LED-piirilevy on painettu piirilevy, joka sisältää ja käyttää valodiodeja (LEDejä). Se on fyysinen alusta, mutta myös ratkaisevan tärkeä LEDien suorituskyvyn, käyttöiän ja luotettavuuden kannalta. Tässä artikkelissa käymme läpi LED-piirilevyjen ytimet, niihin liittyvät huomautukset ja sovellukset.
LEDien tietyn käyttötarkoituksen vuoksi kantolevyt eroavat tavallisista piirilevyistä:
● Korkea lämmönjohtavuus: Kun LED lähettää valoa, vain noin 15–25 % sen sähköenergiasta muuttuu valoksi ja suurin osa lämmöksi. Jos lämpöä ei voida haihduttaa välittömästi tai ainakin nopeasti, se johtaa valon heikkenemiseen, värilämpötilan heikkenemiseen ja lyhentää käyttöikää merkittävästi. Siksi lämmönhukka on ensisijainen huomio LED-piirilevyissä.
● Suuri virrankestokyky: Erityisesti suuritehoisten LEDien ja tiheästi asennettujen LED-ryhmien piirilevyjohtojen on kestettävä suuria virtoja eivätkä ylikuumene.
● Optiikkaan liittyviä huomioitavia seikkoja: Piirilevyn asettelu (LED-ryhmä, valojen välistys jne.) vaikuttaa suoraan valon tasaisuuteen ja optisiin vaikutuksiin. Joskus käytetään valkoista tai korkean heijastavuuden juotosmaskia valon tehokkuuden parantamiseksi.
● Luotettavuus: LEDejä käytetään usein ympäristöissä, jotka vaativat pitkäaikaista ja jatkuvaa toimintaa (kuten valaistuksessa ja näytöissä), ja piirilevyn on oltava erinomainen lämmönkestävyyden, kosteudenkestävyyden ja mekaanisen lujuuden suhteen.
Tämä on tärkein tapa luokitella LED-piirilevyjä lämmönhukkamäärän ja tehontuoton perusteella.
| Tyyppi | Alustamateriaalit | Ominaisuudet | Sovellukset |
| FR-4-piirilevy | Lasikuituepoksihartsi | Edullinen, hyvin kehittynyt teknologia, mutta huono lämmönjohtavuus (~0,3 W/mK) | Vähätehoiset LEDit, merkkivalot, LED-nauhat, yleisvalaistus sisätiloihin. |
| Metallialustan piirilevy | Alumiini (alumiinialusta), joskus kupari. | Erinomainen lämmönhukka (alumiinialustan lämmönjohtavuus 1,0–4,0 W/mK). Rakenne: kuparifoliopiirikerros + eristävä dielektrinen kerros + metallinen pohjakerros. | Yleisin vaihtoehto, jota käytetään laajalti tehokkaissa LED-katuvalaisimissa, ajoneuvovaloissa, kirkkaissa sisävalaistuksissa ja lavavalaisimissa. |
| Keraaminen alustapiirilevy | Alumiinioksidi, alumiininitridi jne. | Erinomainen lämmönhukka (alumiininitridi voi saavuttaa 170-230 W/mK), korkea jännitekestävyys, korkean lämpötilan kestävyys, hyvä eristys, mutta korkeat kustannukset ja hauraus. | Erittäin tehokkaat LEDit, autojen ajovalot, LED-sirujen pakkausalustat, edistyneet optiset laitteet. |
| Joustava piirilevy | Joustavat materiaalit, kuten polyimidi | joustava, taipuisa ja ohut. Vaikka lämmönhukka on yleensä keskimääräistä, valinnainen ja joustava muotojen osalta | Joustavat LED-valonauhat, puettavat laitteet, taustavalot ja kaarrevalaistus |
| Kuparipiirilevyt | Kupari | Parempi lämmönpoistolle kuin alumiinialustat, mutta kalliimpi ja painavampi. | Äärimmäiset vaatimukset lämmön haihduttamiselle, kuten suuritehoiset kohdevalot. |
1) Lämpösuunnittelu:
● Lämpöreitit: Suunnitellaan kohtuullinen lämmönjohtavuusreitti, jonka avulla lämpö voi kulkea LED-sirulta → liitäntälevyiltä → piirilevyn kuparifoliolta → eristävälle kerrokselle → metallialustalle ja lopulta haihtua ilmaan jäähdytysrivan kautta.
● Jäähdytyselementti/jäähdytyselementti: Suuritehoiset LED-piirilevyt vaativat tyypillisesti ylimääräisen alumiiniprofiilista valmistetun jäähdytyselementin, joka on asennettu metallialustan takaosaan.
● Lämpöläpiviennit: FR-4-monikerroslevyissä käytetään useita lämpöläpivientejä lämmön johtamiseksi etupuolen LEDeistä alla olevaan kuparitasoon tai jäähdytysrivakerrokseen.
2) Asettelu ja reititys:
● LED-ryhmät: tasainen valonjako paikallisen ylikuumenemisen välttämiseksi.
● Jäljen leveys: Laske jälkileveys käyttövirran perusteella resistanssin ja lämmöntuotannon vähentämiseksi.
● Symmetrinen asettelu: Usean LEDin ryhmät on suunniteltava symmetrisesti virran ja kirkkauden varmistamiseksi.
3) SMT ja juottaminen:
● LED-piirilevyissä käytetään tyypillisesti pinta-asennustekniikkaa.
● Reflow-juotos on yleisimmin käytetty juotosprosessi. Uunin lämpötilan tarkka hallinta on tarpeen LEDien ylikuumenemisen aiheuttamien vaurioiden estämiseksi.
● Juotosalustan muotoilu: Täyttää LED-kotelon vaatimukset hyvän juotoslujuuden ja lämmönjohtavuuden varmistamiseksi.
4) Erikoisprosessit (metallialustoille):
● V-leikkaus: Helpottaa useiden pienten lautojen erottamista paneelista.
● Immersion Gold/OSP: Suojaa juotosalustoja ja parantaa juotettavuutta.
● Yleisvalaistus: LED-lamput, paneelivalot, katuvalot, teollisuus- ja kaivosvalot.
● Autovalaistus: Päiväajovalot, ajovalot, sisävalaistus, jarruvalot.
● Näyttöjen taustavalaistus: LCD-taustavalot televisioille, näytöille ja kannettaville tietokoneille.
● Mainonta ja näytöt: LED-näytöt, mainosvalot ja kyltit.
● Kulutuselektroniikka: Tunnelmavalot, näppäimistön taustavalot ja merkkivalot älykodissa.
● Erikoisvalaistus: Kasvikasvatusvalot, lääketieteellisen steriloinnin valot ja näyttämövalaistus.
1) Virtalähteen taso ja alustamateriaalit:
< 1 W / Matala tiheys: FR-4 on valinnainen.
1 W / Suuritehoinen valaistus: Alumiinialusta on suositeltava.
>10W / Äärimmäiset ympäristöt: Harkitse keraamista tai kuparista alustaa.
2) Määrittele sähköiset parametrit: LEDin käyttöjännite/virta, ohjaustapa (vakiovirta/vakiojännite), ohjaussignaalit (esim. PWM-himmennys, RGB).
3) Lämmön haihdutuksen systeeminen integrointi: Piirilevy on suunniteltava yhdessä kotelon ja jäähdytyselementin kanssa ottaen huomioon lämpörajapintamateriaalit (lämpötahna/tyynyt).
4) Optinen: Piirilevyn asettelun on vastattava linssin, heijastimen tai valo-ohjauslevyn ja -putken optista suunnittelua.
5) Toimitusketju ja kustannukset: Valitse kustannustehokkain ratkaisu, joka on sekä suorituskykyinen että luotettava (alumiinimateriaalit ovat yksi parhaista vaihtoehdoista).
1. Integrointi: Integroi LED-ohjainpiirit, ohjauspiirit ja LED-sirut samalle piirilevylle (esim. COB-kotelointi), mikä johtaa pienempään kokoon ja vakaampaan suorituskykyyn.
2. Älykkyys: Integroi anturit (valoisuus, lämpötila, kosteus, radiotaajuus, tutka jne.) ja viestintämoduulit (IoT, Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee) piirilevylle älykkään himmennyksen, värinsiirron ja -säädön sekä verkonhallinnan saavuttamiseksi.
3. Suuri tiheys ja pienentäminen: Mini/Micro LED -teknologian kehittyessä piirilevyjen teknologiset vaatimukset kasvaisivat merkittävästi linjatarkkuudesta tasaisuuteen ja lämmönpoisto-ominaisuuksiin, mikä edellyttäisi HDI- ja erityisten alustateknologioiden kehitystä.
Yhteenvetona voidaan todeta, että LED-piirilevyt ovat neljän päätekijän, optiikan, elektroniikan, termodynamiikan ja mekaniikan, kantaja ja leikkauspiste. Menestyvän LED-tuotteen on oltava optimaalisesti tasapainossa näiden neljän osa-alueen välillä.
Benlida on valmistanut piirilevyjä ja piirilevyasemia 14 vuoden ajan. Valmistamme erilaisia LED-piirilevyjä lukuisille asiakkaille kotimaisista kansainvälisiin markkinoihin. Ota yhteyttä Benlidaan, kun tarvitset piirilevyä LED-tuotteisiin!
fi
WhatsApp