Omfattande översikt för LED-kretskort

LED-kretskort är ett kretskort som bär och driver lysdioder (LED). Det är en fysisk plattform men också avgörande för LED-prestanda, livslängd och tillförlitlighet. I den här artikeln ska vi gå igenom kärnorna i LED-kretskort, relaterade anteckningar och tillämpningar.

1. Kärnegenskaper och krav för LED-kretskort

På grund av den specifika tillämpningen av lysdioder skiljer sig bärarkretskorten från vanliga kretskort:

● Hög värmeledningsförmåga: När LED-lampor avger ljus omvandlas endast cirka 15–25 % av dess elektriska energi till ljus och majoriteten omvandlas till värme. Om värmen inte kan avledas omedelbart eller åtminstone snabbt, kommer det att leda till ljusförsämring, försämrad färgtemperatur och dramatiskt förkortad livslängd. Därför är värmeavledning den primära faktorn vid LED-kretskort.

● Hög strömkapacitet: Speciellt för högeffekts-LED och LED-matriser med hög densitet måste kretskortsspåren kunna motstå höga strömmar och inte överhettas.

● Optiska överväganden: Kretskortslayouten (LED-matris, avstånd etc.) påverkar direkt ljusets jämnhet och de optiska effekterna. Ibland appliceras en vit eller högreflekterande lödmask för att förbättra ljusets effektivitet.

● Tillförlitlighet: Lysdioder används ofta i miljöer som kräver långvarig och kontinuerlig drift (såsom belysning och displayer), och kretskortet måste ha utmärkt värmebeständighet, fuktbeständighet och mekanisk hållfasthet.

2. Vanliga typer av LED-kretskort (kategoriserade efter substratmaterial)

Detta är det viktigaste sättet att kategorisera LED-kretskort, baserat på värmeavledning och effekt.

3. Viktiga design- och tillverkningsprocesser

1) Termisk design:

● Värmeledningsvägar: Utforma en rimlig värmeledningsväg för att låta värme färdas från LED-chipet → dynor → PCB-kopparfolie → isoleringsskikt → metallsubstrat → och slutligen avges till luften genom kylflänsen.

● Kylfläns/Kylfläns: Högeffekts-LED-kretskort kräver vanligtvis en extra kylfläns av aluminiumprofil monterad på baksidan av metallsubstratet.

● Termiska vior: I FR-4 flerskiktskort används en uppsättning termiska vior för att leda värme från lysdioderna på framsidan till det underliggande kopparplanet eller kylflänslagret.

2) Layout och routing:

● LED-matriser: jämn fördelning för att undvika lokal överhettning.

● Spårbredd: Beräkna spårbredd, baserat på drivström, för att minska resistans och värmegenerering.

● Symmetrisk layout: För multi-LED-matriser, designa symmetriskt för att säkerställa strömstyrka och ljusstyrka.

3) SMT och lödning:

● Vanligtvis använder LED-kretskort ytmonteringsteknik.

● Reflowlödning är den vanligaste lödningsprocessen. Noggrann kontroll av ugnstemperaturen krävs för att förhindra att LED-lamporna skadas på grund av överhettning.

● Dyndesign: Överensstämmer med LED-kapslingens specifikationer för att säkerställa god lödstyrka och värmeledningsförmåga.

4) Specialprocesser (för metallsubstrat):

● V-skärning: Underlättar separeringen av flera små skivor från panelen.

● Immersion Gold/OSP: Skyddar lödplattorna och förbättrar lödbarheten.

4. Tillämpningar

● Allmänbelysning: LED-lampor, panelbelysning, gatubelysning, industri- och gruvbelysning.

● Bilbelysning: Varselljus, strålkastare, interiörbelysning, bromsljus.

● Bakgrundsbelysta skärmar: LCD-bakgrundsbelysning för TV-apparater, bildskärmar och bärbara datorer.

● Reklam och displayer: LED-displayer, reklamlampor och skyltar.

● Konsumentelektronik: Stämningsbelysning, bakgrundsbelysning på tangentbordet och indikatorlampor på smarta hem.

● Specialbelysning: Växtbelysning, medicinska steriliseringslampor och scenbelysning.

5. Sammanfattning: Design och materialval

1) Strömförsörjningsnivå och substratmaterial:

< 1W / Låg densitet: FR-4 är valfritt.

1W / Högdensitetsbelysning: Aluminiumsubstrat är att föredra.

>10W / Extrema miljöer: Överväg keramiskt eller kopparsubstrat.

2) Definiera elektriska parametrar: LED-arbetsspänning/ström, drivmetod (konstant ström/konstant spänning), styrsignaler (t.ex. PWM-dimning, RGB).

3) Systemisk integration av värmeavledning: Kretskortskortet måste utformas i samband med höljet och kylflänsen, med hänsyn till termiska gränssnittsmaterial (termiskt fett/kyldynor).

4) Optisk: Kretskortslayouten måste matcha den optiska designen för linsen, reflektorn eller ljusledarplattan och -röret.

5) Leveranskedja och kostnad: Välj den mest kostnadsvänliga lösningen som har bra prestanda och tillförlitlighet (aluminiumsubstrat är ett av de bästa alternativen).

Trender i framtiden:

1. Integrering: Integrera LED-drivkretsar, styrkretsar och LED-kretsar på samma kretskort (t.ex. COB-kapsling), vilket resulterar i mindre storlek och mer stabil prestanda.

2. Intelligens: Integrera sensorer (ljusstyrka, temperatur, fuktighet, RF, radar etc.) och kommunikationsmoduler (IoT, Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee) på kretskortet för att uppnå intelligent dimning, färgförskjutning och -justering samt nätverkskontroll.

3. Hög densitet och miniatyrisering: Med utvecklingen av Mini/Micro LED-teknik kommer de tekniska kraven för PCB att öka avsevärt, från linjenoggrannhet, planhet och värmeavledningsförmåga, vilket kräver framsteg inom HDI och speciella substrattekniker.

Sammanfattningsvis är LED-kretskort bäraren och skärningspunkten mellan fyra huvudfaktorer: optik, elektronik, termodynamik och mekanik. En framgångsrik LED-produkt måste ha den optimala balansen mellan dessa fyra aspekter.

Benlida har tillverkat kretskort och kretskortsbaserat material i 14 år. Vi tillverkar en mängd olika LED-kretskort för många kunder, från den inhemska marknaden till den globala marknaden. Du är välkommen att kontakta Benlida när du behöver kretskort för LED-produkter!