Hoe LED lichtefficiëntie en warmteafvoer te garanderen in smart home verlichting SMT chip montage.

Met de toenemende vraag naar miniaturisatie, hoge integratie en hoge efficiëntie in slimme verlichtingssystemen voor thuis, is SMT assemblagetechnologie een kernonderdeel geworden in de productie van LED verlichting. De lichtefficiëntie en warmteafvoerprestaties van LED's bepalen echter rechtstreeks de helderheid, levensduur en stabiliteit van verlichtingsarmaturen. We zullen onderzoeken hoe we met technische middelen een hoge lichtefficiëntie en effectieve warmteafvoer kunnen garanderen door drie aspecten te onderzoeken: het smart home PCBA fabricageproces, SMT assemblageprocesoptimalisatie en ontwerpstrategieën voor warmteafvoer. 

Laten we eerst enkele belangrijke stappen bespreken voor de verwerking van smart home PCBA's. Fase 1 - PCB-ontwerp en materiaalselectie. In het PCB-ontwerp van smart home verlichtingsapparaten moeten de prestaties op het gebied van warmteafvoer een topprioriteit zijn. Er kunnen bijvoorbeeld metalen substraten (zoals aluminium substraten) worden gebruikt om de traditionele FR-4 substraten te vervangen, omdat deze een hogere thermische geleidbaarheid hebben, zoals het feit dat aluminium substraatplaten 1-3 W/m-K kunnen bereiken. Dit maakt een snelle geleiding van de door LED's gegenereerde warmte naar de warmteafvoerlaag mogelijk. Ook kunnen meerlaagse PCB-ontwerpen de trajecten voor warmteafvoer verbeteren door de verdeling van koperfolie in binnenlagen te optimaliseren om de warmtegeleiding te verbeteren en gelokaliseerde gebieden met hoge temperaturen te verminderen; Fase 2 - nauwkeurige controle van het montageproces van SMT-chips. Het afdrukken van staalgaas en de kwaliteit van de soldeerpasta zijn belangrijk omdat het laserstaalgaas de dikte van de soldeerpasta precies regelt op 80-150 µm om de uniformiteit van de soldeerverbinding te garanderen en vals solderen of kortsluiting door onvoldoende of overmatige soldeerpasta te voorkomen, waardoor de plaatselijke thermische weerstand afneemt.

Nauwkeurigheid bij SMT-plaatsing en AOI-inspectie zijn noodzakelijk omdat de SMT-plaatsingsmachine vacuümspuitmonden gebruikt, zoals Nectec's NT-B5 met ATC automatisch spuitmondsysteem en realtime vacuümdetectie, en beeldherkenningssystemen (zoals markeerpuntkalibratie) om de precieze plaatsing van LED-chips te garanderen en ongelijkmatige warmteafvoer door verkeerde uitlijning te voorkomen. Met online AOI-inspectie kunnen soldeerdefecten in realtime worden gedetecteerd, waardoor de opbrengst wordt verbeterd. Reflow-soldeertemperatuurcurve zijn ook noodzakelijk omdat ze een redelijke temperatuurcurve instellen, met stadia als voorverwarming, constante temperatuur, reflow en koeling, om ervoor te zorgen dat de soldeerpasta volledig smelt zonder de LED-chip te beschadigen. Regel bijvoorbeeld de piektemperatuur tussen 230-250°C om te voorkomen dat hoge temperaturen het LED verpakkingsmateriaal verouderen.

Laten we ten tweede de belangrijkste punten bespreken voor het beschrijven van de kernstrategieën voor het ontwerp van LED-warmteafvoer. Eerste kernpunt - toepassingen van zeer efficiënte warmtegeleidende materialen. Thermische interfacematerialen worden gebruikt om de ruimte tussen de LED-chip en het koellichaamsubstraat op te vullen met thermisch vet of thermische pads om de thermische contactweerstand te verminderen en de efficiëntie van de warmteoverdracht te verbeteren. Koellichaam en vinstructuur worden gecategoriseerd als het ontwerp aluminium koellichamen of vinstructuren voor slimme verlichtingsarmaturen om de warmteafvoer via luchtconvectie te versnellen door het oppervlak te vergroten. Koellichamen met geforceerde luchtkoeling kunnen bijvoorbeeld de junctietemperatuur met 5-10°C verlagen, waardoor de levensduur van LED's aanzienlijk wordt verlengd; kernpunt twee - combinatie van actieve en passieve koeling.

Peltiertechnologie wordt gedefinieerd als het gebruik van thermo-elektrische koelmodules in sommige krachtige LED-armaturen, zoals het TEC1-12706 model dat we allemaal kennen, om warmte te absorberen aan de koude kant en warmte af te voeren aan de warme kant met een ventilator, waardoor een snelle temperatuurregeling wordt bereikt, wat bijzonder geschikt is voor ingesloten slimme armaturen. Het intelligente temperatuurregelsysteem integreert actief en samenhangend temperatuursensoren, zoals de ons bekende NTC-thermistors, bewaakt de LED-verbindingstemperatuur in realtime en past dynamisch de aandrijfstroom aan via de MCU om lichtbederf door oververhitting te voorkomen. Wanneer de temperatuur bijvoorbeeld 65°C overschrijdt, wordt de helderheid automatisch verminderd met 10%-20% om de lichtefficiëntie en de warmtelast in evenwicht te brengen. Ventilatielay-outoptimalisatie wordt gebruikt om warmteafvoergaten of luchtkanalen in de armatuurbehuizing te ontwerpen om de warmteafvoer via natuurlijke convectie te verbeteren. Vermijding van warmteweerstandsaccumulatie geeft het fenomeen weer van het verminderen van warmteweerstandsinterferentie tussen meerdere materiaallagen.

Laten we ten derde enkele speciale vereisten bespreken voor SMT productietechnieken bij het gebruik van smart home apparaten. Eis één: miniaturisatie en montage met hoge dichtheid. Smart home verlichtingsarmaturen worden steeds compacter en vereisen het gebruik van miniatuur LED's in 0201 of 0402 verpakkingen, wat hogere eisen stelt aan de precisie van SMT plaatsingsmachines, meestal ≤ 0,05 mm. Tegelijkertijd moet de lay-out van componenten worden geoptimaliseerd om warmteconcentratie te voorkomen, zoals het gelijkmatig verdelen van LED's met een hoog vermogen over de printplaat. Interessant is dat we voorstellen om de printplaat vóór de SMT-bewerking minstens 2 uur te bakken bij ongeveer 120°C om vocht te verwijderen en te voorkomen dat er zich bellen vormen tijdens het reflow solderen, wat zou kunnen leiden tot soldeerfouten. 

Bovendien wordt aanbevolen om verpakkingsmaterialen te gebruiken die bestand zijn tegen hoge temperaturen, zoals siliconenrubber in plaats van epoxyhars om lichtbederf op lange termijn te beperken. Experimenten tonen aan dat LED's in siliconenrubber hun levensduur kunnen verlengen tot 40.000 uur onder dezelfde temperatuursomstandigheden. 

Laten we in de vierde plaats een casestudy bespreken voor warmteafvoeroplossingen voor slimme dimbare verlichtingsarmaturen. In de projecten van een van onze vorige klanten voor slimme plafondverlichtingsarmaturen ontwierpen zijn technici eerst het aluminiumsubstraat en de warmteafvoerlaag van koperfolie in combinatie met een ventilator voor warmteafvoer aan de onderkant. Daarna voerde zijn fabriek SMT-plaatsing uit met uiterst precieze machines voor algemeen gebruik om een uniforme verdeling van LED-arrays te garanderen. Tot slot integreerden ze een Bluetooth-module en een chip voor temperatuurregeling, zodat gebruikers de helderheid kunnen aanpassen en de temperatuur in realtime kunnen bekijken via de app. Wat hem enthousiast maakte, is dat de testresultaten aantonen dat de junctietemperatuur van de lamp bij volle belasting stabiel blijft onder 55°C, met een lichtopbrengstbehoud van meer dan 90% en een levensduur van 50.000 uur. 

Uiteindelijk is de toekomst voor de slimme verlichting armaturen SMT technologie is helder. Met het gebruik van innovatieve materialen. Niet alleen grafeen thermische film met een thermische geleidbaarheid van 5300 W/m-K en aluminiumnitride keramisch substraat met een thermische geleidbaarheid van 170 W/m-K zal de efficiëntie van de warmteafvoer verder verbeteren, maar ook het combineren van AI-algoritmen om de warmteverdeling te voorspellen, dynamisch koelstrategieën aan te passen, zoals automatisch schakelen tussen actieve en passieve koelmodi op basis van de omgevingstemperatuur. 

Het is van het grootste belang dat SMT-fabrieken zich realiseren dat door het optimaliseren van het PCBA fabricageproces, het innoveren van het ontwerp van de warmteafvoer en het implementeren van strikte procescontrole, slimme thuisverlichtingssystemen een efficiënte warmteafvoer kunnen bereiken met behoud van een hoge lichtopbrengst, waardoor ze voldoen aan de uitgebreide eisen van gebruikers op het gebied van helderheid, levensduur en slimme controle.