Módulos de iluminação LED: tomar o calor fora da situação por Joseph Marie

O apelo de utilizar LEDs em aplicações de iluminação está crescendo rapidamente. Os numerosos e significativos benefícios do uso de módulos que incorporam uma matriz de LEDs estão sendo reconhecidos por engenheiros de projeto em vários sectores-chave da indústria, incluindo aeroespacial, iluminação arquitetural, e os "ovos de ouro" mercado automotivo.

Atributos como flexibilidade de design, baixo consumo de energia, luz uniforme e confiável, e longa vida útil distinguir módulos de projetos baseados em lâmpadas de incandescência tradicionais e lâmpadas fluorescentes de LED. LEDs também podem ter knock-on benefícios, como a redução significativamente o tamanho ea complexidade do módulo e simplificar o design de lente.

Um bom exemplo de alguns outros benefícios da iluminação LED é demonstrado por um aplicativo na cabine de um avião de passageiros. Uma unidade de LED retrofit que substituiu um módulo de iluminação fluorescente de tubo habilitado escurecimento finamente controlada e também forneceu iluminação ambiente através do uso de LEDs de cores diferentes.

Gestão térmica

Talvez a questão mais desafiadora quando percebendo um projeto do módulo que usa LEDs é administrar a temperatura de junções individuais do dispositivo durante a operação normal. Se a quantidade considerável de calor produzido por todos os dispositivos em um módulo não é controlado corretamente, em seguida, as temperaturas de junção pode chegar a um nível em que os LEDs 'esperados vida é encurtado e confiabilidade é comprometida (ver links).

LED módulos compreendem tipicamente uma matriz de muitos dispositivos de montagem em superfície. Estes LED são soldadas a uma camada de cobre gravado que fornece as interconexões entre os LEDs individuais, bem como outros componentes passivos e activos que são necessários para completar o circuito. O pequeno tamanho dos LEDs e da proximidade com os quais eles podem ser montados significa que os designers têm uma enorme quantidade de liberdade de design e pode atingir padrões de iluminação complexas com altos níveis de brilho.

O circuito cobre gravado é separado a partir de uma placa de base - geralmente feito de alumínio - por um isolando eletricamente material termicamente eficientes, dielétrico. As características e capacidades da camada dielétrica são a chave para a flexibilidade de design e desempenho do módulo global.

Materiais dielétricos são feitas por mistura de materiais termicamente eficientes, tais como alumina e de nitreto de boro com outros ingredientes, para proporcionar um canal flexível Ainda revestimento resistente sobre a chapa de base. Uma característica importante da camada dieléctrica é a quantidade de isolamento eléctrico que proporciona entre o cobre no lado superior e a chapa metálica de base no lado de baixo. Isto é conhecido como a sua força dieléctrica. Um típico material dieléctrico pode possuir uma resistência dieléctrica de cerca de 800 V /mil e ser revestido sobre a placa de base com uma espessura de 8-12 mils (1 mil = 1 polegada-3 = 25,4 um).

Dielétrica materiais usados ​​nas placas de circuito de metal isolados geralmente têm uma figura de condutividade térmica na região de 3W /mK. Isto é aproximadamente 10 vezes o desempenho obtido por FR4 (retardador de chama tecido de vidro reforçada resina epóxi) Material PCB.

Um outro requisito fundamental da camada dielétrica é ser capaz de compensar os diferentes coeficientes de expansão térmica de a faixa de cobre no lado de cima do conjunto e da base de alumínio difusor de placa /calor no lado inferior

. Indo

tridimensionais

folhas planas de placa de circuito de metal isolada que compreende uma película de cobre, um camada dielétrica e uma placa de base de alumínio estão disponíveis há vários anos. Aos olhos da visão de futuro módulo de LED designer, o principal problema foi que folhas planas de placa de circuito de metal isolados limitá-los a formas 2D.

Para lidar com essas limitações, novos materiais dielétricos estão se tornando disponíveis, que têm um módulo de baixo, o que significa que eles são compatíveis com o estresse e tensão mecânica. Estes materiais não só acomodar o coeficiente de expansão dos elementos metálicos de construção, mas também permitem que as peças a serem formados em ângulo recto, e até mesmo a 360 & 730 #;. Isso permite que os designers para realizar os projetos e as em forma de complexos que formam um círculo completo com qualquer vestígios de cobre internas ou externas.

Ao projetar com novos materiais moldáveis, placa de circuito de metal isolados, é possível encaminhar as faixas em torno de cantos , o que reduz a necessidade de usar conectores e fiação. Há diversos benefícios a este, incluindo maior confiabilidade resultante de ter menos junções e interconexões. Apesar do pouco maior custo dos novos materiais, o custo total é reduzido porque menos componentes são necessários, e tempo de montagem é reduzido.

Resistência e durabilidade

próprios LEDs são intrinsecamente duráveis. Montá-los em placas de circuito com base de metal só serve para aumentar a sua robustez ea do módulo acabado, proporcionando excelente resistência a vibrações e choques mecânicos.

Clusters de iluminação automotiva proporcionar um bom exemplo de como módulos de LED pode proporcionar um desempenho superior em comparação com lâmpadas de incandescência tradicionais. On-veículo aplicações experimentar altos níveis de vibração e faixas de temperatura de operação de largura que pode causar falha prematura das lâmpadas de incandescência. Em algumas condições de funcionamento LEDs podem durar até 100.000 horas, o que significa que eles não deve requerer qualquer atenção para a vida útil do veículo.

A longa vida de LEDs também simplifica a tarefa dos designers, porque é menos importante para fazer o módulo de iluminação acessível para manutenção no produto acabado. Isso pode resultar em um mais puro, a instalação mais integrada e também em economia de custos potenciais.

Modelagem Temperatura

pacotes de software de análise térmica estão disponíveis para ajudar a provar LED com base projetos de módulo antes de serem confirmadas para fabricar .

Estes pacotes de software coletar dados a partir de um banco de dados integrado sobre o desempenho e as especificações, juntamente com os de outros dispositivos que são montados na placa de circuito do metal isolada LED. Estes dados são combinados com outras informações sobre elementos do projeto, incluindo os traços de cobre, planos de alimentação e terra e vias. A informação recolhida é então processado para produzir uma representação precisa do desempenho térmico do design.

Amigáveis ​​representações gráficas dos resultados permitem o engenheiro de projeto para identificar rapidamente as áreas que podem exigir atenção, até ao componente e nível de rastrear.

software de análise térmica pode trazer benefícios comerciais e de design importantes, ajudando a velocidade do tempo de mercado e reduzindo o número de iterações necessárias para chegar a uma solução pronta para produção.

Este artigo foi escrito por Lewis Bellah. Visite nosso site em http://matteroflights.com/~~number=plural e http://matteroflights.com/category/lighting-fixtures/for~~number=plural mais detalhes.