Come vengono progettate e prodotte le strisce luminose a LED?

Ogni volta che scende il crepuscolo notturno, la striscia luminosa a LED nella notte esce dalla traiettoria del fiume di stelle, stelle che cadono dalle finestre e cime degli alberi che si snodano tra di esse, come migliaia di meteore che si incrociano, e il colore dello schermo a parete dell'edificio cambia in migliaia di colori. La fascia di luce scende dolcemente, avvolgendo delicatamente ogni angolo, in modo che la brezza serale porti un colore romantico.

Amici! Vi siete mai chiesti come si producono le strisce luminose a LED che brillano meravigliosamente di notte? Siete curiosi di conoscere il design e il processo di produzione delle strisce luminose a LED, o volete sapere i dettagli della produzione, come il fai-da-te o il riferimento al momento dell'acquisto? Oggi vi parlerò di questo interessante processo di progettazione e produzione delle luci a striscia LED.

Di quali materie prime sono composte le strisce LED?

Le materie prime per la produzione di strisce luminose flessibili a LED comprendono principalmente perline LED, schede PCB, fili, nastri e così via. Tra questi, il LED è il cuore della striscia; la qualità del LED determina direttamente la luminosità e la durata della striscia. Il circuito stampato è come i vasi sanguigni della striscia, responsabile della trasmissione di energia al LED; il filo è la corrente che va dal controller al supporto del LED; il nastro è come la protezione della striscia e può essere fissato saldamente alla striscia per garantire che l'installazione della striscia LED sia solida.

Per quanto riguarda le perle e i nastri per lampade a LED, il mio ultimo articolo contiene un'introduzione dettagliata; gli amici interessati possono fare clic per capire.

Come scegliere il LED giusto per le strisce luminose a LED
Come giudicare e scegliere la qualità del nastro adesivo di strisce luminose a led？

Che cos'è un circuito stampato di una striscia luminosa a LED?

Ecco un altro materiale importante per le strisce luminose a LED: Le schede PCB.

La scheda PCB per una strip light a LED è una scheda a circuito flessibile, detta anche scheda FPC (circuito stampato flessibile), che è un tipo di scheda a circuito realizzato in materiale flessibile con le caratteristiche di piegabilità, leggerezza, cablaggio ad alta densità e così via. Può essere piegato, arricciato e adattato a layout spaziali complessi.

I principali materiali costitutivi dell'FPC comprendono il substrato, il materiale conduttivo, l'adesivo e la pellicola di copertura. Ciascun materiale svolge un ruolo importante per le prestazioni e il funzionamento dell'FPC, in modo da soddisfare le esigenze di diversi progetti di circuiti. Di seguito sono riportati gli strati comuni dell'FPC:

1. Strato di base (Film di base): Di solito si tratta di poliimmide (polyimide, indicato come PI) o poliestere (poliestere, indicato come PET), con spessori di 1/2mil, 1mil e 2mil; comunemente si usano 1/2mil e 1 mil.

2. Strato di lamina di rame (Copper Foil)Il rame calandrato (rame RA) e il rame elettrolitico (rame ED) sono due tipi di specifiche di spessore per 1/3 oz, 1/2 oz, 1 oz, ecc. Il rame calandrato (RA) è costituito da una lastra di rame; dopo molti passaggi ripetuti, la sua cristallizzazione è a scaglie, mentre il rame elettrolitico (ED) è prodotto attraverso una speciale macchina per l'elettrolisi nel tamburo catodico rotondo in produzione continua. In generale, l'FPC necessita di una selezione di piegatura dinamica del rame calandrato (RA); l'FPC necessita solo di una selezione di 3-5 volte di piegatura (piegatura di assemblaggio) del rame elettrolitico (ED). Il rame elettrolitico ha proprietà conduttive e un vantaggio in termini di costi; la maggior parte delle schede luminose attuali utilizza rame elettrolitico.

3. Adesiviresina epossidica, utilizzata per incollare la lamina di rame al substrato, garantendo resistenza e durata; adesivi acrilici, utilizzati in alcune applicazioni speciali, per garantire una migliore flessibilità e resistenza chimica.

4. Strato di copertura: stesso materiale dello strato di base, isolamento, resistenza alla saldatura e protezione; spessore comunemente usato di 0,5mil.

Come scegliere una scheda PCB per una striscia luminosa a LED?

La scheda PCB della strip light a LED ha pannelli singoli e doppi; il pannello singolo ha solitamente due spessori di 0,07 mm e 0,11 mm. Va notato che, se si utilizza una pellicola di copertura bianca, lo spessore del pannello singolo aumenta di 18 um; le schede bifacciali hanno solitamente tre spessori di 0,11 mm, 0,12 mm e 0,2 mm. Analogamente, se si utilizza una pellicola di copertura bianca, lo spessore di un pannello bifacciale aumenta di 36 um. In alcune applicazioni speciali o prodotti di fascia alta, lo spessore dell'FPC può raggiungere 0,3 mm e 0,55 mm per soddisfare requisiti più elevati in termini di proprietà meccaniche, elettriche o di gestione termica.

Lo spessore del rame di un PCB si riferisce solitamente allo spessore dello strato di rame del laminato, generalmente espresso in once per piede quadrato (oz), come 1 oz, 2 oz, ecc. Se lo spessore del rame aumenta, la conducibilità elettrica dovrebbe essere migliore e la capacità di trasporto della corrente più forte, ma il rame stesso è un metallo prezioso. Uno spessore di rame di 2 once è più costoso di quello di 1 oz, perché viene utilizzata una quantità doppia di rame; il costo aumenterà.

Lo spessore del rame del PCB influisce sul prezzo della scheda luminosa. Se il PCB di una strip light a LED deve trasportare una corrente più elevata, ad esempio una potenza di 20 W/m, potrebbe essere necessario uno spessore di rame di 2 oz per ridurre il calore e migliorare l'efficienza. Il prezzo del pannello singolo con spessore di rame di 1 oz è di circa 0,07 USD/decimetro quadrato; lo spessore di rame di 2 oz può aumentare a 0,11-0,14 USD (aumento del materiale + spese di lavorazione di circa 60-100%). Lo spessore del rame aumenta ogni 1 oz, quindi il costo della striscia LED PCB può aumentare 30%-50%.

Sebbene lo spessore del rame aumenti il costo, può essere una scelta progettuale necessaria. Se il progetto non richiede rame spesso, l'uso di rame spesso è uno spreco di costi, quindi il progetto deve essere combinato con le prestazioni elettriche, le esigenze di dissipazione del calore e le decisioni di budget. Attualmente vengono utilizzate più schede PCB a doppia faccia; il pannello singolo è applicabile solo in occasioni in cui la luminosità non è elevata e la distanza è breve; la quota di mercato dell'utilizzo di schede a doppia faccia è molto bassa; le schede a doppia faccia hanno un prezzo relativamente alto ma sono più utilizzate.

Come si progetta una strip LED con combinazioni di LED in serie e in parallelo?

Le strisce luminose a LED hanno diverse densità di LED e di solito hanno un numero diverso di LED per metro, il che comporta diverse combinazioni di stringhe e paralleli. Ad esempio, SignliteLED produce strisce con 60 LED/metro, 128 LED/metro e 140 LED/metro. Prendiamo come esempio 60 LED/metro per vedere come si configurano i LED nelle combinazioni serie-parallelo. Innanzitutto, la tensione di alimentazione è diversa; avrà un rapporto serie-parallelo diverso, una striscia con alimentazione a 12 V e una combinazione serie-parallelo di 3 serie 20; se si tratta di un'alimentazione a 24 V, il rapporto serie-parallelo è di 6 serie 10.

Esempio: Supponendo che il valore Vf del LED sia di 3V, come illustrato nella Figura 1 sottostante è un circuito di alimentazione a 12V, la relazione serie-parallelo è di 3 serie e 2 paralleli; dopo aver collegato 3 LED in serie, la tensione totale dei LED in serie sarà di 3V×3 = 9V. I rimanenti 12 V - 9 V = 3 V vengono divisi dalla resistenza di limitazione della corrente R per garantire il funzionamento stabile dei LED ed evitare danni da sovratensione. Si noti che se il numero di LED in una singola stringa è troppo elevato (ad esempio, 4 in serie necessitano di 12V), potrebbe mancare il margine di tensione per il resistore di limitazione della corrente, compromettendo il controllo della luminosità.

La figura 2 qui sotto rappresenta un circuito di alimentazione a 24 V; il rapporto tra serie e parallelo è di 6 serie e 2 paralleli. Dopo aver collegato 6 LED in serie, la tensione totale dei LED in serie è 3V × 6 = 18V. I restanti 24 V - 18 V = 6 V vengono divisi per la resistenza di limitazione della corrente R. Quindi, regolando le dimensioni della resistenza R, la tensione viene divisa per la resistenza di limitazione della corrente. Regolando la dimensione del valore della resistenza R, è possibile modificare la corrente dei LED e quindi la loro luminosità.

Come calcolare la resistenza delle strisce LED?

Nelle strisce LED, la scelta corretta della resistenza è fondamentale. La legge di Ohm (V=IR) è la legge di base per il calcolo della resistenza. Come mostrato nel diagramma seguente: Se utilizziamo un alimentatore da 24 volt e ogni LED richiede 3V, la tensione richiesta per un totale di 6 LED è di 18V. Pertanto, la tensione attraverso il resistore deve essere di 24 V - 18 V = 6 V. Se la corrente che attraversa il circuito è di 0,03 Ampere, secondo la legge di Ohm, il valore della resistenza è 6V ÷ 0,03A = 200 Ohm.

Un altro aspetto degno di nota è la necessità di considerare la potenza del resistore per sopportare la formula della potenza: P = UI; la tensione di alimentazione del resistore nel diagramma precedente è di 6V. Se la corrente che attraversa il resistore è di 0,03A, la potenza del resistore si calcola come segue: 6V×0,03A = 0,18W. Quindi selezioniamo il resistore del chip, che deve essere maggiore di 0,18W, dopo aver controllato il valore del resistore dello 0805, che è di 0,125W, mentre il valore del resistore dei pacchetti 1206 è di 0,125W. Il valore della resistenza del pacchetto 1206 è di 0,25W; se la scelta del valore della resistenza del pacchetto 0805 è ovviamente piccola, è necessario scegliere la resistenza del pacchetto 1206. Questo design di resistenza può garantire la stabilità della corrente e la resistenza del lavoro a lungo termine dell'affidabilità.

La selezione del valore corretto della resistenza può garantire il funzionamento sicuro della striscia LED, evitando surriscaldamenti o danni. Se il valore della resistenza è troppo grande, potrebbe portare a una corrente troppo bassa e il LED potrebbe non avere una luce normale; se invece il valore della resistenza è troppo piccolo, potrebbe portare a una corrente eccessiva, innescando problemi di sicurezza.

Vale la pena notare che l'applicazione reale può richiedere di considerare altri fattori, come l'effetto delle variazioni di temperatura sul valore della resistenza, la potenza del LED e altri fattori. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, si raccomanda di selezionare il valore di resistenza appropriato in base alle esigenze specifiche e di effettuare i test e le regolazioni necessarie.

Inoltre, una scelta ragionevole della resistenza può ottimizzare le prestazioni del circuito. Ad esempio, regolando il valore della resistenza è possibile modificare la luminosità del LED. In alcuni casi, può essere necessario collegare più resistenze in parallelo per distribuire la corrente e garantire la stabilità e l'affidabilità del circuito.

In breve, calcolare e selezionare correttamente il valore del resistore è fondamentale per il corretto funzionamento delle strip LED. La comprensione e l'applicazione della legge di Ohm possono aiutarci a controllare meglio il circuito e a garantire un funzionamento sicuro ed efficiente delle strisce LED.

Perché le strisce LED hanno un numero diverso di LED?

Attualmente sul mercato il numero di LED per metro è diverso; le specifiche comuni sono 60, 120, 180 e 240 LED per metro. Perché esistono così tanti tipi? Il motivo principale è che i diversi clienti hanno requisiti di luminosità diversi, che includono scenari di applicazione, consumo energetico, dissipazione del calore, controllo dei costi ed effetto dell'installazione, ecc. Più alto è il numero di LED, più alta deve essere la luminosità per unità di superficie.

Ad esempio, le strisce luminose a LED decorative potrebbero non necessitare di una densità troppo elevata; per soddisfarla è sufficiente utilizzare 60 LED per metro, mentre l'illuminazione funzionale potrebbe richiedere 180 LED per metro o una densità superiore. I locali commerciali possono avere bisogno di strip ad alta densità per creare un'atmosfera, mentre per la famiglia in generale può essere sufficiente una densità media di 120 LED per metro.

Inoltre, l'intervallo di taglio può influenzare il numero di perle della lampada nel progetto. Lo stesso è di 60 LED per metro, supponendo che ogni 3 LED o 6 LED sia un punto di taglio. La lunghezza dei due punti di taglio non è la stessa: 3 LED in gruppo hanno una distanza di taglio di 50 mm e 6 LED in gruppo hanno una distanza di taglio di 100 mm.

Anche il costo è un fattore importante. Un maggior numero di LED significa un maggior costo del materiale e il prezzo può essere più alto. Le strisce luminose sono caratterizzate da diverse densità di LED per soddisfare le esigenze dei consumatori con budget diversi. La bassa densità (60 LED per metro) è adatta agli utenti con budget limitati, mentre l'alta densità (180 LED per metro) è adatta agli utenti che cercano l'effetto.

Maggiore è il numero di LED, maggiore può essere la potenza; il consumo di energia e il calore aumenteranno, quindi è necessario prestare attenzione al design. Una striscia LED ad alta densità può richiedere un design migliore per la dissipazione del calore; in caso contrario, la durata della striscia ne risentirà.

Effetto dell'installazione: La densità dei LED è elevata; la luce è più continua e uniforme per evitare la comparsa di evidenti aree scure o intervalli di luce. Ciò è importante in luoghi in cui sono necessari effetti di luce omogenei, come fondali televisivi o vetrine. Inoltre, una striscia LED a bassa densità può essere più flessibile nell'installazione in curva, poiché la spaziatura dei LED è ampia e la piegatura non è facile da far apparire la concentrazione della pressione di estrusione, come nel caso di una striscia LED a forma di S.

Oltre ad acquistare una striscia luminosa a LED, è necessario sincronizzare la potenza della striscia (ad esempio 10W o 20W per metro); le strisce luminose ad alta densità possono richiedere un supporto di alimentazione più elevato.

Come migliorare l'efficienza luminosa di una strip LED?

Per migliorare l'efficacia luminosa delle strisce LED, il modo più diretto è quello di acquistare LED di maggiore luminosità o aumentare il numero di LED, ma il risultato è che anche il costo aumenterà di conseguenza; dopo tutto, il prezzo dei LED ad alta luminosità sarà molto più alto. Di solito un LED SMD2835 da 26-28 lm ha un prezzo di circa 0,0025 USD. Se si utilizzano LED da 30-32 lm, il prezzo sarà di 0,0035 USD. Secondo il calcolo di 1 metro con 120 LED, il costo di 1 metro di striscia luminosa è aumentato di 0,12 USD.

Un altro modo per aumentare l'efficienza luminosa è quello di aumentare opportunamente il numero di LED in serie per ridurre la potenza persa nella resistenza. Questo metodo migliora relativamente l'efficienza e il costo non aumenta troppo.

1. Supponendo che ci siano 120 LED con una potenza di 10W per metro e una tensione di 24V, e 6 LED per gruppo, allora 1 metro di LED per 6 serie di 20 e ogni gruppo di LED ha una corrente di 10 ÷ 24V ÷ 20 = 0,021A. Guardando la tabella sotto i LED, il valore Vf = 2,77V. Abbiamo calcolato che il valore della tensione della sua resistenza è 24V - 2,77V × 6 = 7,38V. Il che comporta per un singolo resistore una potenza inutile di 7,38V × 0,021 = 0,155W; tutti i resistori consumano la potenza inutile totale di 0,155W × 20 = 3,1W; 3,1 ÷ 10 × 100% = 31%. L'efficienza luminosa della striscia LED è quindi di 69%.

2. Osserviamo i 120 LED da 10W per metro per modificare l'efficienza del numero di serie: 8 LED per un gruppo, quindi il circuito della serie per le 8 serie 15 e ogni gruppo di perline di corrente: 10 ÷ 24 ÷ 15 = 0,028A; controllare la tabella sottostante. 28 mA corrispondenti al valore della Vf = 2,8 V, abbiamo calcolato il valore della tensione della resistenza: 24V - 2,8V × 8 = 1,6V, che si consuma nella resistenza sulla potenza inutile: 1,6V × 0,028 = 0,045W. Tutte le resistenze consumate dalla potenza totale inutile sono 0,045 × 15 = 0,675W, consumati nella resistenza sul rapporto di potenza: 0,675 ÷ 10 × 100% = 6,75%, per cui l'efficienza luminosa della striscia è 93,25%.

Dalle due serie di calcoli di cui sopra, si può notare che 8 LED in serie sono più efficienti di 6 LED in serie; l'efficienza è aumentata di circa 25% e l'efficienza della luce in serie multi-LED è aumentata. C'è però un problema da tenere presente, ovvero quello della caduta di tensione della striscia LED. Il LED deve essere selezionato con un valore Vf piccolo, in modo da garantire che dopo una lunga distanza ci sia un margine di tensione sufficiente per il corretto funzionamento del LED. Inoltre, con l'utilizzo di questa serie multi-LED con una lunghezza di 5 metri, è meglio aumentare la potenza complementare. In caso contrario, non vi sarà alcun margine di tensione sulla resistenza di limitazione della corrente, con conseguenti ripercussioni sulla luminosità della parte posteriore della striscia.

Le strip LED ad alta efficienza luminosa, con i vantaggi del risparmio energetico, della lunga durata, dell'alta luminosità, della protezione ambientale e del design flessibile, sono diventate la scelta principale dell'illuminazione moderna, particolarmente adatta a perseguire un'elevata efficienza, estetica e sostenibilità per l'utente.

SignliteLED si è impegnata a migliorare l'efficacia luminosa delle strisce LED. 128 LED/m è lo sviluppo dei nostri clienti con strisce LED ad alta luminosità. Rispetto alle analoghe 120 lm/m presenti sul mercato, l'efficienza luminosa raggiunge i 180 lm/w; l'efficienza luminosa è stata efficacemente migliorata di circa 25%, che è uno dei prodotti più venduti al momento.

Come vengono prodotte le strisce luminose a LED?

La produzione di strisce luminose a LED è un processo delicato; guardate il nostro video sulla produzione di strisce luminose a LED per capire l'intero processo di produzione delle strisce luminose a LED.

Qual è la temperatura di esercizio appropriata del LED di una striscia LED?

Nell'uso quotidiano, la temperatura superficiale di una striscia LED non deve essere elevata (circa 50℃ o meno) come standard di riferimento. Se la temperatura è troppo alta, è necessario risolvere il problema delle condizioni di dissipazione del calore o ridurre l'intensità di utilizzo. Una striscia LED con una temperatura di esercizio compresa tra 40 ℃ e 60 ℃ è appropriata; questo intervallo si basa sui componenti elettronici interni della striscia e sui materiali stabiliti dalla resistenza alla temperatura, in modo da garantire che la striscia funzioni in modo stabile e mantenga un buon effetto luminoso e una buona durata.

Fattori che influenzano la temperatura del LED striscia

Potenza e luminosità: La potenza e la luminosità della striscia LED influiscono direttamente sulla sua temperatura di esercizio. Maggiore è la potenza, maggiore è la luminosità della striscia e il calore generato durante il lavoro aumenterà di conseguenza.

Utilizzo dell'ambienteL'ambiente di utilizzo della striscia luminosa a LED avrà un impatto anche sulla sua temperatura. L'utilizzo della striscia in uno spazio chiuso o poco ventilato può provocare un accumulo di calore, con conseguente aumento della temperatura.

Installazione: Anche il metodo di installazione della striscia luminosa a LED e la progettazione del sistema di dissipazione del calore sono fattori importanti che influenzano la temperatura. Un'installazione e un cablaggio ragionevoli possono garantire una dissipazione uniforme del calore della striscia ed evitare un'eccessiva piegatura o piegatura della striscia per non comprometterne le prestazioni termiche.

Una temperatura eccessiva provoca un decadimento accelerato della luce e riduce la durata della striscia LED. La temperatura di giunzione del LED (temperatura del chip) generalmente non supera gli 85 ℃ ~ 105 ℃ (prevalgono le specifiche del produttore); le temperature elevate accelerano il decadimento della luce. La durata del LED è solitamente correlata alla temperatura; per ogni 10 ℃, la durata del LED può ridursi corrispondentemente di 10%. È quindi molto importante controllare la temperatura entro un intervallo ragionevole. In genere i produttori indicano la temperatura massima di funzionamento; ad esempio, alcune strisce LED possono essere etichettate con un massimo di 60°C o 70°C, ma in pratica si raccomanda di non superare i 55°C per mantenere la stabilità e la durata.  

Il seguente grafico è una serie di dati di riferimento per i test di temperatura e durata dei LED:

Strisce luminose a LED: Cercate di evitare di utilizzarli in ambienti confinati o ad alta temperatura. Se si tratta di ambienti esterni, è necessario considerare anche le variazioni di temperatura ambientale. Sono necessarie migliori misure di dissipazione del calore e l'installazione è abbinata a dissipatori di calore con profilo in alluminio. Si noti inoltre che le strisce LED possono costituire un rischio per la sicurezza se vengono installate vicino a materiali infiammabili con temperature elevate; in questo caso è necessario assicurarsi che la dissipazione del calore e il luogo di installazione siano sicuri.

Per ridurre efficacemente la temperatura del bulbo della lampada, le impostazioni di potenza devono essere ragionevoli; con una corrente di lavoro del bulbo della lampada ad alta potenza, anche la temperatura aumenterà. Pertanto, la corrente di lavoro della lampada è rigorosamente controllata entro 30 mA, che è la più ideale. Inoltre, scegliendo il rame spesso 2OZ sopra la striscia LED, si rafforza anche l'effetto di dissipazione del calore.

Sintesi

Il striscia LED flessibile Il processo di produzione è relativamente semplice, ma ognuno di questi anelli è molto importante e deve essere rigorosamente controllato solo attraverso un processo di produzione rigoroso, al fine di produrre strisce LED di buona qualità per soddisfare la domanda dei consumatori. La gestione accurata del processo di produzione delle strisce LED consente di ottenere un'elevata affidabilità e una produzione di massa a basso costo del nucleo del prodotto, che influisce direttamente sulla competitività delle imprese sul mercato.