Cara Memilih Pelat Lampu PCB LED Aluminium yang Tepat untuk Proyek Pencahayaan Anda: Panduan Lengkap

Pencahayaan LED telah merevolusi industri dengan efisiensi energi, umur panjang, dan fleksibilitasnya, tetapi kinerjanya bergantung pada satu komponen penting: pelat lampu PCB.PCB FR-4 tradisional berjuang untuk menangani panas yang dihasilkan oleh LED bertenaga tinggi (10W+), yang menyebabkan kegagalan dini, depresiasi lumen, dan penurunan keandalan. Masukkan aluminium LED PCB lempapan plat (juga disebut PCB inti logam, atau MCPCBs):didesain untuk menghilangkan panas 5×10x lebih cepat dari FR-4, papan ini adalah tulang punggung sistem pencahayaan berkinerja tinggi, dari lampu jalanan hingga lampu komersial.

Memilih PCB LED aluminium yang tepat bukan hanya tentang memilih papan “tahan panas” “itu membutuhkan pencocokan sifat termal, mekanik, dan listrik PCB untuk kebutuhan unik proyek Anda (misalnya., daya LED, lingkungan, faktor bentuk). Panduan ini memandu Anda melalui setiap langkah dari proses seleksi: dari memahami jenis PCB aluminium untuk membandingkan bahan,menghitung kebutuhan termalApakah Anda merancang bohlam LED rumah tangga atau sistem pencahayaan industri berskala besar, panduan ini akan membantu Anda membangun lampu LED yang tahan lama, efisien,dan pencahayaan LED yang hemat biaya.

Hal-Hal Utama
1.Aluminium PCB LED tidak dapat dinegosiasikan untuk LED bertenaga tinggi: Untuk LED > 5W, PCB aluminium mengurangi suhu simpang dengan 25-40 °C vs FR-4, memperpanjang umur dari 50.000 hingga 100.000+ jam.
2Tidak semua PCB aluminium sama: MCPCB satu lapisan bekerja untuk lampu bertenaga rendah (misalnya, bohlam 3W), sementara desain multi-lapisan diperlukan untuk sistem bertenaga tinggi (misalnya, lampu jalanan 100W).
3Konduktivitas termal adalah raja: Aluminium kelas seperti 6061 (155 W/m·K) lebih baik daripada pilihan yang lebih murah seperti 1050 (209 W/m·K) dalam disipasi panas yang penting untuk pencahayaan luar ruangan atau industri.
4Biaya versus kinerja penting: PCB keramik menawarkan manajemen termal yang lebih baik daripada aluminium tetapi biaya 3 × 5x lebih; aluminium mencapai keseimbangan yang ideal untuk 90% proyek pencahayaan.
5Faktor lingkungan mendorong desain: Pencahayaan luar membutuhkan PCB aluminium tahan air dengan topeng solder tahan UV, sementara desain dalam ruangan memprioritaskan ukuran dan biaya.

Apa Itu Aluminium LED PCB Lamp Plate?
Sebelum menyelam ke dalam pemilihan, sangat penting untuk memahami apa yang membuat PCB LED aluminium unik dan mengapa mereka lebih unggul daripada pilihan tradisional untuk pencahayaan.
Plat lampu PCB LED aluminium adalah papan sirkuit khusus yang mengganti substrat FR-4 yang tidak konduktif dengan inti aluminium tipis.Mengambil panas dari chip LED dan membuangnya ke udaraStruktur biasanya terdiri dari tiga lapisan:
1Lapisan atas (lapisan sirkuit): jejak tembaga (kekandelan 1 ′′ 3 oz) yang menghubungkan LED, resistor, dan driver ′′ dicetak dengan topeng solder untuk mencegah sirkuit pendek.
2Lapisan isolasi (Termal Interface): Polimer tipis, konduktif panas (misalnya, resin epoksi) yang memisahkan sirkuit tembaga dari inti aluminium.Ini harus menyeimbangkan isolasi (untuk menghindari pendek listrik) dan konduktivitas termal (untuk mentransfer panas).
3. Inti Aluminium: Lapisan dasar (0,8 ∼3,2 mm tebal) yang menghilangkan panas. Aluminium lebih disukai karena biaya rendah, berat ringan, dan konduktivitas termal yang sangat baik (100 ∼250 W/m·K), dibandingkan dengan FR-4 ∼0,2 ∼0.4 W/m·K.

Mengapa PCB Aluminium Lebih Baik dari FR-4 untuk LED
LED menghasilkan panas meskipun mereka "dingin" dibandingkan dengan bohlam pijar. untuk LED 10W, 70~80% energi hilang sebagai panas jika tidak terhambat, panas ini meningkatkan suhu simpang LED (Tj):
a. FR-4 PCB: Panas perangkap, menyebabkan Tj melebihi 120 °C (batas maksimum yang aman untuk sebagian besar LED). Hal ini mengurangi kecerahan sebesar 30% setelah 10.000 jam dan mengurangi umur setengah.
Aluminium PCB: menarik panas dari LED, menjaga Tj di bawah 80 °C. Ini mempertahankan 90% kecerahan setelah 50.000 jam dan memastikan LED mencapai jangka hidup nominal penuh.

Jenis Lampu Aluminium Led PCB
Aluminium LED PCB hadir dalam tiga konfigurasi utama, masing-masing cocok untuk aplikasi pencahayaan tertentu.

1. PCB Aluminium Satu Lapisan
Desain: Satu lapisan tembaga di atas inti aluminium, dengan lapisan isolasi di antara.
Kasus Penggunaan: Lampu strip LED, modul bohlam perumahan (35W), dan pencahayaan di bawah kabinet.
Pembatasan: Tidak dapat mendukung sirkuit yang kompleks (misalnya, beberapa driver LED atau sensor) karena lapisan tembaga tunggal.

2. PCB Aluminium Lembar Ganda
Desain: Dua lapisan tembaga (masing-masing 2 oz) sandwiching inti aluminium, satu untuk jejak sinyal, satu untuk tanah atau pesawat tenaga.
Kasus Penggunaan: Lampu bawah komersial (10 ′′ 30W), lampu panel, dan pencahayaan interior otomotif.
Keuntungan: Mengimbangi kompleksitas dan biaya ideal untuk pencahayaan yang membutuhkan lebih banyak fungsi (misalnya, kontrol redup) tanpa biaya papan multi-lapisan.

3. PCB Aluminium Multi-Layer
Desain: 4 8 lapisan tembaga dengan inti aluminium sebagai lapisan pemanasan pusat.
Kasus Penggunaan: Lampu jalanan bertenaga tinggi (50~200W), pencahayaan stadion, dan perlengkapan industri tinggi.LED array dengan driver individual) dan mendistribusikan panas secara merata di seluruh inti.
Keuntungan: Kinerja termal dan kepadatan sirkuit yang tertinggi sangat penting untuk sistem pencahayaan yang beroperasi 24/7 (misalnya lampu jalanan jalan raya) dan membutuhkan keandalan maksimum.

Aluminium LED PCB vs. Jenis PCB Lainnya untuk Pencahayaan
Aluminium bukan satu-satunya pilihan untuk pencahayaan LED keramik dan FR-4 PCB juga digunakan, tetapi mereka unggul dalam skenario yang berbeda.

Kunci Memilih Materi
a.Pilih aluminium untuk sebagian besar proyek: Ini menyeimbangkan biaya, kinerja termal, dan berat badan yang sempurna untuk pencahayaan perumahan, komersial, dan sebagian besar industri.
b. Pilih keramik hanya untuk daya ultra-tinggi: Jika proyek Anda menggunakan LED > 200W (misalnya, lampu stadion besar) atau beroperasi pada suhu ekstrim (> 200 °C), keramik (terutama AlN) layak biaya.
c. Hindari FR-4 untuk LED bertenaga tinggi: Ini hanya cocok untuk lampu indikator bertenaga rendah atau pencahayaan dekoratif di mana panas tidak menjadi masalah.

6 Faktor Kritis untuk Memilih PCB LED Aluminium yang Tepat
Memilih PCB LED aluminium yang tepat membutuhkan lebih dari sekedar memilih jenis atau bahan, itu berarti mencocokkan spesifikasi papan dengan kebutuhan unik proyek Anda.Berikut adalah enam faktor yang paling penting untuk dipertimbangkan:
1Konduktivitas termal: Cocok dengan Daya LED
Konduktivitas termal (diukur dalam W/m·K) menentukan seberapa cepat PCB menghilangkan panas.

a.Bagian Berkualitas Aluminium: Kelas umum untuk PCB LED meliputi:
1050 Aluminium: 209 W/m·K (konduktivitas tinggi, biaya rendah) baik untuk LED < 10W.
5052 Aluminium: 140 W/m·K (resistensi korosi yang lebih baik dari 1050 ideal untuk pencahayaan luar ruangan).
6061 Aluminium: 155 W/m·K (selisih terbaik antara konduktivitas, kekuatan, dan biaya yang digunakan untuk 90% PCB LED aluminium).
7075 Aluminium: 130 W/m·K (kekuatan tertinggi, konduktivitas rendah) untuk pencahayaan industri berat.

Contoh: Lampu jalan 50W menggunakan PCB aluminium 6061 menjaga LEDs Tj pada 75 ° C, vs 110 ° C dengan PCB aluminium 1050. Ini memperpanjang umur lampu jalan sebesar 40%.

2. Ukuran dan Faktor Bentuk PCB
PCB LED aluminium hadir dalam ukuran standar (misalnya, 50mm × 50mm, 100mm × 200mm) atau dapat dipotong khusus agar sesuai dengan perlengkapan Anda.
a.Fixture Space: Mengukur dimensi internal dari lampu Anda untuk menghindari PCB yang terlalu besar.
b.Layout LED Array: Jika menggunakan beberapa LED (misalnya, strip 10-LED), PCB harus cukup panjang untuk menempatkan LED secara merata (biasanya 5 ∼ 10 mm terpisah untuk kecerahan seragam).
c. Lubang pemasangan: Pastikan PCB memiliki lubang pemasangan yang telah dibor sebelumnya (misalnya, M3 atau M4) untuk melampirkannya ke sumur panas perlengkapan yang penting untuk pencahayaan luar ruangan, di mana getaran dapat melonggarkan papan.

3Desain Sirkuit dan Kompatibilitas Komponen
Desain sirkuit PCB harus sesuai dengan persyaratan listrik LED dan tata letak komponen:
a. lebar jejak: jejak daya (menyambungkan LED ke driver) harus cukup lebar untuk menangani arus tanpa overheating. untuk 10W LED (2A arus), gunakan 0.5mm (20mil) jejak (1oz tembaga).Untuk LED 50W (10A arus), gunakan 2.0mm (80mil) jejak (2oz tembaga).
b.Ukuran Pad: Pad LED harus sesuai dengan jejak LED (misalnya, 2835, 5050, atau COB LED).
c.Kompatibilitas driver: Jika mengintegrasikan driver LED ke PCB, pastikan papan memiliki ruang untuk komponen driver (misalnya, kapasitor,resistor) dan bahwa lapisan tembaga dapat menangani tegangan driver (biasanya 12V atau 24V untuk pencahayaan perumahan).

4. Penutupan permukaan: Solderable dan ketahanan korosi
Penutup permukaan melindungi jejak tembaga dari oksidasi dan memastikan pengelasan LED yang dapat diandalkan.

a.Lampu Luar Ruang: Pilih ENIG. Lapisan emasnya tahan hujan, kelembaban, dan radiasi UV, mencegah korosi selama 5-10 tahun.
b.Lampu dalam ruangan: HASL atau OSP bekerja lebih murah dan cukup untuk lingkungan yang kering dan terkontrol suhu.

5Persyaratan Lingkungan
Proyek pencahayaan sangat bervariasi dalam lingkungan operasi mereka, dan PCB aluminium harus dibangun untuk menahan kondisi berikut:
a.Lampu luar (lampu jalan, lampu sorot):
Waterproofing: PCB harus memiliki topeng solder tahan air (rating IP67 atau IP68) untuk mencegah kerusakan air.
Ketahanan UV: Gunakan topeng solder yang tahan UV (misalnya, LPI polyimide) untuk menghindari degradasi akibat sinar matahari.
Jangkauan suhu: Pilih kelas aluminium (misalnya, 5052) yang menangani -40 °C sampai 85 °C (suhu luar biasa).
b.Lampu dalam ruangan (lampu, lampu panel):
Ketahanan debu: Topeng solder standar (rating IP20) sudah cukup.
Suhu: Fokus pada konduktivitas termal atas ketahanan suhu ekstrim. Suhu dalam ruangan jarang melebihi 40 °C.
c.Lampu Industri (Fixtures High-Bay):
Ketahanan Kimia: Gunakan topeng solder yang tahan terhadap minyak, pendingin, dan debu (misalnya, topeng berbasis epoksi).
Resistensi getaran: Perkuat PCB dengan lubang pemasangan tambahan untuk menahan getaran pabrik.

6Biaya dan Volume Produksi
Anggaran dan volume produksi Anda akan mempengaruhi pilihan PCB aluminium Anda:
a. Prototipe/Bagian Kecil (<100 unit): Gunakan PCB satu atau dua lapisan yang dipotong khusus.
b.Volume Tinggi (> 1000 unit): Pilih PCB ukuran standar atau pesanan khusus massal. Produksi volume tinggi mengurangi biaya sebesar 30~50% (misalnya, (1,50 per papan vs.) 3,00 untuk prototipe).
c.Tips penghematan biaya: Untuk pencahayaan bertenaga menengah (10-30W), gunakan PCB berlapis ganda alih-alih multi-lapisan, mereka menghemat 20-30% sambil tetap memberikan kinerja termal yang cukup.

Aplikasi Dunia Nyata: Aluminium LED PCB dalam Aksi
Untuk melihat bagaimana faktor-faktor seleksi ini berlaku, mari kita lihat tiga proyek pencahayaan umum dan PCB aluminium yang bekerja paling baik:
1. Lampu LED rumah tangga (5W)
Kebutuhan: Ukuran kompak, biaya rendah, digunakan di dalam ruangan.
PCB yang direkomendasikan: PCB aluminium 1050 lapisan tunggal (100mm×30mm), HASL finish, 1 oz tembaga.
Mengapa: Konduktivitas tinggi aluminium 1050 (209 W/m·K) menangani panas 5W, sementara HASL menjaga biaya rendah.

2Lampu jalanan komersial (100W)
Kebutuhan: Kinerja termal yang tinggi, daya tahan di luar ruangan, array LED besar.
PCB yang direkomendasikan: Multi-layer 6061 aluminium PCB (200mm × 150mm), ENIG finish, 2oz tembaga.
Mengapa: Aluminium 6061 menyeimbangkan konduktivitas (155 W/m·K) dan kekuatan, sedangkan ENIG tahan hujan dan UV. Desain multi-lapisan mendukung array 20 LED dan driver terintegrasi.

3. Industrial High-Bay Fixture (200W)
Kebutuhan: Kinerja termal yang sangat tinggi, ketahanan kimia, ketahanan getaran.
PCB yang direkomendasikan: Multi-layer 7075 aluminium PCB (300mm × 200mm), topeng solder epoksi, 3oz tembaga.
Mengapa: Kekuatan aluminium 7075 tahan getaran pabrik, sementara tembaga 3oz menangani arus 200W. Topeng epoksi tahan minyak dan pendingin.

Kesalahan Umum yang Harus Dihindari Saat Memilih Aluminium LED PCB
Bahkan desainer yang berpengalaman membuat kesalahan yang mengorbankan kinerja LED.
1Memilih Konduktivitas Termal yang Terlalu Rendah: Menggunakan PCB aluminium 1050 untuk LED 50W dapat menghemat uang di muka, tetapi akan menyebabkan overheating dan kegagalan prematur yang lebih mahal dalam penggantian.
2.Ignoring Surface Finish for Outdoor Use: HASL finish pada lampu jalanan luar ruangan akan mengorosi dalam waktu 2 tahun; selalu gunakan ENIG untuk proyek luar ruangan.
3.Undersizing Traces: Sebuah jejak 0,2 mm untuk LED 10W (2A) akan terlalu panas dan meleleh, menyebabkan sirkuit pendek.3.
4.Melewatkan pengujian prototipe: Memesan 1000 PCB tanpa menguji prototipe dapat menyebabkan kesalahan yang mahal (misalnya, ukuran pad yang salah untuk LED).
5.Terlalu rumit dengan PCB Multi-Layer: PCB double-layer bekerja untuk sebagian besar downlights 30W menggunakan papan multi-layer tidak perlu dan menambah 50% biaya.

FAQ: Jawaban untuk Umum Aluminium LED PCB Pertanyaan
T: Dapatkah PCB LED aluminium digunakan untuk pencahayaan fleksibel (misalnya strip LED)?
A: Ya ✓ PCB aluminium fleksibel (menggunakan inti aluminium tipis 0,2 mm dan topeng solder fleksibel) tersedia untuk pencahayaan melengkung atau lentur.Mereka sangat ideal untuk strip di bawah kabinet atau pencahayaan interior mobil tetapi memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah (80-120 W/m·K) daripada PCB aluminium kaku.

T: Apa perbedaan antara PCB LED aluminium dan heat sink?
A: Inti aluminium dari PCB bertindak sebagai heat sink built-in, tetapi untuk LED bertenaga tinggi (> 100W), Anda mungkin memerlukan heat sink eksternal tambahan (misalnya, blok aluminium berdaun) yang dipasang pada PCB.PCB mentransfer panas ke heatsink eksternal, yang membuangnya ke udara.

T: Bagaimana saya menghitung konduktivitas termal yang diperlukan untuk proyek LED saya?
A: Gunakan rumus sederhana ini:
Konduktivitas termal yang dibutuhkan (W/m·K) = Daya LED (W) × 10
Misalnya, LED 20W membutuhkan PCB dengan konduktivitas termal setidaknya 200 W/m·K. Sesuaikan untuk penggunaan di luar ruangan (tambahkan 20%) atau perlengkapan tertutup (tambahkan 30%), karena ini menangkap lebih banyak panas.

T: Dapatkah saya merancang PCB LED aluminium saya sendiri, atau haruskah saya bekerja dengan produsen?
A: Untuk desain sederhana (misalnya, bohlam 5W), Anda dapat menggunakan perangkat lunak desain PCB gratis (KiCad, Eagle) untuk membuat file Gerber dan mengirimkannya ke produsen.bekerja dengan spesialis seperti LT CIRCUIT mereka memberikan DFM (Design for Manufacturability) umpan balik untuk menghindari kesalahan.

T: Berapa waktu pengiriman yang khas untuk PCB LED aluminium?
A: Prototipe membutuhkan waktu 7-10 hari; produksi bervolume tinggi (1000+ unit) membutuhkan waktu 2-3 minggu.

Kesimpulan
Memilih pelat lampu PCB LED aluminium yang tepat adalah keputusan terpenting untuk proyek pencahayaan Anda - itu menentukan umur, kecerahan, dan keandalan LED.Dengan fokus pada konduktivitas termal (mencocokkan dengan daya LED), kualitas material (6061 untuk sebagian besar proyek), permukaan (ENIG untuk penggunaan luar), dan ketahanan lingkungan, Anda dapat membangun sistem pencahayaan yang melebihi harapan kinerja.

Ingat: PCB aluminium mencapai keseimbangan sempurna antara biaya dan kinerja untuk 90% proyek LED. PCB keramik hanya diperlukan untuk aplikasi ultra-high-power,sementara FR-4 harus terbatas pada indikator daya rendahDengan menghindari kesalahan umum (mengurangi ukuran jejak, mengabaikan daya tahan luar ruangan) dan menguji prototipe, Anda akan memastikan proyek pencahayaan Anda efisien, tahan lama, dan hemat biaya.

Untuk hasil terbaik, bermitra dengan produsen seperti LT CIRCUIT yang mengkhususkan diri dalam PCB LED aluminium mereka dapat membantu Anda mengoptimalkan desain Anda, memilih bahan yang tepat,dan memberikan papan berkualitas tinggi yang memenuhi kebutuhan proyek Anda.