورپردازی انعطافپذیر: از سوبسترا PI با هدایت حرارتی بالا استفاده شده و پشت آن از هیتسینک آلومینیومی بهره برده شده است.
طراحی مدار و پد:
پدهای LED از طراحی "پد رسانای حرارتی" استفاده میکنند تا سطح تماس با سوبسترا افزایش یابد و گرما به سرعت منتقل شود؛
مدار توان بالا از فویل مسی عریضتر و مس ضخیمتر (2 اونس و بالاتر) استفاده میکند تا مقاومت و تولید گرما کاهش یابد؛
از وجود مناطق وسیع فویل مسی خودداری شده تا پیچش برد مدار چاپی ناشی از تنش حرارتی کاهش یابد.
بهینهسازی چیدمان:
اجزای تولیدکننده گرما به صورت پراکنده قرار داده شدهاند تا از تمرکز گرما جلوگیری شود؛ مدار درایور و مدار منبع نور به صورت جداگانه قرار گرفتهاند تا انتقال گرمای حاصل از آیسی درایور به LED جلوگیری شود.
ملاحظات طراحی سازگاری الکترومغناطیسی
جداکردن خطوط:
فاصله بین خطوط ولتاژ بالا و ولتاژ پایین ≥3 میلیمتر است و خط برق اصلی و خط منبع نور ولتاژ پایین توسط یک شیار عایق از هم جدا شدهاند؛
فیلترهای EMI به ترمینالهای ورودی/خروجی مدار درایو اضافه شدهاند تا از تشعشعات الکترومغناطیسی جلوگیری شود.
طراحی ارتینگ:
از ارتینگ تکنقطهای برای جلوگیری از ایجاد حلقههای ارت استفاده میشود؛
زیرلایه فلزی یک برد مدار چاپی مبتنی بر فلز باید به ارت متصل شود تا اثر محافظتی شیلدینگ افزایش یابد؛
قطعات حساس باید نزدیک به فویل مسی ارت قرار گیرند تا تداخل کاهش یابد.
قوانین سیمکشی:
خطوط فرکانس بالا باید کوتاه و مستقیم باشند تا از سیمکشی پیچیده جلوگیری شود؛
خطوط برق و سیگنال به صورت عمود بر هم عبور داده شوند تا از اتصال الکترومغناطیسی کاسته شود.
