LED成品灯具中铝基板通用不同品牌3030-LED灯珠焊盘的设计

第

39

卷第

1

期

2021

年

1

月

佛山科学技术学院学报(自然科学版

)

Journal

of

Foshan

University

(Natural

Sciences

Edition

)

Vol.

39

No.

1

Jan.

2021

文章编号

：

1008-0171

（

2021

）

01-0050-03

LED

成品灯具中铝基板通用不同品牌

3030-LED

灯珠焊盘的设计

傅海勇

，

李顺康

（

广东穗名光电有限公司

，

广东佛山

528329

）

摘要:

从

4

款

3030LED

灯珠型号设计成一种通用焊盘入手

，

使用

AutoCAD

进行尺寸分析比对设计完成通用的

铝基板焊盘和锡膏钢网后

，

对

4

款

3030LED

灯珠型号分别通过贴片机设备

Mirae

Mx200L

进行灯珠贴片

，

并采

用回流焊设备

Mirai

K8

进行焊接

。

使用

X

射线透视机进行分析对比发现

,

4

款

3030LED

灯珠在通用一种焊盘的

情况下

，

空洞率

＜

10%

，

不会影响

LED

灯珠的散热

，

符合技术指标

。

该方法可以大大提升铝基板对应不同

LED

灯珠的通用性

，

在生产过程中根据订单中的亮度

、

色区

、

显指等要求随意更换不同规格的

3030LED

灯珠

，

从而

缩短

Led

成品灯具的生产周期

，

节省研发成本

。

关键词:

LED

灯具

；

灯珠焊盘

；

铝基板

中图分类号:

TN312.8

文献标志码:

A

随着我国经济改革开放的深入

，

人们的经济和生活水平逐步提升

，

对各种用品的要求也随着提高

。

由于科技的快速发展

，

近年来在灯具行业中出现了一款新型

LED

灯具

。

LED

灯具具有发光效率高

、

节能效果好

、

无污染

、

寿命长等特点,逐渐受到人们的喜爱

，

出现了各种

各样的

LED

灯具

。

LED

灯具作为一款灯具

，

它的主要功能就是照明

，

其照明的源头称为光源

［

1

］

，

LED

灯

具的光源是由铝基板和

LED

灯珠两部分组成

。

现在市面上的灯珠五花八门,每一个品牌的灯珠都有着

自己不同的亮度

、

色区

、

电压

、

显指

、

电流和焊盘结构等

。

为了生产便利

，

本研究在设计铝基板的时候通

常会按灯珠的焊盘来进行设计

，

这样做会大大减低铝基板的通用性

。

随着不同的生产需求

，

每一款灯都

会出现更换不同光源的情况

，

而铝基板和

LED

灯珠焊盘匹配的原因导致每更换一次光源就需要重新开

发一款新的铝基板

，

无形中增加了产品的生产周期和研发成本

。

因此

，

本文以不同品牌

3030LED

灯珠

作基础

，

设计一款可以通用不同品牌

3030

灯珠的铝基板

。

1

灯珠选型和焊盘设计

1.1

灯珠选型

选择

4

款

3030LED

灯珠

，

分别为天电

3030LED

灯珠

、

德润达

3030LED

灯珠

、

同一方

3030LED

灯珠和

CREE

3030LED

灯珠

。

利用

AutoCAD

将这

4

款灯珠焊盘结构绘制出来

，

分别如图

1

所示

。

1.2

通用焊盘设计

根据图

1

分析出这

4

款

3030LED

灯珠焊盘的通用部分

，

设计出通用焊盘

，

如图

2

所示

。

收稿日期:

2019-11-

20

作者简介:

傅海勇

（

1989

-

）

，

男

，

江西新干人

，

广东穗名光电有限公司工程师

。

第

1

期

傅海勇等

：

LED

成品灯具中铝基板通用不同品牌

3030-LED

灯珠焊盘的设计

51

图

1

各

3030LED

灯珠焊盘

b

天电

3030

c

德润达

3030

d

同一方

3030

e

CREE

3

。

3

。

图

2

铝基板通用焊盘与

LED

灯珠焊盘组装

2

灯珠贴片验证

下面来验证这个方案的可行性

,

其步骤如下所述

。

（

1

）

设计刷锡膏用的钢网

，

钢网尺寸如图

3

所示

。

（

2

）

将钢网和铝基板放到设备

Mirai

A3

中

，

将锡膏透过钢网刷到

铝基板中

。

本设计采用中温锡膏

，

含有铅

、

Sn64.7/Bi35/Ag0.3

，

其熔点为

178~180

七

，

回流焊接温度为

210~220

（

3

）

将涂好锡膏的铝基板放到设备

Mirae

Mx200L

中进行灯珠贴

片

，

并将贴好灯珠的铝基板放到设备

Mirai

K8

中进行回流焊接

。

回流

焊接的速度为

1.5

m/min，

温区参数分别为

：

第

1

温区上

、下温区均为

120

第

2

温区上

、

下温区均为

145

第

3

温区上

、

下温区均为

170

第

4温区上

、

下温区均为

190

第

5

温区上

、

下温区均为

220

T

，

第

6

温区上

、

下温区均为

240

第

7

温区上

、

下温区均为

215

第

8

温区上

、

下温区均为

175

T

o

（

4

）

将焊接好的铝基板利用设备

ZHUNCE-

ZC6005QE

进行点亮测试

，

如图

4

所示

。

由图

4

可以看出

，

本文设计的通用焊盘可以进行

点亮巴表明验证成功

。

值得注意的是,

LED

灯珠贴片会出现以下几种原

图4

点亮测试

、

烘烤去除湿度;

2

）

贴片生产时

，

灯珠表面受到外

界压力

；

3

）

灯珠防静电

、

贴片机接地;

4

）

铝基板喷锡层不好上锡

,

不合理;

5

）

铝基板平整度

、

灯珠间的相

距尺寸误差

;

6

）

SMT

温度和时间不合理;

7

）

锡膏使用不当

。

贴片前需做好除湿

、

防静电

、

SMT

温度及锡膏使用等问题的处理

。

3

空洞率测试

在回流焊接的过程中

，

焊锡会因为空气或助焊剂等化学物质的膨胀而出现空洞

，

空洞率过高时

，

在

52

佛山科学技术学院学报

（

自然科学版

）

第

39

卷

冷热冲击的环境下

,

会引起气泡的热胀冷缩

,

从而导致焊锡开裂

,使灯珠的稳固性降低

。

此外

，

空洞率过

高会导致焊锡的热阻增高

、

导热系数下降

。

一般业内认为空洞率

10%

以下不会影响散热叫其空洞率计

算公式为

空洞率

=(

灯珠焊盘内空洞面积

/

灯珠焊盘面积

)

x

100%

。

(1

)

利用

X

射线透视机可以直观观察灯珠和铝基板的焊接情况,从而计算出焊盘的空洞率

。

4

款灯珠

的测试结果分别为:

D1

区域

1

空洞率为

2.7%

,

区域

2

空洞率为

6.3%

，

总空洞率为

4.5%

；

D2

区域

1空洞

率为

0.9%

，

区域

2

空洞率为

2.9%

，

总空洞率为

1.9%

；

D3

区域

1

空洞率为

2.1%，

区域

2

空洞率为

2.6%

,

总空洞率为

2.4%

；

D4

区域

1

空洞率为

3.7%

，

区域

2

空洞率为

9%

,

总空洞率为

6.3%

。

由此可知

，

本设计的通用焊盘空洞率均在

10%

以内,表明其散热结果合格⑷

。

4

小结

该通用焊盘的设计可以大大提升铝基板对应不同

LED

灯珠的通用性

，

在生产过程中能够根据订单

中的亮度

、

色区以及显指等要求随意更换不同规格的

3030LED

灯珠

，

从而大大缩短了

LED

灯具的生产

周期

，

节省了研发成本

。

参考文献

：

[1

]

黎伟强

，

傅海勇

，

杨胜晖

.

COB

光源及

SMD

光源

LED

路灯共用一种外壳组件的机械设计

[J

]

.

机电工程技术

,

2017,

46

(

3

)

:

123-125.

[2

]

傅海勇

.LED

成品灯具材料对

LED光衰的影响

[

J

]

.

佛山科学技术学院学报(自然科学版)

,

2017,

35(3

)

:

9-12.

[3

]

傅海勇

.

浅谈半导体灯具的散热机构设计

[J

]

.

科技资讯

,

2017,

15(4

)

:

86-87.

[4

]

傅海勇

，

周先保

.

一种会呼吸的

LED

玉米灯散热系统的研究与开发

[J

]

.

机电工程技术

,

2017,

46(3

)

:

59-60.

【

责任编辑:任小平

***************

]

Design

of

3030-LED

bead

pad

with

different

brands

for

aluminum

substrate

in

LED

finished

lamps

FU

Hai-yong,

LI

Shun-kang

(Guangdong

Suiming

Photoelectric

Co.,

Ltd.,

Foshan

528329,

China

)

Abstract:

Starting

with

the

design

of

a

universal

pad

for

four

types

of

3030

LED

lamp

beads,

the

paper

analyzes

and

compares

the

dimensions

with

AutoCAD,

and

designs

the

universal

aluminum

substrate

pad

and

solder

paste

steel

mesh.

After

that,

the

four

types

of

3030

LED

lamp

beads

are

respectively

pasted

by

the

placement

machine

mirae

mx200l

and

welded

by

the

reflow

soldering

equipment

Mirai

K8.

Through

the

analysis

and

comparison

with

the

X-ray

fluoroscopy

machine,

it

is

found

that

the

cavity

rate

of

the

four

types

of

3030

LED

lamp

beads

is

less

than

10

%

in

the

case

of

a

common

pad,

which

will

not

affect

the

heat

dissipation

of

the

LED

lamp

beads

and

meets

the

technical

indicators.

This

method

can

greatly

improve

the

versatility

of

aluminum

substrate

corresponding

to

different

LED

lamp

beads,

and

can

replace

3030

LED

lamp

beads

of

different

specifications

according

to

the

requirements

of

brightness,

color

area

and

indication

in

the

production

process,

so

as

to

save

the

production

cycle

and

R

&

D

cost

of

LED

finished

lamps.

Key

words:

LED

lamps;

lamp

chip

pads;

aluminum

PCB

board