Como garantir a eficiência luminosa do LED e a dissipação de calor na montagem de chips SMT de iluminação doméstica inteligente.

Com a crescente demanda por miniaturização, alta integração e alta eficiência em sistemas de iluminação doméstica inteligente, a tecnologia de montagem SMT se tornou um componente essencial na fabricação de iluminação LED. No entanto, a eficiência luminosa e o desempenho de dissipação de calor dos LEDs determinam diretamente o brilho, a vida útil e a estabilidade das luminárias. Exploraremos como garantir alta eficiência luminosa e dissipação de calor eficaz por meios técnicos, examinando três aspectos: o processo de fabricação de PCBA para casas inteligentes, a otimização do processo de montagem SMT e as estratégias de design de dissipação de calor. 

Antes de mais nada, vamos discutir alguns dos principais estágios do processamento de PCBA para casas inteligentes. Etapa 1 - Projeto de PCB e seleção de materiais. No projeto de PCB de dispositivos de iluminação doméstica inteligente, o desempenho da dissipação de calor deve ser uma prioridade máxima. Por exemplo, os substratos de metal (como os de alumínio) podem ser usados para substituir os substratos FR-4 tradicionais, pois têm uma condutividade térmica mais alta, como o fato de que as placas de subestação de alumínio podem atingir 1-3 W/m-K. Isso permite a rápida condução do calor gerado pelos LEDs para a camada de dissipação de calor. Além disso, os projetos de PCBs multicamadas podem aumentar os caminhos de dissipação de calor otimizando a distribuição da folha de cobre nas camadas internas para melhorar os caminhos de condução de calor e reduzir as áreas localizadas de alta temperatura; Estágio 2 - controle preciso do processo de montagem de chips SMT. A impressão da malha de aço e a qualidade da pasta de solda são importantes porque a malha de aço a laser controla com precisão a espessura da pasta de solda para 80-150μm, normalmente para garantir a uniformidade da junta de solda, evitando falsas soldas ou curtos-circuitos causados por pasta de solda insuficiente ou excessiva, reduzindo assim a resistência térmica local.

A precisão da colocação SMT e a inspeção AOI são necessárias porque a máquina de colocação SMT usa bicos de vácuo, como o NT-B5 da Nectec, que utiliza o sistema de bico automático ATC e detecção de vácuo em tempo real, e sistemas de reconhecimento de imagem (como calibração de ponto de marca) para garantir a colocação precisa de chips de LED, evitando a dissipação desigual de calor causada por desalinhamento. A inspeção AOI on-line pode detectar defeitos de solda em tempo real, melhorando as taxas de rendimento. A curva de temperatura da solda por refluxo também é necessária porque define uma curva de temperatura razoável, os estágios são pré-aquecimento, temperatura constante, refluxo e resfriamento, para garantir que a pasta de solda derreta completamente sem danificar o chip de LED. Por exemplo, controle a temperatura de pico entre 230-250°C para evitar que altas temperaturas causem o envelhecimento do material de embalagem do LED.

Em segundo lugar, vamos discutir os pontos principais para descrever as estratégias centrais do design de dissipação de calor do LED. Ponto-chave 1 - aplicações de materiais condutores de calor altamente eficientes. Os materiais de interface térmica são usados para preencher o espaço entre o chip de LED e o substrato do dissipador de calor com graxa térmica ou almofadas térmicas para reduzir a resistência térmica de contato e melhorar a eficiência da transferência de calor. O dissipador de calor e a estrutura de aletas são categorizados como dissipadores de calor de alumínio ou estruturas de aletas para luminárias inteligentes para acelerar a dissipação de calor por convecção de ar aumentando a área da superfície. Por exemplo, os dissipadores de calor com resfriamento de ar forçado podem reduzir a temperatura da junção em 5 a 10°C, aumentando significativamente a vida útil do LED.

A tecnologia Peltier é definida como algumas luminárias LED de alta potência que usam módulos de resfriamento termoelétrico, como o modelo TEC1-12706 que todos conhecemos, para absorver o calor na extremidade fria e dissipar o calor na extremidade quente com um ventilador, obtendo um rápido controle de temperatura, o que é particularmente adequado para luminárias inteligentes fechadas. O sistema inteligente de controle de temperatura integra de forma ativa e coesa os sensores de temperatura, como os termistores NTC que conhecemos, monitora a temperatura da junção do LED em tempo real e ajusta dinamicamente a corrente de acionamento por meio da MCU para evitar a deterioração da luz causada pelo superaquecimento. Por exemplo, quando a temperatura excede 65°C, o brilho é automaticamente reduzido em 10%-20% para equilibrar a eficiência da luz e a carga de calor; Ponto-chave três - otimização ambiental e projeto estrutural. A otimização do layout de ventilação é usada para projetar orifícios de dissipação de calor ou dutos de ar no compartimento da luminária para aumentar a dissipação de calor por meio de convecção natural. Evitar o acúmulo de resistência térmica descreve o fenômeno da redução da interferência da resistência térmica entre várias camadas de material.

Em terceiro lugar, vamos discutir alguns requisitos especiais para técnicas de fabricação SMT no uso de dispositivos domésticos inteligentes. Primeiro requisito: miniaturização e montagem de alta densidade. As luminárias domésticas inteligentes estão se tornando mais compactas, exigindo o uso de LEDs em miniatura em pacotes 0201 ou 0402, o que exige mais precisão das máquinas de colocação SMT, geralmente ≤ 0,05 mm. Ao mesmo tempo, o layout dos componentes deve ser otimizado para evitar a concentração de calor, como a distribuição uniforme de LEDs de alta potência pela placa de circuito impresso; Requisito dois - proteção contra umidade e garantia de confiabilidade. Curiosamente, sugerimos que, antes do processamento SMT, asse a PCB a cerca de 120°C por pelo menos 2 horas para remover a umidade e evitar a formação de bolhas durante a soldagem por refluxo, o que poderia causar falha na soldagem. 

Além disso, recomenda-se o uso de materiais de embalagem resistentes a altas temperaturas, como borracha de silicone, em vez de resina epóxi, para reduzir a deterioração da luz a longo prazo. Experimentos mostram que os LEDs embalados com borracha de silicone podem estender sua vida útil para 40.000 horas sob as mesmas condições de temperatura. 

Em quarto lugar, vamos discutir um estudo de caso de solução de dissipação de calor para luminárias inteligentes com dimerização. Em um dos projetos de nossos clientes anteriores para luminárias de teto inteligentes, seus engenheiros primeiro projetaram o substrato de alumínio e a camada de dissipação de calor de folha de cobre combinados com o ventilador de dissipação de calor inferior. Em seguida, sua fábrica realizou a colocação SMT usando máquinas de uso geral de alta precisão para garantir a distribuição uniforme das matrizes de LED. Por fim, eles integraram um módulo Bluetooth e um chip de controle de temperatura, os usuários podem ajustar o brilho e visualizar a temperatura em tempo real por meio do aplicativo. O que o deixou entusiasmado é que os resultados dos testes mostram que, ao operar com carga total, a temperatura de junção da lâmpada permanece estável abaixo de 55 °C, com uma taxa de manutenção de saída de luz superior a 90% e uma vida útil de 50.000 horas. 

No final, o futuro da tecnologia SMT de luminárias inteligentes é brilhante. Com a utilização de materiais inovadores. Não apenas o filme térmico de grafeno com condutividade térmica de 5300 W/m-K e o substrato de cerâmica de nitreto de alumínio com condutividade térmica de 170 W/m-K melhorarão ainda mais a eficiência da dissipação de calor, mas também a combinação de algoritmos de IA para prever a distribuição de calor, ajustar dinamicamente as estratégias de resfriamento, como alternar automaticamente entre os modos de resfriamento ativo e passivo com base na temperatura ambiente. 

É fundamental que as fábricas de SMT percebam que, ao otimizar o processo de fabricação de PCBA, inovar o design de dissipação de calor e implementar um controle rigoroso do processo, os sistemas de iluminação doméstica inteligente podem obter uma dissipação de calor eficiente e, ao mesmo tempo, manter uma alta eficácia luminosa, atendendo, assim, aos requisitos abrangentes dos usuários em termos de brilho, vida útil e controle inteligente.