PCB LED

לוח PCB לד הוא לוח חיבורים מודפס שתוכנן במיוחד לרכיבi דיודה פולטת אור (LED). הפונקציה העיקרית שלו היא לספק תמיכה מכנית וחיבור חשמלי לשבבי LED. במקביל, הוא מפזר בצורה יעילה את החום שנוצר על ידי ה-LED במהלך פעילות דרך תחליבי בסיס בעלי מוליכות חום גבוהה כמו אלומיניום, נחושת וחומרים קרמיים, וכך מונע דעיכת האור וקיצור ימים. המעגלים שלו משתמשים ברוב המקרים בטכניקת טופולוגיה היברידית סדרתית + מקבילה, עם רוחב הקו התואם את זרם העבודה של ה-LED. ניתן גם לעצב אותה בצורות קשיחות, גמישות או שילוב של צורות רכות וקשות בהתאם לדרישות היישום, ותומכת בחתך לא סטנדרטי. חתך. תואם ל-LEDs של חבילות שונות כגון SMD 2835 ו-5050, ושימושה נפוץ בתחום התאורה הכללית, האלקטרוניקה האוטומotive, תצוגות אחוריות, תאורה מיוחדת ותרחישים נוספים. ההבדל המרכזי מ-PCB רגיל נשען על כך שהראשון מקבל כדרישות ליבה העברת חום ופיזור חום וכן חיבור חשמלי, בעוד שהאחרון צריך רק לעמוד בחיבור החשמלי הבסיסי.

יתרונות של PCB LED

פיזור חום יעיל פותר בצורה שורשית את בעיות ההתנוונות של אור ה-LED ותקופת החיים שלו

כשדיאודות פולטות אור (LED) פועלות, יעילות המרה של האנרגיה החשמלית שלהן מוגבלת. כ-80% מהאנרגיה החשמלית מומרת לחום. הצטברות של חום מובילה ישירות לעליית הטמפרטורה של דיאוד ה-LED שבמעגל, וגורמת לבעיות כגון דעיכה מואצת של האור, סטיית טמפרטורת צבע וקיצור אורך החיים.

· יתרון מוליכות חום של חומר הבסיס:

לוחות ה-PCB של LED משתמשים בחומרי בסיס בעלי מוליכות חום גבוהה, כגון חומרי בסיס אלומיניום, נחושת או חומרי בסיס קרמיים, שבעלי מוליכות חום גבוהה בהרבה מזה של לוחות FR-4 רגילים (מוליכות חום של FR-4 היא כ-0.3 וואט/(מ'·ק'), של חומר בסיס אלומיניום יכולה להגיע ל-1-20 וואט/(מ'·ק'), ושל קרמיקה של ניטריד אלומיניום יכולה להגיע ל-180-200 וואט/(מ'·ק')). חום זה יכול להיעבר במהירות משבב ה-LED למקרר או לסביבה החיצונית. של FR-4 היא כ-0.3 וואט/(מ'·ק'), של חומר בסיס אלומיניום יכולה להגיע ל-1-20 וואט/(מ'·ק'), ושל קרמיקה של ניטריד אלומיניום יכולה להגיע ל-180-200 וואט/(מ'·ק')). חום זה יכול להיעבר במהירות משבב ה-LED למקרר או לסביבה החיצונית. חום זה יכול להיעבר במהירות משבב ה-LED למקרר או לסביבה החיצונית.

· אופטימיזציה מבנית של פיזור חום:

לוחות מעגלים של LED בעלי הספק גבוה מעוצבים עםpads מוליכי חום וחיבורים מטליים (vias) כדי לשפר את יעילות העברת החום מה-pads של ה-LEDים במשטח אל המתכת בתחתית. ניתן לחבר ישירות לוחות PCB מבוססי אלומיניום למקררים ללא צורך בדבקים מוליכי חום נוספים, ובכך להפחית עוד יותר את ההתנגדות התרמית.

· ערך פרקטי:

פיזור חום סביר יכול להאריך את אורך החיים של LED ממספר אלפי שעות ל-50,000 עד 100,000 שעות, תוך הבטחת יציבות ארוכת טווח של בהירות וטמפרטורת צבע. מתאים במיוחד לתרחישים הדורשים פעילות מתמשכת לאורך זמן, כגון פנסים ציבוריים ופנסי רכב. מתאים במיוחד לתרחישים הדורשים פעילות מתמשכת לאורך זמן, כגון פנסים ציבוריים ופנסי רכב.

טופולוגיית המעגל יציבה, ומשפרת את עמידות הלוח הכולל בפני תקלות.

עיצוב המעגל של לוח מעגלים של נורת LED מתחשב במלואו בתכונות של דיודות שפולטות אור ש"חיבור בטור נוטה ליצירת נתק וחיבור במקביל נוטה לפיצול זרם", תוך שיוויון בין אמינות עקביות בהארה.

· יתרונות של טופולוגיה משולבת חיבור טור-מקביל:

בשימוש במבנה מעגל של "מספר קבוצות בטור + חיבור מקביל בכללי". אם דיודה אחת נתקעת, זה ישפיע רק על ענף הטור שאליו היא שייכת ולא יגרום לכל הלוח להיכבה. במקביל, המבנה המקבילי יכול להבטיח שהמתח בכל ענף נשאר אחיד, וכך למנוע מהרבה מ-LEDs להישרף עקב זרם מוגבר מדי.

· עיצוב התאמת זרם:

עיצוב מדויק של רוחב הקו ועובי פולי הנחושת, בהתבסס על זרם הפעולה הנקוב של ה-LED (למשל כ-20mA ל-SMD 2835 וכ-60mA ל-5050), כדי למנוע איבוד זרם נגרם כתוצאה מחימום של חוט או התנגדות מוגזמת. עבור לד'ים בעלי הספק גבוה, יישארו פדים של עכבות הגבלת זרם כדי לאפשר התאמת זרם לפי הצרכים המעשיים.

· ערך פרקטי:

שיעור הכשלים של כל הלוח ירד בצורה משמעותית, ואין צורך בשיפוץ תכוף. הוא מתאים לתרחישים הדורשים יציבות גבוהה, כגון תאורה ביתית ותאורה מסחרית.

גמיש בצורתו ובמבנהו, מתאים לטווח רחב של תרחישים יישומיים

לוח LED PCB עובר את מגבלת הקשיחות של לוח PCB רגיל, וניתן להתאימו בהתאם לדרישות הצורה של מוצרים שונים בתחום התאורה

· מגוון מורפולוגי: תומך בשלושה צורות: קשיח, גמיש, וצירוף של רך וקשה. PCB LED קשיחים מתאימים לפנסים בעלי צורה קבועה כגון נורות ואורות נקודתיים. ניתן לקפל ולכופף את לוחות המעגלים של ה-LED הגמישים,

מה שמתאים למגוון מצבים לא רגילים כגון תאורת אמביאנט לרכב ותאורה אחורית למסך עקום. הלוח הקשיח-גמיש מתחשב הן בצורכי הכיפוף של האזור הגמיש והן ביכולת העומס של האזור הקשיח.

של האזור הקשיח.

· חיתוך לא רגיל ועיצוב משולב: כל צורה, כגון עיגול, קשת וצורת סרט, יכולה להיבנות באמצעות חיתוך לייזר, מה שמתאים לגופי מנורות שונים. ניתן גם לשלב מעגלי נהיגה וחיישנים (כגון פוטורזיסטורים וחישני תת-אדום לאנושיים) כדי להשיג מודל משולב של "לוח מעגלים + נהיגה + חיישן", ובכך לצמצם את נפח המוצר ואת תהליכי ההרכבה.

כגון פוטורזיסטורים וחישני תת-אדום לאנושיים) כדי להשיג מודל משולב של "לוח מעגלים + נהיגה + חיישן", ובכך לצמצם את נפח המוצר ואת תהליכי ההרכבה.

· ערך פרקטי: עומד בדרישות של כל הסוגים של יישומים, מלהט קטן ועד תצוגות חיצוניות גדולות, ומאפשר עיצוב מיניאטורי וקל משקל של מוצרים.

איזון בין עלות לביצועים כדי לעמוד בדרישות של שווקים שונים

לוחות PCB לדים מציעים מגוון פתרונות תת-בסיס, שניתן לבחור בהם באופן גמיש בהתאם לתקציב ולדרישות הביצועים של הלקוח

· פתרון בעל יחס תגמול-עלות גבוה: עלות לוחות PCB לדים מבוססי אלומיניום נמוכה רק שליש עד חצי מהעלויות של לוחות מבוססי נחושת, והולכות חום שלהם עונות על יותר מ-80% מהדרישות להארה ביתי. זהו האפשרות המועדפת

לנורות תקרה ופנל ביתיים.

· פתרונות בעלי ביצועים גבוהים: לוחות מעגלים לדים מבוססי נחושת ובazלית מצטיינים בהולכה תרמית חזקה יותר, עמידות בטמפרטורות גבוהות ובעמידות בפני שחיקה, ומתאימים לסצנות קשות כגון לדים לרמה תעשייתית (כגון אורות ראש לרכב שצריכים לעמוד במחזורי טמפרטורה בין ‎-40° צלזיוס ל-125° צלזיus) ואורות מצב לבקרת תעשייתית (שצריכים לעמוד בפני רטט ושחיקת כימיקלים).

כמו פנסים קדמיים ברכב שחייבים לעמוד במחזורי טמפרטורה בין 40- °C ל-125 °C) וכן אורות מצב במתקני בקרת תעשייה (שצריכים להיות עמידים בפני רטט וחמצוץ כימי).

· פתרון זול: אורות מצב LED בעלי צריכת חשמל נמוכה יכולים לאמץ שלדות FR-4, שמחירן הנמוך ביותר ומקיים את דרישות השימוש בסצנות צריכה נמוכה כמו בצעצועים ובמוצרי חשמל לבית קטנים.

· ערך מעשי: מכסה את טווח המחירים כולו מהשוק הנמוך ועד השוק הגבוה, ועוזר ללקוחות להשיג את הביצועים המבוקשים תוך בקרה על עלויות.

תאימות גבוהה, תואם סוגי אריזה שונים של LED

עיצוב המגע של שלדת המעגל של ה-LED תואם مواصفות אריזה סטנדרטיות של LED ולא מצריך פתיחת תבנית נפרדת.

הוא תומך בסוגים שונים של אריזות SMD, אריזות COB (הרכבה ישירה של צ'יפים), אריזות לבקר גבוהים בעוצמת נורה וכדומה. גודל והפיץ של מגעי הלحام ניתנים להתאמה אישית בהתאם לדפי המפרט של ה-LED.

בשלדות COB LED, יתוכננו גם שכבת השתקפות או מראות מתכתיות כדי לשפר את ניצולת האור ולהגביר את עוצמת ההארה.

פסקי PCB של LED ניתן לסווג על פי חומר הסובסטרט, צורת המבנה ותאימות חבילת ה-LED.

הסוגים השונים משתנים מבחינת ביצועי פיזור חום, עלות ותרחישי יישום, כפי שמוסבר להלן:

סיווג לפי חומר הסובסטרט

זו שיטת הסיווג הדומיננטית, שקשורה ישירות ליעילות פיזור החום של המוצר וטווח ההספקים המותרים.

סיווג לפי צורת מבנה

סיווג על פי דרישות ההתקנה והצורה של המוצר, קובע את ההתאמה המרחבית של לוחיות PCB LED.

לוחית PCB LED קשיחה

צורה קבועה, לא מתעקמת, עם עמידות מכנית גבוהה. זהו הסוג הנפוץ ביותר, מתאים לרוב התאושת הקבועות.

לוחית PCB LED גמישה (FPC-LED)

משתמש בסובסטרטים גמישים, ניתן לקיפוף, לקפל ולגלול. מתאים לסצנות תאורה בצורות מיוחדות או עקומות, כגון אורות רקע לרכב, פסי תאורה ואורות אחוריים למסכים עקומים.

Rigid-Flex LED PCB

אזורים קשיחים מכילים את שבבי ה-LED ורכיבי הניהול, בעוד האזורים הגמישים מאפשרים קיפוף. הפתרון מאוזן בין יציבות לגמישות, ומתאים לפנסים עם מבנים מורכבים (למשל מנורות שולחן מקופלות, אורות רכב בצורות מיוחדות).

III. סיווג לפי توافق חבילת LED (מתאים לתהליכי ריתוך LED שונים)

SMD LED PCB

עיצוב הפד תואם LED מסוג surface-mount device. טכנולוגיה בוגרת ואוטומציה גבוהה, מה שהופך אותו לסוג הדומיננטי בשוק כיום.

COB LED PCB

מעוצב במיוחד עבור LED מסוג Chip-on-Board. שבבי ה-LED מותקנים ישירות על פני הלוח ללא תמיכות או תילי זהב, ומאפשרים זווית קרינה רחבה ובהילות אחידה. מתאים לאורות נקודתיים, אורות צונחים ועוד

פנסים הדורשים ביצועי אור גבוהים.

לוח PCB של LUXEON LED בעוצמה גבוהה

מאפיינים שטחי מגע גדולים יותר ונתיבי פיזור חום קצרים יותר, תואמים ל-LED בודד בעוצמה גבוהה (≥1W). בשימוש נפוץ בא chiếuור חיצוני ובמערכות chiếuור תעשיתיות.

לוחות PCB ל-LED, עם תכונותיהם של פיזור חום יעיל, מעגלים יציבים וצורות גמישות, בשימוש נרחב במגוון מצבים התורמים לפליטת אור LED, וכוללים תחומי צילום, אלקטרוניקה לרכב, תצוגות אחוריות, צילור מיוחד, בקרת תעשייה, רפואה ועוד. היישומים הספציפיים הם כדלקמן:

תחום התאורה הכללית
זהו תרחיש היישום המרכזי ביותר של לוחות PCB ל-LED, מתאים לציוד תאורה ביתי ומסחרי:
· תאורה ביתית: רוב תאורי התקרה, נורות, מנורות שולחן ותאורי שקע משתמשים בלוחות PCB קשיחים על בסיס אלומיניום, שמשלבים בין פיזור חום יעיל לבין יעילות עלות.
· תאורה מסחרית: אורות נקודות בקניונים, אורות מסלול בחנויות, אורות לוחות בבנייני משרדים, פנסים חיצוניים למדרכות/גינות. פנסים חשמליים בעלי הספק גבוה ישתמשו בלוחות פחית נחושת כדי לשפר את פיזור החום ולהבטיח יציבות בתנאי עבודה לטווח ארוך.

תחום האלקטרוניקה לרכב
היא עומדת בדרישות הקפדניות של עמידות בטמפרטורות גבוהות ובעמידות בפני רטט ברמה אוטומotive, ומופרד לשני סוגים: פנים וחוץ של הרכב.
· תאורה פנימית: תאורה אטמוספרית, אורות קריאה, ואורות רקע ללוח המחוונים, לרוב מצויידים ב-PCB LED גמישים, המתאימים למשטחים עקומים ולמרחבי התקנה לא סטנדרטיים.
· תאורה חיצונית: לאורות גדלים, אורות כיוון, אורות בלימה ואורות ערפל, יש לבחור ב-PCB LED קרמיים או מבוססי נחושת, כדי לעמוד במחזורי טמפרטורה שמתפרסים מ-40- מעלות צלזיוס עד 125 מעלות צלזיוס ובסביבות רטט.

תחום תצוגות אחוריות

מערכות תאורה אחורית התומכות במספר מסכים דורשות דרישות גבוהות מבחינת גורם צורה ואחידות בהארה:

תאורת רקע לאלקטרוניקה לצרכן: תאורת רקע לشاشות של טלפונים ניידים, טאבלטים ולaptops, תוך שימוש בלוחות LED גמישים או לוחות LED קשיחים דקים במיוחד כדי להשיג עיצוב קל משקל ודק;

תאורת רקע לתצוגות מסחריות: טלוויזיות LCD, מכונות פרסום ותצוגות חיצוניות, תוך שימוש בלוחות COB LED כדי לשפר את אחידות ההארה ולצמצם בעיות של כתמי אור;

תחום תאורה מיוחד

התאמה לצורך בתאורה מותאמת ובפונקציונלית:

מנורות לצמיחה של צמחים: שימוש בלוחות LED מבוססי אלומיניום עם מוליכות חום גבוהה, כדי לשאת חרוזי LED בעלי הספק גבוה, ולקבל על הדרישות הספקטרליות והתרמיות לצילום שמש של צמחים;

מנורות סטריליזציה באולטרה-סגול: שימוש בלוחות LED עם בסיס עמיד בפני שחיקה, המתאימים לסביבות הקרנות אולטרה-סגול;

אורות במה / אורות נוף: השגת צורות אור שונות ואפקטים דינמיים באמצעות לוחות מעגלים LED בצורות לא רגולריות ופאנלים שילוב גמיש-קשיח.

תחום בקרת התעשייה וציוד רפואי

ה cumplment של דרישות אמינות גבוהה ויציבות גבוהה:

ציוד בקרה תעשייתי: אורות מצב למכונות CNC, אורות אזהרה למצב ציוד תעשייתי, המשתמשים בלוחות PCB קרמיים מבוססי LED כדי להתאים לעיכובים של טמפרטורה גבוהה, אבק ורטט בסביבות תעשיתיות;

ציוד רפואי: פנסים כירורגיים חסרי צל, תאורים לאינסטרומנטים רפואיים, אורות מצב לציוד רפואי נייד, הנדרשים לעמוד בתקני אישור רפואי ולהשתמש ב-LED עם הפרעות אלקטרו-מגנטיות נמוכות

עיצובי מעגלים של לוחות.