Módulos de iluminación LED: tomar el calor de la situación

Módulos de iluminación LED: tomar el calor de la situación
Palabras:
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Resumen:
La gestión de la temperatura utilizando los materiales de embalaje es esencial para garantizar la fiabilidad de alta potencia LED de aplicaciones, explica James Stratford Universal de la Ciencia.

Palabras clave:
Módulo de iluminación LED, LED de aplicación, la aplicación de iluminación, módulo LED, iluminación LED, de control térmico, material dieléctrico, térmicamente eficiente, capa dieléctrica, placa de circuito de metal aislado, Aut.

Cuerpo del artículo:
El recurso de utilizar la iluminación LED en aplicaciones está creciendo rápidamente. Los numerosos y significativos beneficios de la utilización de módulos que incorporan una matriz de LED están siendo reconocidos por los ingenieros de diseño en varios sectores industriales clave, incluyendo el sector aeroespacial, de la iluminación arquitectónica, y el "huevo de oro" del mercado de automoción.
Atributos tales como la flexibilidad de diseño, bajo consumo de energía, incluso la luz y fiable, y larga vida útil de los módulos LED de distinguir sobre la base de los diseños tradicionales lámparas de incandescencia y tubos fluorescentes. LED también puede tener repercusiones sobre los beneficios, como reducir en gran medida el tamaño y la complejidad del módulo y simplificar el diseño de la lente.
Un buen ejemplo de algunos otros beneficios de la iluminación LED se demuestra por una aplicación en la cabina de un avión de pasajeros. Un LED de la unidad de readaptación que sustituye un tubo de iluminación fluorescente módulo habilitado finamente controlados oscurecimiento y también el estado de ánimo mediante el uso de iluminación de LEDs de diferentes colores.
Gestión térmica
Tal vez la cuestión más difícil cuando la realización de un módulo de diseño que utiliza los LEDs es la gestión de la temperatura de cada uno de los cruces del dispositivo durante el funcionamiento normal. Si la gran cantidad de calor producida por todos los dispositivos en un módulo no se gestiona correctamente, el cruce de las temperaturas pueden alcanzar un nivel en el que los indicadores LED "esperanza de vida se acorta y la fiabilidad se ve comprometida (ver Enlaces).
Módulos LED típicamente comprenden una matriz de muchos dispositivos de montaje superficial. Estos LEDs son soldadas a un grabado de cobre que proporciona la capa de interconexiones entre los distintos indicadores LED, así como otros componentes pasivos y activos que se requieren para completar el circuito. El pequeño tamaño de los LED y la proximidad con los que se pueden montar los medios que los diseñadores tienen una gran cantidad de espacios de libertad y puede alcanzar los patrones complejos de iluminación con un alto nivel de brillo.
El circuito de cobre grabado está separada de una placa base - generalmente de aluminio - por un térmicamente eficiente, material eléctricamente aislante dieléctrico. Las características y las capacidades de la capa dieléctrica son clave para la flexibilidad de diseño y rendimiento de la módulo.
Materiales dieléctricos se realizan mediante la mezcla de materiales térmicamente eficientes, como la alúmina y el nitruro de boro con otros ingredientes, para proporcionar un revestimiento resistente pero flexible sobre la placa base. Una característica importante de la capa dieléctrica es la cantidad de aislamiento eléctrico que proporciona entre el cobre en la parte superior y la placa metálica en la parte inferior. Esto se conoce como su rigidez dieléctrica. Un típico material dieléctrico puede disponer de una rigidez dieléctrica de alrededor de 800 V / mil y recubierto en la placa base a un espesor de 8-12 mils (1 mil = 1 pulgada a 3 micras = 25,4).
Materiales dieléctricos aislados de metal utilizadas en las placas de circuitos suelen tener una conductividad térmica cifra en la región de 3W/mK. Esto es aproximadamente 10 veces el rendimiento alcanzado por FR4 (retardador de llama tejido de vidrio reforzado de resina epoxi) PCB material.
Otro requisito fundamental de la capa dieléctrica es ser capaz de compensar los diferentes coeficientes de expansión térmica de cobre de la pista en la parte superior de la asamblea y la placa base de aluminio / esparcidor de calor en la parte inferior.
Va en tres dimensiones
Plano de hojas de metal aislada placa de circuito que comprende la lámina de cobre, una capa dieléctrica y una placa base de aluminio han estado disponibles desde hace varios años. A los ojos del futuro, el módulo LED diseñador, el principal problema ha sido que el piso de hojas de metal tablero de circuito aislado límite a las formas 2D.
Para hacer frente a estas limitaciones, los nuevos materiales dieléctricos disponibles son cada vez que tienen un módulo bajo, lo que significa que son compatibles con el estrés y la tensión mecánica. Estos materiales no sólo acomodar el coeficiente de expansión de los elementos metálicos de la construcción, pero también permitirá a las partes que se formó en los ángulos rectos, e incluso hasta 360 ˚. Esto permite a los diseñadores a hacer realidad en forma de complejos diseños y los que forma un círculo completo con accesorios interiores o exteriores de cobre huellas.
En el diseño de las nuevas, aisladas formable materiales metálicos placa de circuito es posible ruta de las pistas alrededor de las esquinas, lo que alivia la necesidad de utilizar cables conectores y duro. Hay varios beneficios de la presente, incluida una mayor fiabilidad resultantes de cruces y con menos interconexiones. A pesar de la ligera mayor costo de los nuevos materiales, el coste global se ha reducido porque se necesitan menos componentes, y se reduce el tiempo de montaje.
Resistencia y durabilidad
LED son inherentemente resistente. Montaje en las placas de circuitos basados en el metal solo sirve para aumentar su solidez y la del módulo de acabado, proporcionando una excelente resistencia a las vibraciones y golpes mecánicos.
Automotriz iluminación grupos ofrecen un buen ejemplo de cómo los módulos LED pueden proporcionar un rendimiento superior en comparación con las tradicionales lámparas de incandescencia. El vehículo experiencia en aplicaciones de alto niveles de vibración y de funcionamiento de toda la temperatura que puede causar el fallo prematuro de las lámparas de incandescencia. En algunas condiciones de funcionamiento LED puede durar hasta 100.000 horas, lo que significa que no requiere ninguna atención por la vida del vehículo.
La larga vida de LED también simplifica los diseñadores la tarea, ya que es menos importante para hacer accesible el módulo de iluminación para la prestación de servicios en el producto acabado. Esto puede resultar en una limpia, más integrado en la instalación y también los posibles ahorros de costes.
Temperatura de modelos
Análisis térmico paquetes de software están disponibles para ayudar a probar el módulo LED basada diseños antes de que se han comprometido a fabricar.
Estos paquetes de software de recopilar datos de una base de datos integrada sobre LED y especificaciones de rendimiento junto con las de otros dispositivos que se montan sobre la placa de circuito aislado de metal. Estos datos se combinan con otros elementos de información sobre el diseño, incluyendo el cobre huellas, el poder y la tierra los aviones, y vías. La información recopilada es procesada para producir una representación exacta del rendimiento térmico de la concepción.
Fácil de utilizar representaciones gráficas de los resultados que el ingeniero de diseño para identificar rápidamente las áreas que requieren atención, a la derecha a nivel de componente y de la pista.
Análisis térmico de software puede aportar importantes beneficios comerciales y de diseño, ayudando a acelerar el tiempo de salida al mercado y reducir el número de iteraciones necesarias para alcanzar una solución lista para producción.