As placas de circuito impresso de LED possuem diversas aplicações domésticas e industriais. Eles são imensamente populares devido à sua diversidade de alcance, desempenho e expectativa de vida. De acordo com um relatório publicado pela Global News Wire, uma avaliação de US$ 179,81 bilhões está prevista para o mercado global de produtos de iluminação até 2031.
Do que é feito o LED PCB?
As placas de circuito impresso de LED são placas dielétricas de alumínio projetadas para conectar elétrica e mecanicamente vários componentes eletrônicos. Geralmente, o material da placa de circuito de LED possui alumínio anodizado. Com base no seu formato, as placas de circuito impresso para LEDs são divididas em:
- Redondo
- Linear
- Tamanho pequeno
- Retangular
Dependendo do número de camadas com padrão eletricamente condutor, as placas de circuito impresso entram em:
- De um lado
- Dupla face
- Multicamada
De acordo com as propriedades do material base:
- Rígido (termicamente condutor)
- Flexível
Placas de circuito de LED são necessárias para múltiplas aplicações de LED. Por exemplo, eles podem proteger os LEDs e afastar o calor das lâmpadas para melhorar seu desempenho e eficiência.
Benefícios das placas de circuito LED
Onde a tecnologia LED desempenha um papel crítico na redução do consumo de energia, o papel das placas de circuito LED não pode ser prejudicado. Ele oferece várias outras vantagens que dão aos PCBs de LED uma vantagem sobre outras placas de circuito impresso.
1. Eficiência Energética:
Em comparação com as lâmpadas incandescentes e fluorescentes, os LED utilizam significativamente menos energia, o que também diminui os custos gerais de manutenção.
2. Design compacto:
Display LEDs, wearables e iluminação automotiva são as principais indústrias onde o tamanho menor é importante. As placas de circuito de LED não oferecem apenas compactação, mas também um design flexível que pode atender aos requisitos eletrônicos modernos.
3. Vida prolongada:
Como as placas de circuito impresso de LED são muito mais eficientes que as lâmpadas tradicionais, elas reduzem os custos de manutenção e substituição. Em última análise, resulta em custos operacionais mais baixos.
4. Excelente dissipação de calor:
PCBs de LED possuem excelentes recursos de dissipação de calor. Esse recurso evita o superaquecimento e garante ótimo desempenho e vida útil dos LEDs.
Permite fácil integração com tecnologia inteligente:
Os PCBs de LED integrados permitem alguns recursos exclusivos, como escurecimento, controle de cores e ajuste de tempo, tornando a iluminação mais personalizada para fins domésticos e comerciais.
Materiais e componentes comuns de PCB de LED
| Material | Especificação | Propósito |
| Substrato | FR-4 (retardador de chama 4) | Resistente a altas temperaturas |
| Folha de cobre | Espessura: 18-35 μm | Forma rastreamentos de circuito |
| Máscara de solda | Verde, ENIG (ouro de imersão em níquel eletroless) | Protege vestígios de cobre da oxidação, |
| Serigrafia | Branco | Fornece rótulos e marcações de componentes |
| LEDs | Tipo e tamanho específicos dependendo da aplicação | Emite luz na cor desejada |
| Resistores | Valores específicos dependendo do projeto do circuito | Limita o fluxo de corrente para proteger os LEDs |
| Capacitores | Valores específicos dependendo do projeto do circuito | Filtra o ruído |
| Diodos | Tipo específico dependendo do design das placas de circuito impresso | Protege os LEDs do fluxo de corrente reversa |
| Transistores | Tipo específico dependendo do projeto do circuito | Controla o fluxo de corrente para dimerização |
| Microcontroladores | Opcional, dependendo da aplicação | Fornece controle inteligente para sistemas de iluminação complexos |
| Dissipadores de calor | Alumínio ou outro material condutor de calor | Dissipa o calor |
| Conectores | Cabeçalhos, terminais de parafuso, etc. | Permite a conexão a uma fonte de energia |
Geralmente, uma PCB de luz LED padrão é composta de algumas partes importantes. Da mesma forma, cada parte é necessária para que a placa funcione corretamente. No entanto, os principais componentes das placas de circuito impresso de LED são:
1. Substrato PCB
As placas de circuito impresso de LED precisam de um conjunto de substratos ou materiais principais. Selecionar um substrato aleatoriamente não é uma atitude inteligente porque afeta as qualidades mecânicas e térmicas da placa de circuito. Agora vamos dar uma olhada em alguns materiais comuns de placas PCB de LED. Todos têm muitos tipos diferentes de utilizações no setor LED.
2. FR4
Os PCBs FR4 são o substrato de placas de circuito impresso mais popular. É feito de fibra de vidro. Além disso, o FR4 é mais econômico do que muitos outros substratos.
No entanto, em relação aos requisitos de PCB de LED, o FR4 não é um bom material para placas de circuito, pois possui baixa condutividade térmica. Portanto, dificulta a dissipação de calor e aumenta o risco de problemas como danos causados pelo calor na placa de circuito e nos componentes.
3. CEM-1
CEM-1 é bastante semelhante ao FR4. Além disso, uma placa de circuito de camada única é necessária para muitos circuitos de LED. O CEM-1 tem um bom desempenho como material, oferecendo um equilíbrio entre o custo do PCB e a condutividade térmica.
4. CEM-3
O CEM-3 é uma excelente alternativa ao FR-4 e é membro da mesma família do CEM-1. Além disso, o CEM-3 possui melhor resistência mecânica que o FR-4, o que o torna conveniente para lidar com cargas físicas e dá ao circuito um excelente suporte.
5. Material de alumínio para PCB
O alumínio é um dos substratos à base de metal mais amplamente utilizados. Da mesma forma, o cobre e o alumínio têm valores de condutividade térmica semelhantes.
O alumínio também resiste a fortes correntes, bem como a tensões mecânicas e térmicas. O alumínio é o material mais popular para PCBs de LED devido às suas propriedades superiores de dissipação de calor e manuseio de energia.
6. Traços de Cobre
O cobre é frequentemente usado para criar traços em placas de circuito impresso de LED. A principal vantagem do cobre é a sua excelente condutividade.
Isso prova que ele pode transmitir sinais com facilidade e manter a potência durante o processo. Os caminhos condutores do circuito permitem que a corrente viaje entre os LEDs e todas as outras partes.
7. Almofadas de solda
As almofadas de solda de uma placa de circuito impresso lidam com os pinos de peças essenciais, como chips e transistores. As almofadas de solda são pequenas almofadas de cobre usadas como suporte mecânico para permitir a soldagem de componentes à placa. Além disso, atuam como barreira de proteção. Além disso, eles protegem os traços de cobre de fatores externos e interrompem os curtos-circuitos, protegendo-os.
8. Resistores
Os resistores são comumente utilizados em circuitos para controlar a corrente que flui para outras partes do sistema elétrico. Da mesma forma, um resistor é um dispositivo que resiste ao fluxo de corrente. Quando um resistor se soma a um circuito, a quantidade total de corrente que flui através dele diminui.
9. Capacitores
Os capacitores são partes vitais dos sistemas eletrônicos. Da mesma forma, a principal função dos capacitores é manter a energia eletrostática em um campo elétrico e liberá-la no circuito quando necessário. Além disso, eles permitem o fluxo de CA, mas evitam o fluxo de CC para evitar uma falha perigosa no circuito.
Tipos de PCBs de LED
As placas de circuito impresso de LED estão disponíveis em vários tipos. Vários tipos de placas LED PCB estão disponíveis, dependendo do material, uso e requisitos de fabricação. Mencionamos alguns tipos proeminentes de placa PCB de LED:
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Camada única vs. PCBs multicamadas
PCBs de camada única são o tipo mais comum de placa, com componentes colocados em um único lado. Da mesma forma, muitas placas também possuem uma camada de substrato. No entanto, esta placa possui apenas uma camada condutora de cobre.
PCBs de camada única são baratos e têm um design simples. Como resultado, eles não precisam de processos técnicos complexos para serem executados.
Isso ocorre porque ele fornece um design simples que torna o processo de fabricação muito simples.
As placas multicamadas podem ter mais de três camadas, dependendo da necessidade, e possuem componentes instalados em ambos os lados.
As camadas ficam umas sobre as outras. Da mesma forma, este tipo de placa consiste em uma camada pré-impregnada, uma camada revestida de cobre e uma camada central.
Placas de circuito impresso multicamadas têm designs complexos e os fabricantes de placas PCB de LED fabricam essas placas de acordo com os requisitos dos clientes. Obviamente, as placas multicamadas são mais fortes que as de camada única. Além disso, são robustos contra altas temperaturas e ambientes severos como fábricas.
PCB LED flexível
O nome diz tudo. Ele vem de materiais maleáveis e pode dobrar de várias maneiras. Além disso, possui camadas nos tipos simples, duplas e multicamadas. Da mesma forma, o custo de impressão de um circuito em material flexível é um pouco mais alto.
Uma placa PCB de LED flexível tem maiores benefícios do que uma PCB de LED rígida.
PCB LED rígida
As placas de circuito impresso rígidas são muito diferentes das flexíveis. É feito de material sólido. Ele é encontrado no computador. Além disso, ele vem com várias camadas.
PCBs à base de alumínio
PCB de luz LED de alumínio é um tipo especial de laminado revestido de cobre com excelente isolamento elétrico e eficiência de dissipação de calor. Tornou-se o PCB com núcleo de metal mais popular devido às suas muitas vantagens.
PCBs com núcleo metálico (MCPC)
Placas de circuito impresso LED MCPCBs use um núcleo de metal, como cobre, alumínio ou aço inoxidável. Este núcleo de metal é um dissipador de calor, transferindo e dispersando efetivamente o calor gerado pelos componentes do PCB.
Considerações de projeto para PCBs de LED
Vários fatores desempenham um papel fundamental durante o processo de design de PCB de luz LED. Esses incluem:
- Dissipação de calor:Para evitar o superaquecimento do LED, que pode resultar em brilho reduzido, mudança de cor e até mesmo falha no LED, os LED produzem calor durante a operação. Para garantir que os LEDs funcionem em temperaturas ideais, estratégias adequadas de dissipação de calor e gerenciamento térmico são cruciais.
- Regulamento Atual: Para garantir um desempenho consistente e maior vida útil do LED, os drivers devem regular o fluxo de corrente adequadamente para não danificar o núcleo do LED. Exceder a classificação de corrente recomendada do LED resultará em danos, portanto, uma regulação precisa da corrente é essencial.
- Otimização de layout:Ao projetar PCB de luz LED, você deve colocar LEDs, componentes e traços estrategicamente para maximizar sua eficiência e funcionalidade:
- Minimize as perdas de energia
- Garanta uma dissipação de calor adequada
- Otimize a integridade do sinal
- Amplie o uso do espaço
- O processo de montagem de PCB de LED é fácil
A otimização cuidadosa do layout pode melhorar significativamente o desempenho da sua PCB de luz LED.
- Conformidade EMC:É importante no projeto de placas de circuito impresso de LED implementar técnicas de blindagem, filtragem e aterramento para cumprir os regulamentos EMC e evitar interferências.
- Considerações de software:Um projeto de PCB deve incluir acesso a interfaces de software e protocolos de comunicação para aplicações de LED que envolvam recursos como:
- Escurecimento
- Mudança de cor
- E personalização.
Dicas a serem observadas no design de placas de circuito impresso de LED
Exibir a polaridade:
Exiba a direção do LED com impressão em seda para não se confundir ao soldar as peças. Desenhe o símbolo do circuito do LED ou marque o cátodo.
Considere o posicionamento
Conforme mencionado acima, os LEDs são sensíveis ao calor, portanto, coloque-os longe de componentes que gerem calor. Além disso, tome cuidado para não colocar peças altas próximas, pois a visibilidade será ruim.
Altura de montagem
LEDs com terminais podem ser soldados um pouco acima da placa. Se você quiser retirá-lo da placa, geralmente é usado um espaçador especial, portanto, considere isso ao projetar.
Considere a cor da resistência
Ao utilizar LEDs para fins como iluminação, pode-se utilizar uma resistência branca, levando em consideração a eficiência de reflexão do substrato. Por outro lado, se quiser minimizar o reflexo, também pode escolher o preto.
Dissipação de calor
Conforme mencionado acima, os LEDs de alto rendimento geram uma grande quantidade de autoaquecimento. Além disso, os componentes limitadores de corrente também geram calor quando grandes correntes fluem através deles. Além disso, é necessário dissipar o calor criando um padrão de dissipação de calor suficiente.
Processo de fabricação de PCBs de LED
A criação de uma PCB de LED envolve várias etapas cruciais, semelhantes à construção de um quebra-cabeça complexo. Aqui está uma visão geral simplificada:
- Design e Layout: Assim como a construção de um projeto, esta etapa envolve planejamento meticuloso e projeto do layout da PCB, incluindo o posicionamento de LEDs, componentes e vias elétricas.
- Fotolitografia:Imagine iluminar um filme sensível através de um estêncil. Este processo usa luz para padronizar os traços desejados do circuito de cobre na superfície do PCB.
- Gravura: Assim como remover material indesejado, a gravação utiliza produtos químicos para remover o cobre não coberto pelo filme fotorresistente, deixando para trás os traços de circuito desejados.
- Perfuração: Pequenos furos são feitos na PCB em pontos específicos para permitir que os componentes sejam fixados com segurança.
- De solda: Isso envolve a fusão de uma liga metálica especial para criar conexões elétricas permanentes entre os componentes e os vestígios de cobre.
- PCB LEDMontagem e Teste: Finalmente, todos os componentes são cuidadosamente montados na placa de circuito impresso e soldados no lugar. O PCB concluído passa então por testes rigorosos para garantir sua funcionalidade e desempenho.
Pense nessas etapas como a montagem de um quebra-cabeça: cada peça desempenha um papel crucial na criação de placas de circuito impresso de LED funcionais.
Tipos de LEDs com tipo de montagem SMD
Os LEDs SMD variam em diversas características, incluindo:
- Quantidade de cristais colocados na caixa;
- Tamanhos padrão;
- Maior força atual;
- Temperatura de aquecimento;
- ângulo de propagação do fluxo luminoso.
Ao escolher dispositivos semicondutores emissores de luz, sua potência, cor e brilho são levados em consideração. Estão disponíveis LEDs monocromáticos, bicolores e multicoloridos com tipo de montagem SMD. Da mesma forma, os LEDs brancos variam em temperatura de cor, do branco frio ao amarelo quente.
Aplicações de PCBs de LED
Podemos encontrar PCBs de LED em diferentes setores, desde a iluminação de nossas casas até a alimentação de nossos dispositivos de alta tecnologia! Aqui estão algumas aplicações comuns de PCBs de LED:
- Equipamentos de iluminação: As fontes de luz que usam PCBs de LED são energeticamente eficientes, duradouras e vêm em cores vibrantes.
- Dispositivos eletrônicos: De smartphones e tablets a laptops e wearables, os PCBs de LED alimentam displays, retroiluminação e indicadores, melhorando a experiência e a funcionalidade do usuário.
- Aplicações automotivas: Os PCBs de LED estão por trás dos faróis, lanternas traseiras e painéis de instrumentos brilhantes dos carros modernos, contribuindo para a segurança e o apelo visual.
- Equipamento médico: De instrumentos de diagnóstico a ferramentas cirúrgicas, os PCBs de LED fornecem iluminação precisa em aplicações médicas críticas, garantindo diagnósticos precisos e atendimento ideal ao paciente.
- Eletrônicos de consumo: De TVs e consoles de jogos a câmeras e alto-falantes inteligentes, os PCBs de LED permitem telas vibrantes, interfaces intuitivas e recursos interessantes.
- Sinalização e Displays: De outdoors publicitários a displays de varejo e sinalização digital, as placas de circuito impresso de LED oferecem visuais cativantes que chamam a atenção e comunicam de forma eficaz.
Os PCBs de LED estão caminhando em direção à inovação em termos de desempenho. Por exemplo, precisamos trabalhar muito em projetos e materiais resistentes ao calor. Em última análise, melhorará a qualidade e a eficiência do produto.
Conclusão
As placas de circuito impresso de LED estão se expandindo para diferentes setores. Por fornecer excelentes características, como escolha de cor, tamanho e desempenho, a placa de circuito de LED é muito procurada. Da mesma forma, podemos testemunhar as últimas demandas de placas de circuito LED inteligentes que proporcionam uma experiência mais personalizada.