Belysnings-PCB

Oversikt

Belysnings-PCB-er er trykte kretskort som er spesielt designet for ulike belysningsprodukter. De er kjernebærende og tilkoblingskomponenter for belysningsutstyr, hovedsakelig brukt til å støtte LED-kretser/kuler, driverkretser komponenter, og realisere strømoverføring og varmeavledningsstyring. De er egnet for ulike belysningsscenarier som LED-belysning, tradisjonelle lysrørsdriver, og solbelysning, der LED-belysnings-PCB-er er hovedstrømningstypen i dag.

Belysnings-PCB-er er kretskort som er skreddersydd for egenskapene til belysningsutstyr. Deres kjernefordeler handler om varmeavledning, tilpasningsevne og pålitelighet

krav i belysningsscenarier, som beskrevet nedenfor:

Målrettet varmeavledningsdesign sikrer lyskildens levetid

Hoveddelen av pcb for lys har varmeledningsevne langt over det meste av vanlige FR-4 PCB-er. Aluminiumsbaserte PCB-er har en varmeledningsevne på 1~3 W/(m·K), mens kobberbaserte PCB-er har en varmeledningsevne så høy som 200~400 W/(m·K). De kan raskt lede bort varmen som genereres av LED-kretser under drift, og dermed forhindre lysnedgang og overoppheting, samt betydelig forlenge levetiden til LED-belysningsutstyr (fra tusener av timer for vanlige PCB-er til titusener av timer). Noen high-end keramiske belysnings-PCB-er kan også tilpasses varmeavledningskravene i ekstremt kraftige belysningsscenarier.

Tilpassing til strukturelle og funksjonelle krav for belysningsutstyr

• Fleksibel form: Kan tilpasses ring-, bue-, fleksible eller uregelmessig formede stive plater i henhold til lampens design, og dermed tilpasses monteringsplassen i ulike lamper som pærer, spotlights og gatelys;

• Integrerte funksjoner: Støtter integrering av LED-driverkrets, kontrollkrets (dimming, sensing) og lyskildekrets på samme PCB, noe som forenkler lampens indre struktur og reduserer monteringsvanskeligheter;

• Pakkekompatibilitet: Tilpasser seg ulike LED-pakkeformer som SMD og DIP (through-hole), og oppfyller krav til lyskildeinstallasjon for ulike belysningsprodukter.

Høy temperaturmotstand og miljøpålitelighet

Laget med temperaturbestandige underlag og loddeharpetinte, kan klare temperaturområdet for LED-drift over lang tid (-20~85 ℃), og noen spesielle belysnings-PCB-er kan til og med tilpasse seg ekstreme forhold på -40~125 ℃ uten at underlaget deformeres, kretsen aldrer eller loddeharpet løsner på grunn av høy temperatur; samtidig har det god motstand mot fukt og korrosjon, og er egnet for ulike innendørs- og utendørsbelysningsløsninger scenarier.

Stabil elektrisk ytelse reduserer feilrisiko

Optimert kretslayout (separering av driver- og lyskildekretser) reduserer innvirkningen av elektromagnetisk interferens på LED-lysstabilitet; høyeffekt belysnings-PCB bruker bredet kobberfolie og tykk kobberdesign for å

redusere ledningsmotstand, unngå spenningsfall eller overoppheting av ledningen ved overføring av høy strøm, og sikre lysstyrkestabilitet og elektrisk sikkerhet for belysningsutstyret.

Balansert forhold mellom kostnad og ytelse

For sivile belysningsapplikasjoner kan det lavkostnadsbaserte FR-4 belysnings-PCB-en brukes til å dekke behovet for laveffekt-LED-er; for middels og høyeffektapplikasjoner brukes aluminiumsbaserte PCB-er for å oppnå effektiv varmeavledning til en moderat kostnad, og dermed balansere ytelse og økonomi; standardiserte produksjonsprosesser reduserer kostnadene ved masseproduksjon og forenkler vedlikehold og utskifting, noe som ytterligere forbedrer den totale kostnadseffektiviteten.

Oppfyller sikkerhetsstandarder i belysningsindustrien

Følg strengt isolasjons- og flammehemmande standarder for belysningsutstyr for å forhindre sikkerhetsrisikoer som kortslutninger og branner, spesielt i kommersielle og industrielle belysningsløsninger, og oppfyll således høye sikkerhetskrav krav.

Belysnings-PCB og LED-PCB er ikke helt uavhengige begreper; de har et forhold av inkludering og underordning, samt generelle og spesifikke anvendelser. De viktigste forskjellene og sammenhengene kan tydelig skilles ut fra dimensjoner som definisjon, omfang og egenskaper:

Kjernedefinisjoner og forskjeller i omfang

Belysnings-PCB

Dette er en generell betegnelse på PCB-er spesielt utformet for alle typer belysningsutstyr, og dekker alle lyskilder . Deres hovedfunksjon er å gi kretsforgreninger, komponentstøtte og varmeavledningsstyring for ulike belysningsprodukter, tilpasset driftsegenskapene til ulike lyskilder.

Omfang: Inkluderer PCB-er for LED-belysning, lysstoffrørballaster, glødelamper med dimmerfunksjon og andre kretskort for alle belysningssituasjoner.

Led pcb

Dette er et PCB spesielt utformet for LED-lyskilder, tilhører en underkategori av belysnings-PCB-er. Den brukes kun til LED-belysningsutstyr (som LED-pærer, spotlights, gatelys og lysstrimler) og må tilpasses de egenskapene som kjennetegner LED-er, som lav spenning, høy strøm og høy varmeproduksjonsegenskaper til LED-er.

Omfang: Kun for LED-belysningssituasjoner, det er en kjernekomponent i belysnings-PCB-er (utgjør over 90 %, ettersom LED-er for tiden er dominerende lyskilde).

Relevans og praktisk anvendelse

Inkluderingsforhold: LED-PCB er hovedkategori for belysnings-PCB. Ettersom LED-er erstatter tradisjonelle lyskilder, er mer enn 95 % av belysnings-PCB-er på markedet i dag LED-PCB-er. Derfor settes «belysnings-PCB» i daglig snakke

ofte direkte lik «LED-PCB», men strengt tatt har de to ulik omfang.

Designforskjeller:

Tradisjonelle belysnings-PCB-er (som f.eks. ballast-PCB for flermlamper): Ingen sterk varmeavgivelse er nødvendig; FR-4-substrat er tilstrekkelig. Fokuset bør ligge på å optimere isolasjonen av høyspenningsdriftskretsen.

LED-PCB-er: Varmeavgivelse må prioriteres (aluminium-/kobber-substrater). Kretsen må tilpasses LED-enes konstante strømstyringsegenskaper for å unngå lysnedbrytning forårsaket av strømsvingninger.

Overlappende scenarier: Alle LED-PCB-er inngår i kategorien belysnings-PCB-er, men ikke alle belysnings-PCB-er er LED-PCB-er.

Belysnings-PCB design må balansere varmeavledning, elektrisk ytelse, strukturell kompatibilitet og bransjestandarder. De viktigste utfordringene ligger i termisk styring og elektromagnetisk kompatibilitet, med følgende nøkkeloverveielser: Kjerneutfordringer for design

Utfordringer ved termisk styring

• Ufordelene: LED-er og andre lyskilder genererer konsentrert varme under drift. Dårlig varmeavledning kan føre til akselerert lysnedbrytning, forkortet levetid og til og med komponentfeil. Tradisjonelle FR-4-substrater har dårlig varmeledningsevne, noe som krever en balanse mellom varmeavledning og kostnad i metallbaserte PCB-design.

• Bakliggende årsaker: Belysnings-PCB er plassbegrenset, noe som gjør det vanskelig å plassere store varmeavledningsstrukturer. Forskjellige lyskilder har betydelig forskjellige oppvarmingsegenskaper, noe som krever målrettet optimalisering av varme dispersjonsdesign.

Elektromagnetiske interferensproblemer (EMI)

• Ufordelene: Driverkretser har en tendens til å generere elektromagnetisk stråling, som kan forstyrre kontrollsignaler til belysningsutstyr eller nærliggende elektroniske enheter. Videre må belysnings-PCB-er oppfylle EMC sertifiseringskrav.

• Bakliggende årsaker: Belysnings-PCB-er integrerer ofte strømforsyning, kontroll og lyskildekretser, med høye og lave spenningsspenninger som eksisterer side ved side, noe som gjør elektromagnetisk kobling enkel. Det kompakte designet fører til tett avstand mellom

ledere, noe som øker risikoen for forstyrrelser.

Struktur og monteringskompatibilitet

• Ufordelene: Belysningsarmaturer finnes i ulike former (ringformet, buet, ekstra tynne), noe som krever at belysnings-PCB-er tilpasses disse uregelmessige strukturene samtidig som en kompakt komponentplassering sikres; utendørs belysnings-PCB-er må også oppfylle

vann- og støvtett, samt vibrasjonsbestandige krav.

• Rotårsak: Belysningsarmatur for sivil/kommerciell bruk har strenge krav til utseende og størrelse, noe som krever PCB-konstruksjoner som balanserer elektrisk funksjonalitet med mekanisk montering.

Elektrisk sikkerhet og pålitelighet

• Ufordelene: Belysnings-PCB involverer tilkobling til hovedstrøm og lavspente lyskilder. Utilstrekkelig isolasjon mellom høy og lav spenning kan lett føre til lekkasjer og kortslutninger. Langvarig drift i høy temperatur/fukt miljøer kan føre til kretsaldring og loddforbindelsesfeil.

• Bakliggende årsaker: Belysningsutstyr brukes i komplekse situasjoner med høye sikkerhetskrav.

Viktige designoverveielser Valg av substrat:

• Lavtytbelysning: FR-4 substrat brukes, og varmeavledning forbedres ved å øke kobberarealet;

• Middels og høytytbelysning: aluminiumsbasert PCB foretrekkes, og kobbersubstrat eller keramisk PCB brukes ved ekstremt høy effekt;

• Fleksibelt belysning: bruker PI-substrat med høy termisk ledningsevne, med aluminiumsvarmeavleder i baksiden.

Kretsløps- og pad-design:

LED-padder bruker et "varmeledende pad"-design for å øke kontaktarealet med substratet og raskt lede bort varme;

høyeffektskretsen bruker bredere kopperfolie og tykkere kopper (2 oz og over) for å redusere motstand og varmeutvikling;

store områder med kopperfolie unngås for å redusere PCB-bøyning forårsaket av termisk spenning.

Plasseringsoptimalisering:

Varmegenererende komponenter er fordelt for å unngå varmekonsentrasjon; driverkretsen og lyskildekretsen er plassert separat for å forhindre at varme fra driver-IC-en overføres til LED-en.

Hensyn til elektromagnetisk kompatibilitet i designet

Linjeisolasjon:

Avstanden mellom høyspennings- og lavspenningsledninger er ≥3 mm, og hovedstrømsledningen og lavspenningslyskildelen er isolert med en isoleringsrinne;

EMI-filtere er lagt til inngangs-/utgangsterminalene på drivkretsen for å undertrykke elektromagnetisk stråling.

Jordingdesign:

Enkeltpunktsjording brukes for å unngå å danne jordløkker;

metallbasert substrat i en metallbasert PCB må jordes for å forbedre skjermevirkningen;

følsomme komponenter bør plasseres nær jordet kobberfolie for å redusere forstyrrelser.

Kableringsregler:

Høyfrekvensledninger er korte og rette for å unngå krusedulle kablering;

strømledninger og signalledninger krysses vinkelrett for å redusere elektromagnetisk kobling.