Ich zeige Ihnen, wie man ein LED-Lichtprojekt mit einer Leiterplatte erstellt.

Geschätzte Lesezeit: 5 Minuten

Im Folgenden finden Sie eine vollständige Anleitung, wie Sie ein einfaches PCB-basiertes LED-Lampenprojekt von Grund auf erstellen können. Dabei werden alle Aspekte wie Auswahl, Schaltplanentwurf, PCB-Zeichnung, Proofing, Löten und Testen behandelt.

Bestimmen Sie, was Ihr Projekt braucht：

Zu Beginn des Entwurfs müssen Sie die wichtigsten Ziele festlegen. Überlegen Sie zunächst, wie viele LEDs es gibt und wie sie angeordnet sind. Handelt es sich nur um eine Leuchte, ein paar Leuchtstreifen oder eine komplexere Anzeige? Die Wahl der Stromversorgung wird sich auf das Design auswirken. USB 5V ist einfach anzuschließen. 12V eignet sich gut für mehr LEDs in Reihe.

Wenn der Platz knapp ist, können Sie sich für Batteriebetrieb entscheiden. Wenn Sie Blink- oder Verlaufseffekte erzeugen möchten, müssen Sie einen Mikrocontroller verwenden. Dies kann ein ATtiny oder ein Arduino. Bestimmen Sie schließlich die Form und Größe der Leiterplatte, um sicherzustellen, dass sie die vorgegebenen mechanischen Installationsanforderungen erfüllt.

Die Wahl des richtigen Geräts

Verwenden Sie eine runde 3 mm oder 5 mm LED mit hoher Helligkeit. Sie sollte einen Vorwärtsspannungsabfall von etwa 2 V für Rot oder Grün haben. Für Weiß oder Blau sollte der Spannungsabfall etwa 3 V betragen. Sie können auch eine oberflächenmontierbare LED, wie die 5050 SMD, verwenden.

Strombegrenzungswiderstand: Berechnen Sie auf der Grundlage der Versorgungsspannung.

Wenn eine 5-V-Stromversorgung, eine Weißlicht-LED (Vf≈3 V), ein Zielstrom von 20 mA: R≈100 Ω.

Konstantstromtreiber (optional): wie z.B. AMC7135, ein 350 mA Konstantstrom-IC mit niedrigem Stromverbrauch, geeignet für 1~3 LEDs in Serie.

MCU (optional): Wenn Sie blinkende oder atmende Lichteffekte benötigen, können Sie STM32F0, ATtiny13A, Arduino Nano, etc. wählen.

Das folgende Design-Schema

EDA-Tools auswählen

KiCad (kostenlos und Open Source), Eagle, Altium Designer, usw.

Zeichnen Sie Schaltpläne

Anschluss nach Gerät: Strom → Strombegrenzungswiderstand → LED → Masse.

Bei Verwendung einer MCU: MCU mit Vcc, GND, IO-Port → Strombegrenzung → LED.

Erstellen Sie PCB-Layout

Pakete hinzufügen von Komponentenbibliothek zu PCB.

Ordnen Sie die LEDs vernünftig an, halten Sie einen Abstand von mindestens 2 mm ein, um die Wärmeabfuhr zu gewährleisten.

Die Breite der Stromleitung hängt vom Strombedarf ab: 0,2 mm können für 20 mA verwendet werden, und sie kann entsprechend verbreitert werden, wenn der Strom groß ist.

Bei den meisten LED-Lichtdesigns ist es sehr empfehlenswert, die Anschlüsse. Sie können die Montage und Wartung vereinfachen. Mit einem steckbaren Anschluss können Sie das LED-Modul einfach anschließen oder entfernen, ohne zu löten. Dies ist hilfreich, wenn Sie eine LED austauschen oder die Firmware eines eingebetteten Controllers aktualisieren müssen.

Routing-Regeln

Überlagern oder trennen Sie die Signalleitung und die Stromleitung, um Störungen zu vermeiden.

Legen Sie die Größe des Pads in der Lotpastenschicht fest.

Fügen Sie Durchkontaktierungen und Kupferflächen zur Wärmeableitung in der Nähe der LED hinzu (z. B. bei Hochleistungs-LEDs).

Ausgabe von PCB-Dateien und Proofing

Konfigurieren Sie die Leiterplattendicke (1,6 mm), die Kupferdicke (1 oz), die Farbe der Lötmaske und den Inhalt des Siebdrucks in den Fertigungseinstellungen der Design-Software und exportieren Sie die Gerber-Datei. Laden Sie die Datei über Plattformen wie Jinxinyang und geben Sie eine Bestellung für eine gewöhnliche FR4-Doppellagen-Leiterplatte auf. Der Musterzyklus beträgt in der Regel ein bis zwei Wochen.

Beschaffung von Komponenten und Schweißen

Kaufen Sie Komponenten: LED, Widerstand, Mikrocontroller, usw.

SMD/Durchgangsloch-Löten

• Durchgangsbohrung (3mm/5mm LED): Löten Sie zuerst einen Stift, passen Sie die Position an und löten Sie dann den anderen Stift.
• SMD: Sie können einen Lötkolben und Lötpaste, Reflow-Löten oder Heißluft-Löten verwenden.

Prüfen Sie die Lötstellen: Vergewissern Sie sich, dass es keine falschen Lötstellen oder Kurzschlüsse gibt.

Einschalten und Funktionstest

Kontinuitätstest: legen Sie zunächst eine niedrige Spannung an (z.B. USB 5 V), um zu testen, ob die LED aufleuchtet.

Messen Sie Strom und Spannung: Stellen Sie sicher, dass sie nicht überschritten werden, um eine Überhitzung der LED zu vermeiden.

MCU-Programm-Download (falls vorhanden):

// ATtiny13A einfaches blinkendes Beispiel
#include 
#include 
int main(void) {
DDRB |= (1 << PB0); // PB0 wird als Ausgang gesetzt
while (1) {
PORTB ^= (1 << PB0); // PB0-Pin-Pegel umkehren
_delay_ms(500);
}
}

Fehlersuche und Optimierung: das Blinkintervall und die aktuelle Größe anpassen oder Schaltflächen, lichtempfindliche Bedienelemente usw. hinzufügen.

Gehäusedesign und Lösung zur Wärmeableitung

Die Schale wird je nach dem endgültigen Anwendungsszenario hergestellt. Ein Acryl- oder Polycarbonatdiffusor kann gewählt werden, um die Gleichmäßigkeit des Lichts zu verbessern.

Wenn die LED viel Strom verbraucht, ist es am besten, ein Metallsubstrat zu verwenden. Sie können auch einen Aluminiumkühlkörper auf der Backplane anbringen. Achten Sie darauf, ihn mit Schrauben oder wärmeleitendem Kleber zu befestigen.

Funktionale Erweiterung

Auf dieser Grundlage kann die PWM-Fähigkeit der MCU genutzt werden, um atmende Lichter oder Farbverläufe zu erzielen. Wenn Sie eine drahtlose Steuerung benötigen, können Sie ein Bluetooth- oder Wi-Fi-Modul hinzufügen.

Dann können Sie Firmware schreiben, damit die mobile App den Lichteffekt steuern kann. Wenn Sie ein lichtempfindliches Element hinzufügen, kann das System außerdem die Helligkeit automatisch an die Intensität des Umgebungslichts anpassen.

Werkzeuge, die Sie benötigen: LED-Widerstands-Rechner.

Mit den oben beschriebenen Schritten können Sie ein einfaches PCB-LED-Lichtprojekt allein fertigstellen. Ich hoffe, dieser Artikel kann Ihnen helfen.

FAQ

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