Płyta PCB do oświetlenia

Przegląd

Płytka obwodów oświetleniowych to płytki obwodów drukowanych specjalnie zaprojektowane do różnych produktów oświetleniowych. Są one podstawowym nośnikiem i komponentem łączącym urządzeń oświetleniowych, głównie służącym do mocowania chipów/kulek LED, obwodów sterujących komponentów oraz realizacji przesyłu energii i zarządzania odprowadzaniem ciepła. Nadają się do różnych zastosowań oświetleniowych, takich jak oświetlenie LED, tradycyjne sterowniki lamp fluorescencyjnych i oświetlenie solarnie zasilane, przy czym obecnie dominującym typem zastosowania są płytki PCB do oświetlenia LED obecnie głównym typem zastosowania.

Płytki PCB do oświetlenia to płytki specjalnie zaprojektowane z uwzględnieniem cech charakterystycznych dla urządzeń oświetleniowych. Ich główne zalety koncentrują się wokół wymagań dotyczących odprowadzania ciepła, dostosowania i niezawodności w zastosowaniach oświetleniowych, szczegółowo opisanych poniżej:

Zaawansowany projekt odprowadzania ciepła zapewnia długi okres użytkowania źródła światła

Płytki drukowane typu mainstream dla LED charakteryzują się przewodnością cieplną znacznie przewyższającą przewodność zwykłych płytek FR-4. Płytki drukowane na bazie aluminium mają przewodność cieplną 1~3 W/(m・K), podczas gdy płytki na bazie miedzi osiągają przewodność cieplną aż do 200~400 W/(m・K). Szybko odprowadzają ciepło generowane przez czipy LED podczas pracy, zapobiegając przyciemnianiu się światła i przepalaniu się diod z powodu przegrzania, znacznie wydłużając żywotność opraw oświetleniowych LED . Niektóre wysokiej klasy płytki PCB oświetleniowe ceramiczne mogą również być dostosowane do wymagań odprowadzania ciepła w przypadku oświetlenia o ultra wysokiej mocy.

Dostosowanie do wymagań konstrukcyjnych i funkcjonalnych opraw oświetleniowych

• Elastyczny kształt: Mogą być dostosowane do kształtu pierścienia, łuku, giętkiej formy lub nieregularnej płyty sztywnej zgodnie z projektem lampy, dostosowując się do przestrzeni montażowej różnych opraw, takich jak żarówki, reflektory i lampy uliczne;

• Zintegrowane funkcje: Umożliwia integrację obwodu sterownika LED, obwodu sterowania i obwodu źródła światła na tej samej płytce PCB, upraszczając strukturę wewnętrzną lampy i zmniejszając trudności montażu;

• Kompatybilność z opakowaniami: Dostosowuje się do różnych form opakowań LED, takich jak SMD i DIP, spełniając wymagania dotyczące montażu źródeł światła w różnych produktach oświetleniowych.

Odporność na wysoką temperaturę i niezawodność środowiskowa

Wykonane z podłoży odpornych na wysokie temperatury oraz farby utwardzanej UV, mogą wytrzymać zakres temperatur pracy LED przez dłuższy czas (-20~85℃), a niektóre specjalne płytki PCB oświetleniowe mogą nawet dostosować się do ekstremalnych warunków -40~125℃ bez odkształcenia podłoża, starzenia się obwodu ani odspajania farby utwardzanej UV spowodowanego wysoką temperaturą; równocześnie charakteryzują się dobrą odpornością na wilgoć i korozję, nadając się do różnych zastosowań w oświetleniu wewnętrznym i zewnętrznym scenariusze.

Stabilne właściwości elektryczne zmniejszają ryzyko awarii

Optymalizacja układu obwodu zmniejsza wpływ zakłóceń elektromagnetycznych na stabilność świecenia LED; płytki PCB do oświetlenia wysokoprądowego posiadają poszerzoną folię miedzianą oraz konstrukcję z grubej miedzi, aby zmniejszyć opór linii, uniknąć spadku napięcia lub przegrzania linii podczas przesyłania dużego prądu oraz zapewnić stabilność jasności i bezpieczeństwo elektryczne urządzenia oświetleniowego.

Równowaga między kosztem a wydajnością

W zastosowaniach oświetleniowych użytku cywilnego można wykorzystać niskokosztową płytkę PCB FR-4 do zasilania LED o małej mocy; w zastosowaniach średniej i dużej mocy stosuje się płytki PCB z podłożem aluminiowym, umożliwiające efektywne odprowadzanie ciepła przy umiarkowanym koszcie, co zapewnia równowagę między wydajnością a ekonomiką; standaryzowane procesy produkcji redukują koszty produkcji seryjnej i ułatwiają konserwację oraz wymianę, co dalszym stopniu poprawia ogólną opłacalność. umiarkowanym koszcie, zapewniając równowagę między wydajnością a ekonomiką; standaryzowane procesy produkcji redukują koszty produkcji seryjnej i ułatwiają konserwację oraz wymianę, co dalszym stopniu poprawia ogólną opłacalność.

Spełnia normy bezpieczeństwa branży oświetleniowej

Ścisłe przestrzeganie standardów izolacji i wygaszania płomienia dla urządzeń oświetleniowych w celu zapobiegania zagrożeniom takim jak zwarcia i pożary, szczególnie w komercyjnych i przemysłowych rozwiązaniach oświetleniowych, spełniającym wysokie wymagania bezpieczeństwa wymagania.

Płyta PCB do oświetlenia a PCB LED nie są całkowicie niezależnymi pojęciami; istnieje między nimi związek zawierania i zawierania się, ogólnych i konkretnych zastosowań. Główne różnice i powiązania można wyraźnie rozróżnić pod kątem wymiary takie jak definicja, zakres i cechy charakterystyczne:

Podstawowe definicje i różnice w zakresie

Płyta PCB do oświetlenia

To ogólna nazwa dla płytek PCB specjalnie zaprojektowanych do wszystkich typów urządzeń oświetleniowych, obejmująca wszystkie rodzaje oświetlenia . Ich podstawową funkcją jest zapewnienie połączeń obwodów, podpory dla komponentów oraz zarządzanie odprowadzaniem ciepła dla różnych produktów oświetleniowych, dostosowując się do charakterystyki pracy różnych źródeł światła.

Zakres: Obejmuje płytki PCB do oświetlenia LED, dławików lamp fluorescencyjnych, przyciemniania żarówek, oraz inne płytki obwodów dla wszystkich scenariuszy oświetleniowych.

Led pcb

To płytka PCB specjalnie zaprojektowana dla źródeł światła LED, należąca do podkategorii płytek oświetleniowych PCB. Służy wyłącznie urządzeniom oświetleniowym LED (takim jak żarówki LED, reflektory, lampy uliczne i taśmy świetlne) i musi być dostosowana do niskiego napięcia, dużego prądu oraz dużego wydzielania ciepła przez diody LED. oraz dużą generacją ciepła przez diody LED.

Zakres: Tylko dla zastosowań oświetleniowych LED, jest to kluczowy komponent płytek oświetleniowych (stanowi ponad 90%, ponieważ diody LED są obecnie głównym źródłem światła).

Znaczenie i zastosowanie praktyczne

Stosunek zawierania: PCB LED to główna podkategoria płytek do oświetlenia. W miarę jak diody LED zastępują tradycyjne źródła światła, obecnie ponad 95% płytek PCB do oświetlenia dostępnych na rynku to płytki LED. Dlatego też w potocznym ujęciu „PCB do oświetlenia” jest często utożsamiane bezpośrednio z „PCB LED”, jednak ściśle rzecz biorąc, zakresy obu pojęć są różne.

Różnice w projektowaniu:

Tradycyjne płytki PCB oświetlenia: Nie wymagają intensywnego odprowadzania ciepła; podłoże FR-4 jest wystarczające. Należy skupić się na optymalizacji izolacji obwodu wysokiego napięcia.

Płytki LED: Odprowadzanie ciepła musi mieć pierwszeństwo. Obwód musi być dostosowany do cech sterowania prądem stałym diod LED, aby uniknąć przyciemniania spowodowanego fluktuacjami prądu.

Scenariusze nakładania się: Wszystkie płytki LED PCB należą do kategorii płytek oświetleniowych PCB, ale nie wszystkie płytki oświetleniowe PCB są płytkami LED.

Płyta PCB do oświetlenia projekt musi zapewniać równowagę między odprowadzaniem ciepła, wydajnością elektryczną, kompatybilnością konstrukcyjną a normami branżowymi. Główne wyzwania dotyczą zarządzania temperaturą i kompatybilności elektromagnetycznej, zgodnie z poniższym kluczowe zagadnienia: Główne wyzwania projektowe

Wyzwania związane z zarządzaniem ciepłem

• Wyzwania: Dioda LED i inne źródła światła generują skoncentrowane ciepło podczas pracy. Słabe odprowadzanie ciepła może prowadzić do przyspieszonego osłabiania się światła, skrócenia żywotności oraz nawet uszkodzenia elementów. Tradycyjne podłoża FR-4 charakteryzują się niską przewodnością cieplną, co wymaga znalezienia kompromisu między odprowadzaniem ciepła a kosztem w konstrukcjach płytek PCB na bazie metalu. przewodność cieplna, wymagający równowagi między odprowadzaniem ciepła a kosztem w projektach płytek PCB opartych na metalu.

• Podstawowe przyczyny: Płytki PCB do oświetlenia są ograniczone pod względem przestrzeni, co utrudnia rozmieszczenie dużych struktur chłodzących. Różne źródła światła mają istotnie różne charakterystyki grzania, co wymaga ukierunkowanej optymalizacji projektów odprowadzania ciepła. odprowadzania ciepła.

Problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI)

• Wyzwania: Obwody sterownika mają tendencję do wytwarzania promieniowania elektromagnetycznego, które może zakłócać sygnały sterujące urządzeń oświetleniowych lub otaczających urządzeń elektronicznych. Ponadto płytki PCB oświetleniowe muszą spełniać wymagania dotyczące certyfikacji EMC wymagania certyfikacyjne.

• Podstawowe przyczyny: Płytki PCB oświetleniowe często integrują zasilanie, sterowanie i obwody źródła światła, przy czym obwody wysokiego i niskiego napięcia współistnieją, co ułatwia sprzężenie elektromagnetyczne. Projekt o małych gabarytach powoduje bliskie rozmieszczenie ścieżek, zwiększając ryzyko zakłóceń. ścieżek, zwiększając ryzyko zakłóceń.

Zgodność konstrukcyjna i montażowa

• Wyzwania: Oprawy oświetleniowe występują w różnych kształtach (pierścieniowe, wygięte, nadzwyczaj cienkie), co wymaga od płytek PCB oświetleniowych dopasowania się do tych nieregularnych struktur przy jednoczesnym zapewnieniu kompaktowego układu komponentów; płytki PCB do oświetlenia zewnętrznego muszą również spełniać wymagania dotyczące odporności na wodę, kurz oraz wibracje.

• Główne przyczyny: Oświetlenie cywilne/komercyjne ma rygorystyczne wymagania dotyczące wyglądu i rozmiaru, co wymaga projektowania płytek PCB zapewniających równowagę między funkcjonalnością elektryczną a montażem mechanicznym.

Bezpieczeństwo i niezawodność elektryczna

• Wyzwania: Płytki PCB w oświetleniu są podłączone do sieci energetycznej oraz współpracują z niskonapięciowymi źródłami światła. Niewystarczająca izolacja pomiędzy wysokim a niskim napięciem może łatwo prowadzić do przecieków i zwartych obwodów. Długotrwała praca w warunkach wysokiej temperatury/wilgotności może powodować starzenie się obwodu i uszkodzenia złącz lutowniczych.

• Podstawowe przyczyny: Urządzenia oświetleniowe są stosowane w złożonych scenariuszach eksploatacji przy wysokich standardach bezpieczeństwa.

Główne aspekty projektoweWybór podłoża:

• Oświetlenie niskomocowe: Stosuje się podłoże FR-4, a odprowadzanie ciepła wspomagane jest przez zwiększenie powierzchni miedzi;

• Oświetlenie średniomocowe i wysokomocowe: preferowane są płytki PCB na aluminiowej podstawie, natomiast dla mocy ultra-wysokich stosuje się podkład miedziany lub ceramiczny;

• Elastyczne oświetlenie: używany jest podkład o wysokiej przewodności cieplnej z tworzywa PI, z podsadzkiem aluminiowym

Projekt obwodu i płytek:

Płytki LED wykorzystują projekt „płytki przewodzącej ciepło”, aby zwiększyć powierzchnię kontaktu z podłożem i szybko odprowadzać ciepło;

obwód wysokiej mocy wykorzystuje szerską folię miedzianą i grubszą miedź (2 uncje i więcej), aby zmniejszyć opór i generowanie ciepła;

unika się dużych powierzchni folii miedzianej, aby zmniejszyć wyginanie płytki PCB spowodowane naprężeniem termicznym.

Optymalizacja układu:

Komponenty generujące ciepło są rozmieszczone rozproszenie, aby uniknąć koncentracji ciepła; obwód sterownika i obwód źródła światła są oddzielone, aby zapobiec przekazywaniu ciepła z układu sterującego IC do LED.

Zagadnienia projektowe związane z kompatybilnością elektromagnetyczną

Izolacja linii:

Odległość między liniami wysokiego i niskiego napięcia wynosi ≥3 mm, a linia zasilania sieciowego i linia źródła światła niskiego napięcia są odizolowane przez żłobek izolacyjny;

Do terminali wejściowych/wyjściowych obwodu sterowania dodano filtry EMI w celu ograniczenia promieniowania elektromagnetycznego.

Projekt uziemienia:

Zastosowano uziemienie jednopunktowe, aby uniknąć powstawania pętli uziemienia;

podłoże metalowe płytki PCB na bazie metalu musi być uziemione, aby wzmocnić efekt ekranowania;

komponenty wrażliwe powinny być umieszczone blisko folii miedzianej połączonej z uziemieniem, aby zmniejszyć zakłócenia.

Zasady układania ścieżek:

Ścieżki wysokich częstotliwości są krótkie i proste, aby uniknąć wijących się połączeń;

ścieżki zasilające i sygnałowe przecinają się pod kątem prostym, aby zmniejszyć sprzęganie elektromagnetyczne.