Leiterplattentechnik - Wie kann man LED-PCB entwerfen?

Um PCB-LED-Design zu verstehen, müssen wir zuerst das Arbeitsprinzip von LED verstehen. LED ist ein Festkörperhalbleitergerät, das Licht emittiert, indem Energie freigesetzt wird, um Photonen zu erzeugen, wenn Elektronen und Löcher rekombinieren. Unterschiedliche Halbleitermaterialien und Herstellungsverfahren bestimmen die Schlüsseleigenschaften von LED, wie Farbe, Helligkeit und Lichtausbeute. Beispielsweise verwenden gängige blaue LEDs üblicherweise Galliumnitrid (GaN)-Materialien und erzielen eine effiziente Blaulichtemission, indem sie die Dotierungskonzentration und Kristallstruktur des Materials präzise steuern. In weißen LEDs werden blaue LEDs oft verwendet, um gelbe Phosphoren anzuregen, um weißes Licht zu mischen. Auf diese Weise haben Leistung und Verteilung von Phosphoren einen wichtigen Einfluss auf die Qualität des weißen Lichts, wie Farbtemperatur und Farbwiedergabeindex.

Beim PCB-LED-Design gibt es mehrere grundlegende Elemente, die berücksichtigt werden müssen. Das erste ist Layout. Entsprechend der Anzahl, dem Typ und den Anwendungsanforderungen von LEDs sollten ihre Positionen auf der Leiterplatte vernünftig angeordnet sein. Zum Beispiel werden LEDs in Beleuchtungsanwendungen üblicherweise nach einem bestimmten Abstand und Anordnung angeordnet, um gleichmäßige Lichteffekte zu erzielen. Häufige Layouts umfassen Matrix- und Kreislayouts. Als nächstes ist das Schaltungsdesign, das genaue Berechnung und Design der Breite, Länge und Richtung des Drahtes erfordert, um sicherzustellen, dass der Strom gleichmäßig auf jede LED verteilt werden kann, während der Leitungswiderstand und die Induktivität minimiert werden, Leistungsverlust und Signalstörungen reduziert werden. Das dritte ist das Wärmeableitungsdesign, das das richtige Wärmeableitungsmaterial und die richtige Wärmeableitungsstruktur wählt, wie z. B. die Verwendung eines Metallsubstrats (MCPCB), das Hinzufügen von Wärmeableitungslamellen usw., um die Wärmeableitungseffizienz zu verbessern und sicherzustellen, dass die LED im entsprechenden Temperaturbereich arbeitet. Wie Spannungsreglerdioden, Sicherungen usw. können LED-Schäden wirksam verhindern, die durch Anomalien der Stromversorgung verursacht werden und die Zuverlässigkeit des Systems verbessern.

PCB LED Design

Die Phase des PCB-LED-Designs ist die kritischste, und Fehler können bedeuten, dass die Schaltung defekt oder fehlerhaft ist. Die Erstellung einer einfachen LED-Leiterplattenschaltung sollte sehr einfach sein. Wenn Sie jedoch komplexere und leistungsfähigere Typen erstellen müssen, ändert sich die Situation. Verwenden Sie diese Regeln, um Ihr Design zu perfektionieren.

1. LED-Leiterplatten erzeugen viel Wärme und erfordern praktisches Thermomanagement-Design. In diesem Zusammenhang empfehlen wir Folgendes:

(1)Verwenden Sie Materialien, die Wärme effektiv leiten, wie Aluminium oder andere Metallkerne

(2) Erwägen Sie die Verwendung großer Kupferfüllungen und die Befestigung von Wärmepads an ihnen

(3) Richtig Raumkomponenten, um Wärmeaufbau zu verhindern

(4) Verwenden Sie thermische Vias in Mehrschichtplatten, um Wärme zu übertragen

(5) In Hochleistungskreisläufen enthalten Kühlkörper und andere Kühlfunktionen

2. LEDs auf Leiterplatten funktionieren nur nach Bedarf, wenn sie an die richtigen Stromversorgungs- und Antriebsschaltungen oder andere Steuerkomponenten angeschlossen sind. Stellen Sie während der Konstruktionsphase folgende Punkte sicher:

(1) Die Stromversorgungs- und Steuerschaltungen entsprechen den LED-Spannungs- und Stromanforderungen oder -bewertungen

(2) Fügen Sie Überspannungs- und Überstromschutzgeräte wie Sicherungen und Bypass- oder Entkopplungskondensatoren hinzu

(3) Stellen Sie die Antriebsschaltung in der Nähe der LED und LED-Pads, um Verluste und Spannungsabfälle zu vermeiden

(4) Sicherstellung geeigneter Erdungstechniken und Verwendung geeigneter Spurengrößen

(5) Sicherstellung der Einbeziehung von PCB-Testpunkten

3. Befolgen Sie die richtigen Praktiken beim Verlegen und Routing, sonst kann der LED-PCB-Montageprozess fehlschlagen. Falsches Layout kann auch später zu Betriebsproblemen führen.

(1) Route Strom und Erde an die LED zuerst vor Steuersignalen

(2) Trennen Sie Strom von Signalspuren und vermeiden Sie Stubs, um Störungen zu verhindern

(3) Wenn Sie eine SMD-LED-Leiterplatte entwerfen, legen Sie die Chips zusammen, um die Montage einfacher zu machen

LED-PCB-Designs bieten eine Vielzahl von Optionen, sind anpassbar, kostengünstig und effizient, Qualitäten, die es ihnen ermöglichen, in vielen Umgebungen verwendet zu werden. Die meisten Anwendungen liegen in der Welt der Beleuchtung. Die meisten modernen Leuchten verwenden Lichtdioden, und dieser Leiterplattentyp ist Standard für viele Lampen, von Heimleuchten bis hin zu denen, die in Büros und kommerziellen oder industriellen Einrichtungen installiert sind. Heute wird auch die Außenbeleuchtung allmählich LED-basiert. Im Automobilbereich werden LEDs weit verbreitet, und die meisten Autoleuchten verwenden diese Technologie. Diese Leiterplatten sind das Rückgrat von Werbung und anderen Displays, unterstützen lichtemittierende Chips und bieten ausgezeichnete Wärmeabfuhrfähigkeiten.

Im Kontext der globalen Verteidigung des grünen Umweltschutzes wird das PCB-LED-Design auch mehr Aufmerksamkeit auf den Umweltschutz legen. Zukünftige Designs werden umweltfreundlichere Materialien wie abbaubare Substratmaterialien, bleifreies Löten usw. verwenden, um die Umweltverschmutzung zu reduzieren. Gleichzeitig, durch die Optimierung des Designs, um die Lichteffizienz von LEDs zu verbessern, den Energieverbrauch zu reduzieren und Energieeinsparung und Emissionsreduktion zu erreichen. Zum Beispiel die Entwicklung neuer Halbleitermaterialien und Fertigungsprozesse zur Verbesserung der photoelektrischen Umwandlungseffizienz von LEDs, so dass LEDs weniger Strom bei der gleichen Helligkeit verbrauchen.

Zusammenfassend geht das PCB-LED-Design durch den gesamten Prozess von der Erkennung grundlegender Prinzipien über die Anwendung von Schlüsseltechnologien bis hin zu Multi-Szenario-Anwendungspraktiken und zukünftigen Trendperspektiven. Es integriert multidisziplinäres Wissen und durchbricht kontinuierlich technische Ebenen wie Wärmeabfuhr, Elektro und Optik, um den Bedürfnissen verschiedener Bereiche wie Beleuchtung, Display und Automobile gerecht zu werden. In Zukunft, mit dem Fortschritt des Trends der Intelligenz, Integration und grünen Umweltschutz, wird LED-PCB weiterhin auf dem Gebiet der elektronischen Technologie innovieren, eine bessere, effizientere und umweltfreundlichere Lichtumgebung für die Menschheit schaffen und verwandte Industrien in eine neue Entwicklungsstufe fördern.