نکات کلی و مراحل طراحی برد برای LED
دیود های نورگسیل
ال ای دی ها(LED) یا در ادبیات آکادمیک دیودهای نورگسیل امروزه یکی از المان مهم مدارات الکترونیکی هستند که مدت زیادی است جایگاه خود را در صنایع روشنایی نیر تصاحب کردهاند. از فیکسچرهای روشنایی گرفته تا نمایشگرهای دیجیتال. محبوبیت رو به افزایش آن ها بی شک به خاطر طول عمر بیشتر و مصرف کمتر آنهاست در حالی که گرمای کمتری نیز تولید میکنند. با این حال باید توجه داشت که به کارگیری این المان های ساده در صنایع روشنایی به خصوص در زمینه طراحی برد مدار چاپی آنها یکی از مباحث پرچالش است به خصوص برای افرادی که به تازگی وارد صنعت الکترونیک شدهاند.
مقدمه
به بیان ساده هدف از طراحی برد مدار چاپی برای LED ها این است که بتوانیم با حداقل هزینه مداری را داشته باشیم که با تلفات گرمایی کم، دفع حرارتی مناسب و هزینه پایین، حداکثر روشنایی را برای ما فراهم کند. این برد وظیفه دارد تضمین کند که همیشه تمامی LED های به کار گرفته شده ولتاژ و جریان دقیق و درستی را دریافت میکنند و جایگیری LED ها در برد بسیار بهینه و برای انتقال حداکثر نور گسیل شده میباشد. یک مدار و برد مناسب برای این کاربرد میتواند بهرهوری، ضریب اطمینان و طول عمر منبع روشنایی شمارا تا حد قابل توجهی افزایش دهد. از این رو طراحی مدارات LED بسیار حائز اهمیت است. در این مقاله به بررسی مراحل و نکات طراحی یک برد مناسب و استاندارد برای LED میپردازیم.
مولفهها و متریال
مولفه های پایه طراحی برد LED
مولفه های اصلی برد LED شامل خود LED، خازنها و مقاومتها و منبع تغذیه آن میباشد. خازن ها نقش فیلترهای تغذیه و مقاومت ها برای محدودسازی جریان جهت حفاظت از LED ها استفاده میشوند. منبع تغذیه میتواند توان پایین در حد یک باتری یا برق شهری باشد و این مورد کاملا تابع کاربرد ماست که میتواند درایو یک LED کوچک، یک مهتابی متوسط، یا یک پرژکتور بزرگ باشد.
ابزارها و متریال مورد نیاز برای طراحی
شما به یک نرم افزار طراحی PCB نیاز دارید که در صنعت ایران همواره آلتیوم دیزاینر مورد استقبال است. هرچند اگر به فکر ادامه مسیر طراحی خود به صورت بین الملل هستید پیشنهاد میشود که مقاله نرمافزار های اوپن سورس طراحی الکترونیک را مطالعه فرمایید. همچنین هویه و قلع و مالتیمتر از بدیهیات کار یک مهندس الکترونیک میباشند. البته لازم به ذکر است که برخی از این ابزار ها مثل نوک هویه بسته به کاربری شما باید مناسب انتخاب شوند. مثلا اگر از برد های آلومینیومی که برای دفع حرارت در LEDها رایج هستند استفاده میکنید، باید از نوک هویه های “کاتری” استفاده کنید که با سطح مقطع بیشتر امکان گرم کردن مساحت بیشتری را برای شما فراهم میکنند. استفاده از نوک هویه های نرمال مونتاژ شمارا با چالش مواجه میکند.
طراحی شماتیک و PCB
طراحی شماتیک
اولین گام طراحی مدار برای هر مهندس الکترونیک شماتیک است. در این مرحله شما توپولوژی های مد نظر و قطعاتی که میخواهید در مدار استفاده کنید را پس از بررسی دقیق دیتاشیت و قیمت آن ها در بازار انتخاب میکنید. در این مرحله نیاز است که اگر تجربه کمی در طراحی دارید حتما به جهت قرارگیری LED ها توجه داشته باشید. پکیج های مناسبی برای خازن و مقاومت هایی که به کار میبرید استفاده کنید و برای این مورد ولتاژ و جریان عبوری از آن ها را در نظر بگیرید. در طراحی های سطح بالاتر حتما از تثبیت کننده های ولتاژ و مدارات حفاظتی در برابر اضافه جریان و اضافه ولتاژ استفاده کنید.
طراحی PCB
در طراحی برد باید توجه داشت که توان و جریانی که از ترک های مدار شما عبور میکنند باید در محاسبه ضخامت ترک ها در نظر گرفته شوند. این امر در ابتدا ضروری برای عملکرد صحیح برد و ایمنی و در گام بعدی برای افزایش طول عمر LED شما ضروری است. برای این امر میتوانید از نرمافزار های شناخته شده ای نظیر Saturn PCB استفاده کنید.
یکی دیگر از موارد جایابی درست LED هاست. موردی که اهمیت آن برای طراحان با تجربه این حوزه آشکار است اما طراحان کم تجربه تر کمتر به آن توجه میکنند. نور خروجی LED شما که در واحد لومن اندازهگیری میشود بسیار تحت تاثیر این عامل قرار میگیرد. یک مهندس الکترونیک آشنا به زمینه روشنایی با مطالعه دیتاشیت دقیق LED که در مدار خود به کاربرده است زاویه شار نورانی LED را بررسی کرده و فواصل مورد نیاز آن از لبه و مرکز برد را با توجه با دیواره ها و قاب LED محاسبه میکند تا در بهترین موقعیت مناسب آنهارا قرار دهد. لازم به ذکر است که این مورد یکی از چالش برانگیز ترین اما مهم ترین مواردی است که باید در طراحی برد LED در نظر گرفته شود.
در نهایت بهتر است پس از اتمام مراحل طراحی و مونتاژ با دستگاه های مناسب لومن و حرارت LED در مدت زمان طولانی رصد شود تا از عملکرد مناسب LED اطمینان حاصل شده و کیفیت آن تامین شود.
در این مقاله به بررسی مراحل و نکات طراحی برد LED پرداختیم. هرچند نکاتی که در این مقاله مورد اشاره قرار گرفت در فرایند طراحی ساده و بدیهی در نظر گرفته میشوند و یک طراحی دقیق برای برد LED نیازمند در نظر گرفتن جزئیات بسیار بیشتری میباشد در مقالات بعدی به آن اشاره خواهد شد.در صورتی که علاقه مند به یادگیری و افزایش اطلاعات خود در زمینه الکترونیک هستید حتما بخش مقالات وبسایت رادان رو دنبال کنید. همچنین در صورتی که نیاز به طراحی برد و مدار در زمینه الکترونیک، الکترونیک قدرت، ابزار دقیق، مدار های کنترل و میکس سیگنال دارید حتما با تیم طراحی ما در ارتباط باشید. ما با استفاده از دانش نوین متخصصین بومی، با افتخار آمادگی ارائه خدمات به جامعه صنعت ایران هستیم.
