PCB pentru LED: Ghid Complet MCPCB si Placi cu Aluminiu

Ce este un PCB pentru LED?

Hai sa fim sinceri: LED-urile sunt minunate - eficiente, durabile, si iti dau senzatia ca traiesti in viitor. Dar au o problema pe care multi o ignora pana e prea tarziu: caldura.

Un PCB pentru LED nu e doar o placa pe care lipesti niste becuri si speri sa mearga. E un sistem termic complet care trebuie sa evacueze caldura eficient, altfel LED-urile tale scumpe vor muri prematur. Si nu, nu e o exagerare dramatica - un LED care functioneaza la 10°C peste temperatura optima isi reduce durata de viata cu aproximativ 50%.

Daca esti nou in lumea PCB-urilor, citeste mai intai Ce este un PCB? pentru a intelege bazele.

De ce LED-urile au nevoie de PCB special?

Problema termica pe care toti o subestimeaza

LED-urile sunt eficiente, dar "eficient" nu inseamna "fara caldura". Un LED de 3W transforma aproximativ 30-40% din energie in lumina. Restul? Caldura pura care trebuie sa ajunga undeva.

Conform studiilor citate de Electronics Cooling, reducerea temperaturii de operare cu 10°C poate dubla durata de viata a LED-ului - de la 25.000 la 50.000 de ore.

De ce FR4 nu e suficient pentru LED-uri de putere:

Un PCB din FR4 standard pentru un LED de 3W e ca si cum ai incerca sa racoresti un motor cu un ventilator de birou - teoretic exista miscare de aer, practic nu rezolvi nimic.

Tipuri de PCB pentru LED

1. FR4 Standard - Cand chiar ai buget minim

FR4 functioneaza pentru LED-uri indicator de putere mica (sub 0.5W). Pentru mai multe detalii despre FR4, vezi comparatia FR4 vs Rogers.

Cand sa-l folosesti:

• LED-uri indicator
• Iluminat decorativ de putere foarte mica
• Prototipuri rapide si ieftine

2. MCPCB cu Aluminiu - Alegerea populara

MCPCB (Metal Core PCB) cu aluminiu este standardul industriei pentru iluminat LED. Conductivitatea termica de 1-3 W/m·K e de 10 ori mai buna decat FR4.

Structura tipica:

1. Strat de cupru (circuitul) - 1-4 oz

2. Strat dielectric - 75-150μm

3. Miez de aluminiu - 0.8-3.0mm

3. MCPCB cu Cupru - Pentru aplicatii extreme

Cuprul are conductivitate termica de ~380 W/m·K - aproape dublu fata de aluminiu. Costa mai mult, dar pentru LED-uri de 50W+ nu ai alternativa reala.

4. PCB Ceramic (DBC) - Cand banii nu sunt problema

Direct Bonded Copper pe substrat ceramic (Al2O3 sau AlN) ofera cea mai buna performanta termica, dar la preturi de 10-50x fata de aluminiu.

Structura detaliata a PCB-ului MCPCB

Stratul de cupru (Circuit Layer)

Grosimea standard e 1oz (35μm), dar pentru curenti mari foloseste 2oz sau chiar 4oz. La curent de 2A pe un traseu, ai nevoie de minim 1mm latime cu 1oz cupru.

Sfat practic: evita unghiurile de 90° in trasee - creeaza puncte de acumulare termica. Foloseste unghiuri de 45° sau curbe.

Stratul dielectric - Eroii uitati

Aici se intampla magia (sau dezastrul). Dielectricul trebuie sa:

• Izoleze electric (evident)
• Conduca termic (mai putin evident)

Pentru LED-uri de 3-5W, dielectric de minim 1.5 W/m·K e recomandat.

Miezul metalic

Aluminiu 5052 sau 6061 sunt standardele. 6061 are conductivitate putin mai buna si e mai usor de prelucrat.

Grosime recomandata:

• LED-uri sub 5W: 1.0mm
• LED-uri 5-20W: 1.5-2.0mm
• LED-uri peste 20W: 2.0-3.0mm + heatsink extern

---

🔧 Aveti nevoie de PCB pentru proiecte LED?

WellPCB Romania ofera MCPCB de calitate pentru iluminat:

• ✅ Aluminiu 1.0-3.0mm disponibil
• ✅ Dielectric pana la 3.0 W/m·K
• ✅ Prototipuri de la 5 bucati
• ✅ Livrare in Romania in 5-7 zile

Solicita Oferta pentru LED PCB →

---

Reguli de design pentru LED PCB

Plasarea LED-urilor

Regula spatiului: Lasa minim 2mm intre LED-uri de putere mare. Daca pui LED-uri de 3W la 1mm distanta, caldura combinata va crea un "hot spot" care le va ucide pe toate.

Pattern recomandat:

• LED-uri singulare: pad termic mare sub LED (minim 5x5mm pentru 1W)
• Array de LED-uri: distributie uniforma, evita concentrarea in centru
• LED-uri de putere: heatsink extern obligatoriu pentru orice peste 5W total

Trasee si conexiuni

Conform IPC-2221, latimea traseului depinde de curent:

Via-uri termice

Pentru PCB-uri FR4 sau hibride, via-urile termice sub LED sunt esentiale:

• Diametru: 0.3-0.5mm
• Pitch: 1.0-1.5mm
• Umplere: epoxy termic conductiv (optional dar recomandat)

La MCPCB single-layer, via-urile nu sunt necesare - caldura merge direct in miezul metalic.

Management termic - De ce chiar conteaza

Calculul simplu pe care trebuie sa-l faci

Formula de baza:

Temperature Rise = Power × Thermal Resistance

Pentru un LED de 3W pe MCPCB standard:

• Putere disipata termic: ~2W (70% eficienta LED)
• Rezistenta termica PCB: ~5°C/W
• Crestere temperatura: 10°C

Daca temperatura ambientala e 40°C, LED-ul va functiona la ~50°C. Acceptabil, dar fara marja de siguranta.

Greseala clasica: "PCB-ul mic e suficient"

Am vazut proiecte unde oamenii pun 9W de LED-uri pe un PCB de 30x30mm fara heatsink. "Ca doar e aluminiu" spun ei.

Realitatea? Nu poti disipa 9W de pe 9cm² de suprafata. Ai nevoie de heatsink. Punct.

Regula simpla: Pentru LED-uri de peste 3W total, adauga heatsink extern. Costa 2-5 EUR si salveaza proiectul.

Comparatie: Aluminiu vs FR4 vs Cupru

Cand sa alegi fiecare tip

FR4: Indicator LEDs, display-uri de putere mica, prototipuri rapide

Aluminiu MCPCB: 90% din aplicatiile de iluminat LED - becuri, benzi LED de putere, faruri auto, streetlights

Cupru MCPCB: Proiectoare industriale, iluminat stadion, aplicatii unde fiecare grad conteaza

Greseli comune in designul LED PCB

1. Ignorarea specificatiilor termice

"E doar un LED de 1W, merge si pe FR4" - celebrele ultime cuvinte inainte de un proiect esuat.

2. Trasee prea subtiri pentru curent

Un LED de 3W la 350mA pare inofensiv pana cand traseul de 0.2mm incepe sa se incinga.

3. Lipsa pad-urilor termice

Multe LED-uri de putere au thermal pad pe partea inferioara. Daca nu-l conectezi la nimic termic conductiv, LED-ul isi creeaza propriul cuptor.

4. Suruburi prin PCB fara atentie

Pe MCPCB, suruburile pot zgaria masca de lipire si crea scurtcircuit cu miezul de aluminiu. Lasa minim 1mm clearance intre trasee si gauri de fixare.

5. Lipsa de testare termica

Inainte de productie de serie, testeaza cu camera termica. Costa 50-100 EUR serviciul si iti poate salva toata productia.

Aplicatii practice

Iluminat comercial si industrial

• Panouri LED pentru birouri
• High-bay lights pentru hale
• Street lights - vezi ghidul PCB automotive pentru cerinte similare

Iluminat automotive

• Far LED
• DRL (Daytime Running Lights)
• Iluminat interior

Iluminat arhitectural

• Benzi LED de putere
• Wall washers
• Accent lighting

Horticultura

• Grow lights pentru plante
• Spectru specific (rosu + albastru)
• Puteri mari pe suprafete reduse

Cum sa comanzi PCB pentru LED

Informatii necesare pentru furnizor

1. Tip material: Aluminiu, cupru, sau FR4

2. Grosime miez metalic: 1.0, 1.5, 2.0mm, etc.

3. Conductivitate dielectric: 1.0, 1.5, 2.0, 3.0 W/m·K

4. Grosime cupru: 1oz, 2oz, etc.

5. Finisaj: HASL, ENIG, OSP - vezi ghidul finisaje PCB

Pentru verificarea fisierelor, consultati ghidul despre fisiere Gerber.

---

💡 Ai un proiect de iluminat LED?

WellPCB Romania ofera:

• ✅ Consultanta gratuita pentru selectia materialelor
• ✅ Verificare DFM inainte de productie
• ✅ MCPCB aluminiu si cupru
• ✅ Certificare IATF 16949 pentru automotive

Discuta cu un Inginer →

---

Concluzie

PCB-ul pentru LED nu e rocket science, dar nici nu e trivial. Cheia succesului e sa intelegi ca gestionezi caldura, nu doar electricitate.

Reguli de retinut:

• Sub 0.5W per LED: FR4 poate fi OK
• 1-10W total: MCPCB aluminiu
• Peste 10W: MCPCB cupru sau aluminiu + heatsink extern
• Intotdeauna verifica termic inainte de productie de serie

Si da, costa mai mult sa faci corect din prima. Dar costa si mai mult sa refaci 1000 de bucati defecte pentru ca ai vrut sa economisesti 0.5 EUR pe placa.

---

Surse si Referinte

1. IPC-2221 - Generic Standard on Printed Board Design

2. Electronics Cooling - LED Thermal Management - Studii despre managementul termic LED

3. Wikipedia - Thermal management of LEDs) - Informatii generale