Circuit imprimé dirigé

Un PCB LED est un circuit imprimé spécialement conçu pour les dispositifs à diodes électroluminescentes. Sa fonction principale est d'assurer le support mécanique et la connexion électrique des puces LED. En même temps, il dissipe efficacement la chaleur générée par la LED pendant le fonctionnement grâce à des substrats à haute conductivité thermique tels que les matériaux à base d'aluminium, à base de cuivre et à base céramique, évitant ainsi l'atténuation de la lumière et la réduction de la durée de vie. Ses circuits adoptent majoritairement une topologie hybride série + parallèle, avec une largeur de piste adaptée au courant de fonctionnement de la LED. Elle peut également être conçue sous des formes rigides, flexibles ou combinées (souples et rigides) selon les exigences d'application et supporter des découpes irrégulières découpe. Elle est compatible avec des LEDs de différents boîtiers tels que SMD 2835 et 5050, et est largement utilisée dans l'éclairage général, l'électronique automobile, l'affichage à rétroéclairage, l'éclairage spécial et d'autres scénarios. La différence principale par rapport aux PCB ordinaires réside dans le fait que le premier considère la conduction et la dissipation thermiques ainsi que la connexion électrique comme ses exigences fondamentales, tandis que le second doit uniquement satisfaire aux besoins de base de connexion électrique.

Avantages du PCB LED

Dissipation thermique efficace permettant de résoudre à la racine les problèmes d'atténuation lumineuse et de durée de vie des LEDs

Lorsque les LED sont en fonctionnement, leur rendement de conversion de l'énergie électrique est limité. Environ 80 % de l'énergie électrique est convertie en chaleur. L'accumulation de chaleur entraîne directement une augmentation de la température de la LED puce, provoquant des problèmes tels qu'une atténuation accélérée de la lumière, une dérive de la température de couleur et une durée de vie réduite.

· Avantage de conductivité thermique du matériau de base :

La carte PCB LED utilise des substrats à haute conductivité thermique tels que les matériaux à base d'aluminium, de cuivre ou de céramique, dont la conductivité thermique dépasse largement celle des cartes FR-4 ordinaires (la conductivité thermique du FR-4 est d'environ 0,3 W/(m·K), celle des matériaux à base d'aluminium peut atteindre 1-20 W/(m·K), et celle de la céramique nitrure d'aluminium peut atteindre 180-200 W/(m·K)). Elle permet de transférer rapidement la chaleur générée par la puce LED vers le dissipateur thermique ou vers l'environnement extérieur.

· Optimisation structurelle de la dissipation thermique :

Certaines cartes de circuit LED haute puissance sont conçues avec des plots conducteurs de chaleur et des vias métallisés afin d'améliorer l'efficacité de conduction thermique depuis les plots LED de surface jusqu'au métal inférieur substrat. Les circuits imprimés à base d'aluminium peuvent également être directement fixés sur des dissipateurs thermiques sans nécessiter d'adhésifs conducteurs thermiques supplémentaires, réduisant ainsi davantage la résistance thermique.

· Valeur pratique :

Une dissipation thermique raisonnable peut prolonger la durée de vie des LED de plusieurs milliers d'heures à 50 000 à 100 000 heures, tout en garantissant la stabilité à long terme de la luminosité et de la température de couleur. Cela convient particulièrement aux scénarios nécessitant un fonctionnement continu pendant de longues périodes, tels que les lampadaires ou les phares de voiture.

La topologie du circuit est stable, ce qui renforce la résistance aux pannes de l'ensemble de la carte.

La conception du circuit de la carte de circuit imprimé à LED prend pleinement en compte les caractéristiques des LED selon lesquelles « la connexion en série est sujette aux circuits ouverts et la connexion en parallèle est sujette à la dérivation de courant », tout en assurant un équilibre entre fiabilité et cohérence de la luminosité.

· Avantages de la topologie hybride série-parallèle :

Elle adopte une structure de circuit du type « plusieurs groupes en série + ensemble en parallèle ». Si une LED unique est déconnectée, cela n'affectera que la branche en série à laquelle elle appartient, sans provoquer l'extinction totale de la carte. En même temps, la structure parallèle permet de garantir l'uniformité de la tension entre chaque branche, empêchant ainsi certaines LED de griller en raison d'un courant excessif.

· Conception de l'adaptation du courant :

Concevoir précisément la largeur des pistes et l'épaisseur de la feuille de cuivre en fonction du courant de fonctionnement nominal de la LED (par exemple environ 20 mA pour les SMD 2835 et environ 60 mA pour les 5050), afin d'éviter les pertes de courant provoqué par le chauffage du fil ou une résistance excessive. Pour les LED haute puissance, des pastilles de résistances limitant le courant seront également prévues afin de faciliter l'ajustement du courant selon les besoins réels.

· Valeur pratique :

Le taux de défaillance de l'ensemble du circuit a été considérablement réduit, ne nécessitant aucune maintenance fréquente. Il convient aux scénarios exigeant une grande stabilité, tels que l'éclairage domestique et l'éclairage commercial.

Il est souple dans sa forme et sa structure, adapté à un large éventail de scénarios d'application

Le circuit imprimé LED dépasse la limitation de rigidité des circuits imprimés ordinaires et peut être personnalisé selon les exigences de forme de différents produits d'éclairage

· Diversité morphologique : Prend en charge trois formes : rigide, flexible, et une combinaison de souple et rigide. Les circuits imprimés LED rigides conviennent aux lampes de forme fixe, telles que les ampoules et les projecteurs. La carte de circuit LED flexible peut être courbée et pliée,

ce qui le rend adapté à divers scénarios irréguliers tels que l'éclairage d'ambiance automobile et l'éclairage de fond pour écrans incurvés. Le circuit rigido-flexible prend en compte à la fois les exigences de flexion de la zone flexible et la capacité de charge des dispositifs de la zone rigide

de la zone rigide.

· Découpe irrégulière et conception intégrée : Toute forme, circulaire, arquée ou en bande, peut être réalisée par découpe laser, ce qui convient à différents boîtiers de lampes. Elle peut également intégrer des circuits de commande et des capteurs (tels

que des photorésistances et des capteurs infrarouges humains) afin de réaliser un modèle intégré « PCB + commande + détection », réduisant ainsi le volume du produit et les processus d'assemblage.

· Valeur pratique : Il répond aux besoins de tous les scénarios, des petits témoins lumineux aux grands écrans extérieurs, et facilite la conception miniaturisée et allégée des produits.

Équilibre entre coût et performance pour satisfaire les exigences de différents marchés

Les circuits imprimés LED offrent une variété de solutions de substrat, qui peuvent être sélectionnées de manière flexible en fonction du budget et des exigences de performance du client

· Solution haut de gamme avec un excellent rapport coût-performance : Le coût des circuits imprimés LED en aluminium n'est que le tiers à la moitié de celui des circuits à base de cuivre, et leur conductivité thermique répond à plus de 80 % des besoins d'éclairage domestique. C'est le choix privilégié

pour les lampes encastrées au plafond et les luminaires plats destinés à un usage domestique.

· Solutions haute performance : Les circuits imprimés LED à base de cuivre et les circuits céramiques présentent une conductivité thermique supérieure, une résistance aux hautes températures et à la corrosion, et conviennent à des environnements exigeants tels que les LED de qualité automobile (comme

les phares automobiles devant supporter des cycles de température allant de -40 °C à 125 °C) et les voyants des équipements de commande industrielle (qui doivent résister aux vibrations et à la corrosion chimique).

· Solution à faible coût : Les voyants LED basse puissance peuvent utiliser des circuits imprimés LED à substrat FR-4, qui offrent le coût le plus bas et répondent aux exigences des applications à faible consommation d'énergie telles que les jouets et les petits appareils électroménagers.

· Valeur pratique : Couvre toute la gamme de prix, du marché bas de gamme au haut de gamme, aidant les clients à atteindre les performances ciblées tout en maîtrisant les coûts.

Haute compatibilité, compatible avec plusieurs types d’emballages LED

La conception des pastilles du circuit imprimé LED est compatible avec les spécifications courantes d’emballage LED et ne nécessite pas l’ouverture d’un moule séparé.

Il prend en charge divers types d’emballages SMD, d’emballages COB (montage direct de puce), d’emballages haute puissance similaires aux lumens, etc. La taille et le pas des pastilles de soudure peuvent être personnalisés selon les spécifications LED.

Pour les circuits imprimés LED COB, des revêtements réfléchissants ou des réflecteurs métalliques sont également conçus afin d'améliorer l'efficacité lumineuse et d'augmenter la luminosité.

Les circuits imprimés LED peuvent être classés selon le matériau du substrat, la forme structurelle et la compatibilité avec les boîtiers LED.

Les différents types varient en termes de performance de dissipation thermique, de coût et de scénarios d'application, comme détaillé ci-dessous :

Classification par matériau du substrat

Il s'agit de la méthode de classification la plus répandue, directement liée à l'efficacité de dissipation thermique du produit et à sa plage de puissance applicable.

Classification par forme structurelle

Classé selon les exigences d'installation et de forme du produit, détermine l'adaptabilité spatiale des PCB LED.

PCB LED rigide

Forme fixe, non flexible, avec une grande résistance mécanique. C'est le type le plus courant, adapté à la plupart des luminaires à installation fixe.

PCB LED flexible (FPC-LED)

Utilise des substrats flexibles, peut être courbé, plié et roulé. Convient à des scénarios d'éclairage de formes spéciales ou courbes, tels que les lumières d'ambiance automobiles, les bandes lumineuses et les rétroéclairages d'écrans incurvés.

PCB LED rigide-flexible

Les zones rigides supportent les puces LED et les composants pilotes, tandis que les zones flexibles permettent la flexion. Il allie stabilité et souplesse, et convient aux lampes aux structures complexes (par exemple, lampes de bureau pliables, feux automobiles de formes spéciales).

III. Classification selon la compatibilité avec les boîtiers LED (adapté à différents procédés de montage LED)

PCB LED SMD

La conception des pastilles est compatible avec les LED à montage en surface. Cette technologie, mature et hautement automatisée, constitue le type dominant sur le marché actuel.

PCB LED COB

Conçu spécifiquement pour les LED Chip-on-Board. Les puces LED sont montées directement sur la surface du PCB, sans supports ni fils d'or, offrant un angle d'émission lumineux large et une luminosité uniforme. Adapté aux projecteurs, downlights et autres

lampes ayant des exigences élevées en matière de faisceau lumineux.

Carte PCB LED LUXEON haute puissance

Présente des zones de plot plus grandes et des chemins de dissipation thermique plus courts, compatible avec les LEDs haute puissance uniques (≥1 W). Couramment utilisée dans l'éclairage extérieur et les applications d'éclairage industriel.

Les cartes PCB LED, grâce à leurs caractéristiques de dissipation thermique efficace, de circuits stables et de formes flexibles, sont largement utilisées dans divers scénarios reposant sur l'émission lumineuse par LED, couvrant l'éclairage général, l'électronique automobile, les rétroéclairages d'écrans, l'éclairage spécial, la commande industrielle, le domaine médical et d'autres domaines. Les applications spécifiques sont les suivantes :

Domaine de l'éclairage général
Il s'agit du scénario d'application le plus fondamental de la carte PCB LED, adapté aux équipements d'éclairage domestiques et commerciaux :
· Éclairage domestique : Les lampes plafonniers, les ampoules, les lampes de table et les spots intègrent majoritairement des cartes PCB LED rigides à base d'aluminium, qui allient bonne dissipation thermique et rapport coût-performance.
· Éclairage commercial : Spots pour centres commerciaux, projecteurs orientables pour magasins, luminaires panneaux pour immeubles de bureaux, lampadaires extérieurs pour rues et jardins. Les projecteurs haute puissance utilisent des cartes PCB LED en cuivre afin d'améliorer la dissipation thermique et d'assurer une stabilité de fonctionnement à long terme.

Le domaine de l'électronique automobile
Il répond aux exigences strictes de résistance à haute température et aux vibrations propres au secteur automobile, et se divise en deux types : à l'intérieur et à l'extérieur du véhicule.
· Éclairage intérieur : L'éclairage d'ambiance, les lampes de lecture et l'éclairage rétroéclairé du tableau de bord sont généralement équipés de circuits imprimés LED flexibles, adaptés aux surfaces courbes et aux espaces d'installation irréguliers.
· Éclairage extérieur : Pour les phares, les clignotants, les feux de frein et les feux de brouillard, il convient de choisir des circuits imprimés LED en céramique ou sur support cuivre capables de supporter des cycles de température allant de -40 °C à 125 °C ainsi que des environnements vibratoires.

Domaine de l'affichage avec rétroéclairage

Les systèmes d'éclairage rétroéclairant destinés à divers écrans exigent une grande précision en matière de facteur de forme et d'uniformité de luminosité :

Rétroéclairage pour l'électronique grand public : rétroéclairage d'écrans pour téléphones mobiles, tablettes et ordinateurs portables, utilisant des circuits imprimés LED flexibles ou des circuits imprimés LED rigides ultra-minces afin d'obtenir des conceptions légères et minces ;

Rétroéclairage pour affichages commerciaux : téléviseurs LCD, machines publicitaires et écrans extérieurs, utilisant des circuits imprimés LED COB pour améliorer l'uniformité de la luminosité et réduire les problèmes de taches lumineuses.

Domaine de l'éclairage spécial

S'adapter aux besoins d'éclairage personnalisés et fonctionnels :

Lampes de croissance végétale : utilisation de circuits imprimés LED en aluminium à haute conductivité thermique pour supporter des LED haute puissance, répondant ainsi aux exigences spectrales et thermiques de la photosynthèse végétale ;

Lampes de stérilisation ultraviolette : utilisation de circuits imprimés LED à substrat résistant à la corrosion, adaptés aux environnements d'irradiation ultraviolette ;

Projecteurs de scène / Éclairages paysagers : Obtention de formes d'éclairage variées et d'effets dynamiques grâce à des circuits imprimés LED aux formes irrégulières et à des cartes combinées flexibles-rigides.

Domaine du contrôle industriel et des équipements médicaux

Répondre aux exigences élevées en matière de fiabilité et de stabilité :

Équipements de contrôle industriel : voyants pour machines-outils CNC, lumières d'avertissement d'état pour équipements industriels, utilisant des cartes PCB LED à base de céramique afin de s'adapter aux environnements industriels à haute température, poussiéreux et soumis aux vibrations ;

Équipements médicaux : lampes chirurgicales sans ombre, rétroéclairages pour instruments de diagnostic médical, voyants pour équipements médicaux portables, nécessitant le respect des normes de certification médicale et l'utilisation de LED à faible interférence électromagnétique

conceptions de circuits imprimés.