Друкована плата освітлення

Огляд

Друковані плати для освітлення — це друковані плати, спеціально розроблені для різних світлотехнічних виробів. Вони є основними елементами-носіями та з'єднувачами в освітлювальному обладнанні, призначені переважно для розміщення світлодіодних кристалів/чіпів, схем керування живленням компонентів і забезпечення передачі електроживлення та управління відведенням тепла. Використовуються в різних сценаріях освітлення, таких як світлодіодне освітлення, драйвери традиційних люмінесцентних ламп і сонячне освітлення, причому на сьогоднішній день домінуючим типом застосування є друковані плати для світлодіодного освітлення.

Друковані плати для освітлення — це плати, спроектовані з урахуванням особливостей освітлювального обладнання. Їхніми ключовими перевагами є ефективне відведення тепла, адаптивність і надійність

у відповідності до вимог освітлювальних систем, як зазначено нижче:

Спеціалізований дизайн відведення тепла забезпечує тривалий термін служби джерела світла

Основні друковані плати для світлодіодів мають теплопровідність, що значно перевершує теплопровідність звичайних друкованих плат FR-4. Теплопровідність алюмінієвих друкованих плат становить 1~3 Вт/(м・К), тоді як мідні друковані плати мають теплопровідність до 200~400 Вт/(м・К). Вони можуть швидко відводити тепло, що генерується світлодіодними чіпами під час роботи, запобігаючи спаду яскравості та перегоранню через перегрів і значно подовжуючи термін служби світлодіодного обладнання (від тисяч годин для звичайних друкованих плат до десятків тисяч годин). Деякі високоякісні керамічні друковані плати для освітлення також можуть бути адаптовані до вимог відведення тепла в сценаріях ультрависокої потужності.

Адаптація до конструктивних і функціональних вимог освітлювального обладнання

• Гнучка форма: Можуть бути індивідуально виготовлені у вигляді кілець, дуг, гнучких або неправильних форм жорстких плат відповідно до дизайну лампи, адаптуючись до монтажного простору різних ламп, таких як лампочки, прожектори та вуличне освітлення;

• Інтегровані функції: Підтримує інтеграцію схеми драйвера LED, керуючої схеми (димування, сенсори) та схеми джерела світла на одній платі PCB, спрощуючи внутрішню структуру лампи та зменшуючи складність збирання;

• Сумісність з корпусами: Адаптується до різних форм корпусів LED, таких як SMD та DIP (черезотвірні), задовольняючи вимоги до монтажу джерел світла в різних освітлювальних продуктах.

Висока стійкість до температур та експлуатаційна надійність

Виготовлений із високотемпературних підкладок та фоторезистивного лаку, може тривалий час витримувати температурний діапазон роботи LED (-20~85℃), а деякі спеціальні освітлювальні PCB навіть можуть працювати в екстремальних умовах -40~125℃ без деформації підкладки, старіння проводів чи відшарування фоторезисту через високу температуру; одночасно має хороші властивості волого- та корозійностійкості, підходить для різноманітного внутрішнього та зовнішнього освітлення сценаріїв.

Стабільна електрична продуктивність зменшує ризик виходу з ладу

Оптимізована схема розташування елементів (розділення кіл драйвера та джерела світла) зменшує вплив електромагнітних перешкод на стабільність світіння світлодіодів; друкована плата потужного освітлення використовує розширену мідну фольгу та конструкцію з товстої міді, щоб

зменшити опір лінії, уникнути падіння напруги або перегріву лінії під час передачі великого струму та забезпечити стабільність яскравості та електробезпеку освітлювального обладнання.

Баланс між вартістю та продуктивністю

Для побутових освітлювальних застосувань можна використовувати недорогу друковану плату FR-4 для освітлення, щоб задовольнити потреби малопотужних світлодіодів; для середніх та потужних застосувань використовуються алюмінієві друковані плати для ефективного відведення тепла при помірній вартості, забезпечуючи баланс між продуктивністю та економічністю; стандартизовані виробничі процеси знижують витрати на масове виробництво та сприяють обслуговуванню та заміні, що ще більше підвищує загальну ефективність витрат.

Відповідає стандартам безпеки освітлювальної галузі

Суворо дотримуйтесь стандартів ізоляції та вогнестійкості для освітлювального обладнання, щоб запобігти небезпеці короткого замикання та пожеж, особливо в комерційних і промислових сценаріях освітлення, забезпечуючи високий рівень безпеки вимоги.

Друкована плата освітлення та світлодіодна друкована плата не є цілком незалежними поняттями; між ними існує відношення включення та часткової належності, а також загального й конкретного застосування. Основні відмінності та зв'язки можна чітко розмежувати за такі визначення, як визначення, охоплення та характеристики:

Основні визначення та різниця в охопленні

Друкована плата освітлення

Це загальний термін для друкованих плат, спеціально розроблених для всіх типів освітлювального обладнання, охоплює всі типи освітлення . Їхня основна функція — забезпечувати електричні з'єднання, підтримку компонентів і управління відведенням тепла для різних освітлювальних продуктів, адаптується до робочих характеристик різних джерел світла.

Охоплення: включає друковані плати для світлодіодного освітлення, баластів люмінесцентних ламп, димування ламп розжарювання та інші друковані плати для всіх сценаріїв освітлення.

Led pcb

Це друкована плата спеціально розроблена для світлодіодних джерел світла, належить до підкатегорії друкованих плат для освітлення. Використовується виключно в обладнанні зі світлодіодним освітленням (такому як світлодіодні лампи, точкові світильники, вуличне освітлення та світлодіодні стрічки) і має відповідати таким характеристикам світлодіодів, як низька напруга, великий струм, та високі характеристики виділення тепла світлодіодів.

Охоплення: лише для сценаріїв світлодіодного освітлення, є ключовим компонентом друкованих плат освітлення (складає понад 90%, оскільки світлодіоди наразі є основним джерелом освітлення).

Актуальність та практичне застосування

Відношення входження: СД-друкована плата є основною підкатегорією друкованої плати освітлення. Оскільки світлодіоди замінюють традиційні джерела світла, понад 95% друкованих плат освітлення на ринку зараз є СД-друкованими платами. Тому в повсякденній мові "друкована плата освітлення"

часто безпосередньо ототожнюється з "СД-друкованою платою", але з технічного боку ці два поняття мають різний охоплювальний обсяг.

Розбіжності в проектуванні:

Традиційні друковані плати освітлення (наприклад, друковані плати електромагнітних пускових апаратів для флуоресцентних ламп): Не вимагають сильного відведення тепла; матеріалу основи FR-4 достатньо. Основна увага має приділятися оптимізації ізоляції високовольтного драйвера.

Світлодіодні друковані плати: Пріоритетною повинна бути тепло-відведення (алюмінієві/мідні основи). Електричні ланцюги мають бути адаптовані до характеристик постійного струму світлодіодів, щоб уникнути згасання світла через коливання струму.

Перекриваються сценарії: Усі світлодіодні друковані плати належать до категорії друкованих плат освітлення, але не всі друковані плати освітлення є світлодіодними.

Друкована плата освітлення конструкція має забезпечувати баланс між відведенням тепла, електричними характеристиками, конструктивною сумісністю та промисловими стандартами. Основні виклики пов’язані з терморегулюванням і електромагнітною сумісністю, зокрема наступні головні моменти: Основні конструкторські виклики

Виклики термального управління

• Виклики: Світлодіоди та інші джерела світла генерують концентроване тепло під час роботи. Погане відведення тепла може призвести до прискореного зниження яскравості, скорочення терміну служби та навіть виходу компонентів з ладу. Традиційні підкладки FR-4 мають погану теплопровідність, що вимагає балансу між відведенням тепла та вартістю при проектуванні металевих друкованих плат.

• Кореневі причини: Друковані плати для освітлення обмежені у просторі, що ускладнює розміщення великих конструкцій для відведення тепла. Різні джерела світла мають суттєво різні характеристики нагріву, що вимагає цільової оптимізації систем відведення тепла.

Проблеми електромагнітних перешкод (ЕМП)

• Виклики: Керуючі схеми схильні до генерації електромагнітного випромінювання, яке може заважати керуючим сигналам освітлювального обладнання або навколишніх електронних пристроїв. Крім того, друковані плати освітлення повинні відповідати вимогам ЕМС сертифікації.

• Кореневі причини: Друковані плати освітлення часто інтегрують джерело живлення, керуючу та світлодіодну схеми, де високовольтні та низьковольтні ланцюги існують одночасно, що сприяє легкому електромагнітному зв'язку. Конструкція малого розміру призводить до близького розташування стежок, збільшуючи ризик перешкод.

трейсів, збільшуючи ризик перешкод.

Сумісність конструкції та монтажу

• Виклики: Освітлювальні прилади мають різноманітні форми (кільцеподібні, вигнуті, надтонкі), тому друковані плати освітлення повинні відповідати цим неправильним структурам і забезпечувати компактне розташування компонентів; друковані плати для зовнішнього освітлення також повинні відповідати вимогам

водонепроникності, пилозахищеності та стійкості до вібрацій.

• Корінна причина: Світлодіодні пристрої цивільного/комерційного призначення мають жорсткі вимоги до зовнішнього вигляду та розмірів, що вимагає проектування друкованих плат, які поєднують електричну функціональність і механічне кріплення.

Електробезпека та надійність

• Виклики: Друковані плати для освітлення підключаються до мережі живлення та використовують джерела низької напруги. Недостатня ізоляція між високою та низькою напругою може призвести до витоку струму та короткого замикання. Тривала робота в умовах високої температури/вологи може спричинити старіння електронних компонентів та вихід з ладу паяних з'єднань.

• Кореневі причини: Освітлювальні прилади використовуються в складних умовах експлуатації з високими вимогами до безпеки.

Основні аспекти проектуванняВибір основи:

• Освітлення малої потужності: Використовується основа FR-4, а відведення тепла забезпечується за рахунок збільшення площі мідних ділянок;

• Освітлення середньої та високої потужності: переважно використовуються алюмінієві друковані плати, а для ультрависоких потужностей — мідні або керамічні плати;

• Гнучке освітлення: використовується підкладка з високою теплопровідністю PI з алюмінієвим радіатором.

Конструкція схеми та контактних майданчиків:

Контактні майданчики світлодіодів мають конструкцію «теплопровідний майданчик» для збільшення площі контакту з підкладкою та швидкого відведення тепла;

потужний ланцюг використовує ширший мідний фольговий шар і товщу мідь (2 унції та більше), щоб зменшити опір і виділення тепла;

великі ділянки мідної фольги уникнено, щоб зменшити деформацію друкованої плати, спричинену термічним напруженням.

Оптимізація розташування:

Компоненти, що виділяють тепло, розподілені, щоб уникнути концентрації тепла; ланцюги драйвера та джерела світла розташовані окремо, щоб запобігти передачі тепла від ІМС драйвера до світлодіода.

Врахування електромагнітної сумісності

Розділення ліній:

Відстань між високовольтними та низьковольтними лініями становить ≥3 мм, а мережевий живильний провід і лінія низької напруги ізольовані за допомогою ізоляційного жолоба;

На вхідних/вихідних затискачах схеми керування додаються фільтри ЕМІ для пригнічення електромагнітного випромінювання.

Конструкція заземлення:

Використовується одноточкове заземлення, щоб уникнути утворення контурів заземлення;

металеву основу друкованої плати на металевій основі необхідно заземлити для підвищення ефекту екранування;

чутливі компоненти слід розміщувати ближче до заземленої мідної фольги, щоб зменшити перешкоди.

Правила трасування:

Високочастотні лінії мають бути короткими та прямими, щоб уникнути петель у розводці;

живильні лінії та сигнальні лінії перетинаються під прямим кутом, щоб зменшити електромагнітне зв’язування.