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LED 技術が進歩し続ける中、ハイパワー PCB LEDS は現在、いくつかのアプリケーションで広く使用されています。 産業用照明、自動車用ヘッドライト、街路灯、スタジアム照明、および高品質の商業設備に使用されます。 これらの LED は、従来の光源に比べて優れた輝度、エネルギー効率、および寿命を実現します。 また、操作中にかなりの熱を発生します。 つまり、この熱を効果的に管理することは、最も重要な課題の 1 つです。 LED基板 システム設計。
プリント回路基板 (PCB) は、最新の電子システムの熱管理において重要な役割を果たします。 ハイパワーで LEDライト基板 アプリケーション、熱放散の制御は、パフォーマンスと動作寿命に不可欠です。 さまざまな中で PCB LED ライト 材料が利用可能であるため、アルミニウム基板は世界中で好まれるソリューションとなっています。 丸型のアルミニウム PCB LED 優れた熱伝導性を提供し、敏感な LED コンポーネントから熱を伝達します。
この記事は説明します
- LED 放熱の基本
- 従来の PCB 材料の制限
- アルミニウム PCB が高出力 LED システムの最適なソリューションと見なされる理由。
高出力 LED の発熱について理解する
白熱電球とは異なり、LED は赤外線を介して熱を放出しません。 代わりに、ほとんどの熱は LED 接合部で発生します。 電気エネルギーが光に変換されるポイントです。 ハイパワーで LED PCB ボードの設計、入力エネルギーの約 30 ～ 40% だけが可視光になります。 残りのエネルギーは熱に変換されます。
この熱が効率的に除去されないと、接合部の温度が急速に上昇し、次の原因になります。
- 発光効率の低下
- 色の変化と劣化した光の質
- 加速された材料の劣化
- 短縮された LED の寿命
- 早期障害のリスクが高まる
したがって、効果的な熱管理はオプションではありません。 これは、信頼性の高い高電力 LED 動作の基本的な要件です。
LED 熱管理における PCB の役割
PCB は、LED システムで 2 つの主要な機能を提供します。
- 電気接続: LED チップへの電力および信号ルーティングの提供
- 熱経路: LED 接合部から外部ヒートシンクまたは周囲の空気に熱を伝導します。
低電力で PCB LED ストリップ アプリケーション、標準の FR-4 グラスファイバー PCB で十分な場合があります。 ただし、電力密度が増加すると、FR-4 は熱伝導率が低いため、すぐに熱のボトルネックになります。
ここで、メタル コア PCB (MCPCB)、特にアルミニウム ベースの PCB が決定的な利点を提供します。
| 特徴 | アルミニウム PCB の利点 | 高出力 LED への影響 |
| 熱伝導率 | 200 ～ 235 W/m・K | 急速熱伝達、接合温度の低下、安定した動作 |
| 熱拡散 | アルミニウム製ベースは統合ヒートスプレッダーとして機能します | 熱の分布も、ホットスポットを最小限に抑えます |
| LED パフォーマンス | LED の熱応力を下げる | より高い発光効率、安定した色、より長い寿命 |
| 機械的強度 | 剛性金属のコア | 振動、熱サイクル、機械的ストレスに強い |
| 重量 | 銅に比べて軽量 | 自動車、航空宇宙、コンパクトなデザインに最適 |
| 費用対効果 | 経済的な材料と加工 | 性能を損なうことなく大量生産に対応 |
従来の FR-4 PCB の制限
FR-4 は、一般的なエレクトロニクスで最も一般的な PCB 材料ですが、高熱負荷向けには設計されていません。 熱伝導率は通常 0.3 ～ 0.4 W/m・K の範囲であり、熱を伝達する能力を著しく制限します。
ハイパワーで PCB LED 設計、FR-4 を使用すると、次の結果が得られます。
- LED 接点付近の熱蓄積
- 特大の外部ヒートシンクが必要
- システム効率の低下
- 連続運転時の故障率の上昇
これらの制限により、FR-4 は長期的な信頼性と熱的安定性が不可欠なアプリケーションには適していません。
アルミニウム基板とは何ですか?
アルミニウム PCB は、3 つのプライマリ層からなる金属コア PCB の一種です。
- 銅回路層: 電気信号と電力を伝導します
- 誘電体 (絶縁) 層: 熱伝達を可能にしながら、銅を金属ベースから電気的に分離します。
- アルミニウム ベース層: ヒートスプレッダーと構造サポートとして機能します
アルミ製ベースが重要な差別化要因です。 LED ジャンクションからヒートシンクまたは周囲の環境への直接的な熱経路を提供します。
高出力 LED の放熱にアルミニウムが最適な理由
1: 優れた熱伝導率
アルミニウムの熱伝導率は約 200 ～ 235 W/m・K で、FR-4 よりも劇的に高く、ほとんどの複合 PCB 材料よりも大幅に優れています。
この高い導電率により、熱が PCB 全体に急速に広がり、LED ジャンクションから離れて、局所的なホット スポットを減らし、安定した動作温度を維持します。
2です : 効率的な熱拡散と放散
アルミニウムのベース層は統合ヒートスプレッダーとして機能します。 アルミニウム PCB は外部ヒートシンクだけに頼るのではなく、より大きな表面積に均等に熱を分散し、全体的な熱効率を向上させます。
これは、スペースの制約により従来のヒートシンクのサイズが制限されるコンパクトな LED 設計で特に役立ちます。
3: LED のパフォーマンスと寿命の向上
接合部温度が低いと、LED の性能が向上します。 アルミニウム PCB は、次の達成に役立ちます。
- より高い発光効率
- 経時的に安定した色温度
- はんだ接合部の熱応力の低減
- より長い運用期間
多くの場合、アルミニウム PCB を使用すると、連続運転中に LED の寿命を数万から 50,000 時間以上に延長できます。
4: 機械的強度と耐久性
アルミニウム PCB は、ミッション クリティカルなアプリケーションでの構造的信頼性を実現するために設計されています。 ソリッド メタル コアは、基板の剛性を高め、曲げを最小限に抑え、振動、繰り返し熱サイクル、および機械的負荷による疲労からのはんだ接合を保護します。 この耐久性により、長寿命で一貫して機能する製品を設計する際に、アルミニウム製の基板が好まれる選択肢となります。
カスタム アルミニウム PCB デザインが最も効果的です
- 自動車用のカスタム PCB デザイン: 自動車用照明システム、電力制御装置、および耐振動性と熱安定性が必須の EV エレクトロニクスで広く使用されています。
- 医療機器用のカスタム PCB デザイン: 機械的に安定した熱制御の PCB プラットフォームを必要とする診断機器、動力機器、および画像システムをサポートします。
- 産業および屋外環境: 産業機械、街路照明、および衝撃、温度変化、連続運転にさらされる屋外設備に最適です。
プロのデザイン サポートの価値
専門の人と提携 カスタム PCB デザイン サービス アルミニウム PCB が機械的強度、コンポーネントのアンカーリング、および熱流に最適化されていることを保証します。 高度 カスタム PCB デザイン サービス さらに、製造業者が業界標準を満たすと同時に、製品の信頼性とライフサイクル パフォーマンスを向上させることができます。
5: 他の金属基板と比較して軽量
銅 PCB はさらに高い熱伝導率を提供しますが、より重く、より高価になります。 アルミニウムは、わずかな重量とコストで優れた熱性能を提供することで、実用的なバランスをとります。
この軽量性は、軽量化が重要な設計目標である自動車や航空宇宙照明などのアプリケーションで特に重要です。
6: 大量生産の費用対効果
アルミニウムは豊富で、広く入手でき、機械加工が容易です。 セラミックまたは銅の基板と比較して、アルミニウム PCB は大規模な製造においてより経済的です。
OEM および カスタム PCB 製造、このコストの利点により、アルミニウム PCB は、性能を損なうことなく、最も商業的に実行可能なオプションになります。
7です : 標準製造プロセスとの互換性
アルミニウム PCB は、従来の PCB 製造および SMT と互換性があります。 カスタム PCB アセンブリ プロセス。 これにより、生産の複雑さが軽減され、製造業者は最小限の変更でアルミニウム PCB を既存の生産ラインに統合できます。
アルミニウム PCB と他の熱ソリューション
アルミニウム vs. 銅 PCB
- 銅銅はより高い熱伝導性を提供しますが、コストと重量が高くなります
- アルミニウムは、ほとんどの高電力に十分な性能を提供します SMD LED PCB より低い総システム コストで
アルミニウム対セラミック基板
- セラミックは優れた熱性能と電気絶縁性を提供します
- アルミニウム PCB は、耐衝撃性が高く、処理が容易で、費用対効果も高い
大部分のハイパワー向け RGB PCB LED アプリケーション、アルミニウム PCB は、パフォーマンス、耐久性、およびコストの最高のバランスを提供します。
高出力 LED におけるアルミニウム PCB の一般的なアプリケーション
優れた放熱性により、アルミニウムは SMD PCB LED 広く使用されています。
- LED 街路灯と投光照明
- ハイベイと倉庫の照明
- 自動車用ヘッドライトとデイタイム ランニング ライト
- 建築とファサードの照明
- 工業用および防爆照明
- 医療および科学的照明システム
これらすべてのアプリケーションにおいて、熱信頼性は製品の品質とブランドの評判に直接関係しています。
アルミニウム LED PCB の主なカスタム PCB 設計に関する考慮事項
アルミニウム PCB のメリットを最大限に引き出すために、設計者は次のことを考慮する必要があります。
- 誘電体層の厚さと熱伝導率
- 電流処理用の銅の厚さ
- 熱界面材料 (TIMS)
- 外部ヒートシンクへの適切な取り付け
- 熱流用の最適化されたトレース レイアウト
井戸 カスタム PCB 設計および製造サービス 同じ素材でも、設計が不十分な方よりも大幅に優れています。
結論
効果的な放熱により、信頼性の高い高出力の基礎が形成されます LEDライト PCB デザイン パフォーマンス。 LED 電力密度が上昇すると、PCB 材料は熱要求を満たしていません。 アルミニウム PCB は、高い熱伝導率と機械的特性により最適な性能を提供します。 LED 接合から熱を伝達することにより、PCB は温度を安定させ、寿命を延ばします。 B2B バイヤーにとっては、SignLiteLED が最適です LED PCB メーカー 中国で。
たくさんあります LED PCB ボード メーカー 中国で。 優れた高出力 LED 性能を得るには、SignliteLed の Aluminium PCB を選択します。 当社のソリューションは、効率的な放熱、信頼性の向上、およびより長い寿命を保証します。 連絡する シグライトLED 今日は、次の高電力 LED プロジェクトに合わせてカスタマイズされた PCB オプションについて説明します。
よくある質問
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