كيفية ضمان كفاءة إضاءة LED وتبديد الحرارة في إضاءة المنزل الذكي SMT تركيب رقاقة SMT.

مع الطلب المتزايد على التصغير والتكامل العالي والكفاءة العالية في أنظمة الإضاءة المنزلية الذكية، أصبحت تقنية تجميع SMT مكونًا أساسيًا في تصنيع مصابيح LED. ومع ذلك، فإن كفاءة الإضاءة وأداء تبديد الحرارة لمصابيح (ليد) يحددان بشكل مباشر مدى سطوع تركيبات الإضاءة وعمرها الافتراضي واستقرارها. سنستكشف كيفية ضمان كفاءة الإضاءة العالية والتبديد الفعال للحرارة من خلال الوسائل التقنية من خلال فحص ثلاثة جوانب: عملية تصنيع PCBA للمنزل الذكي، وتحسين عملية تجميع SMT، واستراتيجيات تصميم تبديد الحرارة. 

بادئ ذي بدء، دعونا نناقش بعض المراحل الرئيسية لمعالجة PCBA المنزل الذكي. المرحلة 1- تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور واختيار المواد. في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لأجهزة الإضاءة المنزلية الذكية، يجب أن يكون أداء تبديد الحرارة أولوية قصوى. على سبيل المثال، يمكن استخدام ركائز معدنية (مثل ركائز الألومنيوم) لتحل محل ركائز FR-4 التقليدية، حيث أنها تتمتع بتوصيل حراري أعلى، مثل حقيقة أن ألواح الألومنيوم الفرعية يمكن أن تصل إلى 1-3 واط/م-ك. مما يتيح التوصيل السريع للحرارة الناتجة عن مصابيح LED إلى طبقة تبديد الحرارة. أيضًا، يمكن أن تزيد تصميمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات من مسارات تبديد الحرارة من خلال تحسين توزيع رقائق النحاس في الطبقات الداخلية لتحسين مسارات توصيل الحرارة وتقليل المناطق ذات الحرارة العالية الموضعية؛ المرحلة 2-التحكم الدقيق في عملية تركيب رقاقة SMT. تُعد الطباعة الشبكية الفولاذية وجودة معجون اللحام مهمة لأن الشبكة الفولاذية الليزرية تتحكم بدقة في سمك معجون اللحام لـ 80-150 ميكرومتر عادةً لضمان توحيد وصلة اللحام، وتجنب اللحام الخاطئ أو الدوائر القصيرة الناتجة عن عدم كفاية أو زيادة معجون اللحام، وبالتالي تقليل المقاومة الحرارية المحلية.

تُعد دقة وضع SMT وفحص الهيئة العربية للتصنيع ضروريان لأن ماكينة وضع SMT تستخدم فوهات تفريغ الهواء، مثل Nectec's NT-B5 التي تستخدم نظام الفوهة الأوتوماتيكي ATC والكشف عن التفريغ في الوقت الحقيقي، وأنظمة التعرف على الصور (مثل معايرة نقطة العلامة) لضمان وضع رقائق LED بدقة، وتجنب تبديد الحرارة غير المتكافئ الناجم عن المحاذاة الخاطئة. يمكن لفحص AOI عبر الإنترنت اكتشاف عيوب اللحام في الوقت الحقيقي، مما يحسن معدلات الإنتاجية. يعد منحنى درجة حرارة اللحام بإعادة التدفق ضروريًا أيضًا لأنه يحدد منحنى درجة حرارة معقول، ومراحل التسخين المسبق ودرجة الحرارة الثابتة وإعادة التدفق والتبريد، لضمان ذوبان معجون اللحام تمامًا دون إتلاف شريحة LED. على سبيل المثال، تحكم في درجة الحرارة القصوى بين 230-250 درجة مئوية لتجنب درجات الحرارة العالية التي تتسبب في تقادم مادة تغليف LED.

ثانيًا، دعونا نناقش النقاط الرئيسية لوصف الاستراتيجيات الأساسية لتصميم تبديد الحرارة لمصابيح LED. النقطة الرئيسية الأولى-تطبيقات المواد الموصلة للحرارة عالية الكفاءة. تُستخدم مواد الواجهة الحرارية لملء الفراغ بين رقاقة LED وركيزة المشتت الحراري بالشحم الحراري أو الوسادات الحرارية لتقليل المقاومة الحرارية للتلامس وتحسين كفاءة نقل الحرارة. يُصنَّف المشتت الحراري وهيكل الزعانف على أنه تصميم المشتت الحراري من الألومنيوم أو هياكل الزعانف لتجهيزات الإضاءة الذكية لتسريع تبديد الحرارة بالحمل الحراري بالهواء عن طريق زيادة مساحة السطح. على سبيل المثال، يمكن للمشتتات الحرارية للتبريد بالهواء القسري أن تقلل من درجة حرارة الوصلة بمقدار 5-10 درجات مئوية، مما يطيل عمر مصابيح LED بشكل كبير؛ النقطة الرئيسية الثانية: الجمع بين التبريد النشط والسلبي.

تُعرّف تقنية بلتيير بأن بعض مصابيح LED عالية الطاقة تستخدم وحدات التبريد الكهروحرارية، مثل الطراز TEC1-12706 الذي نعرفه جميعًا، لامتصاص الحرارة في الطرف البارد وتبديد الحرارة في الطرف الساخن باستخدام مروحة، مما يحقق تحكمًا سريعًا في درجة الحرارة، وهو ما يناسب بشكل خاص وحدات الإنارة الذكية المغلقة. يدمج نظام التحكم الذكي في درجة الحرارة بشكل فعال ومتماسك مستشعرات درجة الحرارة، مثل الثرمستورات NTC التي نعرفها، ويراقب درجة حرارة وصلة LED في الوقت الحقيقي ويضبط تيار المحرك ديناميكيًا من خلال وحدة MCU لمنع اضمحلال الضوء الناجم عن ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال، عندما تتجاوز درجة الحرارة 65 درجة مئوية، يتم تقليل السطوع تلقائيًا بمقدار 10%-20% لتحقيق التوازن بين كفاءة الإضاءة والحمل الحراري؛ النقطة الرئيسية الثالثة-التحسين البيئي والتصميم الهيكلي. يُستخدم تحسين تخطيط التهوية لتصميم فتحات تبديد الحرارة أو مجاري الهواء في مبيت وحدة الإنارة لتعزيز تبديد الحرارة من خلال الحمل الحراري الطبيعي. تجنب تراكم المقاومة الحرارية يصور ظاهرة تقليل تداخل المقاومة الحرارية بين طبقات متعددة من المواد.

ثالثًا، دعنا نناقش بعض المتطلبات الخاصة لتقنيات تصنيع SMT في استخدام الأجهزة المنزلية الذكية. المتطلب الأول-التصغير والتركيب عالي الكثافة. أصبحت تركيبات الإضاءة المنزلية الذكية أكثر إحكاما، مما يتطلب استخدام مصابيح LED مصغرة في حزم 0201 أو 0402، مما يضع متطلبات أعلى على دقة ماكينات وضع SMT، عادةً ≤ 0.05 مم. في الوقت نفسه، يجب تحسين تخطيط المكونات لتجنب تركيز الحرارة، مثل توزيع مصابيح LED عالية الطاقة بالتساوي عبر ثنائي الفينيل متعدد الكلور؛ المتطلب الثاني-الحماية من الرطوبة وضمان الموثوقية. من المثير للاهتمام، نقترح قبل معالجة SMT، خبز ثنائي الفينيل متعدد الكلور عند حوالي 120 درجة مئوية لمدة ساعتين على الأقل لإزالة الرطوبة ومنع تكون الفقاعات أثناء إعادة اللحام بالإنحاء، مما قد يتسبب في فشل اللحام. 

ليس هذا فحسب، بل يوصى باستخدام مواد تغليف مقاومة لدرجات الحرارة العالية، مثل مطاط السيليكون بدلاً من راتنجات الإيبوكسي لتقليل اضمحلال الضوء على المدى الطويل. تُظهر التجارب أن مصابيح LED المعبأة بمطاط السيليكون يمكن أن تطيل عمرها التشغيلي إلى 40,000 ساعة في ظل ظروف درجة الحرارة نفسها. 

رابعًا، دعنا نناقش دراسة حالة عن حل تبديد الحرارة لتجهيزات الإضاءة الذكية القابلة للتعتيم. في أحد مشاريع عملائنا السابقين لتجهيزات الإضاءة السقفية الذكية، قام مهندسوه أولاً بتصميم طبقة تبديد الحرارة من رقائق الألومنيوم والرقائق النحاسية مع مروحة تبديد الحرارة السفلية. بعد ذلك، قام مصنعه بإجراء عملية وضع SMT باستخدام آلات عالية الدقة للأغراض العامة لضمان التوزيع الموحد لمصفوفات LED. وأخيراً، تم دمجها مع وحدة بلوتوث وشريحة تحكم في درجة الحرارة، ويمكن للمستخدمين ضبط السطوع وعرض درجة الحرارة في الوقت الحقيقي عبر التطبيق. وما جعله يشعر بسعادة غامرة هو أن نتائج الاختبار تُظهر أنه عند التشغيل عند التحميل الكامل، تظل درجة حرارة الوصلة الكهربائية للمصباح مستقرة دون 55 درجة مئوية، مع معدل صيانة ناتج الضوء الذي يتجاوز 90% وعمر افتراضي يصل إلى 50000 ساعة. 

في النهاية، فإن مستقبل تقنية SMT لتركيبات الإضاءة الذكية في تركيبات الإضاءة الذكية مشرق. مع استخدام مواد مبتكرة. لا يقتصر الأمر على طبقة الجرافين الحرارية ذات الموصلية الحرارية التي تبلغ 5300 واط/م-ك والركيزة الخزفية من نيتريد الألومنيوم ذات الموصلية الحرارية 170 واط/م-ك التي ستعمل على تحسين كفاءة تبديد الحرارة فحسب، بل ستعمل أيضًا على الجمع بين خوارزميات الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بتوزيع الحرارة، وضبط استراتيجيات التبريد ديناميكيًا، مثل التبديل تلقائيًا بين وضعي التبريد النشط والسلبي بناءً على درجة الحرارة المحيطة. 

من المهم للغاية بالنسبة لمصانع SMT أن تدرك أنه من خلال تحسين عملية تصنيع PCBA، وابتكار تصميم تبديد الحرارة، وتنفيذ التحكم الصارم في العملية، يمكن لأنظمة الإضاءة المنزلية الذكية أن تحقق كفاءة في تبديد الحرارة مع الحفاظ على فعالية إضاءة عالية، وبالتالي تلبية متطلبات المستخدمين الشاملة للسطوع والعمر الافتراضي والتحكم الذكي.