Công nghệ PCB - Làm thế nào để thiết kế PCB LED?

Để hiểu thiết kế LED PCB, trước tiên chúng ta cần hiểu nguyên tắc làm việc của LED. LED là một thiết bị bán dẫn trạng thái rắn phát ra ánh sáng bằng cách giải phóng năng lượng để tạo ra photon khi các electron và lỗ kết hợp lại. Các vật liệu bán dẫn khác nhau và quy trình sản xuất xác định các đặc điểm chính của LED, chẳng hạn như màu sắc, độ sáng và hiệu quả sáng. Ví dụ, đèn LED xanh phổ biến thường sử dụng vật liệu gallium nitride (GaN) và đạt được phát sáng xanh hiệu quả bằng cách kiểm soát chính xác nồng độ doping và cấu trúc tinh thể của vật liệu. Trong đèn LED trắng, đèn LED xanh thường được sử dụng để kích thích phốt pho màu vàng để trộn ánh sáng trắng. Bằng cách này, hiệu suất và phân phối phốt pho có tác động quan trọng đến chất lượng ánh sáng trắng, chẳng hạn như nhiệt độ màu sắc và chỉ số hiển thị màu sắc.

Có một số yếu tố cơ bản cần xem xét khi thiết kế đèn LED PCB. Thứ nhất là layout. Sắp xếp hợp lý vị trí của đèn LED trên PCB theo số lượng, loại và yêu cầu ứng dụng. Ví dụ, trong các ứng dụng chiếu sáng, để đạt được hiệu ứng chiếu sáng đồng nhất, đèn LED thường được sắp xếp theo khoảng cách và sắp xếp nhất định. Bố cục phổ biến bao gồm bố cục ma trận và bố cục tròn. Tiếp theo là thiết kế mạch, đòi hỏi tính toán và thiết kế chính xác về chiều rộng, chiều dài và hướng của dây dẫn để đảm bảo rằng dòng điện có thể được phân phối đồng đều cho mỗi đèn LED, đồng thời giảm thiểu điện trở và cảm ứng đường dây, giảm tiêu thụ điện năng và nhiễu tín hiệu. Thứ ba là thiết kế tản nhiệt, chọn vật liệu và cấu trúc tản nhiệt thích hợp, chẳng hạn như sử dụng chất nền kim loại (MCPCB), thêm tản nhiệt, v.v., để cải thiện hiệu quả tản nhiệt và đảm bảo đèn LED hoạt động trong phạm vi nhiệt độ thích hợp. Chẳng hạn như diode điện áp ổn định, cầu chì và như vậy, nó có thể ngăn chặn hiệu quả đèn LED bị hỏng do nguồn điện bất thường và cải thiện độ tin cậy của hệ thống.

Thiết kế LED PCB

Giai đoạn thiết kế LED PCB là quan trọng nhất, và lỗi có thể có nghĩa là mạch bị lỗi hoặc bị lỗi. Tạo một mạch bảng LED đơn giản nên rất đơn giản. Tuy nhiên, khi bạn phải tạo ra các loại phức tạp và hiệu suất cao hơn, tình hình thay đổi. Sử dụng các quy tắc này để hoàn hảo thiết kế của bạn.

1. Bảng mạch LED tạo ra rất nhiều nhiệt, đòi hỏi thiết kế quản lý nhiệt thực tế. Về vấn đề này, chúng tôi đề nghị như sau:

(1) Sử dụng vật liệu dẫn nhiệt hiệu quả, chẳng hạn như nhôm hoặc lõi kim loại khác

(2) Xem xét sử dụng đầy đồng lớn và gắn miếng đệm nhiệt vào chúng

(3) Thành phần không gian đúng cách để ngăn chặn tích tụ nhiệt

(4) Sử dụng vias nhiệt trong các bảng đa lớp để truyền nhiệt

(5) Trong các mạch công suất cao, bao gồm bộ rửa nhiệt và các tính năng làm mát khác

2. Đèn LED trên bảng PCB chỉ có thể hoạt động theo yêu cầu khi được kết nối với nguồn điện chính xác và mạch điều khiển hoặc các thành phần điều khiển khác. Đảm bảo những điều sau đây trong giai đoạn thiết kế:

(1) Các mạch cung cấp điện và điều khiển phù hợp với các yêu cầu hoặc xếp hạng điện áp và dòng điện LED

(2) Thêm các thiết bị bảo vệ surge và quá dòng chẳng hạn như cầu chì và bypass hoặc tách tụ điện

(3) Đặt mạch lái xe gần đèn LED và đèn LED để tránh mất mát và giảm điện áp

(4) Đảm bảo kỹ thuật đặt đất thích hợp và sử dụng kích thước dấu vết thích hợp

(5) Đảm bảo bao gồm các điểm kiểm tra PCB

3. Thực hiện theo các thực tiễn thích hợp khi bố trí và định tuyến, nếu không quá trình lắp ráp PCB LED có thể thất bại. Cách bố trí không đúng cũng có thể gây ra các vấn đề hoạt động sau đó.

(1) Đường công suất và mặt đất đến LED trước khi tín hiệu điều khiển

(2) Tách nguồn điện khỏi dấu vết tín hiệu và tránh các đoạn ngắn để ngăn chặn nhiễu

(3) Nếu thiết kế một bảng PCB LED SMD, đặt các chip cùng nhau để làm cho lắp ráp dễ dàng hơn

Thiết kế PCB LED cung cấp nhiều lựa chọn, có thể thích ứng, hiệu quả về chi phí và hiệu quả, chất lượng cho phép chúng được sử dụng trong nhiều môi trường. Hầu hết các ứng dụng là trong thế giới chiếu sáng. Hầu hết các đèn hiện đại sử dụng diode phát sáng, và loại PCB này là tiêu chuẩn cho nhiều đèn, từ đèn nhà đến những đèn được lắp đặt trong văn phòng và cơ sở thương mại hoặc công nghiệp. Ngày nay, ánh sáng ngoài trời cũng dần dần trở thành dựa trên LED. Trong lĩnh vực ô tô, đèn LED được sử dụng rộng rãi và hầu hết đèn ô tô sử dụng công nghệ này. Các PCB này là xương sống của quảng cáo và màn hình khác, hỗ trợ các chip phát sáng và cung cấp khả năng tiêu tan nhiệt tuyệt vời.

Trong bối cảnh ủng hộ toàn cầu bảo vệ môi trường xanh, thiết kế LED PCB cũng sẽ chú ý nhiều hơn đến bảo vệ môi trường. Các thiết kế trong tương lai sẽ sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường hơn, chẳng hạn như vật liệu nền có thể phân hủy, hàn không chì, v.v., để giảm ô nhiễm môi trường. Đồng thời, bằng cách tối ưu hóa thiết kế để cải thiện hiệu quả chiếu sáng của đèn LED, giảm tiêu thụ năng lượng và đạt được tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải. Ví dụ, phát triển vật liệu bán dẫn mới và quy trình sản xuất để cải thiện hiệu quả chuyển đổi quang điện của đèn LED, để đèn LED tiêu thụ ít điện hơn ở cùng độ sáng.

Tóm lại, thiết kế LED PCB chạy qua toàn bộ quá trình từ việc công nhận các nguyên tắc cơ bản đến việc áp dụng các công nghệ chính, và sau đó đến các thực tiễn ứng dụng đa kịch bản và triển vọng xu hướng trong tương lai. Nó tích hợp kiến ​​thức đa ngành và liên tục phá vỡ các cấp độ kỹ thuật như phân tán nhiệt, điện và quang học để đáp ứng nhu cầu của các lĩnh vực khác nhau như ánh sáng, hiển thị và ô tô. Trong tương lai, với sự tiến bộ của xu hướng thông minh, tích hợp và bảo vệ môi trường xanh, LED PCB sẽ tiếp tục đổi mới trong lĩnh vực công nghệ điện tử, tạo ra một môi trường ánh sáng tốt hơn, hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường cho nhân loại và thúc đẩy các ngành công nghiệp liên quan đến một giai đoạn phát triển mới.