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Vous trouverez ci-dessous un guide complet pour la réalisation d'un projet simple de lampe à DEL sur circuit imprimé, couvrant tous les aspects tels que la sélection, la conception des schémas, le dessin du circuit imprimé, l'épreuvage, la soudure et les tests.
Déterminez les besoins de votre projet：
Au début de la conception, vous devez identifier les objectifs principaux. Tout d'abord, réfléchissez au nombre de diodes électroluminescentes et à la façon dont elles sont disposées. S'agit-il d'une seule lumière, de quelques bandes lumineuses ou d'un affichage plus complexe ? Le choix de l'alimentation électrique aura un impact sur la conception. L'alimentation USB 5V est facile à connecter. Le 12 V fonctionne bien pour un plus grand nombre de DEL en série.
Si l'espace est restreint, vous pouvez opter pour l'alimentation par batterie. Si vous souhaitez créer des effets de clignotement ou de dégradé, vous devez utiliser un microcontrôleur. Il peut s'agir d'un ATtiny ou un Arduino. Enfin, déterminez la forme et la taille de la carte de circuits imprimés pour vous assurer qu'elle répond aux exigences prédéterminées en matière d'installation mécanique.
Choisir le bon appareil
Utilisez une LED haute luminosité à tête ronde de 3 mm ou 5 mm. Elle doit avoir une chute de tension directe d'environ 2 V pour le rouge ou le vert. Pour le blanc ou le bleu, la chute doit être d'environ 3 V. Vous pouvez également utiliser une LED à montage en surface, comme la 5050 SMD.
Résistance de limitation de courant : Calculer en fonction de la tension d'alimentation.
Si une alimentation de 5 V, une LED de lumière blanche (Vf≈3 V), un courant cible de 20 mA : R≈100 Ω.
Pilote à courant constant (en option) : comme l'AMC7135, un circuit intégré à courant constant de faible puissance de 350 mA, adapté à 1~3 DEL en série.
MCU (en option) : Si vous avez besoin d'effets lumineux clignotants ou respirants, vous pouvez choisir STM32F0, ATtiny13A, Arduino Nano, etc.
Le schéma de conception suivant
Sélectionner les outils EDA
KiCad (gratuit et open source), Eagle, Altium Designer, etc.
Dessiner des schémas
Connexion par appareil : alimentation → résistance de limitation de courant → LED → masse.
En cas d'utilisation d'un MCU : MCU avec Vcc, GND, port IO → limitation de courant → LED.
Créer Disposition du circuit imprimé
Ajoutez les paquets de bibliothèque de composants au PCB.
Disposez les DEL de manière raisonnable, en respectant un espacement d'au moins 2 mm pour assurer la dissipation de la chaleur.
La largeur de la ligne électrique dépend de la demande de courant : 0,2 mm peut être utilisé pour 20 mA, et il peut être élargi de manière appropriée si le courant est important.
Dans la plupart des conceptions de lampes LED, il est fortement recommandé d'utiliser connecteurs. Ils peuvent simplifier l'assemblage et la maintenance. Un connecteur enfichable vous permet de connecter ou de retirer facilement le module LED sans soudure. Ceci est utile lorsque vous devez remplacer une LED ou mettre à jour le micrologiciel d'un contrôleur embarqué.
Règles de routage
Couchez ou séparez la ligne de signal et la ligne d'alimentation pour éviter les interférences.
Définissez la taille de la pastille dans la couche de pâte à braser.
Ajoutez des vias et des surfaces de dissipation thermique en cuivre à proximité de la DEL (comme les DEL de grande puissance).
Sortie du fichier PCB et épreuvage
Configurez l'épaisseur de la carte (1,6 mm), l'épaisseur du cuivre (1 oz), la couleur du masque de soudure et le contenu de la sérigraphie dans les paramètres de fabrication du logiciel de conception et exportez le fichier Gerber. Téléchargez le fichier par l'intermédiaire de plateformes telles que Jinxinyang et passez commande d'un circuit imprimé double couche FR4 courant. Le cycle d'échantillonnage est généralement d'une à deux semaines.
Approvisionnement en composants et soudage
Achetez des composants : LED, résistance, microcontrôleur, etc.
Brasage de CMS/trou traversant
- Trou traversant (LED de 3mm/5mm) : soudez d'abord une broche, ajustez la position, puis soudez l'autre broche.
- CMS : vous pouvez utiliser un fer à souder et de la pâte à souder, le soudage par refusion ou le soudage à l'air chaud.
Vérifiez les joints de soudure : Assurez-vous qu'il n'y a pas de fausse soudure ou de court-circuit.
Mise sous tension et test fonctionnel
Test de continuité : appliquez d'abord une faible tension (USB 5 V, par exemple) pour vérifier si la DEL s'allume.
Mesurez le courant et la tension : assurez-vous qu'ils ne sont pas dépassés afin d'éviter la surchauffe de la DEL.
Téléchargement du programme MCU (le cas échéant) :
// Exemple de clignotement simple de l'ATtiny13A
#include
#include
int main(void) {
DDRB |= (1 << PB0) ; // PB0 est défini comme sortie
while (1) {
PORTB ^= (1 << PB0) ; // Inverse le niveau de la broche PB0
_delay_ms(500) ;
}
}Débogage et optimisation : ajuster l'intervalle de clignotement, la taille actuelle, ou ajouter des boutons, des commandes photosensibles, etc.
Conception de la coque et solution de dissipation thermique
La coque est fabriquée en fonction du scénario de l'application finale. Un diffuseur en acrylique ou en polycarbonate peut être choisi pour améliorer l'uniformité de la lumière.
Si la DEL consomme beaucoup d'énergie, il est préférable d'utiliser un substrat métallique. Vous pouvez également ajouter un dissipateur thermique en aluminium au fond de panier. Veillez à le fixer à l'aide de vis ou de colle thermoconductrice.
Expansion fonctionnelle
Sur cette base, la capacité PWM du MCU peut être utilisée pour obtenir des lumières respirantes ou des gradients de couleur. Si vous avez besoin d'un contrôle sans fil, vous pouvez ajouter un module Bluetooth ou Wi-Fi.
Ensuite, vous pouvez écrire un micrologiciel pour permettre à l'application mobile de contrôler l'effet d'éclairage. En outre, après avoir ajouté un élément photosensible, le système peut ajuster automatiquement la luminosité en fonction de l'intensité de la lumière ambiante.
Outils dont vous pourriez avoir besoin : Calculateur de résistance à LED.
En suivant les étapes ci-dessus, vous pouvez réaliser seul un projet simple de lampe LED sur circuit imprimé. J'espère que cet article vous sera utile.
FAQ
Cela peut résulter d'un mauvais câblage des broches de programmation ou de l'absence de pull-ups de réinitialisation. Vérifiez à nouveau le câblage de l'en-tête ISP/SWD et confirmez les niveaux VCC/GND. Si votre MCU nécessite un pull-up sur la ligne RESET, ajoutez-le (typiquement 10 kΩ). Vous pouvez également tester votre programmateur sur un circuit imprimé connu pour isoler le problème.
Les courts-circuits sont souvent dus à des ponts de soudure ou à un défaut de fabrication. Inspectez la carte sous un éclairage clair et rasant pour repérer les ponts. Si le court-circuit persiste, alimentez la carte avec une alimentation à courant limité. Vérifiez ensuite la présence d'un point chaud. Vous pouvez également utiliser une mèche à souder pour éliminer les surplus de soudure.
La surchauffe signifie que vous les alimentez au-delà de leur courant nominal ou que vous ne disposez pas d'une dissipation thermique adéquate. Augmentez la valeur de la résistance en série ou optez pour un pilote à courant constant. Pour les DEL de forte puissance, envisagez d'utiliser un circuit imprimé à noyau métallique ou de fixer de petits dissipateurs thermiques en aluminium directement sous chaque DEL.
