Ako zabezpečiť svetelnú účinnosť LED a odvod tepla v inteligentnom domácom osvetlení Montáž čipov SMT.

S rastúcim dopytom po miniaturizácii, vysokej integrácii a vysokej účinnosti v systémoch inteligentného domáceho osvetlenia sa technológia montáže SMT stala kľúčovou súčasťou výroby osvetlenia LED. Svietivosť a výkon LED diód pri odvode tepla však priamo určujú jas, životnosť a stabilitu svietidiel. Budeme skúmať, ako zabezpečiť vysokú svetelnú účinnosť a účinný odvod tepla prostredníctvom technických prostriedkov, a to skúmaním troch aspektov: výrobného procesu PCBA pre inteligentné domácnosti, optimalizácie montážneho procesu SMT a stratégie návrhu odvodu tepla. 

Najskôr si rozoberieme niektoré kľúčové fázy spracovania PCBA pre inteligentné domácnosti. Fáza 1 - návrh PCB a výber materiálu. Pri návrhu PCB inteligentných domácich osvetľovacích zariadení by mal byť najvyššou prioritou výkon rozptylu tepla. Na nahradenie tradičných substrátov FR-4 sa môžu použiť napríklad kovové substráty (ako sú hliníkové substráty), pretože majú vyššiu tepelnú vodivosť, napríklad skutočnosť, že hliníkové podstaničné dosky môžu dosiahnuť 1 - 3 W/m-K. Čo umožňuje rýchle vedenie tepla generovaného LED diódami do vrstvy rozptylu tepla. Aj viacvrstvové konštrukcie PCB môžu zvýšiť dráhy odvodu tepla optimalizáciou rozloženia medenej fólie vo vnútorných vrstvách, aby sa zlepšili dráhy vedenia tepla a znížili lokalizované oblasti s vysokou teplotou; Fáza 2 - presné riadenie procesu montáže čipov SMT. Tlač oceľovej sieťky a kvalita spájkovacej pasty sú dôležité, pretože laserová oceľová sieťka presne kontroluje hrúbku spájkovacej pasty zvyčajne na 80-150 μm, aby sa zabezpečila rovnomernosť spájkovacieho spoja, čím sa zabráni falošnému spájkovaniu alebo skratom spôsobeným nedostatočným alebo nadmerným množstvom spájkovacej pasty, čím sa zníži lokálny tepelný odpor.

Presnosť umiestnenia SMT a kontrola AOI sú potrebné, pretože stroj na umiestnenie SMT používa vákuové dýzy, ako napríklad NT-B5 od spoločnosti Nectec využívajúci automatický systém dýz ATC a detekciu vákua v reálnom čase, a systémy rozpoznávania obrazu (ako je kalibrácia bodov značky) na zabezpečenie presného umiestnenia čipov LED, čím sa zabráni nerovnomernému rozptylu tepla spôsobenému nesprávnym nastavením. Online kontrola AOI dokáže odhaliť chyby spájkovania v reálnom čase, čím sa zvyšuje miera výťažnosti. Teplotná krivka spájkovania reflow je tiež potrebná, pretože nastavuje primeranú teplotnú krivku, fázy sú predhrievanie, konštantná teplota, reflow a chladenie, aby sa zabezpečilo, že sa spájkovacia pasta úplne roztaví bez poškodenia čipu LED. Napríklad kontrolujte špičkovú teplotu v rozmedzí 230 - 250 °C, aby ste sa vyhli vysokým teplotám, ktoré spôsobujú starnutie obalového materiálu LED.

Po druhé, poďme diskutovať o kľúčových bodoch opisu základných stratégií návrhu odvodu tepla LED. Prvý kľúčový bod - použitie vysoko účinných materiálov vedúcich teplo. Materiály tepelného rozhrania sa používajú na vyplnenie priestoru medzi čipom LED a substrátom chladiča tepelným mazivom alebo tepelnými podložkami s cieľom znížiť tepelný odpor kontaktu a zlepšiť účinnosť prenosu tepla. Chladič a štruktúra rebier sa kategorizujú ako konštrukcia hliníkových chladičov alebo štruktúr rebier pre inteligentné osvetľovacie zariadenia na urýchlenie odvodu tepla konvekciou vzduchu zväčšením plochy povrchu. Napríklad chladiče s núteným chladením vzduchom môžu znížiť teplotu spoja o 5 - 10 °C, čím sa výrazne predĺži životnosť LED; Kľúčový bod dva - kombinácia aktívneho a pasívneho chladenia.

Peltierova technológia je definovaná ako niektoré vysokovýkonné LED svietidlá, ktoré využívajú termoelektrické chladiace moduly, ako napríklad model TEC1-12706, ktorý všetci poznáme, na absorbovanie tepla na studenom konci a odvádzanie tepla na horúcom konci pomocou ventilátora, čím sa dosahuje rýchla regulácia teploty, čo je vhodné najmä pre uzavreté inteligentné svietidlá. Inteligentný systém regulácie teploty aktívne a súdržne integruje snímače teploty, ako sú nám známe termistory NTC, monitoruje teplotu spoja LED v reálnom čase a dynamicky upravuje hnací prúd prostredníctvom MCU, aby sa zabránilo úbytku svetla spôsobenému prehriatím. Napríklad, keď teplota prekročí 65 °C, jas sa automaticky zníži o 10%-20%, aby sa vyvážila svetelná účinnosť a tepelná záťaž; Kľúčový bod tri - optimalizácia prostredia a konštrukčný návrh. Optimalizácia rozloženia ventilácie sa používa na navrhovanie otvorov na odvod tepla alebo vzduchových kanálov v kryte svietidla s cieľom zlepšiť odvod tepla prirodzenou konvekciou. Vyhýbanie sa akumulácii tepelného odporu znázorňuje jav znižovania interferencie tepelného odporu medzi viacerými vrstvami materiálu.

Po tretie, prediskutujme niektoré špeciálne požiadavky na výrobné techniky SMT pri používaní inteligentných domácich zariadení. Požiadavka prvá - miniaturizácia a montáž s vysokou hustotou. Svietidlá pre inteligentné domácnosti sú čoraz kompaktnejšie, čo si vyžaduje použitie miniatúrnych LED diód v obaloch 0201 alebo 0402, čo kladie vyššie nároky na presnosť strojov na umiestňovanie SMT, zvyčajne ≤ 0,05 mm. Zároveň by sa malo optimalizovať rozloženie komponentov, aby sa zabránilo koncentrácii tepla, ako napríklad rovnomerné rozloženie vysokovýkonných LED diód po celej doske plošných spojov; Požiadavka dva - ochrana proti vlhkosti a zabezpečenie spoľahlivosti. Zaujímavé je, že pred spracovaním SMT navrhujeme, aby sa PCB piekla pri teplote približne 120 °C aspoň 2 hodiny, aby sa odstránila vlhkosť a zabránilo sa tvorbe bublín počas spájkovania pretavením, ktoré by mohli spôsobiť zlyhanie spájkovania. 

Nielen preto sa odporúča používať obalové materiály odolné voči vysokým teplotám, ako je silikónová guma namiesto epoxidovej živice, aby sa znížil dlhodobý rozklad svetla. Experimenty ukazujú, že LED diódy zabalené v silikónovej gume môžu predĺžiť svoju životnosť na 40 000 hodín pri rovnakých teplotných podmienkach. 

Po štvrté, preberieme prípadovú štúdiu riešenia odvodu tepla pre inteligentné stmievateľné svietidlá. V projekte jedného z našich minulých zákazníkov pre inteligentné stropné svietidlá jeho inžinieri najprv navrhli hliníkový substrát a vrstvu na rozptyl tepla z medenej fólie v kombinácii so spodným ventilátorom na rozptyl tepla. Potom jeho továreň vykonala umiestnenie SMT pomocou vysoko presných univerzálnych strojov, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie polí LED. Nakoniec integrovali modul Bluetooth a čip na reguláciu teploty, používatelia môžu nastaviť jas a zobraziť teplotu v reálnom čase prostredníctvom aplikácie. Nadchlo ho, že výsledky testov ukazujú, že pri plnom zaťažení zostáva teplota spoja lampy stabilná pod 55 °C, pričom miera udržania svetelného výkonu presahuje 90% a životnosť je 50 000 hodín. 

Budúcnosť inteligentných svietidiel SMT je napokon jasná. S využitím inovatívnych materiálov. Nielen grafénová tepelná fólia s tepelnou vodivosťou 5300 W/m-K a keramický substrát z nitridu hliníka s tepelnou vodivosťou 170 W/m-K ešte viac zlepšia účinnosť odvodu tepla, ale aj kombinácia algoritmov umelej inteligencie na predpovedanie rozloženia tepla, dynamické nastavenie stratégií chladenia, napríklad automatické prepínanie medzi aktívnymi a pasívnymi režimami chladenia na základe teploty okolia. 

Je úplne nevyhnutné, aby si továrne SMT uvedomili, že optimalizáciou výrobného procesu PCBA, inováciou konštrukcie rozptylu tepla a zavedením prísnej kontroly procesu môžu systémy inteligentného osvetlenia pre domácnosti dosiahnuť efektívny rozptyl tepla pri zachovaní vysokej svetelnej účinnosti, čím splnia komplexné požiadavky používateľov na jas, životnosť a inteligentné ovládanie.