Világítás PCB

Áttekintés

Világítási NYÁK-ok olyan nyomtatott áramkörök, amelyeket kifejezetten különböző világítási termékekhez terveztek. Ezek a világítóberendezések alapvető hordozó- és csatlakozóelemei, elsősorban az LED chipek/golyók, meghajtó áramkörök alkatrészek rögzítésére szolgálnak, valamint a teljesítményátvitel és a hőelvezetés kezelését biztosítják. Különböző világítási alkalmazásokhoz alkalmasak, mint például LED-világítás, hagyományos fénycső-meghajtók és napelemes világítás, jelenleg az LED-világítási NYÁK-ok a legelterjedtebb típus. a jelenlegi fő alkalmazási típus.

A világítási nyomtatott áramkörök (PCB) olyan áramkörök, amelyeket a világítóberendezések jellemzőihez igazítva terveztek meg. Fő előnyeik a világítási körülményekből fakadó hőelvezetési, alkalmazkodási és megbízhatósági követelmények köré épülnek

a következőkben részletezettek:

Célzott hőelvezetési tervezés biztosítja a fényforrás élettartamát

A vezetőfény-nyomtatott áramkörök (LED-PCB) hővezetőképessége messze meghaladja az átlagos FR-4 típusú nyomtatott áramkörökét. Az alumíniumhordozós PCB-k hővezetőképessége 1~3 W/(m·K), míg a rézhordozós PCB-ké akár 200~400 W/(m·K) is lehet. Ezek gyorsan elvezetik az LED-chipek működés közben keletkező hőjét, megakadályozva a túlmelegedésből adódó fényerőcsökkenést és kiégést, és jelentősen meghosszabbítják az LED világítóberendezések élettartamát (az átlagos néhány ezer órás élettartamot tízezres nagyságrendű órákra növelve). Egyes magas minőségű kerámia alapú világítási PCB-k akár az extrém teljesítményű világítási alkalmazások hőelvezetési igényeire is alkalmazhatók. thousands of hours for ordinary PCBs to tens of thousands of hours). Some high-end ceramic lighting PCBs can also be adapted to the heat dissipation requirements of ultra-high power lighting scenarios.

A világítóberendezések szerkezeti és funkcionális követelményeinek való alkalmazkodás

• Rugalmas alak: Testre szabható gyűrű, ív, hajlékony vagy szabálytalan alakú merev lemez formában a lámpa tervezésétől függően, így alkalmazkodik különböző lámpák, például izzók, fényszórók és utcai lámpák szerelési helyéhez;

• Funkciók integrálása: Támogatja az LED meghajtókör, vezérlőkör (fényerőszabályozás, érzékelés) és fényforrás-kör integrálását ugyanazon a nyomtatott áramkörön, egyszerűsítve ezzel a lámpa belső szerkezetét és csökkentve a szerelés nehézségét;

• Csomagolás-kompatibilitás: Különböző LED csomagolási formákhoz, például SMD és DIP (átfúrt lyuk) típusokhoz igazodik, kielégítve különböző világítótermékek fényforrás-szerelési igényeit.

Magas hőállóság és környezeti megbízhatóság

Magas hőmérséklet-ellenálló hordozókból és forrasztási ellenálló tintaanyagból készült, hosszú ideig ellenállja az LED-ek működési hőmérséklet-tartományát (-20~85 ℃), és egyes speciális világítási NYÁK-ok akár extrém környezetekre is alkalmazkodnak -40~125 ℃-ig, anélkül, hogy a hordozó deformálódna, az áramkör idő előtt elöregedne vagy a forrasztási ellenálló réteg leválna a magas hőmérséklet miatt; ugyanakkor kiváló nedvesség- és korrózióálló tulajdonságokkal rendelkezik, így különféle beltéri és kültéri világítási alkalmazásokhoz is alkalmas esetekben.

Stabil elektromos teljesítmény csökkenti a meghibásodás kockázatát

Optimalizált áramkör-elrendezés (a meghajtó és a fényforrás áramkörének elválasztása) csökkenti az elektromágneses zavarok hatását az LED fényállandóságára; a nagyteljesítményű világítási NYÁK-ot szélesített réz fóliával és vastag réz réteggel tervezték, hogy

csökkentsék a vezetékek ellenállását, elkerüljék a feszültségesést vagy a vezetékek túlmelegedését nagy áram átvitelekor, és biztosítsák a világítóberendezések fényerő-állandóságát és elektromos biztonságát.

Költség és teljesítmény közötti egyensúly

Polgári világítási alkalmazásokhoz az alacsony költségű FR-4 világítási nyomtatott áramköri lemez használható az alacsony teljesítményű LED-ek igényeinek kielégítésére; közepes és nagy teljesítményű alkalmazásokhoz alumínium alapú nyomtatott áramköri lemezeket használnak, amelyek hatékony hőelvezetést biztosítanak mérsékelt költséggel, így kiegyensúlyozva a teljesítményt és a gazdaságosságot; szabványosított gyártási folyamatok csökkentik a tömeggyártás költségeit, és megkönnyítik a karbantartást és a cserét, tovább növelve az összességében elérhető költséghatékonyságot.

Kielégíti a világítási ipar biztonsági szabványait

Szigorúan be kell tartani a világítóberendezések szigetelésére és gyúlékonyságot csökkentő anyagokra vonatkozó szabványokat, hogy megelőzzék a rövidzárlatok és tűzesetek, valamint egyéb biztonsági kockázatok kialakulását, különösen kereskedelmi és ipari világítási környezetekben, így biztosítva a magas szintű biztonságot követelményeknek.

Világítás PCB és az LED nyomtatott áramköri lemez nem teljesen független fogalmak; közöttük tartalmazási és tartalmazott viszony áll fenn, valamint általános és specifikus alkalmazások kapcsolata. A központi különbségek és összefüggések egyértelműen megkülönböztethetők olyan dimenziók, mint a definíció, hatókör és jellemzők:

Alapvető definíciók és hatókörök közötti különbségek

Világítás PCB

Ez egy általános kifejezés olyan NYÁK-okra, amelyeket kifejezetten mindenféle világítóberendezéshez terveztek, magában foglalva az összes világítási típust . Alapvető funkciójuk, hogy környezeti kapcsolatot, alkatrész-tartást és hőelvezetés-kezelést biztosítsanak különböző világítási termékekhez, alkalmazkodva a különböző fényforrások működési jellemzőihez.

Hatókör: LED-es világítás NYÁK-jait, fénycsövek előtétjeit, izzólámpák fényerőszabályozóit és más, mindenféle világítási alkalmazásban használt nyomtatott áramköröket is magában foglalja.

LED PCB

Ez egy NYÁK amelyet kifejezetten LED-fényforrásokhoz terveztek, és a világítási nyomtatott áramkörök egy alcsoportját képezi. Kizárólag LED-világítási berendezésekhez (például LED-izzók, spotlámpák, utcai lámpák és fényfüzérek) használják, és illeszkednie kell az alacsony feszültségű, nagy áramerősségű és a LED-ek nagy hőtermelési jellemzőihez.

Hatókör: Kizárólag LED-es világítási alkalmazásokra vonatkozik, a világítási NYÁK-ok kulcsfontosságú eleme (több mint 90%-ot tesz ki, mivel a LED-ek jelenleg a fő világítási források).

Relevancia és gyakorlati alkalmazás

Tartalmazási viszony: Az LED-PCB a világítási PCB-k központi alkategóriája. Mivel az LED-ek egyre inkább kiváltják a hagyományos fényforrásokat, a jelenlegi piacon forgalomban lévő világítási PCB-k több mint 95%-a LED-PCB. Ezért hétköznapi nyelven a „világítási PCB”

gyakran közvetlenül azonosnak tekintendő az „LED-PCB”-vel, noha szigorú értelemben véve a két fogalom különböző körű.

Tervezési különbségek:

Hagyományos világítási PCB-k (pl. fénycső előtét-PCB-k): Nem igényelnek erős hőelvezetést; az FR-4 alapanyag elegendő. A hangsúlyt a magasfeszültségű meghajtó áramkör szigetelésének optimalizálására kell fektetni.

LED-PCB-k: A hőelvezetés elsődleges fontosságú (alumínium-/rézalapok). Az áramkörnek alkalmazkodnia kell az LED-ek állandó áramú meghajtási jellemzőihez, hogy elkerülje a fényerősség csökkenését áramingadozás miatt.

Átfedő esetek: Minden LED NYÁK a világítási NYÁK-ok kategóriájába tartozik, de nem minden világítási NYÁK LED NYÁK.

Világítás PCB a tervezésnek egyensúlyt kell teremtenie a hőelvezetés, az elektromos teljesítmény, a szerkezeti kompatibilitás és az iparági szabványok között. Az alapvető kihívások a hőkezelésben és az elektromágneses kompatibilitásban rejlenek, a következőkkel fontos szempontok: Alapvető tervezési kihívások

Hőüzemeltetési kihívások

• Kihívások: Az LED-ek és más fényforrások működés közben koncentrált hőt termelnek. A rossz hőelvezetés felgyorsított fényerősség-csökkenéshez, lerövidült élettartamhoz és akár alkatrészégetéshez is vezethet. A hagyományos FR-4 alapanyagok hővezető képessége alacsony, így a fémhordozós PCB tervek esetében a hőelvezetés és a költség között kompromisszumot kell kötni. hővezető képesség, ami a fémhordozós PCB tervek esetében a hőelvezetés és a költség közötti egyensúlyt igényli.

• Gyökérok-okok: A világítási PCB-k korlátozott helyet foglalnak el, így nehéz nagy hőelvezető szerkezeteket elhelyezni. A különböző fényforrások jelentősen eltérő hőtermelési jellemzőkkel rendelkeznek, ami célzott optimalizálást igényel a hőelvezetési tervekben. hőelvezetési tervek optimalizálását.

Elektromágneses zavarok (EMI)

• Kihívások: A vezérlőáramkörök hajlamosak elektromágneses sugárzás kibocsátására, ami zavarhatja a világítóberendezések vagy a környező elektronikus eszközök vezérlőjeleit. Továbbá a világítási NYÁK-oknak meg kell felelniük az EMC tanúsítási követelményeknek.

• Gyökérok-okok: A világítási NYÁK-ok gyakran integrálják az áramellátást, a vezérlést és a fényforrás-áramkört, magas és alacsony feszültségű körök együttes elhelyezkedésével, amely megkönnyíti az elektromágneses csatolódást. A kompakt méretű kialakítás miatt a nyomkövetés egymáshoz közeli elrendezése növeli az interferencia kockázatát.

nyomkövetés egymáshoz közeli elrendezése növeli az interferencia kockázatát.

Szerkezet és szerelési kompatibilitás

• Kihívások: A világítótestek különböző formájúak (gyűrű alakú, íves, extravékony), így a világítási NYÁK-oknak illeszkedniük kell ezekhez az irreguláris szerkezetekhez, miközben biztosítaniuk kell a kompakt alkatrész-elrendezést; a kültéri világítási NYÁK-oknak továbbá teljesíteniük kell a

vízállósági, porállósági és rezgésállósági követelményeket.

• Gyökér ok: A lakossági/kommmerciális világítóberendezések megkövetelik a megjelenésre és a méretre vonatkozó szigorú követelményeket, így a nyomtatott áramkörök tervezésének egyensúlyt kell teremtenie az elektromos funkciók és a mechanikai szerelés között.

Elektromos biztonság és megbízhatóság

• Kihívások: A világításhoz használt nyomtatott áramkörök hálózati feszültséget és alacsony feszültségű fényforrásokat foglalnak magukban. A magas és az alacsony feszültség közötti elégtelen szigetelés könnyen szivárgáshoz és rövidzárlathoz vezethet. A hosszú távú működés magas hőmérsékleten/páratartalom mellett környezetben okozhatja az áramkör öregedését és a forrasztási pontok meghibásodását.

• Gyökérok-okok: A világítóberendezéseket összetett körülmények között használják, ahol magasak a biztonsági követelmények.

Fő tervezési szempontok Alapanyag kiválasztása:

• Alacsony teljesítményű világítás: FR-4 alapanyagot használnak, a hőelvezetést a rézfelület növelésével segítik;

• Közepes és nagy teljesítményű világítás: alumínium alapú nyomtatott áramkör az elsődleges választás, szupernagy teljesítmény esetén réz alapú vagy kerámiából készült nyomtatott áramkör használatos;

• Rugalmas világítás: nagy hővezetőképességű PI hordozóréteg kerül felhasználásra, alumínium hűtőborda háttérrel.

Kapcsolási és pad elrendezés:

Az LED padok „hővezető pad” tervezést alkalmaznak, hogy növeljék a kapcsolódási felületet az alapréteggel, és gyorsan elvezessék a hőt;

a nagyteljesítményű áramkörök szélesebb rézfoliát és vastagabb rézet (2 uncia vagy több) használnak az ellenállás és a hőtermelés csökkentésére;

a nagy rézfelületek elkerülése a hőfeszültségből adódó PCB torzulás csökkentése érdekében.

Elrendezés optimalizálása:

A hőt termelő alkatrészek elosztottak, hogy elkerüljék a hőkoncentrációt; a meghajtó áramkör és a fényforrás áramkör külön van elhelyezve, így megakadályozva, hogy a meghajtó IC hője az LED-re kerüljön.

Elektromágneses kompatibilitás tervezési szempontjai

Vonalizoláció:

A távolság a magas- és alacsonyfeszültségű vezetékek között ≥3 mm, és a hálózati áramkört valamint az alacsony feszültségű fényforrás-vezetéket szigetelő hornyok választják el;

Az illesztőkör bemeneti/kimeneti csatlakozóin EMI-szűrőket alkalmaznak az elektromágneses kisugárzás csökkentésére.

Földelési tervezés:

Egy ponton történő földelést alkalmaznak, hogy elkerüljék a földelési hurkok kialakulását;

a fémbázisú nyomtatott áramkör (PCB) fémhordozóját földelni kell a hatékonyabb árnyékolás érdekében;

az érzékeny alkatrészeket a földelt rézfolinhoz közel kell helyezni, hogy csökkentsék az interferenciát.

Kábelezési szabályok:

A nagyfrekvenciás vezetékeket röviden és egyenesen kell kialakítani, hogy kerüljék a kanyargó vezetést;

a tápvezetékeket és jelvezetékeket merőlegesen kell keresztezni az elektromágneses csatolás csökkentése érdekében.