LED-belysning moduler: tar värmen ur situationen genom Joseph Marie

Överklagandet att använda lysdioder i belysningsapplikationer växer snabbt. De många och stora fördelar med att använda moduler som innehåller en matris av lysdioder erkänns av konstruktörer på flera viktiga industrisektorer, inklusive flyg, arkitektonisk belysning, och "guldägg" bilmarknaden.

Egenskaper som utformning flexibilitet, låg strömförbrukning, jämn och pålitlig ljus och lång livslängd skilja mellan LED-moduler från konstruktioner baserade på traditionella glödlampor och lysrör. Lysdioder kan också ha domino förmåner, såsom kraftigt minska storleken och komplexiteten av modulen och förenkla objektivdesign.

Ett bra exempel på några andra fördelar med LED-belysning demonstreras genom en ansökan i kabinen av ett passagerarflygplan. En eftermontering LED enhet som ersatte en lysrörsbelysning modul aktiveras fint kontrollerad ljusreglering och också stämningsbelysning genom användning av olikfärgade lysdioder.

Klimat

kanske mest utmanande fråga när realisera en modul design som använder lysdioder är att hantera temperaturen i enskilda enhets korsningar under normal drift. Om avsevärd mängd värme som produceras av alla enheter i en modul inte hanteras på rätt sätt då korsningen temperaturen kan nå en nivå där lysdioderna förväntade livslängd förkortas och tillförlitlighet äventyras (se länkar).

LED moduler innefattar typiskt en matris av många ytmonterade enheter. Dessa lysdioder löds till en etsad kopparskikt som ger anslutningarna mellan de olika lysdioderna samt andra passiva och aktiva komponenter som krävs för att fullborda kretsen. Den lilla storleken av lysdioderna och närhet som de kan monteras innebär att designers har en stor mängd designfrihet och kan uppnå komplexa belysningsmönster med höga nivåer av ljusstyrka.

Etsade kopparkretsen separeras från en basplatta - vanligen tillverkade av aluminium - av en termiskt effektiv, elektriskt isolerande dielektriskt material. Egenskaperna och funktionerna i dielektriska skiktet är nyckeln till flexibilitet design och prestanda av den totala modulen.

Dielektriska material görs genom att blanda värmeeffektiva material såsom aluminiumoxid och bornitrid med andra ingredienser, för att ge en flexibel men elastisk beläggning på bottenplattan. En viktig egenskap hos det dielektriska skiktet är mängden elektrisk isolering det ger mellan koppar på översidan och den metalliska basplattan på undersidan. Detta kallas dess dielektriska styrka. Ett typiskt dielektriskt material kan ha en dielektrisk styrka på omkring 800 V /mil och beläggas på basplattan till en tjocklek av 8-12 mils (1 mil = 1 tum-3 = 25,4 ^ m).

Dielektrisk material som används på isolerade metall kretskort har oftast en värmeledningsförmåga siffra i regionen 3W /mK. Detta är ungefär 10 gånger så hög prestanda uppnås genom FR4 (flamskyddsmedel vävda glasfiberarmerad epoxiplast) PCB material.

Ett ytterligare viktigt krav i det dielektriska skiktet är att kunna kompensera för de olika värmeutvidgningskoefficienter av kopparspår på översidan av anordningen och aluminium basplattan /värmespridare på undersidan.

Going tredimensionella

Platta ark av isolerade metall kretskort innefattande kopparfolie, en dielektriskt skikt och en aluminium basplatta har varit tillgängliga under flera år. I ögonen på den framsynta LED-modul designer, har det största problemet varit att plana ark av isolerade metall kretskort begränsa dem till 2D-former.

Att ta itu med dessa begränsningar är nya dielektriska material blir tillgängliga som har en låg modul, vilket innebär att de är kompatibla med mekaniska påkänningar och påfrestningar. Dessa material inte bara rymma utvidgningskoefficient av metalldelar i konstruktionen, men också göra det möjligt för de delar som ska formas till räta vinklar, och även genom 360 & # 730;. Detta gör det möjligt för konstruktörer att realisera komplexa formade mönster och de som bildar en hel cirkel med antingen interna eller externa kopparspår.

Vid utformningen av nya, form isolerade metall kretskort material är det möjligt att dirigera spåren runt hörn , vilket minskar behovet att använda kontakter och inbyggda anlag. Det finns flera fördelar med detta, bland annat ökad tillförlitlighet till följd av att ha färre korsningar och anslutningar. Trots den något högre kostnaden för de nya materialen, är den totala kostnaden minskas eftersom färre komponenter behövs, och monteringstiden minskas.

Styrka och hållbarhet

lysdioder själva är i sig hållbara. Montera dem på metallbaserade kretskort bara tjänar till att öka deras robusthet och av den färdiga modulen ger utmärkt motståndskraft mot vibrationer och mekaniska stötar.

Belysning kluster Automotive ger ett bra exempel på hur LED-moduler kan ge överlägsen prestanda jämfört med traditionella glödlampor. På fordonsapplikationer upplever höga nivåer av vibrationer och breda drifttemperaturområden som kan orsaka för tidigt bortfall av glödlampor. I vissa driftförhållanden lysdioder kan pågå upp till 100.000 timmar, vilket innebär att de inte bör kräva någon uppmärksamhet för fordonets livslängd.

Lång livslängd lysdioder förenklar också designers uppgift eftersom det är mindre viktigt att göra belysningsmodul åtkomlig för service i den färdiga produkten. Detta kan leda till en snyggare, mer integrerad installation och även i möjliga kostnadsbesparingar.

Temperatur modellering

Termisk analys programvarupaket finns tillgängliga för att hjälpa bevisa LED baserad modul mönster innan de har åtagit sig att tillverka .

Dessa programvarupaket samla in data från en integrerad databas om LED prestanda och specifikationer tillsammans med andra enheter som är monterade på den isolerade metall kretskortet. Dessa data kombineras med annan information om delar av konstruktionen, inklusive koppar spår, kraft- och jordplan, och vior. Den samlade informationen sedan bearbetas för att producera en korrekt representation av termiska prestanda av designen.

Användarvänliga grafiska representationer av resultaten gör det möjligt för konstruktören att snabbt peka ut områden som kan kräva uppmärksamhet, ända ned på komponent och spåra nivå.

Termisk analys programvara kan medföra betydande kommersiella och design fördelar genom att hjälpa hastighet tid till marknaden och minska antalet iterationer som krävs för att nå en produktionsfärdig lösning.

denna artikel är skriven av Lewis Bellah. Besök vår webbplats på http://matteroflights.com/~~number=plural och http://matteroflights.com/category/lighting-fixtures/for~~number=plural mer information. Omdömen