Işıklandırma Projeniz için Doğru Alüminyum LED PCB Lamp Plate Nasıl Seçilir: Tam Bir Rehber

LED aydınlatma, enerji verimliliği, uzun ömrü ve çok yönlülüğü ile endüstride devrim yarattı, ancak performansı bir kritik bileşene bağlıdır: PCB lamba plaka.Geleneksel FR-4 PCB'ler, yüksek güçlü LED'lerin (10W+) ürettiği ısı ile başa çıkmak için mücadele ediyorAlüminyum LED PCB lamba plakaları (aynı zamanda metal çekirdekli PCB veya MCPCB olarak da adlandırılır):FR-4'ten 5×10 kat daha hızlı ısı dağıtmak için tasarlanmıştır, bu paneller, sokak lambalarından ticari aşağı lambalara kadar yüksek performanslı aydınlatma sistemlerinin omurgasıdır.

Doğru alüminyum LED PCB'yi seçmek sadece “sıcaklığa dayanıklı” bir tablo seçmekle ilgili değildir. PCB'lerin termal, mekanik ve elektrik özelliklerini projenizin “benzersiz ihtiyaçlarına" (örneğin.Bu kılavuz, seçim sürecinin her aşamasında size rehberlik eder: alüminyum PCB türlerini anlamaktan malzemeleri karşılaştırmaya,Sıcaklık gereksinimlerinin hesaplanmasıİster bir konut LED ampulü, ister büyük ölçekli bir endüstriyel aydınlatma sistemi tasarlıyorsanız, bu kılavuz, dayanıklı, verimli,ve maliyetli LED aydınlatma.

Önemli Önemli Noktalar
1Alüminyum LED PCB'ler yüksek güçlü LED'ler için pazarlık edilemez: >5W LED'ler için, alüminyum PCB'ler bağlantı sıcaklıklarını FR-4'e kıyasla 25-40 °C azaltarak ömrü 50.000 ila 100.000+ saat uzatabilir.
2.Tüm alüminyum PCB'ler eşit değildir: Tek katmanlı MCPCB'ler düşük güçlü lambalar (örneğin, 3W ampuller) için çalışırken, yüksek güçlü sistemler (örneğin, 100W sokak lambaları) için çok katmanlı tasarımlara ihtiyaç vardır.
3.Termik iletkenlik kraldır: 6061 (155 W/m·K) gibi alüminyum sınıfları, dış mekan veya endüstriyel aydınlatma için kritik olan ısı dağılımı açısından 1050 (209 W/m·K) gibi daha ucuz seçeneklerden daha iyidir.
4Maliyet vs. performans meseleleri: Seramik PCB'ler alüminyumdan daha iyi bir ısı yönetimi sunar, ancak 3'ten 5 kat daha pahalıdır; alüminyum aydınlatma projelerinin% 90'ında ideal dengeyi bulur.
5Çevre faktörleri tasarımı yönlendirir: Dışarısı aydınlatma, UV dirençli lehim maskeleri ile su geçirmez alüminyum PCB'leri gerektirirken, iç mekan tasarımları boyut ve maliyete öncelik verir.

Alüminyum LED PCB lamba plaka nedir?
Seçime dalmadan önce, alüminyum LED PCB'lerin benzersiz olmasını ve neden geleneksel aydınlatma seçeneklerinden üstün olduklarını anlamak önemlidir.
Bir alüminyum LED PCB lamba plaka, iletken olmayan FR-4 substratını ince bir alüminyum çekirdeğe dönüştüren özel bir devre kartıdır.LED çiplerinden ısı çekmek ve havaya dağıtmakYapı tipik olarak üç katmanı içerir:
1.Üst katman (Devre katmanı): LED'leri, dirençleri ve sürücüleri bağlayan bakır izleri (1 ′′ 3 oz kalınlığı), kısa devreyi önlemek için lehim maskesi ile basılmıştır.
2İzolasyon Katmanı (Termal Arayüz): Bakır devresini alüminyum çekirdeğinden ayıran ince, ısı ileten bir polimer (örneğin, epoksi reçine).Dengeli yalıtım (elektriksel şortlardan kaçınmak için) ve termal iletkenlik (sıcaklık aktarmak için).
3Alüminyum çekirdeği: Isıyı dağıtan temel katman (0.8 ∼3.2 mm kalınlığında). Alüminyum düşük maliyeti, hafif ağırlığı ve mükemmel ısı iletkenliği (100 ∼250 W/m·K) karşılığında FR-4 ∼ 0.2 ∼0.0 olarak tercih edilir.4 W/m·K.

Neden Alüminyum PCB'ler LED'ler için FR-4'ten Daha Etkili
LED'ler, kızgın ampullerle karşılaştırıldığında “soğuk” olmasına rağmen “sıcaklık üretir. 10W LED için “%70 “%80 “enerji “ ısı olarak kaybedilir.
a. FR-4 PCB'ler: Tj'nin 120°C'yi (çoğu LED için maksimum güvenli sınır) aşmasına neden olan tuzak ısısı. Bu, 10,000 saat sonra parlaklığı% 30 oranında azaltır ve ömrü yarıya düşürür.
b. Alüminyum PCB'ler: Tj'yi 80 °C'nin altında tutarak, ısıyı LED'den uzaklaştırır. Bu, 50.000 saat sonra% 90 parlaklığı korur ve LED'in tam nominal ömrüne ulaşmasını sağlar.

Alüminyum LED PCB lamba plakalarının türleri
Alüminyum LED PCB'ler, her biri belirli aydınlatma uygulamalarına uygun üç ana konfigürasyona sahiptir. Doğru türü seçmek LED gücüne, devre karmaşıklığına ve alan kısıtlamalarına bağlıdır.

1Tek katmanlı alüminyum PCB'ler
Tasarım: Alüminyum çekirdeğin üzerinde tek bir bakır katmanı, aralarında yalıtım katmanı. Basit, düşük profilli ve üretimi kolay.
Kullanım vakaları: LED şerit lambaları, konut ampul modülleri (35W) ve kabin altındaki aydınlatma.
Sınırlama: Tek bakır tabakası nedeniyle karmaşık devreleri destekleyemez (örneğin, birden fazla LED sürücüsü veya sensör).

2Çift Katmanlı Alüminyum PCB'ler
Tasarım: Alüminyum çekirdeği sandviçleyen iki bakır katman (1 ′′ 2 oz her biri), bir tanesi sinyal izleri için, bir tanesi de yer veya güç uçakları için.
Kullanım vakaları: Ticari aşağı lambalar (10 ′′ 30W), panel lambaları ve otomotiv iç aydınlatma.
Avantaj: Karmaşıklık ve maliyeti dengeler. Çok katmanlı panellerin masrafı olmadan daha fazla işlevsellik gerektiren aydınlatma için idealdir (örneğin, karartma kontrolleri).

3Çok katmanlı alüminyum PCB'ler
Tasarım: Merkezi ısı dağıtıcı katman olarak alüminyum çekirdeği olan 4 ′′8 bakır katman.
Kullanım vakaları: Yüksek güçlü sokak lambaları (50 ′′ 200W), stadyum aydınlatması ve endüstriyel yüksek bay armatürleri.Bireysel sürücüleri olan LED dizileri) ve ısıyı çekirdeğe eşit olarak dağıtır.
Avantaj: En yüksek termal performans ve devre yoğunluğu, 24 saat 24 saat çalışan aydınlatma sistemleri (örneğin, otoyol sokak lambaları) için kritiktir ve maksimum güvenilirliğe ihtiyaç duyar.

Işıklandırma için diğer PCB türlerine karşı alüminyum LED PCB'ler
Alüminyum, LED aydınlatma için tek seçenek değildir. Keramik ve FR-4 PCB'ler de kullanılır, ancak farklı senaryolarda üstünlük kazanırlar. Aşağıdaki tablo, doğru uygunluğu seçmenize yardımcı olmak için bu malzemeleri karşılaştırır.

Ele Alınacak Malzemelerle İlgili Önemli Noktalar
a. Çoğu proje için alüminyum seçin: Konut, ticari ve çoğu endüstriyel aydınlatma için uygun maliyeti, termal performansı ve ağırlığı dengeler.
b.Sadece son derece yüksek güç için seramik seçin: Projeniz > 200W LED kullanıyorsa (örneğin, büyük stadyum lambaları) veya aşırı sıcaklıklarda (> 200 ° C) çalışırsa, seramik (özellikle AlN) maliyetine değer.
c. Yüksek güçlü LED'ler için FR-4'ten kaçının: Sadece düşük güçlü gösterge lambaları veya sıcaklık bir sorun olmadığı dekoratif aydınlatma için uygundur.

Doğru Alüminyum LED PCB'yi Seçmek İçin 6 Kritik Faktör
Doğru alüminyum LED PCB'yi seçmek, sadece bir tür veya malzeme seçmekten daha fazlasını gerektirir.Aşağıda göz önünde bulundurmanız gereken en önemli altı faktör bulunmaktadır.:
1. Isı iletkenliği: LED Gücü ile eşleşmek
Termal iletkenlik (W / m · K'da ölçülür), PCB'nin ısıyı ne kadar hızlı dağıttığını belirler.

a.Alüminyum sınıfı maddeler: LED PCB'ler için yaygın sınıflar şunlardır:
1050 Alüminyum: 209 W/m·K (yüksek iletkenlik, düşük maliyetli) <10W LED'ler için iyi.
5052 Alüminyum: 140 W/m·K (dış ışıklandırma için ideal olan 1050'den daha iyi korozyon direnci).
6061 Alüminyum: 155 W/m·K (alüminyum LED PCB'lerin% 90'ında kullanılan iletkenlik, dayanıklılık ve maliyetin en iyi dengesi).
7075 Alüminyum: 130 W/m·K (en yüksek dayanıklılık, düşük iletkenlik) ağır endüstriyel aydınlatma için.

Örnek: 6061 alüminyum PCB kullanan bir 50W sokak lambası, LED'leri Tj'yi 75 ° C'de tutar, 1050 alüminyum PCB ile 110 ° C'ye karşı. Bu, sokak lambasının ömrünü% 40 artırır.

2PCB Boyutu ve Şekil Faktörü
Alüminyum LED PCB'ler standart boyutlarda gelir (örneğin, 50mm × 50mm, 100mm × 200mm) veya cihazınıza uyacak şekilde özel olarak kesilebilir.
a.Açıklama alanı: PCB'lerin büyüklüğünü önlemek için aydınlatma cihazınızın iç boyutlarını ölçün.
b.LED Array Layout: Çoklu LED kullanılırsa (örneğin, 10 LED şeridi), PCB, LED'leri eşit bir şekilde yerleştirmek için yeterince uzun olmalıdır (genellikle tek derecede parlaklık için 5 ′′ 10 mm uzaklıkta).
c. Montaj delikleri: PCB'nin, dalgalanmanın tahtayı gevşetebileceği dış aydınlatma için kritik olan armatürün ısı alıcılarına bağlanması için önceden delinen montaj deliklerine (örneğin M3 veya M4) sahip olduğundan emin olun.

3. Devre tasarımı ve bileşen uyumluluğu
PCB'lerin devre tasarımı LED'lerinizin elektrik gereksinimlerine ve bileşen düzenine uymalıdır:
a.Tıraş Genişliği: Güç izleri (LED'yi sürücüye bağlayan) aşırı ısınmadan akımı idare edebilecek kadar geniş olmalıdır. 10W LED (2A akım) için 0,5 mm (20mil) bir iz (1 oz bakır) kullanın.50W LED (10A akım) için, 2.0 mm (80 mil) iz (2 oz bakır) kullanın.
b.Pad Boyutu: LED bantları LED'lerin ayak izine (örneğin, 2835, 5050 veya COB LED'leri) uymalıdır. 5050 LED, düzgün lehimlemeyi sağlamak için 5.0mm × 5.0mm bant gerektirir.
Sürücü uyumluluğu: Bir LED sürücüsünü PCB'ye entegre ederseniz, kartın sürücünün bileşenleri (örneğin kondansatörler,Rezistorlar) ve bakır katmanlar sürücünün voltajını (genellikle konut aydınlatması için 12V veya 24V) kaldırabilir.

4Yüzey bitirme: Solderability ve korozyon direnci
Yüzey finişi bakır izlerini oksidasyondan korur ve LED'lerin güvenilir lehimlenmesini sağlar.

a.Dışarı Işıklandırma: ENIG'i seçin. Altın tabakası yağmura, nem ve UV radyasyonuna dayanıklıdır ve 5-10 yıl boyunca korozyona karşı korunur.
b.İç Ev Işığı: HASL veya OSP işlevleri daha ucuzdur ve kuru, sıcaklık kontrollü ortamlar için yeterlidir.

5Çevre Gereksinimleri
Işıklandırma projeleri çalışma ortamlarında çok farklıdır ve alüminyum PCB'ler aşağıdaki koşullara dayanacak şekilde inşa edilmelidir:
a. Dış mekan aydınlatması (sokak lambaları, floodlights):
Su geçirmezlik: PCB'nin su hasarını önlemek için su geçirmez bir lehim maskesine (IP67 veya IP68 derecesi) sahip olması gerekir.
UV Direnci: Güneş ışığından bozulmayı önlemek için UV direnci olan bir lehim maskesini (örneğin, LPI poliamid) kullanın.
Sıcaklık aralığı: -40 °C'den 85 °C'ye kadar (tipik açık hava sıcaklıkları) dayanıklı bir alüminyum sınıfı (örneğin 5052) seçin.
b.İç mekan aydınlatması (Bülbüller, panel lambaları):
Tozlara karşı dayanıklılık: Standart bir lehim maskesi (IP20 derecesi) yeterlidir.
Sıcaklık: Aşırı sıcaklık direncine karşı ısı iletkenliğine odaklanın. İçerideki sıcaklıklar nadiren 40°C'yi aşar.
c. Endüstriyel Aydınlatma (High-Bay Armatürleri):
Kimyasal Direnci: Yağlara, soğutma maddelerine ve tozlara (örneğin, epoksi bazlı maskeler) dirençli bir lehim maskesini kullanın.
Titreme Direnci: PCB'yi fabrika titreşimlerine dayanması için ekstra montaj delikleri ile güçlendirin.

6Maliyet ve Üretim Hacmesi
Bütçeniz ve üretim hacmi alüminyum PCB seçiminizi etkileyecektir:
a. Prototipler/Küçük partiler (<100 adet): Özel kesilmiş tek veya çift katmanlı PCB'ler kullanın. Birçok üreticinin (LT CIRCUIT gibi) hızlı dönüş prototipleri (7 ′′ 10 gün) bir kart için (20 ′′) 50'ye sunar.
b.Büyük hacim (>1000 adet): Standart boyutlu PCB'ler veya toplu özel siparişler seçin.Büyük hacimli üretim maliyeti %30~50% azaltır (örneğin, prototipler için kart başına 1.50 vs. 3.00).
c.Maliyet Tasarrufu İpucu: Orta güçlü aydınlatma için (10 ′′ 30W), çok katmanlı PCB'lerin yerine çift katmanlı kullanın; yeterli termal performans sağlayarak % 20 ′′ 30% tasarruf ederler.

Gerçek Dünya Uygulamaları: Alüminyum LED PCB'ler Hareket Halinde
Bu seçim faktörlerinin nasıl uygulandığını görmek için, üç yaygın aydınlatma projesine ve en iyi çalışan alüminyum PCB'lere bakalım:
1. Konut LED ampul (5W)
İhtiyaçları: Küçük boyut, düşük maliyet, kapalı kullanım.
Önerilen PCB: Tek katmanlı 1050 alüminyum PCB (100mm×30mm), HASL bitiş, 1 oz bakır.
Neden: 1050 alüminyumun yüksek iletkenliği (209 W / m · K) 5W ısı ile başa çıkarken, HASL maliyetleri düşük tutar.

2Ticari sokak lambası (100W)
Gereksinimler: Yüksek termal performans, açık hava dayanıklılığı, büyük LED dizisi.
Önerilen PCB: Çok katmanlı 6061 alüminyum PCB (200mm×150mm), ENIG bitirme, 2 oz bakır.
Neden: 6061 alüminyumu iletkenliği (155 W/m·K) ve dayanıklılığı dengelerken, ENIG yağmura ve UV'ye dirençlidir.

3Endüstriyel Yüksek Körfez Montajı (200W)
Gereksinimler: Çok yüksek termal performans, kimyasal direnç, titreşim direnci.
Önerilen PCB: Çok katmanlı 7075 alüminyum PCB (300mm×200mm), epoksi lehim maskesi, 3 oz bakır.
Neden: 7075 alüminyumun dayanıklılığı fabrika titreşimlerine dayanırken, 3 oz bakır 200W akım ile başa çıkır. Epoxy maske yağlara ve soğutma maddelerine dayanır.

Alüminyum LED PCB'leri Seçerken Kaçınılması Gereken Genel Hatalar
Deneyimli tasarımcılar bile LED performansını tehlikeye atan hatalar yapar.
1Çok düşük ısı iletkenliğini seçmek: 50W LED için 1050 alüminyum PCB kullanmak önceden para tasarrufu sağlayabilir, ancak aşırı ısınmaya ve erken arızalara neden olur.
2Dış Kullanım için Yüzeyi İğrenmek: Dış sokak lambasında bir HASL bitkisi 2 yıl içinde korozyona uğrayacaktır; her zaman dış mekan projeleri için ENIG kullanın.
3.Undersizing Traces: 10W LED (2A) için 0.2mm iz aşırı ısınır ve erir, kısa devreye neden olur. Bölüm 5'teki iz genişliği kılavuzlarını kullanın.3.
4Prototip Testini Atlamak: Bir prototip test etmeden 1000 PCB sipariş etmek pahalı hatalara yol açabilir (örneğin, LED'ler için yanlış bant boyutu).
5Çok katmanlı PCB'lerle aşırı karmaşık: Çift katmanlı bir PCB, çoğu 30W'lık aşağı lamba için çalışır

Sık Sorulan Sorular: Alüminyum LED PCB Sorularına Cevaplar
S: Alüminyum LED PCB'ler esnek aydınlatma için kullanılabilir mi (örneğin LED şeritleri)?
C: Evet Gümüşlü alüminyum PCB'ler ( ince 0.2 mm alüminyum çekirdekler ve esnek lehim maskeleri kullanılarak) kavisli veya bükülebilir aydınlatma için mevcuttur.Kabinetin altındaki bantlar veya otomotiv iç aydınlatma için idealdir, ancak katı alüminyum PCB'lerden daha düşük ısı iletkenliğine sahiptir (80-120 W/m·K)..

S: Bir alüminyum LED PCB ile bir ısı alıcı arasındaki fark nedir?
A: PCB'nin alüminyum çekirdeği “in-built” bir “heatsink” olarak çalışır, ancak yüksek güçlü LED'ler (> 100W) için PCB'ye takılmış ek bir dış “heatsink” (örneğin, kanatlı bir alüminyum bloğu) gerekebilir.PCB dış ısı alıcıya ısı aktarır, bu da onu havaya dağıtır.

S: LED projem için gerekli ısı iletkenliğini nasıl hesaplarım?
A: Bu basit formülü kullanın:
Gerekli ısı iletkenliği (W/m·K) = LED Gücü (W) × 10
Örneğin, bir 20W LED'e en az 200 W/m·K ısı iletkenliği olan bir PCB gerekir.

S: Kendi alüminyum LED PCB'mi tasarlayabilir miyim, yoksa bir üreticiyle çalışmalı mıyım?
A: Basit tasarımlar için (örneğin, 5W ampul), Gerber dosyalarını oluşturmak ve bir üreticiye göndermek için ücretsiz PCB tasarım yazılımı (KiCad, Eagle) kullanabilirsiniz.LT CIRCUIT gibi bir uzmanla çalışmak hatalardan kaçınmak için DFM (Yapımcılık için Tasarım) geri bildirim sağlarlar..

S: Alüminyum LED PCB'ler için tipik teslim süresi nedir?
Cevap: Prototipler 7-10 gün sürer; yüksek hacimli üretim (1000'den fazla birim) 2-3 hafta sürer. Acil projeler için acele seçenekleri (3-5 gün) mevcuttur.

Sonuçlar
Doğru alüminyum LED PCB lamba tabakasını seçmek, aydınlatma projeniz için tek önemli karardır. LED'lerin ömrünü, parlaklığını ve güvenilirliğini belirler.Termal iletkenliğe odaklanarak (LED gücüne eşleşme), malzeme kalitesi (6061 çoğu proje için), yüzey finişi (ENIG açık hava kullanımı için) ve çevresel dayanıklılık, performans beklentilerini aşan aydınlatma sistemleri inşa edebilirsiniz.

Unutmayın: Alüminyum PCB'ler LED projelerinin %90'ında maliyet ve performans arasında mükemmel bir dengeyi bulurlar.FR-4 düşük güç göstergelerine sınırlı olmalıdır.Yaygın hatalardan kaçınarak (ayrıca izleri küçültmek, dış mekan dayanıklılığını görmezden gelmek) ve prototipleri test ederek, aydınlatma projenizin verimli, dayanıklı ve uygun maliyetli olmasını sağlayacaksınız.

En iyi sonuçlar için, alüminyum LED PCB'lerde uzmanlaşmış LT CIRCUIT gibi bir üreticiyle ortaklık kurun. Tasarımınızı optimize etmenize, doğru malzemeleri seçmenize yardımcı olabilirler.ve projenizin ihtiyaçlarını karşılayan yüksek kaliteli levhalar.