2025-08-29
ไฟ LED ได้ปฏิวัติวงการด้วยประสิทธิภาพการใช้พลังงาน อายุการใช้งานที่ยาวนาน และความสามารถรอบด้าน—แต่ประสิทธิภาพของมันขึ้นอยู่กับส่วนประกอบสำคัญอย่างหนึ่ง: แผ่นหลอดไฟ PCB แผ่น PCB FR-4 แบบดั้งเดิมต้องดิ้นรนเพื่อจัดการกับความร้อนที่เกิดจาก LED กำลังสูง (10W+) ซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร การลดลงของลูเมน และความน่าเชื่อถือที่ลดลง เข้าสู่แผ่นหลอดไฟ PCB LED อะลูมิเนียม (หรือที่เรียกว่า PCB แกนโลหะ หรือ MCPCB): ออกแบบมาเพื่อกระจายความร้อนเร็วกว่า FR-4 5–10 เท่า บอร์ดเหล่านี้เป็นกระดูกสันหลังของระบบไฟส่องสว่างประสิทธิภาพสูง ตั้งแต่ไฟถนนไปจนถึงไฟดาวน์ไลท์เชิงพาณิชย์
การเลือก PCB LED อะลูมิเนียมที่เหมาะสมไม่ได้เป็นเพียงแค่การเลือกบอร์ดที่ "ทนความร้อน" เท่านั้น—แต่ต้องจับคู่คุณสมบัติทางความร้อน กลไก และไฟฟ้าของ PCB ให้ตรงกับความต้องการเฉพาะของโครงการของคุณ (เช่น กำลังไฟ LED สภาพแวดล้อม รูปแบบ) คู่มือนี้จะแนะนำคุณตลอดทุกขั้นตอนของกระบวนการเลือก ตั้งแต่การทำความเข้าใจประเภท PCB อะลูมิเนียม ไปจนถึงการเปรียบเทียบวัสดุ การคำนวณข้อกำหนดทางความร้อน และหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดทั่วไป ไม่ว่าคุณจะออกแบบหลอดไฟ LED สำหรับที่อยู่อาศัยหรือระบบไฟส่องสว่างขนาดใหญ่อุตสาหกรรม คู่มือนี้จะช่วยให้คุณสร้างไฟ LED ที่ทนทาน มีประสิทธิภาพ และคุ้มค่า
ประเด็นสำคัญ
1. PCB LED อะลูมิเนียมเป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้สำหรับ LED กำลังสูง: สำหรับ LED >5W, PCB อะลูมิเนียมช่วยลดอุณหภูมิรอยต่อลง 25–40°C เทียบกับ FR-4 ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานจาก 50,000 เป็น 100,000+ ชั่วโมง
2. PCB อะลูมิเนียมไม่ได้เหมือนกันทั้งหมด: MCPCB แบบชั้นเดียวเหมาะสำหรับไฟกำลังไฟต่ำ (เช่น หลอดไฟ 3W) ในขณะที่การออกแบบหลายชั้นจำเป็นสำหรับระบบกำลังไฟสูง (เช่น ไฟถนน 100W)
3. การนำความร้อนเป็นสิ่งสำคัญ: อะลูมิเนียมเกรด 6061 (155 W/m·K) ทำได้ดีกว่าตัวเลือกที่ถูกกว่า เช่น 1050 (209 W/m·K) ในการกระจายความร้อน—ซึ่งมีความสำคัญสำหรับไฟส่องสว่างกลางแจ้งหรืออุตสาหกรรม
4. ต้นทุนเทียบกับประสิทธิภาพมีความสำคัญ: PCB เซรามิกให้การจัดการความร้อนที่ดีกว่าอะลูมิเนียม แต่มีค่าใช้จ่ายมากกว่า 3–5 เท่า อะลูมิเนียมสร้างสมดุลที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโครงการไฟส่องสว่าง 90%
5. ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเป็นตัวขับเคลื่อนการออกแบบ: ไฟส่องสว่างกลางแจ้งต้องใช้ PCB อะลูมิเนียมกันน้ำพร้อมมาสก์บัดกรีที่ทนต่อรังสียูวี ในขณะที่การออกแบบภายในอาคารให้ความสำคัญกับขนาดและต้นทุน
แผ่นหลอดไฟ PCB LED อะลูมิเนียมคืออะไร
ก่อนที่จะเจาะลึกถึงการเลือก สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าอะไรที่ทำให้ PCB LED อะลูมิเนียมมีเอกลักษณ์—และทำไมจึงเหนือกว่าตัวเลือกแบบดั้งเดิมสำหรับการส่องสว่าง
แผ่นหลอดไฟ PCB LED อะลูมิเนียมเป็นแผงวงจรเฉพาะที่แทนที่พื้นผิว FR-4 ที่ไม่นำไฟฟ้าด้วยแกนอะลูมิเนียมบางๆ แกนนี้ทำหน้าที่เป็นแผ่นระบายความร้อน ดึงความร้อนออกจากชิป LED และกระจายออกสู่อากาศ โครงสร้างโดยทั่วไปประกอบด้วยสามชั้น:
1. ชั้นบน (ชั้นวงจร): ร่องรอยทองแดง (ความหนา 1–3oz) ที่เชื่อมต่อ LED ตัวต้านทาน และไดรเวอร์—พิมพ์ด้วยมาสก์บัดกรีเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร
2. ชั้นฉนวน (ส่วนต่อประสานความร้อน): โพลิเมอร์นำความร้อนบางๆ (เช่น เรซินอีพ็อกซี) ที่แยกวงจรทองแดงออกจากแกนอะลูมิเนียม ต้องสร้างสมดุลระหว่างฉนวน (เพื่อหลีกเลี่ยงไฟฟ้าลัดวงจร) และการนำความร้อน (เพื่อถ่ายเทความร้อน)
3. แกนอะลูมิเนียม: ชั้นฐาน (หนา 0.8–3.2 มม.) ที่กระจายความร้อน อะลูมิเนียมเป็นที่ต้องการเนื่องจากต้นทุนต่ำ น้ำหนักเบา และการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม (100–250 W/m·K) เทียบกับ FR-4 ที่ 0.2–0.4 W/m·K
ทำไม PCB อะลูมิเนียมจึงทำได้ดีกว่า FR-4 สำหรับ LED
LED สร้างความร้อนแม้ว่าจะ "เย็น" เมื่อเทียบกับหลอดไส้ สำหรับ LED 10W พลังงาน 70–80% จะสูญเสียไปในรูปของความร้อน—หากไม่กระจายความร้อน ความร้อนนี้จะทำให้อุณหภูมิรอยต่อ (Tj) ของ LED สูงขึ้น:
a. PCB FR-4: ดักจับความร้อน ทำให้ Tj เกิน 120°C (ขีดจำกัดความปลอดภัยสูงสุดสำหรับ LED ส่วนใหญ่) ซึ่งจะลดความสว่างลง 30% หลังจาก 10,000 ชั่วโมง และลดอายุการใช้งานลงครึ่งหนึ่ง
b. PCB อะลูมิเนียม: ดึงความร้อนออกจาก LED ทำให้ Tj ต่ำกว่า 80°C ซึ่งจะรักษาความสว่าง 90% หลังจาก 50,000 ชั่วโมง และทำให้มั่นใจได้ว่า LED จะมีอายุการใช้งานเต็มที่
ประเภทของแผ่นหลอดไฟ PCB LED อะลูมิเนียม
PCB LED อะลูมิเนียมมีสามรูปแบบหลัก แต่ละแบบเหมาะสำหรับการใช้งานไฟส่องสว่างเฉพาะ การเลือกประเภทที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับกำลังไฟ LED ความซับซ้อนของวงจร และข้อจำกัดด้านพื้นที่
|
ประเภท PCB
|
โครงสร้าง
|
การนำความร้อน
|
เหมาะสำหรับ
|
ต้นทุน (สัมพัทธ์)
|
|
PCB อะลูมิเนียมชั้นเดียว
|
1 ชั้นทองแดง + แกนอะลูมิเนียม
|
100–150 W/m·K
|
ไฟกำลังไฟต่ำ (หลอดไฟ 3W, ไฟเส้น)
|
ต่ำ (100%)
|
|
PCB อะลูมิเนียมสองชั้น
|
2 ชั้นทองแดง + แกนอะลูมิเนียม
|
120–180 W/m·K
|
ไฟกำลังไฟปานกลาง (ไฟดาวน์ไลท์ 10–30W)
|
ปานกลาง (150%)
|
|
PCB อะลูมิเนียมหลายชั้น
|
4+ ชั้นทองแดง + แกนอะลูมิเนียม
|
150–250 W/m·K
|
ไฟกำลังไฟสูง (ไฟถนน 50–200W, อุปกรณ์อุตสาหกรรม)
|
สูง (200–300%)
|
1. PCB อะลูมิเนียมชั้นเดียว
การออกแบบ: ชั้นทองแดงชั้นเดียว (1oz) บนแกนอะลูมิเนียม โดยมีชั้นฉนวนอยู่ตรงกลาง เรียบง่าย โปรไฟล์ต่ำ และผลิตง่าย
กรณีการใช้งาน: ไฟเส้น LED, โมดูลหลอดไฟสำหรับที่อยู่อาศัย (3–5W) และไฟใต้ตู้ โพรไฟล์บาง (0.8–1.2 มม.) เหมาะกับอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด
ข้อจำกัด: ไม่สามารถรองรับวงจรที่ซับซ้อน (เช่น ไดรเวอร์ LED หรือเซ็นเซอร์หลายตัว) เนื่องจากมีชั้นทองแดงเพียงชั้นเดียว
2. PCB อะลูมิเนียมสองชั้น
การออกแบบ: สองชั้นทองแดง (1–2oz แต่ละชั้น) ประกบแกนอะลูมิเนียม—หนึ่งชั้นสำหรับร่องรอยสัญญาณ อีกชั้นสำหรับพื้นดินหรือระนาบพลังงาน ชั้นฉนวนถูกนำไปใช้กับทั้งสองด้านของแกน
กรณีการใช้งาน: ไฟดาวน์ไลท์เชิงพาณิชย์ (10–30W), ไฟแผง และไฟภายในรถยนต์ ชั้นทองแดงที่สองช่วยให้มีส่วนประกอบมากขึ้นและการกระจายความร้อนที่ดีขึ้น
ข้อดี: สร้างสมดุลระหว่างความซับซ้อนและต้นทุน—เหมาะสำหรับไฟส่องสว่างที่ต้องการฟังก์ชันการทำงานมากขึ้น (เช่น การควบคุมการหรี่แสง) โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายของบอร์ดหลายชั้น
3. PCB อะลูมิเนียมหลายชั้น
การออกแบบ: 4–8 ชั้นทองแดงโดยมีแกนอะลูมิเนียมเป็นชั้นกระจายความร้อนตรงกลาง รวมถึงชั้นสัญญาณด้านใน ระนาบพลังงาน และระนาบพื้นดิน ทั้งหมดแยกจากกันด้วยชั้นฉนวน
กรณีการใช้งาน: ไฟถนนกำลังสูง (50–200W), ไฟสนามกีฬา และอุปกรณ์ติดตั้งแบบอุตสาหกรรมแบบอ่าวสูง ชั้นต่างๆ สามารถจัดการวงจรที่ซับซ้อน (เช่น อาร์เรย์ LED ที่มีไดรเวอร์แต่ละตัว) และกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งแกน
ข้อดี: ประสิทธิภาพทางความร้อนและความหนาแน่นของวงจรสูงสุด—มีความสำคัญสำหรับระบบไฟส่องสว่างที่ทำงานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน (เช่น ไฟถนนบนทางหลวง) และต้องการความน่าเชื่อถือสูงสุด
PCB LED อะลูมิเนียมเทียบกับประเภท PCB อื่นๆ สำหรับไฟส่องสว่าง
อะลูมิเนียมไม่ใช่ตัวเลือกเดียวสำหรับไฟ LED—PCB เซรามิกและ FR-4 ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน แต่ทำได้ดีในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน ตารางด้านล่างเปรียบเทียบวัสดุเหล่านี้เพื่อช่วยคุณเลือกให้เหมาะสม
|
ตัวชี้วัด
|
PCB LED อะลูมิเนียม
|
PCB เซรามิก (AlN/Al₂O₃)
|
PCB FR-4
|
|
การนำความร้อน
|
100–250 W/m·K
|
20–220 W/m·K (AlN: 180–220)
|
0.2–0.4 W/m·K
|
|
อุณหภูมิใช้งานสูงสุด
|
150–200°C
|
1600–2200°C (Al₂O₃: 1600)
|
130–170°C
|
|
น้ำหนัก (100 มม.×100 มม.)
|
15–30 กรัม
|
25–40 กรัม (Al₂O₃)
|
8–12 กรัม
|
|
ต้นทุน (ต่อ ตร.นิ้ว)
|
(1.50–)3.00
|
(5.00–)10.00 (AlN)
|
(0.50–)1.00
|
|
ความยืดหยุ่น
|
แข็ง (สามารถโค้งงอได้เล็กน้อย)
|
เปราะ (ไม่มีความยืดหยุ่น)
|
แข็ง
|
|
เหมาะสำหรับ
|
ไฟ LED 5–200W (90% ของโครงการ)
|
>200W กำลังไฟสูงพิเศษ (เช่น เลเซอร์อุตสาหกรรม)
|
<5W กำลังไฟต่ำ (เช่น ไฟแสดงสถานะ)
|
ประเด็นสำคัญสำหรับการเลือกวัสดุ
a. เลือกอะลูมิเนียมสำหรับโครงการส่วนใหญ่: สร้างสมดุลระหว่างต้นทุน ประสิทธิภาพทางความร้อน และน้ำหนัก—เหมาะสำหรับไฟส่องสว่างสำหรับที่อยู่อาศัย เชิงพาณิชย์ และอุตสาหกรรมส่วนใหญ่
b. เลือกเซรามิกเฉพาะสำหรับกำลังไฟสูงพิเศษ: หากโครงการของคุณใช้ LED >200W (เช่น ไฟสนามกีฬาขนาดใหญ่) หรือทำงานในอุณหภูมิสูง (>200°C) เซรามิก (โดยเฉพาะ AlN) คุ้มค่า
c. หลีกเลี่ยง FR-4 สำหรับ LED กำลังสูง: เหมาะสำหรับไฟแสดงสถานะกำลังไฟต่ำหรือไฟตกแต่งเท่านั้น ซึ่งความร้อนไม่ใช่ปัญหา
6 ปัจจัยสำคัญในการเลือก PCB LED อะลูมิเนียมที่เหมาะสม
การเลือก PCB LED อะลูมิเนียมที่เหมาะสมต้องใช้มากกว่าแค่การเลือกประเภทหรือวัสดุ—หมายถึงการจับคู่ข้อมูลจำเพาะของบอร์ดกับความต้องการเฉพาะของโครงการของคุณ ด้านล่างนี้คือหกปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ต้องพิจารณา:
1. การนำความร้อน: จับคู่กับกำลังไฟ LED
การนำความร้อน (วัดเป็น W/m·K) กำหนดว่า PCB จะกระจายความร้อนเร็วเพียงใด สำหรับ LED กำลังไฟที่สูงขึ้นต้องใช้การนำความร้อนที่สูงขึ้น:
|
ช่วงกำลังไฟ LED
|
การนำความร้อนขั้นต่ำที่ต้องการ
|
ประเภท PCB อะลูมิเนียมที่แนะนำ
|
|
<5W
|
100 W/m·K
|
ชั้นเดียว (อะลูมิเนียม 1050 หรือ 5052)
|
|
5–30W
|
150 W/m·K
|
สองชั้น (อะลูมิเนียม 6061)
|
|
30–100W
|
180 W/m·K
|
หลายชั้น (อะลูมิเนียม 6061 หรือ 7075)
|
|
>100W
|
200 W/m·K
|
หลายชั้น (อะลูมิเนียม 7075)
|
a. เกรดอะลูมิเนียมมีความสำคัญ: เกรดทั่วไปสำหรับ PCB LED ได้แก่:
อะลูมิเนียม 1050: 209 W/m·K (การนำไฟฟ้าสูง ต้นทุนต่ำ—เหมาะสำหรับ <10W LEDs).
อะลูมิเนียม 5052: 140 W/m·K (ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า 1050—เหมาะสำหรับไฟส่องสว่างกลางแจ้ง)
อะลูมิเนียม 6061: 155 W/m·K (สมดุลที่ดีที่สุดของการนำไฟฟ้า ความแข็งแรง และต้นทุน—ใช้สำหรับ PCB LED อะลูมิเนียม 90%)
อะลูมิเนียม 7075: 130 W/m·K (ความแข็งแรงสูงสุด การนำไฟฟ้าต่ำกว่า—สำหรับไฟส่องสว่างอุตสาหกรรมสำหรับงานหนัก)
ตัวอย่าง: ไฟถนน 50W ที่ใช้ PCB อะลูมิเนียม 6061 ช่วยรักษา Tj ของ LED ไว้ที่ 75°C เทียบกับ 110°C ด้วย PCB อะลูมิเนียม 1050 ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของไฟถนนออกไป 40%
2. ขนาด PCB และรูปแบบ
PCB LED อะลูมิเนียมมีขนาดมาตรฐาน (เช่น 50 มม.×50 มม. 100 มม.×200 มม.) หรือสามารถตัดตามขนาดเพื่อให้พอดีกับอุปกรณ์ของคุณได้ ข้อควรพิจารณาหลัก:
a. พื้นที่อุปกรณ์: วัดขนาดภายในของอุปกรณ์ไฟส่องสว่างของคุณเพื่อหลีกเลี่ยง PCB ที่มีขนาดใหญ่เกินไป ตัวอย่างเช่น ไฟดาวน์ไลท์แบบฝังอาจพอดีกับ PCB ขนาด 75 มม.×75 มม. เท่านั้น
b. เลย์เอาต์อาร์เรย์ LED: หากใช้ LED หลายตัว (เช่น ไฟเส้น 10 LED) PCB ต้องยาวพอที่จะเว้นระยะ LED อย่างสม่ำเสมอ (โดยทั่วไปห่างกัน 5–10 มม. เพื่อความสว่างที่สม่ำเสมอ)
c. รูยึด: ตรวจสอบให้แน่ใจว่า PCB มีรูยึดที่เจาะไว้ล่วงหน้า (เช่น M3 หรือ M4) เพื่อติดเข้ากับแผ่นระบายความร้อนของอุปกรณ์—มีความสำคัญสำหรับไฟส่องสว่างกลางแจ้ง ซึ่งการสั่นสะเทือนอาจทำให้บอร์ดหลวมได้
3. การออกแบบวงจรและความเข้ากันได้ของส่วนประกอบ
การออกแบบวงจรของ PCB ต้องตรงกับข้อกำหนดทางไฟฟ้าของ LED และเลย์เอาต์ส่วนประกอบ:
a. ความกว้างของร่องรอย: ร่องรอยพลังงาน (เชื่อมต่อ LED กับไดรเวอร์) ต้องกว้างพอที่จะจัดการกับกระแสไฟโดยไม่ร้อนเกินไป สำหรับ LED 10W (กระแสไฟ 2A) ให้ใช้ร่องรอย 0.5 มม. (20mil) (ทองแดง 1oz) สำหรับ LED 50W (กระแสไฟ 10A) ให้ใช้ร่องรอย 2.0 มม. (80mil) (ทองแดง 2oz)
b. ขนาดแผ่น: แผ่น LED ต้องตรงกับขนาดของ LED (เช่น 2835, 5050 หรือ COB LED) LED 5050 ต้องใช้แผ่นขนาด 5.0 มม.×5.0 มม. เพื่อให้แน่ใจว่ามีการบัดกรีที่เหมาะสม
c. ความเข้ากันได้ของไดรเวอร์: หากรวมไดรเวอร์ LED เข้ากับ PCB ตรวจสอบให้แน่ใจว่าบอร์ดมีพื้นที่สำหรับส่วนประกอบของไดรเวอร์ (เช่น ตัวเก็บประจุ ตัวต้านทาน) และชั้นทองแดงสามารถจัดการกับแรงดันไฟฟ้าของไดรเวอร์ได้ (โดยทั่วไป 12V หรือ 24V สำหรับไฟส่องสว่างสำหรับที่อยู่อาศัย)
4. ผิวสำเร็จ: ความสามารถในการบัดกรีและความทนทานต่อการกัดกร่อน
ผิวสำเร็จช่วยปกป้องร่องรอยทองแดงจากการเกิดออกซิเดชันและช่วยให้มั่นใจได้ถึงการบัดกรี LED ที่เชื่อถือได้ สำหรับ PCB LED อะลูมิเนียม ผิวสำเร็จที่พบบ่อยที่สุดคือ:
|
ผิวสำเร็จ
|
ความสามารถในการบัดกรี
|
ความทนทานต่อการกัดกร่อน
|
เหมาะสำหรับ
|
ต้นทุน (สัมพัทธ์)
|
|
HASL (การปรับระดับการบัดกรีด้วยลมร้อน)
|
ดี
|
ปานกลาง
|
ไฟส่องสว่างภายในอาคาร (หลอดไฟ ไฟดาวน์ไลท์)
|
ต่ำ (100%)
|
|
ENIG (ทองคำจุ่มนิกเกิลแบบไร้ไฟฟ้า)
|
ดีเยี่ยม
|
สูง
|
ไฟส่องสว่างกลางแจ้ง (ไฟถนน ไฟสปอร์ตไลท์)
|
สูง (200%)
|
|
OSP (สารกันบูดความสามารถในการบัดกรีแบบออร์แกนิก)
|
ดี
|
ต่ำ
|
ไฟส่องสว่างภายในอาคารราคาประหยัด (ไฟเส้น)
|
ต่ำ (90%)
|
a. ไฟส่องสว่างกลางแจ้ง: เลือก ENIG—ชั้นทองคำช่วยต้านทานฝน ความชื้น และรังสียูวี ป้องกันการกัดกร่อนเป็นเวลา 5–10 ปี
b. ไฟส่องสว่างภายในอาคาร: HASL หรือ OSP ทำงานได้—มีราคาถูกกว่าและเพียงพอสำหรับสภาพแวดล้อมที่แห้งและควบคุมอุณหภูมิ
5. ข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม
โครงการไฟส่องสว่างมีความหลากหลายในสภาพแวดล้อมการทำงาน และ PCB อะลูมิเนียมต้องสร้างขึ้นเพื่อทนต่อสภาวะเหล่านี้:
a. ไฟส่องสว่างกลางแจ้ง (ไฟถนน ไฟสปอร์ตไลท์):
การกันน้ำ: PCB ควรมีมาสก์บัดกรีกันน้ำ (ระดับ IP67 หรือ IP68) เพื่อป้องกันความเสียหายจากน้ำ
ความทนทานต่อรังสียูวี: ใช้มาสก์บัดกรีที่ทนต่อรังสียูวี (เช่น LPI โพลีอิไมด์) เพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพจากแสงแดด
ช่วงอุณหภูมิ: เลือกเกรดอะลูมิเนียม (เช่น 5052) ที่จัดการ -40°C ถึง 85°C (อุณหภูมิกลางแจ้งทั่วไป)
b. ไฟส่องสว่างภายในอาคาร (หลอดไฟ ไฟแผง):
ความทนทานต่อฝุ่น: มาสก์บัดกรีมาตรฐาน (ระดับ IP20) ก็เพียงพอแล้ว
อุณหภูมิ: เน้นที่การนำความร้อนมากกว่าความทนทานต่ออุณหภูมิที่สูงเกินไป—อุณหภูมิภายในอาคารไม่ค่อยเกิน 40°C
c. ไฟส่องสว่างอุตสาหกรรม (อุปกรณ์ติดตั้งแบบอ่าวสูง):
ความทนทานต่อสารเคมี: ใช้มาสก์บัดกรีที่ทนทานต่อน้ำมัน สารหล่อเย็น และฝุ่น (เช่น มาสก์ที่ใช้เรซินอีพ็อกซี)
ความทนทานต่อการสั่นสะเทือน: เสริม PCB ด้วยรูยึดเพิ่มเติมเพื่อทนต่อการสั่นสะเทือนของโรงงาน
6. ต้นทุนและปริมาณการผลิต
งบประมาณและปริมาณการผลิตของคุณจะมีอิทธิพลต่อการเลือก PCB อะลูมิเนียมของคุณ:
a. ต้นแบบ/ชุดเล็ก (<100 units): Use custom-cut single or double-layer PCBs. Many manufacturers (like LT CIRCUIT) offer quick-turn prototypes (7–10 days) for (20–)50 per board.
b. ปริมาณมาก (>1,000 หน่วย): เลือก PCB ขนาดมาตรฐานหรือสั่งซื้อแบบกำหนดเองจำนวนมาก การผลิตปริมาณมากช่วยลดต้นทุนลง 30–50% (เช่น (1.50 ต่อบอร์ดเทียบกับ )3.00 สำหรับต้นแบบ)
c. เคล็ดลับการประหยัดต้นทุน: สำหรับไฟกำลังไฟปานกลาง (10–30W) ให้ใช้ PCB สองชั้นแทน PCB หลายชั้น—ช่วยประหยัด 20–30% ในขณะที่ยังคงให้ประสิทธิภาพทางความร้อนเพียงพอ
การใช้งานจริง: PCB LED อะลูมิเนียมในการใช้งาน
เพื่อให้เห็นว่าปัจจัยการเลือกเหล่านี้มีผลอย่างไร มาดูโครงการไฟส่องสว่างทั่วไปสามโครงการและ PCB อะลูมิเนียมที่ทำงานได้ดีที่สุด:
1. หลอดไฟ LED สำหรับที่อยู่อาศัย (5W)
ความต้องการ: ขนาดกะทัดรัด ต้นทุนต่ำ ใช้ในอาคาร
PCB ที่แนะนำ: PCB อะลูมิเนียม 1050 ชั้นเดียว (100 มม.×30 มม.) ผิวสำเร็จ HASL ทองแดง 1oz
เหตุผล: การนำไฟฟ้าสูงของอะลูมิเนียม 1050 (209 W/m·K) จัดการความร้อน 5W ในขณะที่ HASL ช่วยลดต้นทุน การออกแบบชั้นเดียวเหมาะกับตัวเรือนหลอดไฟมาตรฐาน
2. ไฟถนนเชิงพาณิชย์ (100W)
ความต้องการ: ประสิทธิภาพทางความร้อนสูง ความทนทานกลางแจ้ง อาร์เรย์ LED ขนาดใหญ่
PCB ที่แนะนำ: PCB อะลูมิเนียม 6061 หลายชั้น (200 มม.×150 มม.) ผิวสำเร็จ ENIG ทองแดง 2oz
เหตุผล: อะลูมิเนียม 6061 สร้างสมดุลระหว่างการนำไฟฟ้า (155 W/m·K) และความแข็งแรง ในขณะที่ ENIG ทนทานต่อฝนและรังสียูวี การออกแบบหลายชั้นรองรับอาร์เรย์ 20 LED และไดรเวอร์ในตัว
3. อุปกรณ์ติดตั้งแบบอ่าวสูงอุตสาหกรรม (200W)
ความต้องการ: ประสิทธิภาพทางความร้อนสูงพิเศษ ความทนทานต่อสารเคมี ความทนทานต่อการสั่นสะเทือน
PCB ที่แนะนำ: PCB อะลูมิเนียม 7075 หลายชั้น (300 มม.×200 มม.) มาสก์บัดกรีอีพ็อกซี ทองแดง 3oz
เหตุผล: ความแข็งแรงของอะลูมิเนียม 7075 ทนทานต่อการสั่นสะเทือนของโรงงาน ในขณะที่ทองแดง 3oz จัดการกระแสไฟ 200W มาสก์อีพ็อกซีทนทานต่อน้ำมันและสารหล่อเย็น
ข้อผิดพลาดทั่วไปที่ควรหลีกเลี่ยงเมื่อเลือก PCB LED อะลูมิเนียม
แม้แต่นักออกแบบที่มีประสบการณ์ก็ทำผิดพลาดที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ LED นี่คือข้อผิดพลาดที่ควรหลีกเลี่ยง:
1. การเลือกการนำความร้อนที่ต่ำเกินไป: การใช้ PCB อะลูมิเนียม 1050 สำหรับ LED 50W อาจช่วยประหยัดเงินล่วงหน้า แต่จะทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร—ทำให้มีค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนมากขึ้น
2. การละเลยผิวสำเร็จสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง: ผิวสำเร็จ HASL บนไฟถนนกลางแจ้งจะสึกกร่อนภายใน 2 ปี ใช้ ENIG เสมอสำหรับโครงการกลางแจ้ง
3. การลดขนาดร่องรอย: ร่องรอย 0.2 มม. สำหรับ LED 10W (2A) จะร้อนเกินไปและหลอมละลาย ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร ใช้แนวทางการวัดความกว้างของร่องรอยในส่วนที่ 5.3
4. การข้ามการทดสอบต้นแบบ: การสั่งซื้อ PCB 1,000 ชิ้นโดยไม่ได้ทดสอบต้นแบบอาจนำไปสู่ข้อผิดพลาดที่มีค่าใช้จ่ายสูง (เช่น ขนาดแผ่นที่ไม่ถูกต้องสำหรับ LED) ทดสอบต้นแบบ 5–10 ชิ้นเสมอ
5. การทำให้ซับซ้อนเกินไปด้วย PCB หลายชั้น: PCB สองชั้นทำงานได้ดีสำหรับไฟดาวน์ไลท์ 30W ส่วนใหญ่—การใช้บอร์ดหลายชั้นนั้นไม่จำเป็นและเพิ่มต้นทุน 50%
คำถามที่พบบ่อย: คำตอบสำหรับคำถามทั่วไปเกี่ยวกับ PCB LED อะลูมิเนียม
ถาม: สามารถใช้ PCB LED อะลูมิเนียมสำหรับไฟแบบยืดหยุ่น (เช่น ไฟเส้น LED) ได้หรือไม่
ตอบ: ได้—มี PCB อะลูมิเนียมแบบยืดหยุ่น (ใช้แกนอะลูมิเนียมบาง 0.2 มม. และมาสก์บัดกรีแบบยืดหยุ่น) สำหรับไฟโค้งหรือดัดได้ เหมาะสำหรับไฟเส้นใต้ตู้หรือไฟภายในรถยนต์ แต่มีการนำความร้อนต่ำกว่า (80–120 W/m·K) กว่า PCB อะลูมิเนียมแบบแข็ง
ถาม: ความแตกต่างระหว่าง PCB LED อะลูมิเนียมกับแผ่นระบายความร้อนคืออะไร
ตอบ: แกนอะลูมิเนียมของ PCB ทำหน้าที่เป็นแผ่นระบายความร้อน "ในตัว" แต่สำหรับ LED กำลังสูง (>100W) คุณอาจต้องใช้แผ่นระบายความร้อนภายนอกเพิ่มเติม (เช่น บล็อกอะลูมิเนียมแบบมีครีบ) ที่ติดอยู่กับ PCB PCB จะถ่ายเทความร้อนไปยังแผ่นระบายความร้อนภายนอก ซึ่งจะกระจายความร้อนออกสู่อากาศ
ถาม: ฉันจะคำนวณการนำความร้อนที่ต้องการสำหรับโครงการ LED ของฉันได้อย่างไร
ตอบ: ใช้สูตรง่ายๆ นี้:
การนำความร้อนที่ต้องการ (W/m·K) = กำลังไฟ LED (W) × 10
ตัวอย่างเช่น LED 20W ต้องการ PCB ที่มีการนำความร้อนอย่างน้อย 200 W/m·K ปรับสำหรับใช้ภายนอกอาคาร (เพิ่ม 20%) หรืออุปกรณ์ติดตั้งแบบปิด (เพิ่ม 30%) เนื่องจากสิ่งเหล่านี้ดักจับความร้อนได้มากขึ้น
ถาม: ฉันสามารถออกแบบ PCB LED อะลูมิเนียมของตัวเองได้หรือไม่ หรือฉันควรทำงานร่วมกับผู้ผลิต
ตอบ: สำหรับการออกแบบที่เรียบง่าย (เช่น หลอดไฟ 5W) คุณสามารถใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB ฟรี (KiCad, Eagle) เพื่อสร้างไฟล์ Gerber และส่งไปยังผู้ผลิต สำหรับการออกแบบที่ซับซ้อน (เช่น ไฟถนน 100W) ทำงานร่วมกับผู้เชี่ยวชาญเช่น LT CIRCUIT—พวกเขาให้ข้อเสนอแนะ DFM (การออกแบบเพื่อการผลิต) เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาด
ถาม: ระยะเวลารอคอยโดยทั่วไปสำหรับ PCB LED อะลูมิเนียมคืออะไร
ตอบ: ต้นแบบใช้เวลา 7–10 วัน การผลิตปริมาณมาก (1,000+ หน่วย) ใช้เวลา 2–3 สัปดาห์ มีตัวเลือกด่วน (3–5 วันสำหรับต้นแบบ) สำหรับโครงการเร่งด่วน
บทสรุป
การเลือกแผ่นหลอดไฟ PCB LED อะลูมิเนียมที่เหมาะสมคือการตัดสินใจที่สำคัญที่สุดสำหรับโครงการไฟส่องสว่างของคุณ—ซึ่งจะกำหนดอายุการใช้งาน ความสว่าง และความน่าเชื่อถือของ LED ด้วยการมุ่งเน้นไปที่การนำความร้อน (จับคู่กับกำลังไฟ LED) เกรดวัสดุ (6061 สำหรับโครงการส่วนใหญ่) ผิวสำเร็จ (ENIG สำหรับการใช้งานกลางแจ้ง) และความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม คุณสามารถสร้างระบบไฟส่องสว่างที่เกินความคาดหวังด้านประสิทธิภาพได้
โปรดจำไว้ว่า: PCB อะลูมิเนียมสร้างสมดุลที่สมบูรณ์แบบระหว่างต้นทุนและประสิทธิภาพสำหรับโครงการ LED 90% PCB เซรามิกจำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันกำลังไฟสูงพิเศษเท่านั้น ในขณะที่ FR-4 ควรจำกัดไว้ที่ไฟแสดงสถานะกำลังไฟต่ำ ด้วยการหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดทั่วไป (การลดขนาดร่องรอย การละเลยความทนทานกลางแจ้ง) และการทดสอบต้นแบบ คุณจะมั่นใจได้ว่าโครงการไฟส่องสว่างของคุณมีประสิทธิภาพ ทนทาน และคุ้มค่า
เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ให้ร่วมมือกับผู้ผลิตเช่น LT CIRCUIT ที่เชี่ยวชาญด้าน PCB LED อะลูมิเนียม—พวกเขาสามารถช่วยคุณปรับการออกแบบ เลือกวัสดุที่เหมาะสม และส่งมอบบอร์ดคุณภาพสูงที่ตรงกับความต้องการของโครงการของคุณ
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
