Осветительная печатная плата

Обзор

Платы освещения представляют собой печатные платы, специально разработанные для различных продуктов освещения. Они являются основными несущими и соединительными компонентами светотехнического оборудования, в основном используются для размещения светодиодных чипов/элементов, схемы драйвера компоненты и реализация передачи питания и управления отводом тепла. Они подходят для различных сценариев освещения, таких как светодиодное освещение, драйверы традиционных люминесцентных ламп и солнечное освещение, при этом платы для светодиодного освещения являются основным типом применения на данный момент.

Печатные платы для освещения — это печатные платы, специально разработанные с учетом характеристик осветительного оборудования. Их основные преимущества связаны с отводом тепла, адаптируемостью и надежностью требований к сценариям освещения, как указано ниже:

Специализированная конструкция для отвода тепла обеспечивает долгий срок службы источника света

Основные печатные платы для светодиодов обладают теплопроводностью, значительно превышающей теплопроводность обычных печатных плат FR-4. Теплопроводность алюминиевых плат составляет 1~3 Вт/(м・К), в то время как у медных плат она достигает 200~400 Вт/(м・К). Они могут быстро отводить тепло, выделяемое светодиодными чипами во время работы, предотвращая снижение яркости и перегорание из-за перегрева, а также значительно продлевая срок службы светодиодного осветительного оборудования . Некоторые высококлассные керамические печатные платы для освещения также могут быть адаптированы под требования теплоотвода в сценариях ультравысокой мощности.

Адаптация к структурным и функциональным требованиям осветительного оборудования

• Гибкая форма: Может быть изготовлена в виде кольца, дуги, гибкой или неправильной жесткой пластины в зависимости от конструкции светильника, что позволяет адаптироваться к монтажному пространству различных ламп, таких как лампочки, прожекторы и уличные фонари;

• Интеграция функций: Поддерживает интеграцию цепи драйвера светодиода, управляющей цепи и цепи источника света на одной печатной плате, упрощая внутреннюю конструкцию лампы и снижая сложность сборки;

• Совместимость с корпусами: Адаптируется к различным формам упаковки светодиодов, таким как SMD и DIP, удовлетворяя требования к установке источников света в различных осветительных продуктах.

Высокая термостойкость и экологическая надежность

Изготовлен с использованием термостойких оснований и чернил, устойчивых к пайке, что позволяет выдерживать температурный диапазон работы светодиодов в течение длительного времени (-20~85℃), а некоторые специальные осветительные печатные платы могут даже работать в экстремальных условиях -40~125℃ без деформации основания, старения цепи или отслаивания покрытия, устойчивого к пайке, вызванных высокой температурой; в то же время обладает хорошими свойствами защиты от влаги и коррозии, подходит для различных видов внутреннего и наружного освещения scenarios.

Стабильные электрические характеристики снижают риск выхода из строя

Оптимизированная разводка цепи уменьшает влияние электромагнитных помех на стабильность свечения светодиодов; печатная плата для высокомощного освещения использует увеличенную ширину медной фольги и толстослойную медную конструкцию для снижения сопротивления линий, предотвращения падения напряжения или перегрева линий при передаче высокого тока и обеспечения стабильности яркости и электробезопасности осветительного оборудования.

Баланс между стоимостью и производительностью

Для гражданского освещения можно использовать недорогие печатные платы FR-4, которые удовлетворяют потребности маломощных светодиодов; для средних и высокомощных приложений используются алюминиевые печатные платы, обеспечивающие эффективный отвод тепла при умеренной стоимости, что обеспечивает баланс между производительностью и экономичностью. стандартизированные производственные процессы снижают затраты на массовое производство и облегчают обслуживание и замену, дополнительно повышая общую экономическую эффективность.

Соответствует стандартам безопасности осветительной индустрии

Строго соблюдаются стандарты изоляции и огнестойкости для осветительного оборудования, чтобы предотвратить возникновение аварийных ситуаций, таких как короткое замыкание и пожар, особенно в коммерческих и промышленных системах освещения, обеспечивая высокий уровень безопасности требования.

Осветительная печатная плата и LED-печатная плата не являются полностью независимыми понятиями; между ними существует отношение включения и вложенного, а также общего и конкретного применения. Основные различия и взаимосвязи можно четко определить из такие параметры, как определение, область применения и характеристики:

Основные определения и различия в области применения

Осветительная печатная плата

Это общее название для печатных плат, специально разработанных для всех типов осветительного оборудования, охватывающих все виды освещения . Их основная функция — обеспечение электрических соединений, поддержка компонентов и управление отводом тепла для различных осветительных продуктов, адаптация к рабочим характеристикам различных источников света.

Область применения: включает печатные платы для светодиодного освещения, электронных пускорегулирующих аппаратов для люминесцентных ламп, диммеров для ламп накаливания и других печатных плат для всех сценариев освещения.

Ый печатный блок

Это печатная плата специально разработанные для светодиодных источников света, относящиеся к подкатегории печатных плат для освещения. Они используются только в светодиодном осветительном оборудовании (например, светодиодные лампы, прожекторы, уличные фонари и световые полосы) и должны соответствовать низкому напряжению, высокому току, и высокой теплоотдачи светодиодов.

Область применения: только для сценариев светодиодного освещения, является ключевым компонентом печатных плат освещения (составляя более 90 %, поскольку светодиоды в настоящее время являются основным источником освещения).

Актуальность и практическое применение

Иерархические отношения: печатные платы для светодиодов (LED PCB) являются основной подкатегорией печатных плат для освещения. По мере того как светодиоды вытесняют традиционные источники света, более 95% печатных плат для освещения на рынке сегодня представляют собой LED PCB. Поэтому в повседневной речи термин «печатная плата для освещения» часто напрямую отождествляется с «LED PCB», однако строго говоря, объем этих понятий различается.

Различия в конструкции:

Традиционные печатные платы для освещения: Не требуют интенсивного отвода тепла; достаточно применения подложки FR-4. Основное внимание следует уделять оптимизации изоляции высоковольтной цепи управления.

Печатные платы для светодиодов (LED PCB): Необходимо в первую очередь обеспечить отвод тепла. Электрическая схема должна соответствовать характеристикам источника постоянного тока светодиодов, чтобы избежать потускнения света, вызванного колебаниями тока.

Сценарии с перекрытием: Все светодиодные печатные платы относятся к категории печатных плат освещения, но не все печатные платы освещения являются светодиодными.

Осветительная печатная плата конструкция должна обеспечивать баланс между рассеиванием тепла, электрическими характеристиками, структурной совместимостью и отраслевыми стандартами. Основные проблемы связаны с тепловым управлением и электромагнитной совместимостью, с учетом следующих ключевые моменты: Основные проблемы проектирования

Проблемы термического управления

• Проблемы: Светодиоды и другие источники света выделяют концентрированное тепло в процессе работы. Недостаточный отвод тепла может привести к ускоренному затуханию света, сокращению срока службы и даже выходу компонентов из строя. Традиционные подложки FR-4 обладают низкой теплопроводностью, что требует баланса между эффективностью теплоотвода и стоимостью при использовании металлических печатных плат.

• Причины возникновения: Печатные платы освещения ограничены в габаритах, что затрудняет размещение крупных конструкций для отвода тепла. Разные источники света имеют существенно различающиеся характеристики нагрева, что требует целенаправленной оптимизации систем теплоотвода.

Проблемы электромагнитных помех (EMI)

• Проблемы: Цепи водителя склонны к генерации электромагнитного излучения, которое может мешать управляющим сигналам осветительного оборудования или окружающих электронных устройств. Кроме того, печатные платы освещения должны соответствовать требованиям ЭМС сертификации.

• Причины возникновения: Печатные платы освещения часто объединяют цепи источника питания, управления и источника света, при этом высоковольтные и низковольтные цепи сосуществуют, что облегчает электромагнитную связь. Конструкция малого размера приводит к близкому расположению проводников, увеличивая риск помех. проводников, увеличивая риск помех.

Соответствие конструкции и установки

• Проблемы: Осветительные приборы бывают различных форм (кольцеобразные, изогнутые, сверхтонкие), поэтому печатные платы освещения должны соответствовать этим нестандартным структурам, обеспечивая компактное размещение компонентов; печатные платы наружного освещения также должны соответствовать требованиям по защите от воды, пыли и вибрации.

• Корневая причина: Осветительные приборы гражданского и коммерческого назначения предъявляют жесткие требования к внешнему виду и размерам, что требует разработки печатных плат, обеспечивающих баланс между электрической функциональностью и механической установкой.

Электробезопасность и надежность

• Проблемы: Печатные платы освещения подключаются к сетевому питанию и низковольтным источникам света. Недостаточная изоляция между высоким и низким напряжением может легко привести к утечкам и коротким замыканиям. Длительная работа в условиях высокой температуры и влажности может вызывать старение схемы и отказ паяных соединений.

• Причины возникновения: Осветительное оборудование используется в сложных условиях с высокими требованиями к безопасности.

Основные аспекты проектирования Выбор основы:

• Освещение малой мощности: Используется плата FR-4, а теплоотвод обеспечивается увеличением площади медных участков;

• Освещение средней и высокой мощности: предпочтительно использование алюминиевой печатной платы, а для сверхвысокой мощности — медной или керамической платы;

• Гибкое освещение: используется подложка из PI с высокой теплопроводностью и алюминиевый радиатор.

Конструкция схемы и контактных площадок:

Контактные площадки светодиодов используют конструкцию «теплопроводной площадки» для увеличения площади контакта с подложкой и быстрого отвода тепла;

мощная цепь использует более широкую медную фольгу и более толстую медь (2 унции и выше) для снижения сопротивления и выделения тепла;

избегают больших участков медной фольги, чтобы уменьшить деформацию печатной платы, вызванную термическим напряжением.

Оптимизация размещения:

Компоненты, выделяющие тепло, распределены, чтобы избежать локализации нагрева; цепь драйвера и цепь источника света расположены отдельно, чтобы предотвратить передачу тепла от ИС драйвера к светодиоду.

Учет требований по электромагнитной совместимости

Изоляция линий:

Расстояние между линиями высокого и низкого напряжения составляет ≥3 мм, а силовая линия и линия источника низкого напряжения изолированы с помощью изолирующего паза;

На входных/выходных клеммах схемы управления добавлены фильтры ЭМИ для подавления электромагнитного излучения.

Конструкция заземления:

Используется одноточечное заземление, чтобы избежать образования контуров заземления;

металлическая подложка печатной платы на металлической основе должна быть заземлена для усиления экранирующего эффекта;

чувствительные компоненты следует размещать ближе к заземлённой медной фольге, чтобы уменьшить помехи.

Правила трассировки:

Высокочастотные линии должны быть короткими и прямыми, избегая извилистых соединений;

линии питания и сигнальные линии пересекаются перпендикулярно для уменьшения электромагнитной связи.