Jak zapewnić wydajność świetlną LED i rozpraszanie ciepła w inteligentnym oświetleniu domowym Montaż chipów SMT.

Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na miniaturyzację, wysoką integrację i wysoką wydajność w inteligentnych domowych systemach oświetleniowych, technologia montażu SMT stała się kluczowym elementem w produkcji oświetlenia LED. Jednak wydajność świetlna i wydajność rozpraszania ciepła diod LED bezpośrednio determinują jasność, żywotność i stabilność opraw oświetleniowych. Zbadamy, jak zapewnić wysoką wydajność świetlną i efektywne rozpraszanie ciepła za pomocą środków technicznych, analizując trzy aspekty: proces produkcji PCBA inteligentnego domu, optymalizację procesu montażu SMT i strategie projektowania rozpraszania ciepła. 

Przede wszystkim omówmy kilka kluczowych etapów przetwarzania PCBA dla inteligentnego domu. Etap 1 - Projekt PCB i wybór materiału. W projekcie PCB inteligentnych domowych urządzeń oświetleniowych wydajność rozpraszania ciepła powinna być najwyższym priorytetem. Na przykład, podłoża metalowe (takie jak podłoża aluminiowe) mogą być stosowane w celu zastąpienia tradycyjnych podłoży FR-4, ponieważ mają wyższą przewodność cieplną, taką jak fakt, że aluminiowe płyty podstacyjne mogą osiągnąć 1-3 W/m-K. Umożliwia to szybkie przewodzenie ciepła generowanego przez diody LED do warstwy rozpraszającej ciepło. Ponadto wielowarstwowe projekty PCB mogą zwiększyć ścieżki rozpraszania ciepła poprzez optymalizację rozmieszczenia folii miedzianej w warstwach wewnętrznych w celu poprawy ścieżek przewodzenia ciepła i zmniejszenia zlokalizowanych obszarów o wysokiej temperaturze; Etap 2 - precyzyjna kontrola procesu montażu chipów SMT. Drukowanie siatki stalowej i jakość pasty lutowniczej są ważne, ponieważ laserowa siatka stalowa precyzyjnie kontroluje grubość pasty lutowniczej w zakresie 80-150 μm, zwykle w celu zapewnienia jednorodności połączenia lutowanego, unikając fałszywego lutowania lub zwarć spowodowanych niewystarczającą lub nadmierną pastą lutowniczą, zmniejszając w ten sposób lokalną rezystancję termiczną.

Dokładność umieszczania SMT i kontrola AOI są niezbędne, ponieważ maszyna do umieszczania SMT wykorzystuje dysze próżniowe, takie jak NT-B5 firmy Nectec, wykorzystujące automatyczny system dysz ATC i wykrywanie próżni w czasie rzeczywistym oraz systemy rozpoznawania obrazu (takie jak kalibracja punktu znacznika), aby zapewnić precyzyjne umieszczenie chipów LED, unikając nierównomiernego rozpraszania ciepła spowodowanego niewspółosiowością. Kontrola AOI online może wykrywać wady lutownicze w czasie rzeczywistym, poprawiając wskaźniki wydajności. Krzywa temperatury lutowania rozpływowego jest również niezbędna, ponieważ ustawia rozsądną krzywą temperatury, etapy to podgrzewanie wstępne, stała temperatura, rozpływ i chłodzenie, aby zapewnić całkowite stopienie pasty lutowniczej bez uszkodzenia chipa LED. Na przykład, należy kontrolować temperaturę szczytową w zakresie 230-250°C, aby uniknąć wysokich temperatur powodujących starzenie się materiału opakowania LED.

Po drugie, omówmy kluczowe punkty opisujące podstawowe strategie projektowania rozpraszania ciepła przez diody LED. Punkt pierwszy - zastosowanie wysokowydajnych materiałów przewodzących ciepło. Materiały interfejsu termicznego są używane do wypełnienia przestrzeni między chipem LED a podłożem radiatora smarem termicznym lub podkładkami termicznymi w celu zmniejszenia oporu cieplnego styku i poprawy wydajności wymiany ciepła. Radiator i struktura żeberkowa są klasyfikowane jako aluminiowe radiatory lub struktury żeberkowe do inteligentnych opraw oświetleniowych w celu przyspieszenia rozpraszania ciepła przez konwekcję powietrza poprzez zwiększenie powierzchni. Na przykład radiatory z wymuszonym chłodzeniem powietrzem mogą obniżyć temperaturę złącza o 5-10°C, znacznie wydłużając żywotność diod LED.

Technologia Peltiera jest definiowana jako niektóre oprawy LED o dużej mocy wykorzystujące termoelektryczne moduły chłodzące, takie jak znany nam wszystkim model TEC1-12706, do pochłaniania ciepła na zimnym końcu i rozpraszania ciepła na gorącym końcu za pomocą wentylatora, osiągając szybką kontrolę temperatury, co jest szczególnie odpowiednie dla zamkniętych inteligentnych opraw oświetleniowych. Inteligentny system kontroli temperatury aktywnie i spójnie integruje czujniki temperatury, takie jak znane nam termistory NTC, monitoruje temperaturę złącza LED w czasie rzeczywistym i dynamicznie dostosowuje prąd sterujący za pośrednictwem MCU, aby zapobiec zanikowi światła spowodowanemu przegrzaniem. Na przykład, gdy temperatura przekroczy 65°C, jasność jest automatycznie zmniejszana o 10%-20%, aby zrównoważyć wydajność świetlną i obciążenie cieplne; Kluczowy punkt trzeci - optymalizacja środowiskowa i projekt konstrukcyjny. Optymalizacja układu wentylacji służy do projektowania otworów rozpraszających ciepło lub kanałów powietrznych w obudowie oprawy w celu zwiększenia rozpraszania ciepła poprzez naturalną konwekcję. Unikanie akumulacji oporu cieplnego przedstawia zjawisko zmniejszania interferencji oporu cieplnego między wieloma warstwami materiału.

Po trzecie, omówmy niektóre specjalne wymagania dotyczące technik produkcji SMT w zastosowaniu inteligentnych urządzeń domowych. Wymóg pierwszy - miniaturyzacja i montaż o dużej gęstości. Oprawy oświetleniowe inteligentnych domów stają się coraz bardziej kompaktowe, co wymaga stosowania miniaturowych diod LED w pakietach 0201 lub 0402, co stawia wyższe wymagania co do precyzji maszyn do umieszczania SMT, zwykle ≤ 0,05 mm. Jednocześnie należy zoptymalizować układ komponentów, aby uniknąć koncentracji ciepła, np. równomiernie rozprowadzając diody LED o dużej mocy na płytce drukowanej; Wymóg drugi - ochrona przed wilgocią i zapewnienie niezawodności. Co ciekawe, sugerujemy, aby przed obróbką SMT wypalić płytkę PCB w temperaturze około 120°C przez co najmniej 2 godziny, aby usunąć wilgoć i zapobiec tworzeniu się pęcherzyków podczas lutowania rozpływowego, co mogłoby spowodować awarię lutowania. 

Co więcej, zaleca się stosowanie materiałów opakowaniowych odpornych na wysokie temperatury, takich jak guma silikonowa zamiast żywicy epoksydowej, aby zmniejszyć długotrwały zanik światła. Eksperymenty pokazują, że diody LED w opakowaniach z gumy silikonowej mogą wydłużyć swoją żywotność do 40 000 godzin w tych samych warunkach temperaturowych. 

Po czwarte, omówmy studium przypadku rozwiązania rozpraszania ciepła dla inteligentnych, ściemnialnych opraw oświetleniowych. W jednym z poprzednich projektów naszych klientów dotyczących inteligentnych sufitowych opraw oświetleniowych, jego inżynierowie najpierw zaprojektowali aluminiowe podłoże i warstwę rozpraszającą ciepło z folii miedzianej w połączeniu z dolnym wentylatorem rozpraszającym ciepło. Następnie jego fabryka przeprowadziła montaż SMT przy użyciu precyzyjnych maszyn ogólnego przeznaczenia, aby zapewnić równomierne rozmieszczenie matryc LED. Na koniec zintegrowano je z modułem Bluetooth i układem kontroli temperatury, dzięki czemu użytkownicy mogą regulować jasność i wyświetlać temperaturę w czasie rzeczywistym za pośrednictwem aplikacji. To, co go zachwyciło, to fakt, że wyniki testów pokazują, że podczas pracy przy pełnym obciążeniu temperatura złącza lampy pozostaje stabilna poniżej 55°C, przy współczynniku utrzymania strumienia świetlnego przekraczającym 90% i żywotności 50 000 godzin. 

Ostatecznie przyszłość inteligentnych opraw oświetleniowych w technologii SMT rysuje się w jasnych barwach. Dzięki wykorzystaniu innowacyjnych materiałów. Nie tylko grafenowa folia termiczna o przewodności cieplnej 5300 W/m-K i ceramiczne podłoże z azotku glinu o przewodności cieplnej 170 W/m-K jeszcze bardziej poprawią wydajność rozpraszania ciepła, ale także połączenie algorytmów sztucznej inteligencji w celu przewidywania rozkładu ciepła, dynamicznego dostosowywania strategii chłodzenia, takich jak automatyczne przełączanie między aktywnymi i pasywnymi trybami chłodzenia w zależności od temperatury otoczenia. 

Niezwykle ważne jest, aby fabryki SMT zdały sobie sprawę, że dzięki optymalizacji procesu produkcji PCBA, innowacyjnemu projektowi rozpraszania ciepła i wdrożeniu ścisłej kontroli procesu, inteligentne domowe systemy oświetleniowe mogą osiągnąć wydajne rozpraszanie ciepła przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej skuteczności świetlnej, spełniając tym samym kompleksowe wymagania użytkowników dotyczące jasności, żywotności i inteligentnej kontroli.