Comment les bandes LED sont-elles conçues et fabriquées ?

Chaque fois que le crépuscule descend, la bande lumineuse LED dans la nuit sort de la trajectoire de la rivière d'étoiles, des étoiles qui tombent des fenêtres et des cimes des arbres qui serpentent entre elles, comme des milliers de météores qui se croisent, et la couleur de l'écran mural du bâtiment change dans des milliers de couleurs. La bande lumineuse se répand doucement vers le bas, enveloppant doucement chaque coin, de sorte que la brise du soir apporte une couleur romantique.

Chers amis ! Vous êtes-vous déjà demandé comment sont produites ces bandes lumineuses à LED qui brillent magnifiquement la nuit ? Êtes-vous curieux de connaître le processus de conception et de production des bandes LED, ou aimeriez-vous connaître les détails de fabrication, comme le bricolage ou la référence lors de l'achat ? Aujourd'hui, je vais vous en dire plus sur la conception et le processus de fabrication des bandes LED.

De quelles matières premières les bandes LED sont-elles composées ?

Les matières premières pour la production de bandes lumineuses flexibles à LED comprennent principalement des perles LED, des cartes de circuits imprimés, des fils, des rubans, etc. La LED est le cœur de la bande ; la qualité de la LED détermine directement la luminosité et la durée de vie de la bande. Le circuit imprimé est comme les vaisseaux sanguins de la bande, responsable de la transmission de l'énergie à la LED ; le fil est le courant du contrôleur au support de la LED ; le ruban est comme le protecteur de la bande et peut être fermement fixé à la bande pour garantir la solidité de l'installation de la bande de LED.

Mon dernier article contient une introduction détaillée sur les perles et les rubans de lampes LED ; les personnes intéressées peuvent cliquer pour comprendre.

Comment choisir la bonne LED pour les bandes LED
Comment juger et choisir la qualité du ruban adhésif pour bande lumineuse à LED？

Qu'est-ce qu'une carte de circuits imprimés pour bande lumineuse à DEL ?

Nous abordons ici un autre matériau important pour les bandes LED : les circuits imprimés.

Le circuit imprimé d'une bande lumineuse à DEL est un circuit imprimé flexible, également appelé circuit imprimé flexible (FPC). Il s'agit d'un type de circuit imprimé fabriqué à partir d'un matériau flexible qui présente les caractéristiques suivantes : pliable, léger, câblage à haute densité, etc. Il peut être plié, courbé et adapté à des configurations spatiales complexes.

Les principaux matériaux constitutifs du FPC sont le substrat, le matériau conducteur, l'adhésif et le film de couverture. Chaque matériau joue un rôle important dans les performances et la fonction du FPC afin de répondre aux besoins des différentes conceptions de circuits. Voici les couches les plus courantes du FPC :

1. Couche de base (film de base): Habituellement, le polyimide (polyimide, appelé PI) ou le polyester (polyester, appelé PET), la spécification d'épaisseur de 1/2mil, 1mil et 2mil est couramment utilisée ; 1/2mil et 1 mil sont couramment utilisés.

2. Couche de cuivre (feuille de cuivre)Le cuivre calandré (RA Copper) et le cuivre électrolytique (ED Copper) sont deux types de spécifications d'épaisseur pour 1/3 oz, 1/2 oz, 1 oz, etc. Le cuivre calandré (RA) est fabriqué à partir d'une plaque de cuivre ; après de nombreux laminages répétés, sa cristallisation est organisée en flocons, et le cuivre électrolytique (ED) est fabriqué à l'aide d'une machine d'électrolyse spéciale dans le tambour cathodique rond en production continue. En général, le CPE a besoin d'une sélection dynamique du cuivre calandré (RA) ; le CPE n'a besoin que de 3 à 5 fois de flexion (flexion d'assemblage) pour le cuivre électrolytique (ED). Le cuivre électrolytique présente des propriétés conductrices et un avantage en termes de coût ; la plupart des cartes lumineuses actuelles utilisent du cuivre électrolytique.

3. AdhésifsLes adhésifs les plus courants sont les suivants : la résine époxy, utilisée pour lier la feuille de cuivre au substrat, ce qui lui confère solidité et durabilité ; les adhésifs acryliques, utilisés dans certaines applications spéciales, pour offrir une meilleure flexibilité et une plus grande résistance chimique.

4. Couche de couvertureCouche de base : le même matériau que la couche de base, l'isolation, la résistance à la soudure et la protection ; épaisseur couramment utilisée de 0,5 millilitre.

Comment choisir un circuit imprimé pour une bande lumineuse à LED ?

Le circuit imprimé de la bande lumineuse à DEL comporte des panneaux simples et doubles ; le panneau simple a généralement deux épaisseurs de 0,07 mm et 0,11 mm. Il convient de noter que, si l'on utilise un film de recouvrement blanc, l'épaisseur du panneau simple augmentera de 18 um ; les cartes double face ont généralement trois épaisseurs de 0,11 mm, 0,12 mm et 0,2 mm. De même, si un film de recouvrement blanc est utilisé, l'épaisseur d'un panneau double face augmente de 36 um. Dans certaines applications spéciales ou produits haut de gamme, l'épaisseur du FPC peut atteindre entre 0,3 mm et 0,55 mm pour répondre à des exigences plus élevées en matière de propriétés mécaniques, électriques ou de gestion thermique.

L'épaisseur de cuivre d'un circuit imprimé fait généralement référence à l'épaisseur de la couche de cuivre du stratifié, qui est généralement exprimée en onces par pied carré (oz), comme 1 oz, 2 oz, etc. Si l'épaisseur de cuivre augmente, la conductivité électrique devrait être meilleure et la capacité de transport du courant est également plus élevée, mais le cuivre lui-même est un métal précieux. Une épaisseur de cuivre de 2 oz est plus chère qu'une épaisseur de 1 oz parce que deux fois la quantité de cuivre est utilisée ; le coût augmentera.

L'épaisseur de cuivre du circuit imprimé influe sur le prix de la carte d'éclairage. Si le circuit imprimé d'une bande lumineuse à DEL doit supporter un courant plus élevé, par exemple une puissance de 20 W/m, il peut être nécessaire d'utiliser une épaisseur de cuivre de 2 oz pour réduire la chaleur et améliorer l'efficacité. Le prix d'un panneau simple d'une épaisseur de 1 oz de cuivre est d'environ 0,07 USD/décimètre carré ; l'épaisseur de 2 oz de cuivre peut passer à 0,11-0,14 USD (augmentation du matériau + des frais de traitement d'environ 60-100%). L'épaisseur de cuivre augmente chaque once, alors le coût de la bande LED PCB peut augmenter de 30%-50%.

Bien que l'épaisseur du cuivre augmente le coût, il peut s'agir d'un choix de conception nécessaire. Si la conception ne nécessite pas de cuivre épais, l'utilisation de cuivre épais est un gaspillage de coûts, de sorte que la conception doit être combinée avec les performances électriques, les besoins de dissipation thermique et les décisions budgétaires. Actuellement, la plupart des cartes de circuits imprimés sont utilisées en double face ; le panneau unique n'est applicable que dans les cas où la luminosité n'est pas élevée et où la distance est courte ; la part de marché de l'utilisation des cartes double face est très faible ; les cartes double face sont relativement coûteuses mais leur utilisation est plus répandue.

Comment une bande lumineuse à LED est-elle conçue avec des combinaisons de LED en série et en parallèle ?

Les bandes lumineuses à LED ont différentes densités de LED et ont généralement différents nombres de LED par mètre, ce qui donne différentes combinaisons de chaînes et de parallèles. Par exemple, SignliteLED produit des bandes avec 60 LED/mètre, 128 LED/mètre et 140 LED/mètre. Nous prenons ici l'exemple de 60 LED/mètre pour voir comment les LED sont configurées dans les combinaisons série-parallèle. Tout d'abord, la tension d'alimentation est différente ; elle aura une relation série-parallèle différente, une bande d'alimentation de 12V, et une combinaison série-parallèle de 3 séries 20 ; s'il s'agit d'une alimentation de 24V, la relation série-parallèle est de 6 séries 10.

Exemple : En supposant que la valeur Vf de la DEL soit de 3V, comme le montre la figure 1 ci-dessous, il s'agit d'un circuit d'alimentation de 12V, la relation série-parallèle est de 3 en série et 2 en parallèle ; après avoir connecté 3 DEL en série, la tension totale des DEL en série sera de 3V×3 = 9V. Les 12V - 9V = 3V restants sont divisés par la résistance de limitation de courant R afin d'assurer un fonctionnement stable des LED et d'éviter les dommages dus à la surtension. Il convient de noter que si le nombre de DEL dans une seule chaîne est trop élevé (par exemple, 4 en série nécessitent 12 V), il se peut qu'il n'y ait pas de marge de tension pour la résistance de limitation de courant, ce qui affecte le contrôle de la luminosité.

La figure 2 ci-dessous représente un circuit d'alimentation de 24 V ; la relation entre série et parallèle est de 6 en série et 2 en parallèle. Après avoir connecté 6 LED en série, la tension totale des LED en série est de 3V × 6 = 18V. Les 24V - 18V = 6V restants sont divisés par la résistance de limitation de courant R. Ensuite, en ajustant la taille de la résistance R, la tension est divisée par la résistance de limitation de courant. Ensuite, en ajustant la taille de la valeur de la résistance R, le courant des LED peut être modifié, changeant ainsi la luminosité des LED.

Comment calculer la résistance des bandes LED ?

Dans les bandes LED, le choix correct de la résistance est crucial. La loi d'Ohm (V=IR) est la loi de base pour calculer la résistance. Comme le montre le diagramme ci-dessous : Si nous utilisons une alimentation de 24 volts et que chaque LED nécessite 3V, la tension requise pour un total de 6 LED est de 18V. Par conséquent, la tension aux bornes de la résistance doit être de 24V - 18V = 6V. Si le courant circulant dans le circuit est de 0,03 ampère, alors, selon la loi d'Ohm, la valeur de la résistance est de 6V ÷ 0,03A = 200 Ohms.

Un autre point important est la nécessité de prendre en compte la puissance de la résistance pour résister à la formule de puissance : P = UI ; la tension d'alimentation de la résistance dans le schéma ci-dessus est de 6V. Si le courant qui traverse la résistance est de 0,03A, la puissance de la résistance se calcule comme suit : 6V×0,03A = 0,18W. Nous sélectionnons ensuite la résistance de la puce, qui doit être supérieure à 0,18 W, après avoir vérifié la valeur de la résistance des boîtiers 0805, qui est de 0,125 W, tandis que la valeur de la résistance des boîtiers 1206 est de 0,125 W. La valeur de la résistance d'un boîtier 1206 est de 0,25 W. Si la valeur de la résistance du boîtier 0805 est manifestement faible, nous devons choisir la résistance du boîtier 1206. Cette conception de la résistance peut garantir la stabilité du courant et la résistance du travail à long terme de la fiabilité.

Le choix d'une valeur de résistance correcte permet de garantir un fonctionnement sûr de la bande LED et d'éviter les surchauffes ou les dommages. Si la valeur de la résistance est trop élevée, le courant risque d'être trop faible et la LED risque de ne pas produire une lumière normale ; si la valeur de la résistance est trop faible, le courant risque d'être trop élevé et d'entraîner des problèmes de sécurité.

Il convient de noter que l'application réelle peut nécessiter la prise en compte d'autres facteurs, tels que l'effet des variations de température sur la valeur de résistance, la puissance de la DEL et d'autres facteurs. Par conséquent, dans les applications pratiques, il est recommandé de sélectionner la valeur de résistance appropriée en fonction des besoins spécifiques et d'effectuer les tests et ajustements nécessaires.

En outre, un choix raisonnable de la résistance peut également optimiser les performances du circuit. Par exemple, en ajustant la valeur de la résistance, la luminosité de la LED peut être modifiée. Dans certains cas, il peut être nécessaire de connecter plusieurs résistances en parallèle pour répartir le courant et assurer la stabilité et la fiabilité du circuit.

En résumé, il est essentiel de calculer et de sélectionner correctement la valeur de la résistance pour assurer le bon fonctionnement des bandes LED. La compréhension et l'application de la loi d'Ohm peuvent nous aider à mieux contrôler le circuit et à garantir le fonctionnement sûr et efficace des bandes LED.

Pourquoi y a-t-il un nombre différent de LED dans les bandes LED ?

Aujourd'hui, sur le marché, le nombre de LED par mètre varie ; les spécifications courantes sont 60, 120, 180 et 240 LED par mètre. Pourquoi y a-t-il autant de types de LED ? La raison principale est que les clients ont des exigences différentes en matière de luminosité, notamment en ce qui concerne les scénarios d'application, la consommation d'énergie, la dissipation de chaleur, le contrôle des coûts et l'effet d'installation, etc. Plus le nombre de LED est élevé, plus la luminosité doit être importante par unité de surface.

Par exemple, les bandes LED décoratives n'ont pas besoin d'une densité trop élevée : 60 LED par mètre suffisent, tandis que l'éclairage fonctionnel peut nécessiter 180 LED par mètre ou une densité plus élevée. Les locaux commerciaux peuvent avoir besoin de bandes lumineuses à haute densité pour créer une atmosphère, tandis qu'une densité moyenne de 120 LED par mètre peut suffire à une famille.

En outre, l'intervalle de coupe peut avoir une incidence sur le nombre de perles de lampe dans la conception. Le même nombre est de 60 LED par mètre, en supposant que toutes les 3 LED ou toutes les 6 LED constituent un point de coupe. La longueur des deux points de coupe n'est pas la même ; 3 LED en tant que groupe ont une distance de coupe de 50 mm, et 6 LED en tant que groupe ont une distance de coupe de 100 mm.

Le coût est également un facteur. Plus il y a de LED, plus le coût des matériaux est élevé, et le prix peut être plus élevé. Les bandes lumineuses présentent différentes densités de LED pour répondre aux différents budgets des consommateurs. Une faible densité (60 LED par mètre) convient aux utilisateurs disposant d'un budget limité, tandis qu'une densité élevée (180 LED par mètre) convient aux utilisateurs qui recherchent un effet.

Plus il y a de LED, plus la puissance peut être élevée ; la consommation d'énergie et la chaleur augmentent, il faut donc faire attention à la conception. Une bande de LED à haute densité peut nécessiter une meilleure conception de la dissipation de la chaleur, sans quoi la durée de vie de la bande s'en trouvera affectée.

Effet d'installation : La densité des LED est élevée ; la lumière est plus continue et uniforme, ce qui évite l'apparition de zones sombres ou d'intervalles lumineux évidents. Ceci est important dans les endroits où des effets lumineux doux sont nécessaires, tels que les toiles de fond de télévision ou les vitrines d'exposition. Une bande LED à faible densité peut être plus flexible dans l'installation par pliage, car l'espacement des LED est important, et le pliage n'est pas facile pour faire apparaître une concentration de pression d'extrusion, comme dans le cas d'une bande LED en forme de S.

Outre l'achat d'une bande lumineuse à LED, vous devez synchroniser la puissance de la bande (par exemple 10W ou 20W par mètre) ; les bandes lumineuses à haute densité peuvent nécessiter un support d'alimentation plus élevé.

Comment améliorer l'efficacité lumineuse d'une bande LED ?

Pour améliorer l'efficacité lumineuse des bandes LED, le moyen le plus direct est d'acheter des LED de plus grande luminosité ou d'augmenter le nombre de LED, mais le résultat est que le coût augmentera également en conséquence ; après tout, le prix des LED de haute luminosité sera beaucoup plus élevé. En général, une LED SMD2835 d'une luminosité de 26-28 lm coûte environ 0,0025 USD. Si vous utilisez des LED de 30-32 lm, le prix sera de 0,0035 USD. D'après le calcul de 1 mètre avec 120 LED, le coût de la bande lumineuse de 1 mètre a augmenté de 0,12 USD.

Une autre façon d'accroître l'efficacité lumineuse consiste à augmenter de manière appropriée le nombre de DEL en série afin de réduire la puissance perdue dans la résistance. Cette méthode améliore relativement l'efficacité et le coût n'augmente pas trop.

1. En supposant qu'il y ait 120 LEDs avec une puissance de 10W par mètre et une tension de 24V, et 6 LEDs par groupe, alors 1 mètre de LEDs pour 6 séries de 20 et chaque groupe de LEDs a un courant de 10 ÷ 24V ÷ 20 = 0,021A. En regardant le tableau sous les LED, la valeur Vf = 2,77V. Nous avons calculé que la valeur de la tension de sa résistance est 24V - 2,77V × 6 = 7,38V. Ce qui est consommé dans une seule résistance sur la puissance inutile de 7,38V × 0,021 = 0,155W ; toutes les résistances consomment la puissance inutile totale de 0,155W × 20 = 3,1W ; 3,1 ÷ 10 × 100% = 31%. L'efficacité lumineuse de la bande LED est donc de 69%.

2. Examinons les 120 LEDs de 10W par mètre pour changer le rendement du nombre de séries : 8 LED pour un groupe, puis le circuit de la série pour les 8 séries 15 et chaque groupe de perles de lampes courant : 10 ÷ 24 ÷ 15 = 0,028A ; vérifier le tableau ci-dessous. 28 mA correspondant à la valeur de la Vf = 2,8 V, nous avons calculé la valeur de la tension de la résistance : 24V - 2,8V × 8 = 1,6V, qui est consommée dans la résistance sur la puissance inutile : 1,6V × 0,028 = 0,045W. Toutes les résistances consommées par la puissance totale inutile sont de 0,045 × 15 = 0,675W, consommée dans la résistance sur le rapport de puissance : 0,675 ÷ 10 × 100% = 6,75%, ce qui donne un rendement d'émission lumineuse de la bande de 93,25%.

Les deux séries de calculs ci-dessus montrent que 8 LED en série sont plus efficaces que 6 LED en série ; l'efficacité a augmenté d'environ 25%, et l'efficacité de la lumière multi LED en série a augmenté. Mais il y a un problème à noter, c'est de prendre en compte la chute de tension de la bande de LED. Les LED doivent être sélectionnées avec une petite valeur Vf afin de s'assurer qu'après une longue distance, la marge de tension est suffisante pour que les LED fonctionnent correctement. En outre, avec l'utilisation de cette série multi-LED d'une longueur de 5 mètres, il est préférable d'augmenter la puissance complémentaire. Sinon, il n'y aura pas de marge de tension sur la résistance de limitation de courant, ce qui affectera la luminosité de l'extrémité arrière de la bande.

Les bandes LED à haute efficacité lumineuse, économes en énergie, durables, très lumineuses, respectueuses de l'environnement et flexibles, sont devenues le choix principal de l'éclairage moderne, particulièrement adapté à la recherche d'une efficacité élevée, d'une esthétique et d'une durabilité pour l'utilisateur.

SignliteLED s'est engagé à améliorer l'efficacité lumineuse des bandes de LED. 128 LEDs/m est le développement de nos clients avec des bandes LED à haute luminosité. Comparée à la bande similaire de 120 lm/m sur le marché, l'efficacité lumineuse atteint 180 lm/w ; l'efficacité lumineuse a été améliorée de 25%, qui est l'un des produits les plus vendus à l'heure actuelle.

Comment les bandes LED sont-elles fabriquées ?

La fabrication des bandes LED est un processus délicat. Regardez notre vidéo sur la fabrication des bandes LED pour comprendre l'ensemble du processus de fabrication des bandes LED.

Quelle est la température de fonctionnement appropriée des LED d'une bande lumineuse ?

En utilisation quotidienne, la température de surface d'une bande LED n'est pas élevée (environ 50℃ ou moins) comme norme de référence. Si la température est trop élevée, vous devez dépanner les conditions de dissipation de la chaleur ou réduire l'intensité de l'utilisation. Une bande LED dont la température de fonctionnement est comprise entre 40 ℃ et 60 ℃ est appropriée ; cette plage est basée sur les composants électroniques internes de la bande et les matériaux définis par la résistance à la température de manière à garantir que la bande fonctionne de manière stable et conserve un bon effet d'éclairage et une bonne durée de vie.

Facteurs influençant la température de la LED bande

Puissance et luminosité: La puissance et la luminosité de la bande LED influencent directement sa température de fonctionnement. Plus la puissance est élevée, plus la luminosité de la bande est importante, et la chaleur générée lors du fonctionnement augmentera en conséquence.

Utilisation de l'environnementl'environnement d'utilisation de la bande lumineuse à LED aura également un impact sur sa température. L'utilisation de la réglette dans un espace fermé ou mal ventilé est susceptible d'entraîner une accumulation de chaleur, ce qui augmentera la température.

Installation: La méthode d'installation de la bande LED et la conception du système de dissipation de la chaleur sont également des facteurs importants qui influencent la température. Une installation et un câblage raisonnables peuvent assurer une dissipation uniforme de la chaleur de la bande et éviter une flexion ou un pliage excessif de la bande afin de ne pas affecter ses performances thermiques.

Une température excessive accélère la dégradation de la lumière et réduit la durée de vie de la bande LED. La température de jonction des LED (température de la puce) ne dépasse généralement pas 85 ℃ ~ 105 ℃ (les spécifications du fabricant prévalent) ; les températures élevées accélèrent la dégradation de la lumière. La durée de vie de la LED est généralement liée à la température ; pour chaque 10℃, la durée de vie de la LED peut être réduite de 10%. Il est donc très important de contrôler la température dans une fourchette raisonnable. Les fabricants indiquent généralement la température maximale de fonctionnement ; par exemple, certaines bandes de LED peuvent être étiquetées avec une température maximale de 60°C ou 70°C, mais en pratique, il est recommandé de ne pas dépasser 55°C pour maintenir la stabilité et la durée de vie.  

Le tableau suivant est un ensemble de données relatives à la température et à la durée de vie des LED, à titre de référence :

Bandes lumineuses LED: Essayez d'éviter de les utiliser dans des environnements confinés ou à haute température. S'il s'agit d'un environnement extérieur, il faut également tenir compte des variations de la température ambiante. De meilleures mesures de dissipation de la chaleur sont nécessaires, et l'installation est associée à des dissipateurs de chaleur en profilé d'aluminium. Notez également que les bandes LED peuvent présenter un risque pour la sécurité si elles sont installées à proximité de matériaux inflammables à haute température, et c'est à ce moment-là qu'il faut s'assurer que la dissipation de la chaleur et l'emplacement de l'installation sont sûrs.

Pour réduire efficacement la température de la perle de lampe, les réglages de puissance doivent être raisonnables ; si le courant de travail de la perle de lampe est élevé, la température augmentera également. Le courant de travail de la perle de lampe est donc strictement contrôlé à 30 mA près, ce qui est l'idéal. En outre, le choix d'un cuivre de 2OZ d'épaisseur au-dessus de la bande LED permet de renforcer l'effet de dissipation de la chaleur.

Résumé

Les bande LED flexible Le processus de production est relativement simple, mais chacun de ces liens est très important et ne doit être contrôlé que par le biais d'un processus de production strict afin de produire des bandes LED de bonne qualité pour répondre à la demande des consommateurs. La gestion fine du processus de production des bandes LED permet d'atteindre une haute fiabilité et une production de masse à faible coût du cœur du produit, ce qui affecte directement la compétitivité des entreprises sur le marché.