Módulos de iluminación LED: tomando el calor de la situación de Joseph Marie

El atractivo de utilizar los LED en aplicaciones de iluminación está creciendo rápidamente. Los numerosos y significativos beneficios del uso de módulos que incorporan una matriz de LED están siendo reconocido por los ingenieros de diseño en varios sectores clave de la industria, incluyendo la industria aeroespacial, la iluminación arquitectónica, y el "huevo de oro" mercado de la automoción.

Atributos como flexibilidad de diseño, bajo consumo de energía, la luz uniforme y fiable, y larga vida útil distinguen la módulos de diseños basados ​​en lámparas de filamento tradicionales y tubos fluorescentes LED. LED también se han ronda en 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 algunas otras ventajas de la iluminación LED se demuestra por una aplicación en la cabina de un avión de pasajeros. Una unidad LED retrofit que sustituyó a un módulo de iluminación fluorescente tubo habilitado regulación finamente controlada y la iluminación del humor también proporcionada a través del uso de LED de diferentes colores.

Gestión térmica

Tal vez el problema más difícil al realizar un diseño de módulo que utiliza LEDs es la gestión de la temperatura de las uniones de dispositivos individuales durante el funcionamiento normal. Si la considerable cantidad de calor producido por todos los dispositivos en un módulo no se gestiona correctamente, entonces las temperaturas de la unión pueden llegar a un nivel en el que los LED 'espera la vida se acorta y la fiabilidad se ve comprometida (ver enlaces).

LED módulos comprenden típicamente una matriz de muchos componentes de montaje superficial. Estos LEDs se sueldan a una capa de cobre grabado al agua fuerte que proporciona las interconexiones entre los LEDs individuales, así como otros componentes pasivos y activos que se requieren para completar el circuito. El pequeño tamaño de los LED y la cercanía con la que se pueden montar significa que los diseñadores tienen una gran cantidad de libertad de diseño y pueden lograr patrones de iluminación complejas con altos niveles de brillo.

El circuito de cobre grabada se separa a partir de una placa de base - generalmente de aluminio - por un aislamiento eléctrico material térmicamente eficiente, dieléctrico. Las características y capacidades de la capa dieléctrica son clave para la flexibilidad en el diseño y el rendimiento del módulo general.

Materiales dieléctricos se hacen mezclando materiales térmicamente eficientes tales como alúmina y nitruro de boro con otros ingredientes, para proporcionar una solución flexible recubrimiento resistente aún en la placa base. Una característica importante de la capa dieléctrica es la cantidad de aislamiento eléctrico que proporciona entre el cobre en el lado superior y la placa de base metálica en la parte inferior. Esto se conoce como su resistencia dieléctrica. Un material dieléctrico típica puede poseer una rigidez dieléctrica de alrededor de 800 V /mil y ser revestido sobre la placa de base a un espesor de 8-12 milésimas de pulgada (1 mil = 1 pulgada = 25,4 3-m).

Dieléctrica materiales utilizados en placas de circuito aislado del metal por lo general tienen una figura conductividad térmica en la región de 3W /mK. Esto es aproximadamente 10 veces el rendimiento alcanzado por FR4 (retardante de llama tejido de vidrio reforzado resina epoxi) Material de PCB.

Un requisito clave adicional de la capa dieléctrica es ser capaz de compensar los diferentes coeficientes de dilatación térmica de la pista de cobre en la parte superior de la asamblea y la base de aluminio esparcidor de placa /calor en la parte inferior.

Going

tridimensionales

láminas planas de la placa de circuito metálico aislado que comprende la lámina de cobre, un capa dieléctrica y una placa base de aluminio han estado disponibles durante varios años. A los ojos de la visión de futuro diseñador de módulo LED, el principal problema ha sido que las hojas planas de la placa de circuito aislado del metal ellos limitan a formas 2D.

Para hacer frente a estas limitaciones, los nuevos materiales dieléctricos están volviendo disponibles 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 dilatación de los elementos metálicos de la construcción, pero también permiten que las piezas que se forman en ángulos rectos, e incluso a través de 360 ​​& # 730;. Esto permite a los diseñadores a darse cuenta de los diseños y de formas complejas que forman un círculo completo, ya sea con trazas de cobre internos o externos.

Al diseñar con nuevos, materiales de placa de circuito aislado del metal conformables es posible ruta de las pistas alrededor de las esquinas , lo que alivia la necesidad de utilizar conectores y cableado duro. Hay varias ventajas a esto, incluyendo una mayor fiabilidad que resulta de tener un menor número de cruces e interconexiones. A pesar de la coste ligeramente superior de los nuevos materiales, el coste total se reduce ya que se necesitan menos componentes, y el tiempo de montaje se reduce.

Resistencia y durabilidad

LEDs sí mismos son inherentemente durable. Ellos montaje en placas de circuito metálicas basada sólo sirve para mejorar su robustez y la del módulo de acabado, proporcionando una excelente resistencia a las vibraciones y golpes mecánicos.

Racimos iluminación del automóvil son un buen ejemplo de cómo los módulos LED pueden proporcionar un rendimiento superior en comparación con las lámparas de filamento tradicionales. Servicio en el vehículo aplicaciones experimentan altos niveles de vibración y rangos de temperatura de funcionamiento de ancho que pueden causar un fallo prematuro de las lámparas de incandescencia. En algunas condiciones de funcionamiento LED puede durar hasta 100.000 horas, lo que significa que no deberán exigir ningún tipo de atención durante toda la vida del vehículo.

La larga vida de los LED también simplifica la tarea de los diseñadores, ya que es menos importante para hacer que el módulo de iluminación accesible para el mantenimiento en el producto acabado. Esto puede resultar en un más ordenado, la instalación más integrada y también en posibles ahorros de costos.

Modelado Temperatura

paquetes de software de análisis térmico están disponibles para ayudar a probar LED basada diseños de módulos antes de que se han comprometido a fabricar .

Estos paquetes de software se reúnen datos de una base de datos integrada sobre el rendimiento y las especificaciones, junto con los de otros dispositivos que se montan en la placa de circuito aislado del metal LED. Estos datos se combina con otra información sobre los elementos del diseño, incluyendo las pistas de cobre, de alimentación y tierra aviones y vías. La información recopilada se procesa para producir una representación exacta del rendimiento térmico del diseño.

Representaciones gráficas fáciles de usar de los resultados permiten al ingeniero de diseño para identificar rápidamente las áreas que pueden requerir atención, hasta componente y realizar un seguimiento de nivel.

software de análisis térmico puede traer beneficios comerciales y de diseño importantes, ayudando a acelerar el tiempo de comercialización y reducir el número de iteraciones necesarias para alcanzar una solución lista para producción.

este artículo fue escrito por Lewis Bellah. Visite nuestro sitio en http://matteroflights.com/~~number=plural y http://matteroflights.com/category/lighting-fixtures/for~~number=plural más detalles.