¿Cómo se diseñan y fabrican las tiras de luz LED?

Cada vez que desciende el crepúsculo nocturno, la banda de luz LED en la noche fluye fuera de la trayectoria del río de estrellas, estrellas que caen por las ventanas, y las copas de los árboles serpentean entre tales como miles de meteoros que cruzan, y el color de la pantalla de la pared del edificio cambia en miles de colores. La banda de luz se derrama suavemente hacia abajo, envolviendo suavemente cada rincón, de modo que la brisa nocturna aporta un color romántico.

Amigos ¿Se ha preguntado alguna vez cómo se fabrican esas tiras de luces LED que brillan maravillosamente por la noche? ¿Tiene curiosidad sobre el diseño y el proceso de producción de las tiras de luces LED, o le gustaría conocer los detalles de fabricación, como bricolaje o referencia a la hora de comprar? Hoy, voy a contarte más sobre este interesante diseño y proceso de fabricación de las tiras de luces LED.

¿De qué materias primas están compuestas las tiras de luz LED?

Las materias primas para la producción de tiras flexibles de luz LED incluyen principalmente perlas LED, placas PCB, cables, cintas, etc. Entre ellos, el LED es el corazón de la tira; la calidad del LED determina directamente el brillo y la vida útil de la tira. La placa de circuito es como los vasos sanguíneos de la tira, responsable de transmitir la energía al LED; el cable es la corriente desde el controlador hasta el medio LED; la cinta es como el protector de la tira y puede fijarse firmemente a la tira para garantizar que la instalación de la tira LED sea sólida.

Acerca de la cinta y las perlas para lámparas LED, mi último artículo tiene una introducción detallada; los amigos interesados pueden hacer clic para entender.

Cómo elegir el LED adecuado para las tiras de luces LED
Cómo juzgar y elegir la calidad de la cinta adhesiva de tira de luz led？

¿Qué es una tira de luz LED PCB?

Aquí llegamos a comprender otro material importante para las tiras de luces LED: las placas de circuito impreso.

Una placa PCB para una tira de luz LED es una placa de circuito flexible, también llamada placa de circuito FPC (circuito impreso flexible), que es un tipo de placa de circuito hecha de material flexible con las características de ser plegable, ligera, cableado de alta densidad, etc. Puede doblarse, curvarse y adaptarse a distribuciones espaciales complejas.

Los principales materiales que componen los FPC son el sustrato, el material conductor, el adhesivo y la película de recubrimiento. Cada material desempeña un papel importante en el rendimiento y la función del FPC para satisfacer las necesidades de los distintos diseños de circuitos. A continuación se indican las capas más comunes del FPC:

1. Capa base (película base): Generalmente poliimida (polyimide, referido como PI) o poliéster (polyester, referido como PET), la especificación de espesor de 1/2mil, 1mil, y 2mil es comúnmente usada; 1/2mil y 1 mil son comúnmente usadas.

2. Capa de lámina de cobre (Copper Foil)Cobre calandrado (RA Copper) y cobre electrolítico (ED Copper) son dos tipos de especificaciones de espesor para 1/3 oz, 1/2 oz, 1 oz, etc. El cobre calandrado (RA) está hecho de placa de cobre; después de muchos rollos repetidos, su cristalización es escamosa en la organización, y el cobre electrolítico (ED) se hace a través de una máquina especial de electrólisis en el tambor de cátodo redondo en la producción continua. En general, el FPC necesita una selección dinámica de curvado de cobre calandrado (RA); el FPC sólo necesita una selección de curvado de 3-5 veces (curvado de ensamblaje) de cobre electrolítico (ED). Cobre electrolítico por las propiedades conductoras y la ventaja de coste; la mayoría de las placas ligeras actuales utilizan cobre electrolítico.

3. Adhesivosresina epoxi, utilizada para unir la lámina de cobre al sustrato, proporcionando resistencia y durabilidad; adhesivos de acrilato, utilizados en algunas aplicaciones especiales, para proporcionar mayor flexibilidad y resistencia química.

4. Capa de cubierta: el mismo material que la capa base, aislamiento, resistencia a la soldadura y protección; grosor comúnmente utilizado de 0,5 milímetros.

¿Cómo elegir una placa de circuito impreso para una tira de luz LED?

La placa PCB de la tira de luz LED tiene paneles simples y dobles; el panel simple usualmente tiene dos espesores de 0.07 mm y 0.11 mm. Cabe señalar que, si se utiliza una película de recubrimiento blanca, el grosor del panel sencillo aumentará en 18 um; las placas de doble cara suelen tener tres grosores de 0,11 mm, 0,12 mm y 0,2 mm. Del mismo modo, si se utiliza una película de recubrimiento blanca, el grosor de un tablero de doble cara aumenta en 36 um. En algunas aplicaciones especiales o productos de gama alta, el grosor del FPC puede alcanzar entre 0,3 mm y 0,55 mm para satisfacer mayores propiedades mecánicas, eléctricas o requisitos de gestión térmica.

El grosor del cobre de una placa de circuito impreso suele referirse al grosor de la capa de cobre del laminado, que suele expresarse en onzas por pie cuadrado (oz), como 1 oz, 2 oz, etc. Si aumenta el grosor del cobre, la conductividad eléctrica debería ser mejor, y la capacidad de transporte de corriente también es mayor, pero el cobre en sí es un metal precioso. 2 oz de espesor de cobre es más caro que 1 oz porque se utiliza el doble de cantidad de cobre; el coste aumentará.

El grosor del cobre de la placa de circuito impreso influye en el precio de la luminaria. Si la placa de circuito impreso de una tira de luz LED tiene que transportar una corriente más alta, por ejemplo, una potencia de 20 W/m, puede necesitar 2 onzas de cobre grueso para reducir el calor y mejorar la eficiencia. El precio de un panel sencillo de 1 onza de espesor de cobre es de unos 0,07 USD/decímetro cuadrado; el espesor de 2 onzas de cobre puede aumentar a 0,11-0,14 USD (aumento del material + tarifa de procesamiento de unos 60-100%). El grosor del cobre aumenta cada 1 oz, entonces el coste de la tira de LED PCB puede aumentar 30%-50%.

Aunque el grosor del cobre aumenta el coste, puede ser una elección de diseño necesaria. Si el diseño no requiere cobre grueso, el uso de cobre grueso es un derroche de costes, por lo que el diseño debe combinarse con el rendimiento eléctrico, las necesidades de disipación de calor y las decisiones presupuestarias. En la actualidad se utilizan más placas PCB de doble cara; las de una sola cara sólo son aplicables a ocasiones en las que la luminosidad no es alta y la distancia es corta; la cuota de mercado del uso de muy poco es de placas de doble cara; las placas de doble cara tienen un precio relativamente alto, pero su uso está más extendido.

¿Cómo se diseña una tira de luz LED con combinaciones LED en serie-paralelo?

Las tiras de luz LED tienen diferentes densidades de LED y suelen tener diferentes números de LED por metro, que tendrán diferentes combinaciones en cadena y en paralelo. Por ejemplo, SignliteLED produce tiras con 60 LED/metro, 128 LED/metro y 140 LED/metro. Aquí tomamos 60 LED/metro como ejemplo para ver cómo se configuran los LED en combinaciones serie-paralelo. En primer lugar, el voltaje de la fuente de alimentación es diferente; tendrá una relación serie-paralelo diferente, una tira de alimentación de 12V, y una combinación serie-paralelo de 3 series 20s; si es una fuente de alimentación de 24V, la relación serie-paralelo es de 6 series 10s.

Ejemplo: Suponiendo que el valor Vf del LED es de 3V, como se muestra en la Figura 1 a continuación es un circuito de alimentación de 12V, la relación serie-paralelo es de 3 en serie y 2 en paralelo; después de conectar 3 LED en serie, la tensión total de los LED en serie será de 3V×3 = 9V. Los 12V - 9V = 3V restantes se dividen por la resistencia limitadora de corriente R para garantizar el funcionamiento estable de los LED y evitar daños por sobretensión. Tenga en cuenta que si el número de LED de una cadena es demasiado grande (por ejemplo, 4 en serie necesitan 12V), puede que no haya margen de tensión para la resistencia limitadora de corriente, lo que afectaría al control del brillo.

La figura 2 siguiente es un circuito de alimentación de 24 V; la relación entre serie y paralelo es de 6 en serie y 2 en paralelo. Tras conectar 6 LED en serie, la tensión total de los LED en serie es de 3V × 6 = 18V. Los 24V - 18V = 6V restantes se dividen por la resistencia limitadora de corriente R. A continuación, ajustando el tamaño de la resistencia R, la tensión se divide por la resistencia limitadora de corriente. Entonces, ajustando el tamaño del valor de la resistencia R, se puede cambiar la corriente de los LED, cambiando así el brillo de los LED.

¿Cómo calcular la resistencia de las tiras de luces LED?

En las tiras de luces LED, la elección correcta de la resistencia es crucial. La ley de Ohm (V=IR) es la ley básica para calcular la resistencia. Como se muestra en el siguiente diagrama: Si utilizamos una fuente de alimentación de 24 voltios y cada LED requiere 3 V, entonces la tensión necesaria para un total de 6 LED es de 18 V. Por lo tanto, la tensión a través de la resistencia debe ser 24V - 18V = 6V. Si la corriente que circula por el circuito es de 0,03 Amperios, entonces, según la Ley de Ohm, el valor de la resistencia es 6V ÷ 0,03A = 200 Ohmios.

Otra cuestión digna de mención es la necesidad de tener en cuenta la potencia de la resistencia para soportar la fórmula de potencia: P = UI; la tensión de alimentación de la resistencia en el diagrama anterior es de 6V. Si la corriente que circula por la resistencia es de 0,03A, la potencia de la resistencia se calcula como sigue 6V×0,03A = 0,18W. A continuación, seleccionamos la resistencia del chip, que debe ser superior a 0,18W, después de comprobar el valor de resistencia del 0805, que es de 0,125W, mientras que el valor de resistencia de los paquetes 1206 es de 0,125W. Y un valor de resistencia del paquete 1206 de 0,25W; si la elección del valor de resistencia del paquete 0805 es obviamente pequeño, entonces tenemos que elegir la resistencia del paquete 1206. Esta resistencia de diseño puede garantizar la estabilidad de la corriente y la resistencia del trabajo a largo plazo de fiabilidad.

Seleccionar el valor correcto de la resistencia puede garantizar el funcionamiento seguro de la tira LED para evitar sobrecalentamientos o daños. Si el valor de la resistencia es demasiado grande, puede conducir a muy poca corriente, y el LED puede no ser luz normal; mientras que si el valor de la resistencia es demasiado pequeño, puede conducir a demasiada corriente, desencadenando problemas de seguridad.

Cabe señalar que la aplicación real puede necesitar considerar más factores, como el efecto de los cambios de temperatura en el valor de la resistencia, la potencia del LED y otros factores. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, se recomienda seleccionar el valor de resistencia adecuado en función de las necesidades específicas y realizar las pruebas y ajustes necesarios.

Además, una elección razonable de la resistencia también puede optimizar el rendimiento del circuito. Por ejemplo, ajustando el valor de la resistencia, se puede modificar el brillo del LED. En algunos casos, puede ser necesario conectar varias resistencias en paralelo para repartir la corriente y garantizar la estabilidad y fiabilidad del circuito.

En resumen, calcular y seleccionar correctamente el valor adecuado de la resistencia es fundamental para el buen funcionamiento de las tiras de luces LED. Comprender y aplicar la ley de Ohm puede ayudarnos a controlar mejor el circuito y garantizar el funcionamiento seguro y eficiente de las tiras de luces LED.

¿Por qué hay un número diferente de LED en las tiras de luz LED?

Ahora en el mercado, el número de LED por metro es diferente; las especificaciones comunes son 60, 120, 180 y 240 LED por metro. ¿Por qué hay tantos tipos? La razón principal es que los distintos clientes tienen diferentes requisitos de luminosidad, que incluyen los escenarios de aplicación, el consumo de energía, la disipación del calor, el control de costes y el efecto de la instalación, etc. Cuanto mayor sea el número de LED, mayor deberá ser la luminosidad por unidad de superficie.

Por ejemplo, las tiras de luz LED decorativas pueden no necesitar una densidad demasiado alta; utilice 60 LED por metro para cumplirla, mientras que la iluminación funcional puede requerir 180 LED por metro o una densidad superior. Los locales comerciales pueden necesitar tiras de luces de alta densidad para crear ambiente, mientras que a la familia en general le puede bastar con una densidad media de 120 LED por metro.

Además, el intervalo de corte puede afectar al número de perlas de la lámpara en el diseño. El mismo es de 60 LED por metro, suponiendo que cada 3 LED o 6 LED sean un punto de corte. La longitud de los dos puntos de corte no es la misma; 3 LED como grupo tienen una distancia de corte de 50 mm, y 6 LED como grupo tienen una distancia de corte de 100 mm.

El coste también es un factor. Más LED significa más coste de material, y el precio puede ser más alto. Diferentes densidades de LED de las tiras de luz para satisfacer a diferentes consumidores de presupuesto. La baja densidad (60 LED por metro) es adecuada para usuarios con presupuestos limitados, mientras que la alta densidad (180 LED por metro) es adecuada para usuarios que buscan efectos.

Cuantos más LED, mayor será la potencia; el consumo de energía y el calor aumentarán, por lo que es necesario prestar atención al diseño. Una tira LED de alta densidad puede necesitar un mejor diseño de disipación del calor; de lo contrario, afectará a la vida útil de la tira.

Efecto de instalación: La densidad de LED es alta; la luz es más continua y uniforme para evitar la aparición de zonas oscuras obvias o intervalos de luz. Esto es importante en lugares donde se necesitan efectos de luz suaves, como fondos de TV o vitrinas. Y una tira LED de baja densidad puede ser más flexible en la instalación de flexión porque el espacio entre LED es grande, y la flexión no es fácil que aparezca concentración de presión de extrusión, como una tira LED en forma de S.

Además de comprar una tira de luces LED, es necesario sincronizar la potencia de la tira (como 10W o 20W por metro); las tiras de luces de alta densidad pueden requerir un mayor soporte de alimentación.

¿Cómo mejorar la eficacia luminosa de una tira de luz LED?

Para mejorar la eficacia luminosa de las tiras de luz LED, la forma más directa es comprar LEDs de mayor brillo o aumentar el número de LEDs, pero el resultado es que el coste también aumentará más en consecuencia; después de todo, el precio de los LEDs de alto brillo será mucho más alto. Por lo general, un LED SMD2835 de 26-28 lm de brillo tiene un precio de unos 0,0025 USD. Si utiliza LED de 30-32 lm, el precio será de 0,0035 USD. De acuerdo al cálculo de 1 metro con 120 LED, el costo de la tira de luz de 1 metro se incrementa en 0.12 USD.

Otra forma de aumentar la eficiencia luminosa es aumentar adecuadamente el número de LED en serie para reducir la potencia perdida en la resistencia. Este método mejora relativamente la eficiencia, y el coste no aumenta demasiado.

1. Suponiendo que haya 120 LEDs con una potencia de 10W por metro y una tensión de 24V, y 6 LEDs por grupo, entonces 1 metro de LEDs por 6 series de 20 y cada grupo de LEDs tiene una corriente de 10 ÷ 24V ÷ 20 = 0,021A. Mirando la tabla debajo de los LEDs, el valor Vf = 2,77V. Calculamos que el valor de tensión de su resistencia es 24V - 2,77V × 6 = 7,38V. Que se consume en una sola resistencia en la potencia inútil de 7,38V × 0,021 = 0,155W; todas las resistencias consumen la potencia inútil total de 0,155W × 20 = 3,1W; 3,1 ÷ 10 × 100% = 31%. El resultado es que el rendimiento luminoso de la tira de LED es de 69%.

2. Veamos los 120 LEDs 10W por metro para cambiar la eficiencia del número de series: 8 LEDs para un grupo, entonces el circuito de la serie para la serie 8 15 y cada grupo de cuentas de la lámpara actual: 10 ÷ 24 ÷ 15 = 0,028A; comprobar la tabla siguiente. 28 mA correspondiente al valor de la Vf = 2,8 V, calculamos el valor de la tensión de la resistencia: 24V - 2,8V × 8 = 1,6V, que se consume en la resistencia en la potencia inútil: 1,6V × 0,028 = 0,045W. Todas las resistencias consumidas por la potencia inútil total son 0,045 × 15 = 0,675W, consumidos en la resistencia sobre la relación de potencia: 0,675 ÷ 10 × 100% = 6,75%, resultando que la eficiencia de emisión de luz de la tira es de 93,25%.

A partir de los dos conjuntos de cálculos anteriores, se puede ver que 8 LEDs en serie son más eficientes que 6 LEDs en serie; la eficiencia aumentó en alrededor de 25%, y la eficiencia de la luz en serie multi-LED aumentó. Pero hay un problema a tener en cuenta, es decir, considerar el problema de la caída de tensión de la tira de LED. El LED debe seleccionarse con un valor Vf pequeño para garantizar que después de una larga distancia haya suficiente margen de tensión para que el LED funcione correctamente. Además, con el uso de esta serie multi-LED con una longitud de 5 metros, lo mejor es aumentar la potencia complementaria. De lo contrario, provocará que no haya margen de tensión en la resistencia limitadora de corriente, lo que afectará al brillo de la parte posterior de la tira.

Las tiras de luz LED de alta eficacia luminosa con ventajas de ahorro de energía, larga vida útil, alto brillo, protección del medio ambiente y diseño flexible se han convertido en la opción principal de la iluminación moderna, especialmente adecuada para la búsqueda de alta eficiencia, estética y sostenibilidad para el usuario.

SignliteLED se ha comprometido a mejorar la eficacia luminosa de la tira de luz LED. 128 lm/m es el desarrollo de nuestros clientes con tiras LED de alta luminosidad. En comparación con las similares de 120 lm/m del mercado, la eficacia luminosa alcanza los 180 lm/w; la eficacia luminosa se ha mejorado eficazmente en unos 25%, que es uno de los productos más vendidos en la actualidad.

¿Cómo se fabrican las tiras de luz LED?

La fabricación de las tiras de luces LED es un proceso delicado, vea nuestro vídeo de fabricación de tiras de luces LED para comprender todo el proceso de fabricación de las tiras de luces LED.

¿Cuál es la temperatura de funcionamiento adecuada del LED de una tira de luz LED?

En el uso diario, la temperatura de la superficie de una tira de luz LED no es caliente (unos 50℃ o menos) como norma de referencia. Si la temperatura es demasiado alta, es necesario solucionar las condiciones de disipación de calor o reducir la intensidad de uso. Una tira de LED con una temperatura de trabajo entre 40 ℃ y 60 ℃ es adecuada; este rango se basa en los componentes electrónicos internos de la tira y los materiales establecidos por la resistencia a la temperatura, a fin de garantizar que la tira funcione de forma estable y mantenga un buen efecto de iluminación y vida útil.

Factores que afectan a la temperatura del LED tira

Potencia y brillo: La potencia y el brillo de la tira de luz LED afectarán directamente a su temperatura de funcionamiento. Cuanto mayor sea la potencia, mayor será el brillo de la tira, y el calor generado en el trabajo aumentará en consecuencia.

Uso del medio ambienteEl entorno en el que se utilice la tira de luz LED también influirá en su temperatura. El uso de la tira en un espacio cerrado o mal ventilado es probable que conduzca a la acumulación de calor, lo que aumentará la temperatura.

Instalación: El método de instalación de la tira de luz LED y el diseño del sistema de disipación del calor también son factores importantes que afectan a la temperatura. Una instalación y un cableado razonables pueden garantizar una disipación uniforme del calor de la tira y evitar doblarla o plegarla en exceso para no afectar a su rendimiento térmico.

Una temperatura excesiva acelerará la descomposición de la luz y acortará la vida útil de la tira LED. La temperatura de unión de los LED (temperatura del chip) no suele superar los 85 ℃ ~ 105 ℃ (prevalecerán las especificaciones propias del fabricante); las temperaturas elevadas acelerarán el decaimiento de la luz. La vida del LED suele estar relacionada con la temperatura; por cada 10℃, la vida del LED puede reducirse correspondientemente en 10%. Por lo tanto, es muy importante controlar la temperatura dentro de un rango razonable. Los fabricantes suelen indicar la temperatura máxima de funcionamiento; por ejemplo, algunas tiras de LED pueden llevar una etiqueta con un máximo de 60°C o 70°C, pero en la práctica se recomienda no superar los 55°C para mantener la estabilidad y la vida útil.  

La siguiente tabla es un conjunto de datos de pruebas de temperatura y vida útil de los LED a modo de referencia:

Tiras de luz LED: Procure evitar su uso en entornos cerrados o con altas temperaturas. Si es al aire libre, también habrá que tener en cuenta las variaciones de temperatura ambiente. También hay que tener en cuenta que las tiras de luz LED pueden suponer un riesgo para la seguridad si se instalan cerca de materiales inflamables con altas temperaturas, y es entonces cuando hay que asegurarse de que la disipación del calor y el lugar de instalación son seguros.

Para reducir eficazmente la temperatura de la perla de la lámpara, los ajustes de potencia deben ser razonables; con una corriente de trabajo de la perla de la lámpara de alta potencia, la temperatura también aumentará. Por lo tanto, la corriente de trabajo de la perla de la lámpara se controla estrictamente dentro de 30 mA, que es lo más ideal. Además de elegir 2OZ de espesor de cobre por encima de la tira de LED, el efecto de disipación de calor también se verá reforzado.

Resumen

En tira LED flexible El proceso de producción de tiras de LED es relativamente sencillo, pero cada uno de estos eslabones es muy importante y debe controlarse estrictamente sólo mediante un estricto proceso de producción para producir tiras de LED de buena calidad que satisfagan la demanda de los consumidores. La gestión fina del proceso de producción de tiras de LED consiste en lograr una alta fiabilidad y una producción en masa de bajo coste del núcleo del producto, lo que afecta directamente a la competitividad de las empresas en el mercado.