Come garantire l'efficienza luminosa e la dissipazione del calore dei LED nell'illuminazione domestica intelligente Montaggio del chip SMT.

Con la crescente domanda di miniaturizzazione, alta integrazione e alta efficienza nei sistemi di illuminazione domestica intelligente, la tecnologia di assemblaggio SMT è diventata un componente fondamentale nella produzione di illuminazione a LED. Tuttavia, l'efficienza luminosa e le prestazioni di dissipazione del calore dei LED determinano direttamente la luminosità, la durata e la stabilità degli apparecchi di illuminazione. Analizzeremo come garantire un'elevata efficienza luminosa e un'efficace dissipazione del calore attraverso mezzi tecnici, esaminando tre aspetti: il processo di produzione di PCBA per case intelligenti, l'ottimizzazione del processo di assemblaggio SMT e le strategie di progettazione della dissipazione del calore. 

Prima di tutto, discutiamo alcune fasi chiave della lavorazione dei PCBA per le case intelligenti. Fase 1 - Progettazione del PCB e selezione dei materiali. Nella progettazione dei PCB per i dispositivi di illuminazione domestica intelligente, le prestazioni di dissipazione del calore devono essere una priorità assoluta. Ad esempio, i substrati metallici (come quelli in alluminio) possono essere utilizzati per sostituire i tradizionali substrati FR-4, in quanto hanno una maggiore conducibilità termica, come il fatto che le schede in alluminio possono raggiungere 1-3 W/m-K. Ciò consente una rapida conduzione del calore generato dai LED verso lo strato di dissipazione del calore. Inoltre, i progetti di PCB multistrato possono aumentare i percorsi di dissipazione del calore ottimizzando la distribuzione dei fogli di rame negli strati interni per migliorare i percorsi di conduzione del calore e ridurre le aree ad alta temperatura localizzate; fase 2 - controllo preciso del processo di montaggio dei chip SMT. La stampa della maglia d'acciaio e la qualità della pasta saldante sono importanti perché la maglia d'acciaio laser controlla con precisione lo spessore della pasta saldante per 80-150μm in genere per garantire l'uniformità del giunto di saldatura, evitando false saldature o cortocircuiti causati da una pasta saldante insufficiente o eccessiva, riducendo così la resistenza termica locale.

L'accuratezza del posizionamento SMT e l'ispezione AOI sono necessarie perché la macchina di posizionamento SMT utilizza ugelli a vuoto, come l'NT-B5 di Nectec che utilizza il sistema di ugelli automatici ATC e il rilevamento del vuoto in tempo reale, e sistemi di riconoscimento delle immagini (come la calibrazione dei punti di riferimento) per garantire il posizionamento preciso dei chip LED, evitando la dissipazione irregolare del calore causata dal disallineamento. L'ispezione AOI online può rilevare i difetti di saldatura in tempo reale, migliorando i tassi di rendimento. Anche la curva della temperatura di saldatura a riflusso è necessaria, perché imposta una curva di temperatura ragionevole, le cui fasi sono preriscaldamento, temperatura costante, riflusso e raffreddamento, per garantire che la pasta saldante si sciolga completamente senza danneggiare il chip LED. Ad esempio, controllare la temperatura di picco tra 230-250°C per evitare che le alte temperature provochino l'invecchiamento del materiale di imballaggio dei LED.

In secondo luogo, discutiamo i punti chiave per descrivere le strategie fondamentali per la progettazione della dissipazione del calore dei LED. Punto chiave 1: applicazione di materiali ad alta efficienza di conduzione del calore. I materiali di interfaccia termica sono utilizzati per riempire lo spazio tra il chip LED e il substrato del dissipatore di calore con grasso termico o pad termici per ridurre la resistenza termica di contatto e migliorare l'efficienza del trasferimento di calore. I dissipatori di calore e le strutture ad alette sono classificati come dissipatori di calore in alluminio o strutture ad alette per apparecchi di illuminazione intelligenti per accelerare la dissipazione del calore per convezione dell'aria aumentando la superficie. Ad esempio, i dissipatori di calore a raffreddamento forzato dell'aria possono ridurre la temperatura di giunzione di 5-10°C, prolungando in modo significativo la vita dei LED; punto chiave due: combinazione di raffreddamento attivo e passivo.

Per tecnologia Peltier si intendono alcuni apparecchi LED ad alta potenza che utilizzano moduli di raffreddamento termoelettrici, come il modello TEC1-12706 che tutti conosciamo, per assorbire il calore all'estremità fredda e dissipare il calore all'estremità calda con una ventola, ottenendo un rapido controllo della temperatura, particolarmente adatto per gli apparecchi intelligenti chiusi. Il sistema di controllo intelligente della temperatura integra in modo attivo e coeso i sensori di temperatura, come i termistori NTC che conosciamo, monitorando la temperatura della giunzione del LED in tempo reale e regolando dinamicamente la corrente di pilotaggio attraverso l'MCU per prevenire il decadimento della luce causato dal surriscaldamento. Ad esempio, quando la temperatura supera i 65°C, la luminosità viene automaticamente ridotta di 10%-20% per bilanciare l'efficienza luminosa e il carico termico. L'ottimizzazione del layout di ventilazione consiste nel progettare fori di dissipazione del calore o condotti d'aria nell'alloggiamento dell'apparecchio per migliorare la dissipazione del calore attraverso la convezione naturale. Evitare l'accumulo di resistenza termica indica il fenomeno della riduzione dell'interferenza della resistenza termica tra più strati di materiale.

In terzo luogo, discutiamo alcuni requisiti speciali per le tecniche di produzione SMT nell'uso di dispositivi per la casa intelligente. Primo requisito: miniaturizzazione e montaggio ad alta densità. Gli apparecchi di illuminazione per le case intelligenti stanno diventando sempre più compatti e richiedono l'uso di LED miniaturizzati in pacchetti 0201 o 0402, il che pone requisiti più elevati alla precisione delle macchine di posizionamento SMT, solitamente ≤ 0,05 mm. Allo stesso tempo, la disposizione dei componenti deve essere ottimizzata per evitare la concentrazione di calore, ad esempio distribuendo uniformemente i LED ad alta potenza sul PCB; Requisito due: protezione dall'umidità e garanzia di affidabilità. È interessante notare che, prima della lavorazione SMT, si consiglia di cuocere il PCB a circa 120°C per almeno 2 ore per rimuovere l'umidità e prevenire la formazione di bolle durante la saldatura a riflusso, che potrebbero causare un fallimento della saldatura. 

Inoltre, per ridurre il decadimento della luce a lungo termine, si raccomanda di utilizzare materiali di imballaggio resistenti alle alte temperature, come la gomma siliconica invece della resina epossidica. Gli esperimenti dimostrano che i LED confezionati con gomma siliconica possono estendere la loro vita utile a 40.000 ore alle stesse condizioni di temperatura. 

In quarto luogo, esaminiamo un caso di studio relativo alla soluzione di dissipazione del calore per apparecchi di illuminazione intelligenti dimmerabili. Nei progetti di uno dei nostri clienti passati per le plafoniere intelligenti, i suoi ingegneri hanno innanzitutto progettato il substrato di alluminio e lo strato di dissipazione del calore in lamina di rame, combinato con la ventola di dissipazione del calore inferiore. Poi, la sua fabbrica ha effettuato il posizionamento SMT utilizzando macchine generiche ad alta precisione per garantire una distribuzione uniforme degli array di LED. Infine, hanno integrato un modulo Bluetooth e un chip per il controllo della temperatura: gli utenti possono regolare la luminosità e visualizzare la temperatura in tempo reale tramite l'app. I risultati dei test dimostrano che, a pieno carico, la temperatura di giunzione della lampada rimane stabile al di sotto dei 55°C, con un tasso di mantenimento dell'emissione luminosa superiore a 90% e una durata di vita di 50.000 ore. 

In definitiva, il futuro della tecnologia SMT per gli apparecchi di illuminazione intelligenti è luminoso. Con l'utilizzo di materiali innovativi. Non solo la pellicola termica in grafene, con una conducibilità termica di 5300 W/m-K, e il substrato ceramico in nitruro di alluminio, con una conducibilità termica di 170 W/m-K, miglioreranno ulteriormente l'efficienza di dissipazione del calore, ma anche la combinazione di algoritmi di intelligenza artificiale per prevedere la distribuzione del calore, regolando dinamicamente le strategie di raffreddamento, come la commutazione automatica tra modalità di raffreddamento attiva e passiva in base alla temperatura ambiente. 

È assolutamente fondamentale che le fabbriche SMT si rendano conto che, ottimizzando il processo di produzione delle PCBA, innovando la progettazione della dissipazione del calore e implementando un rigoroso controllo del processo, i sistemi di illuminazione domestica intelligente possono ottenere un'efficiente dissipazione del calore mantenendo al contempo un'elevata efficacia luminosa, soddisfacendo così i requisiti completi degli utenti in termini di luminosità, durata e controllo intelligente.