PCB d'éclairage

Vue d'ensemble

Cartes électroniques d'éclairage sont des cartes électroniques conçues spécifiquement pour divers produits d'éclairage. Elles constituent les composants principaux de support et de connexion des équipements d'éclairage, utilisées principalement pour supporter les puces/pastilles LED, les circuits conducteurs et assurer la transmission de l'énergie électrique ainsi que la gestion de la dissipation thermique. Elles conviennent à divers scénarios d'éclairage tels que l'éclairage LED, les ballasts pour lampes fluorescentes traditionnelles et l'éclairage solaire, les cartes PCB pour éclairage LED étant le type d'application dominant actuellement.

Les cartes électroniques d'éclairage sont des cartes conçues sur mesure selon les caractéristiques des équipements d'éclairage. Leurs avantages principaux reposent sur la dissipation thermique, l'adaptabilité et les exigences de fiabilité des applications d'éclairage, comme détaillé ci-dessous :

Une conception ciblée de la dissipation thermique garantit la durée de vie de la source lumineuse

Les circuits imprimés principaux pour LED ont une conductivité thermique largement supérieure à celle des circuits imprimés FR-4 ordinaires. Les circuits imprimés à base d'aluminium ont une conductivité thermique de 1~3 W/(m·K), tandis que les circuits imprimés à base de cuivre atteignent une conductivité thermique aussi élevée que 200~400 W/(m・K). Ils peuvent rapidement conduire la chaleur générée par les puces LED pendant le fonctionnement, empêchant ainsi la dégradation lumineuse et la panne due à la surchauffe, et prolongent considérablement la durée de vie des équipements d'éclairage LED . Certains PCB d'éclairage céramique haut de gamme peuvent également être adaptés aux besoins de dissipation thermique dans des scénarios d'éclairage de très haute puissance.

S'adapter aux exigences structurelles et fonctionnelles des équipements d'éclairage

• Forme flexible : Peuvent être personnalisés en forme d'anneau, d'arc, en plaques flexibles ou rigides de formes irrégulières selon la conception de la lampe, s'adaptant ainsi à l'espace d'installation de différents types de luminaires tels que les ampoules, les projecteurs et les lampadaires ;

• Fonctions intégrées : Permet l'intégration du circuit d'alimentation LED, du circuit de contrôle et du circuit de la source lumineuse sur le même PCB, simplifiant ainsi la structure interne de la lampe et réduisant la difficulté d'assemblage ;

• Compatibilité des boîtiers : S'adapte à diverses formes de boîtier LED telles que SMD et DIP, répondant aux exigences d'installation de sources lumineuses pour différents produits d'éclairage.

Résistance aux hautes températures et fiabilité environnementale

Fabriqué avec des substrats résistants aux hautes températures et une encre de résistance de soudure, il peut supporter pendant longtemps la plage de température de fonctionnement des LED (-20~85℃), et certains PCB d'éclairage spéciaux peuvent même s'adapter à des environnements extrêmes de -40~125℃ sans déformation du substrat, vieillissement du circuit ou détachement de la résistance de soudure due à la chaleur ; en même temps, il possède de bonnes propriétés anti-humidité et anti-corrosion, et convient à divers éclairages intérieurs et extérieurs scénarios.

Des performances électriques stables réduisent le risque de panne

La disposition optimisée du circuit réduit l'impact des interférences électromagnétiques sur la stabilité lumineuse de la LED ; le PCB d'éclairage haute puissance adopte une feuille de cuivre élargie et un design en cuivre épais afin de réduire la résistance des lignes, éviter la chute de tension ou la surchauffe des lignes lors de la transmission d'un courant élevé, et garantir la stabilité de la luminosité et la sécurité électrique des équipements d'éclairage.

Équilibre entre coût et performance

Pour les applications d'éclairage civil, le PCB d'éclairage FR-4 à faible coût peut être utilisé pour répondre aux besoins des LED de faible puissance ; pour les applications de puissance moyenne et élevée, des PCB à base d'aluminium sont utilisés afin d'assurer une dissipation thermique efficace à un coût modéré, équilibrant ainsi performance et économie ; des processus de production standardisés réduisent les coûts de fabrication en série et facilitent la maintenance et le remplacement, améliorant ainsi davantage l'efficacité globale au coût.

Conforme aux normes de sécurité de l'industrie de l'éclairage

Respecter strictement les normes d'isolation et de résistance au feu pour les équipements d'éclairage afin d'éviter les risques pour la sécurité tels que les courts-circuits et les incendies, en particulier dans les scénarios d'éclairage commercial et industriel, en répondant à des exigences élevées en matière de sécurité exigences.

PCB d'éclairage et les PCB LED ne sont pas des concepts entièrement indépendants ; ils entretiennent une relation d'inclusion et d'inclusion réciproque, ainsi qu'une application générale et spécifique. Les différences et liens fondamentaux peuvent être clairement distingués selon des dimensions telles que la définition, la portée et les caractéristiques :

Définitions fondamentales et différences de portée

PCB d'éclairage

Il s'agit d'un terme général désignant des circuits imprimés spécialement conçus pour tous les types d'équipements d'éclairage, couvrant l'ensemble des types d'éclairage . Leur fonction principale est d'assurer les connexions électriques, le support des composants et la gestion de la dissipation thermique pour divers produits d'éclairage, en s'adaptant aux caractéristiques de fonctionnement des différentes sources lumineuses.

Portée : inclut les circuits imprimés pour l'éclairage LED, les ballasts de lampes fluorescentes, le gradateur de lampes à incandescence et d'autres cartes de circuit pour tous les scénarios d'éclairage.

Circuit imprimé dirigé

Il s'agit d'un circuit imprimé spécialement conçue pour les sources lumineuses LED, appartenant à une sous-catégorie des cartes PCB d'éclairage. Elle est destinée uniquement aux équipements d'éclairage LED (tels que les ampoules LED, les projecteurs, les réverbères et les bandes lumineuses) et doit être adaptée aux caractéristiques des LED telles que la basse tension, le courant élevé, et des caractéristiques élevées de génération de chaleur des LED.

Portée : uniquement destinée aux applications d'éclairage LED, elle constitue un composant essentiel des circuits imprimés d'éclairage (représentant plus de 90 %, les LED étant actuellement la source d'éclairage dominante).

Pertinence et application pratique

Relation d'inclusion : le PCB LED est la sous-catégorie principale du PCB d'éclairage. Alors que les LED remplacent les sources lumineuses traditionnelles, plus de 95 % des PCB d'éclairage présents sur le marché sont actuellement des PCB LED. Par conséquent, dans le langage courant, « PCB d'éclairage » est souvent directement assimilé à « PCB LED », mais strictement parlant, les deux ont des champs d'application différents.

Différences de conception :

Cartes PCB d'éclairage traditionnel : Aucune forte dissipation thermique n'est requise ; un substrat en FR-4 suffit. L'accent doit être mis sur l'optimisation de l'isolation du circuit de commande haute tension.

PCB LED : La dissipation thermique doit être prioritaire. Les circuits doivent être adaptés aux caractéristiques de pilotage en courant constant des LED afin d'éviter la dégradation lumineuse causée par les fluctuations de courant.

Scénarios chevauchants : Tous les circuits imprimés LED appartiennent à la catégorie des circuits imprimés d'éclairage, mais tous les circuits imprimés d'éclairage ne sont pas des circuits imprimés LED.

PCB d'éclairage la conception doit équilibrer la dissipation de la chaleur, la performance électrique, la compatibilité structurelle et les normes industrielles. Les principaux défis résident dans la gestion thermique et la compatibilité électromagnétique, avec les éléments suivants points clés à considérer : Principaux défis de conception

Défis de gestion thermique

• Défis : Les LED et autres sources lumineuses génèrent une chaleur concentrée pendant le fonctionnement. Une mauvaise dissipation thermique peut entraîner une décroissance accélérée de la lumière, une durée de vie réduite, voire une défaillance des composants. Les substrats FR-4 traditionnels ont une faible conductivité thermique, ce qui nécessite un équilibre entre dissipation thermique et coût dans les conceptions de PCB métalliques. conductivité thermique, nécessitant un équilibre entre dissipation thermique et coût dans les conceptions de PCB à base métallique.

• Causes profondes : Les PCB d'éclairage sont limités en espace, ce qui rend difficile l'agencement de grandes structures de dissipation thermique. Les différentes sources lumineuses présentent des caractéristiques thermiques très distinctes, nécessitant une optimisation ciblée des conceptions de dissipation thermique. dissipation des conceptions.

Problèmes d'interférence électromagnétique (EMI)

• Défis : Les circuits conducteurs sont sujets à la génération de rayonnements électromagnétiques, pouvant interférer avec les signaux de commande des équipements d'éclairage ou des dispositifs électroniques environnants. En outre, les PCB d'éclairage doivent satisfaire aux exigences de certification CEM exigences de certification.

• Causes profondes : Les PCB d'éclairage intègrent souvent l'alimentation, la commande et les circuits de la source lumineuse, avec coexistence de circuits haute et basse tension, ce qui facilite le couplage électromagnétique. La conception compacte entraîne un espacement réduit entre les pistes, augmentant ainsi le risque d'interférences.

Compatibilité structurelle et d'installation

• Défis : Les luminaires existent sous diverses formes (en anneau, incurvés, ultra-plats), ce qui exige que les PCB d'éclairage s'adaptent à ces structures irrégulières tout en assurant une disposition compacte des composants ; les PCB d'éclairage extérieur doivent également répondre aux exigences de résistance à l'eau, à la poussière et aux vibrations.

• Cause racine : Les luminaires civils/commerciaux ont des exigences strictes en matière d'apparence et de dimensions, nécessitant des conceptions de circuits imprimés qui équilibrent fonctionnalité électrique et installation mécanique.

Sécurité et fiabilité électriques

• Défis : Les circuits imprimés pour l'éclairage impliquent une alimentation secteur et des sources lumineuses basse tension. Un isolement insuffisant entre les hautes et basses tensions peut facilement entraîner des fuites et des courts-circuits. Un fonctionnement prolongé dans des environnements à haute température/humidité peut provoquer le vieillissement du circuit et la défaillance des soudures.

• Causes profondes : Les équipements d'éclairage sont utilisés dans des scénarios complexes soumis à des normes de sécurité élevées.

Principaux critères de conception : sélection du substrat

• Éclairage basse puissance : Le substrat FR-4 est utilisé, et la dissipation thermique est améliorée en augmentant la surface de cuivre ;

• Éclairage moyenne et haute puissance : le circuit imprimé à base d'aluminium est privilégié, et les circuits à base de cuivre ou en céramique sont utilisés pour les puissances très élevées ;

• Éclairage flexible : un substrat PI à haute conductivité thermique est utilisé, avec un dissipateur thermique en aluminium.

Conception du circuit et des pistes :

Les pistes LED adoptent une conception de « piste conductrice thermique » afin d'augmenter la surface de contact avec le substrat et de dissiper rapidement la chaleur ;

le circuit haute puissance utilise une feuille de cuivre plus large et un cuivre plus épais (2 oz et plus) pour réduire la résistance et la génération de chaleur ;

les grandes surfaces de feuille de cuivre sont évitées afin de réduire la déformation du PCB causée par les contraintes thermiques.

Optimisation du placement :

Les composants générateurs de chaleur sont répartis pour éviter la concentration thermique ; le circuit pilote et le circuit de la source lumineuse sont disposés séparément pour empêcher la transmission de la chaleur du CI pilote vers la LED.

Considérations liées à la conception pour la compatibilité électromagnétique

Isolation des lignes :

La distance entre les lignes haute et basse tension est ≥3 mm, et la ligne d'alimentation secteur et la ligne de source lumineuse basse tension sont isolées par une rainure isolante ;

Des filtres EMI sont ajoutés aux bornes d'entrée/sortie du circuit de commande pour supprimer le rayonnement électromagnétique.

Conception de mise à la terre :

Une mise à la terre en un seul point est utilisée afin d'éviter la formation de boucles de terre ;

le substrat métallique d'un circuit imprimé à base métallique doit être mis à la terre pour renforcer l'effet de blindage ;

les composants sensibles doivent être placés près de la feuille de cuivre reliée à la terre afin de réduire les interférences.

Règles de câblage :

Les lignes haute fréquence sont courtes et droites afin d'éviter les câblages sinueux ;

les lignes d'alimentation et les lignes de signal croisent perpendiculairement pour réduire le couplage électromagnétique.