Omfattende oversikt for LED-kretskort

LED-kretskort er et kretskort som bærer og driver lysdioder (LED-er). Det er en fysisk plattform, men også avgjørende for LED-ytelse, levetid og pålitelighet. I denne artikkelen skal vi se nærmere på kjernene i LED-kretskort, relaterte notater og bruksområder.

1. Kjerneegenskaper og krav til LED-kretskort

På grunn av den spesifikke bruken av LED-er, er bærer-PCB-ene forskjellige fra vanlige PCB-er:

● Høy varmeledningsevne: Når LED sender ut lys, vil bare rundt 15–25 % av den elektriske energien bli omdannet til lys, og mesteparten vil bli omdannet til varme. Hvis varmen ikke kan avgis umiddelbart eller i det minste raskt, vil det føre til lysforringelse, forringelse av fargetemperatur og dramatisk forkorte levetiden. Derfor er varmespredning den primære faktoren når det gjelder LED-kretskort.

● Høy strømbelastningskapasitet: Spesielt for høyeffekts-LED-er og LED-arrays med høy tetthet, må PCB-sporene kunne tåle store strømmer og ikke overopphetes.

● Optiske hensyn: PCB-oppsettet (LED-matrise, avstand osv.) påvirker direkte ensartetheten i lysutbyttet og de optiske effektene. Noen ganger brukes en hvit eller høyreflekterende loddemaske for å forbedre lysutbytteeffektiviteten.

● Pålitelighet: LED-lys brukes ofte i miljøer som krever langvarig og kontinuerlig drift (som belysning og skjermer), og kretskortet må ha utmerket varmebestandighet, fuktighetsbestandighet og mekanisk styrke.

2. Vanlige typer LED-kretskort (kategorisert etter substratmateriale)

Dette er den viktigste måten å kategorisere LED-PCB-er på, basert på varmespredning og effekt.

3. Viktige design- og produksjonsprosesser

1) Termisk design:

● Termiske baner: Utforme en rimelig varmeledningsbane som lar varmen bevege seg fra LED-brikken → pads → PCB-kobberfolie → isolerende lag → metallsubstrat → og til slutt forsvinne ut i luften gjennom kjøleribben.

● Kjøleribbe/kjøleribbe: Høyeffekts LED-kretskort krever vanligvis en ekstra kjøleribbe i aluminiumsprofil montert på baksiden av metallsubstratet.

● Termiske viaer: I FR-4 flerlagskort brukes en rekke termiske viaer til å lede varme fra LED-ene på forsiden til det underliggende kobberplanet eller kjøleribbelaget.

2) Oppsett og ruting:

● LED-arrayer: jevn fordeling for å unngå lokal overoppheting.

● Sporbredde: Beregn sporbredden, basert på drivstrøm, for å redusere motstand og varmeutvikling.

● Symmetrisk layout: For multi-LED-arrayer, design symmetrisk for å sikre strømstyrke og lysstyrke.

3) SMT og lodding:

● LED-kretskort bruker vanligvis overflatemonteringsteknologi.

● Reflow-lodding er den vanligste loddeprosessen. Nøyaktig kontroll av ovnstemperaturen er nødvendig for å forhindre at LED-lysene blir skadet på grunn av overoppheting.

● Putedesign: Samsvarer med LED-pakkens spesifikasjoner for å sikre god loddestyrke og varmeledningsevne.

4) Spesialprosesser (for metallsubstrater):

● V-kutt: Gjør det lettere å separere flere små plater fra panelet.

● Immersion Gold/OSP: Beskytter loddeputer og forbedrer loddbarheten.

4. Bruksområder

● Generell belysning: LED-pærer, panellys, gatelys, industri- og gruvebelysning.

● Bilbelysning: Dagslys, frontlykter, innvendig atmosfærebelysning, bremselys.

● Bakgrunnsbelyste skjermer: LCD-bakgrunnsbelysning for TV-er, skjermer og bærbare datamaskiner.

● Reklame og displayer: LED-displayer, reklamelys og skilt.

● Forbrukerelektronikk: Omgivelseslys, bakgrunnsbelysning på tastatur og indikatorlamper på smarthjem.

● Spesialbelysning: Plantelys, medisinske steriliseringslys og scenebelysning.

5. Sammendrag: Design og materialvalg

1) Strømforsyningsnivå og substratmaterialer:

< 1W / Lav tetthet: FR-4 er valgfritt.

1W / Høy tetthetsbelysning: Aluminiumsubstrat er å foretrekke.

>10W / Ekstreme miljøer: Vurder keramisk eller kobbersubstrat.

2) Definer elektriske parametere: LED-driftsspenning/-strøm, drivmetode (konstant strøm/konstant spenning), kontrollsignaler (f.eks. PWM-dimming, RGB).

3) Systemisk integrering av varmespredning: Kretskortkortet må utformes i forbindelse med kabinettet og kjøleribben, med hensyn til termiske grensesnittmaterialer (termisk fett/puter).

4) Optisk: Kretskortoppsettet må samsvare med den optiske utformingen av linsen, reflektoren eller lyslederplaten og -røret.

5) Forsyningskjede og kostnader: Velg den mest kostnadsvennlige løsningen som er god på ytelse og pålitelighet (aluminiumsubstrater er et av de beste alternativene).

Trender i fremtiden:

1. Integrasjon: Integrer LED-driverbrikker, kontrollkretser og LED-brikker på samme PCB (f.eks. COB-pakke), noe som resulterer i mindre størrelse og mer stabil ytelse.

2. Intelligens: Integrer sensorer (lysstyrke, temperatur, fuktighet, RF, radar osv.) og kommunikasjonsmoduler (IoT, Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee) på PCB-en for å oppnå intelligent dimming, fargeskift og -justering og nettverkskontroll.

3. Høy tetthet og miniatyrisering: Med utviklingen av Mini/Micro LED-teknologi vil teknologikravene for PCB øke betydelig, fra linjenøyaktighet, flathet og varmespredningsevner, til fremskritt innen HDI og spesielle substratteknologier.

Avslutningsvis er LED-kretskort bæreren og skjæringspunktet mellom fire hovedfaktorer: optikk, elektronikk, termodynamikk og mekanikk. Et vellykket LED-produkt må ha den optimale balansen mellom disse fire aspektene.

Benlida har produsert PCB og PCBA i 14 år, og vi produserer en rekke LED-PCB for mange kunder fra det innenlandske til det globale markedet. Du er velkommen til å kontakte Benlida når du trenger PCB til LED-produkter!