Modül

LED Çiplerin, yapılacak armatürün gücüne ve özelliklerine göre bir PCB üzerine dizgi makinaları aracılığı ile seri ve paralel olarak dizilmesine modül sistemi denilmektedir. Bir modül sisteminin ana bileşenini PCB ve LED Çip oluşturmaktadır.

PCB İngilizce “Printed Circuit Board” kelimelerinin kısaltılmış halidir ve Türkçede “Baskı Devre Kartı” anlamına gelmektedir. Aklımıza gelebilecek hemen hemen tüm elektronik cihazların içinde mutlaka PCB bulunmaktadır. Televizyon, mobil cihazlar, endüstriyel makinalar, otomotivler, tıbbi cihazlar vb. tüm ürünlerin olmazsa olmazı PCB’lerdir.

İhtiyaçlar doğrultusunda tek taraflı, çift taraflı, çok katmanlı, flex gibi üretim çeşitleri mevcuttur. Aydınlatma sektöründe kullanılan sistem basit bir devre olduğu için genellikle tek taraflı kartlar tercih edilmektedir. Bu kartların kalınlıkları 1,2mm ile 1,6mm arasındadeğişmektedir. Aşağıda üzerine LED dizilmiş bir PCB görseli (modül) bulunmaktadır.

 

 

 

 

 

 

 

Bir PCB’nin standart üretiminde 4 katman bulunmaktadır.

1.Katman

PCB’nin yapıldığı ana materyaldir. Bu materyaller çok çeşitli olmakla birlikte aydınlatma sektöründe kullanılan belli başlı üç PCB materyali bulunmaktadır. Bunlar CEM1 / FR4 ve Alüminyum malzemelerdir.

CEM1: Kâğıttan ve iki kat dokuma cam epoksi ve fenol bileşiğinden yapılmıştır. Isı iletkenlik katsayısı ve mekaniksel özellikleri çok kötü olmasına karşın, PCB’nin belirtilen noktalardan kolayca parçalanabilmesini sağlaması ve fiyat olarak çok uygun olması nedeni ile ticari olarak tercih edilmektedir.

Genellikle kullanımı çok fazla olan LED Panel ya da downlight gibi armatürlerde kullanılmaktadır. Bazı ticari kaygılar nedeni ile yüksek wattage’lı ve ısı iletiminin çok üst düzey olması gereken yerlerde kullanımı da mevcut olmaktadır fakat çok kısa bir süre sonra LED Çip tarafından üzerine aldığı ısıyı transfer edemediği için lehim ve bağlantı yollarında yanma meydana gelmektedir.

FR4: Dokuma cam, epoksi ve bileşiklerinden üretilir. Isı iletim katsayısı ve mekanik mukavemeti çok iyi değerlerde olduğu için aydınlatma sektöründe özellikle iç mekân ürünlerinde (Lineer, dairesel ve panel aydınlatmalarda) en çok tercih edilen malzemedir.

Alüminyum: içerisinde yüksek oranda alüminyum hammaddesi olan ve kolay işlenebilmesi için farklı katkı maddelerini de barındıran bir materyaldir. Alüminyumun ısı iletim katsayısın olarak çok üst düzeyde olmasından dolayı özellikle yüksek tavan, projektör veya sokak armatürleri gibi yüksek wattage’lı ürünlerin PCB’si kesinlikle alüminyum olarak seçilir.

Ayrıca mekaniksel mukavemeti de üst düzeydedir. Fiyat olarak FR4’ den pahalı olmasına karşın ürün kalitesine sağladığı pozitif etki ile aydınlatma sektöründe çok tercih edilmektedir.

2.Katman

İnce bakır folyo katmanıdır. PCB’nin tasarlandığı sistem için bu folyo kısmen oyulur ve kalan bakır yollar bir ağ oluşturur. Bu sayede PCB’ye monte edilen elektronik parçaların arasındaki elektriksel bağlantı sağlanır.

Bu bakır yollarının kalınlığı üzerinden geçen elektriksel parçaların kondüktivitesini doğrudan etkilemektedir. Ticari olarak yaygın kullanım 35 mikron olmakla birlikte maliyet açısından 20 mikron üretimler de mevcuttur.

3.Katman

Lehim maskesi olarak adlandırılır. 2.katmandaki bakır izlerinin lehim veya iletken uçlarla yanlışlıkla temas etmemesi için bakır folyonun üzerine kaplanır. Aynı zamanda kullanıcının doğru yerlere lehim yapmasına yardımcı olur. Lehim maskesi uygulaması sonrası PCB yeşil ya da kırmızı renge dönüşür.

4.Katman

Beyaz serigrafi katmanıdır. Bu katman Lehim maskesinin üzerine uygulanır. PCB’ye monte edilecek LED Çip’lerin ve elektronik devrelerin daha kolay montaj yapılmasını sağlayan harfler, sayılar ve semboller içerir. Her pin veya LED’in işlevinin ne olduğunu belirtmek için genellikle serigrafi etiketleri kullanılır.

PCB plakaları genel olarak 1m2 veya üzerindeki ölçülerde üretilir. Bu nedenle aydınlatma üreticileri PCB tasarımı yaparken LED Çip’lerin seri-paralel bağlantılarını belli bir düzende ayarlarlar, 1m2’lik PCB’ye dizilen LED Çip’ler daha sonra belli noktalarından kırılma yöntemiyle ve kırılan parçalar uç uca ya da yan yana lehimleme yöntemiyle armatür içine yerleşimi yapılır.

PCB’lerin belirtilen noktalardan kolay kırılımı için üretim esnasında V-Cut sistemi kullanılmalıdır. Bu sistemde PCB’nin parçalanacağı hat boyunca küçük delikler ve üzerinde belli bir kesim hattı bulunur, bu sayede bakır yollarına zarar verilmeden kırılma sağlanabilir.

PCB’lerin içindeki mevcut deliklerin ve yüzeye monte edilecek LED Çip ve elektronik elemanların düz ve pürüzsüz lehim tutabilmesi için PCB ler kaplama işlemine tabi tutulur.

Bu kaplama çeşitleri Organik kaplama, HAL, Kurşunsuz lehim veya Altın olarak geçmektedir. Günümüzde en çok tercih edilen kaplama yöntemi HAL kaplama ve kurşunsuz lehim kaplamadır.

Fakat bu noktada PCB üreticileri (özellikle Uzak Doğulu üreticiler) maliyet açısından daha ekonomik olduğu için lehimleme işleminde kurşun kullanmaktadırlar. Ülkemizde ve Avrupa’da RoSH uyumluluk çerçevesinde bu uygulama kabul edilmemesine karşın ticari olarak kullanıldığı görülmektedir.