چالش های و ملاحظات در طراحی PCB ال ای دی

چالش ها و ملاحظات طراحی PCB ال ای دی با سایر PCB ها متفاوت است که به دلایل آن در این مقاله خواهیم پرداخت.

مطالبی که خواهید آموخت :

طراحی بردهای مدار چاپی برای LED ها با سایر PCB ها متفاوت است زیرا حرارت تولید شده در این بردها بسیار زیاد می باشد.
محدودیت حرارتی، هسته اصلی مشکلات در ملاحظات طراحی PCB برای ال ای دی می باشد.
جایگذاری چیپ های LED، ظرفیت حرارتی، اثرات کوپلینگ خازنی و عملکرد، مواردی هستند که در بررسی کیفیت برد مدار چاپی برای LED مورد توجه خواهد بود.

در سیستم های روشنایی مدرن مسکونی و تجاری، تمایل به خرید و استفاده از منابع روشنایی است که هم مقرون به صرفه باشد و هم طول عمر طولانی و خوبی داشته باشند. در حال حاضر LED ها به دلیل شدت روشنایی بالا و بازده و عملکرد خوب، انتخاب ارجح برای سیستم های روشنایی در ساختمان های مسکونی و تجاری، خودرو و فضاهای باز به حساب می آیند.

ال ای دی ها روی بردهای مدار چاپی ای مونتاژ می شوند که معمولاً مدار تغذیه را نیز در خود جای داده است. PCB ال ای دی با سایر بردهای مدار چاپی متفاوت است و مهم ترین علت این است که روی این بردها حرارت بسیار بیشتری نسبت با سایر PCB ها تولید می شود و نیازمند راهکارهایی برای کنترل آن است.

در طراحی بردهای ال ای دی از PCB آلومینیومی بهره می برند و در کنار آن از هیت سینک (Heat sink) و سایر ساختارهایی استفاده می شود تا انرژی حرارتی ایجاد شده را دفع کنند. در این مطلب قصد داریم تا ملاحظات موجود در طراحی PCB ال ای دی ها و انواع آن ها را برای شما بازگو کنیم.

فهرست مطالب

چرا از بردهای مدار چاپی برای ساخت لامپ LED استفاده می شود؟

LED PCB ها پایه و اساس سیستم های روشنایی ال ای دی هستند. منابعی نوری که از LED بهره می برند، مزایای زیر را به همراه دارند:

1. اندازه کوچک

اندازه کوچک و جمع و جور LED ها در کاربردهایی مانند کامپیوتر، گوشی های هوشمند، خودروها، نور افکن ها، پروژکتورها و چراغ های راهنمایی کمک بسیار زیادی می کند.

2. مصرف انرژی پایین

در اکثر سیستم های روشنایی به کار رفته در مناطق و ساختمان های مسکونی از لامپ های ال ای دی بهره می برند. چرا که این چراغ های LED می توانند مصرف برق را تا 80% کاهش دهند.

3. طول عمر بیشتر

ال ای دی ها، 25 برابر منابع نور سنتی و قدمی طول عمر دارند.

4. عاری از جیوه

در اکثر لامپ های قدیمی از جیوه استفاده شده است که تاثیرات مخربی بر محیط زیست دارد و به دلیل سمی بودن نیاز است از روش های خاصی برای بازیافت و دفع زباله های آن استفاده کرد. در مقابل ال ای دی ها فاقد جیوه هستند، بنابراین می توان آنها را به راحتی بازیافت کرد و نسبت به چراغ های سنتی، تاثیر بسیار کمتری بر محیط زیست دارند.

5. بازده بالا

در مقایسه با لامپ های رشته ای، LED ها حرارت کمتری تولید می کنند و بیشتر انرژی مصرف شده توسط آنها به نور تبدیل می شود همین امر باعث بازده بالا ال ای دی ها نسبت به لامپ های دیگر می شود.

لامپ های قدیمی و سنتی حدود 90 درصد انرژی مصرفی را به صورت گرما آزاد می کنند. در صورتی که برای LED ها این عدد در حدود 20% است و 80% دیگر به نور تبدیل می شود. ولی همین 20% انرژی حرارتی تولید شده خطر جدی برای مدار های LED به حساب می آید. چالش ها و ملاحظات خاصی در طراحی PCB ال ای دی ها وجود دارد که نیاز است مورد توجه قرار گیرد.

چالش ها و ملاحظات در طراحی PCB ال ای دی

در طراحی بردهای مدار چاپی مواردی وجود دارد که با توجه به ذات سیستم های روشنایی مبتنی بر ال ای دی، باید در نظر داشته باشیم:

دما

حرارت تولید شده توسط چیپ های LED باعث بالا رفتن دمای برد PCB می شود. بدون در نظر گرفتن اقداماتی جهت مدیریت حرارتی مناسب، دمای بالا بر روی PCB و چیپ های LED باعث می شود که طول عمر آنها به طرز قابل ملاحظه ای کاهش یابد و همچنین بر رنگ نور خروجی نیز اثر می گذارد.
طول عمر

یکی از مزیت های مهم برای روشنایی ال ای دی طول عمر بالای آنها است که با افزایش دما این مزیت از دست خواهد رفت.

رنگ نور LED

در خیلی از موارد به ال ای دی هایی با نور و رنگ خاص، نیاز داریم و انتظار می رود که همواره با همان رنگ نور تولید کنند ولی دمای بالا باعث تغییر رنگ در نور تولیدی چیپ های LED می شود.

قیمت یا کیفیت ؟

دو مورد مهم درباره تولید لامپ های ال ای دی قیمت و کیفیت می باشند که به نوعی در تقابل با یکدیگر هستند. افزایش کیفیت عموماً منجر به افزایش قیمت می شود و تلاش برای کاهش قیمت تمام شده به نوعی بر کیفیت اثر گذار خواهد بود. برقراری مصالحه بین این دو عامل به تولید کننده این محصولات و استراتژی فعالیت وی در بازار بر می گردد.

تعداد لایه های PCB

مورد دیگری که برای برد مدار چاپی LED باید تعیین شود تعداد لایه های PCB می باشد که باید متناسب با نیاز محصول مشخص گردد.

در کل می توان گفت هسته اصلی تمام مشکلات در سیستم های روشنایی LED، حرارت بالاست و برای نور باکیفیت، طول عمر طولانی و بازده بالا حتماً باید تدابیری در این مورد بکار بسته شود.

انواع برد مدار چاپی LED

انواع رایج بردهای مدار چاپی بکار رفته برای سیستم های روشنایی LED شامل موارد زیر هستند:

بردهای مدار چاپی یکرو: برای مدارات ساده این نوع بهترین انتخاب به حساب می آیند.
بردهای مدار چاپی دو رو: برای هدایت جریان الکتریکی، اتلاف حرارتی و پایداری بهتر، می توان از PCB های دو رو بهره برد. برای PCB های دو رو به راحتی می توان هم از قطعات SMD استفاده کرد و هم از قطعات THD.
بردهای مدار چاپی چند لایه: در برخی از موارد و در مدارات پیچیده با تراکم بالا نیاز است که PCB های چند لایه استفاده شود. در بعضی از کاربرد ها بهرمندی از این نوع برد PCB، بهترین انتخاب می باشد.

طراحی PCB ال ای دی باید به گونه ای انجام شود که مزایای زیر را برای سیستم روشنایی فراهم آورد:

کوچک و فشرده بودن
سبک بودن و وزن کم
پایداری و استحکام در جهات مختلف
ظرفیت حرارتی خوب
قیمت مقرون به صرفه
راندمان بالا
مصرف انرژی پایین
قابلیت مونتاژ آسان برای شرکت های ارائه دهنده خدمات مونتاژ

طراحی و مونتاژ PCB لامپ ال ای دی در مرصا

ما در شرکت مرصا ارائه دهنده خدمات طراحی، چاپ و مونتاژ بردهای الکترونیکی هستیم و تجربه خوبی در زمینه طراحی و مونتاژ بردهای مدار چاپی لامپ های LED داریم. شما در صورت تمایل می توانید تموم امور مربوط به تولید برد لامپ های ال ای دی را به ما بسپارید. PCB های ال ای دی را بدون نقص طراحی، با کیفیت مونتاژ و با دقت تست و به شما ارائه خواهیم کرد.