Schede PCB per luci di emergenza e di uscita a LED: schede con batteria di backup, autotest e elettronica di pilotaggio

L'illuminazione di emergenza è l'unica categoria in cui il prodotto esiste per il momento in cui tutto il resto fallisce. Quando la corrente elettrica viene a mancare a causa di un incendio o di un blackout, le lampade di emergenza e i segnali di uscita devono illuminare le vie di fuga e la segnaletica per una durata prestabilita, in genere da 90 minuti a tre ore, utilizzando esclusivamente la batteria. Si tratta di una funzione vitale regolamentata da normative rigorose, e rappresenta fondamentalmente un problema di elettronica: caricare una batteria, monitorarla, attivarla istantaneamente in caso di interruzione di corrente e dimostrare che l'intera catena continua a funzionare.

Highleap Electronics è un'azienda specializzata nella produzione di schede elettroniche nude e nell'assemblaggio chiavi in ​​mano . L'elettronica multi-scheda presente negli apparecchi di illuminazione di emergenza e di uscita di emergenza è esattamente il tipo di sistema misto di alimentazione e controllo per cui le nostre linee sono progettate. Non siamo un marchio di apparecchi di illuminazione; produciamo ogni singola scheda necessaria per l'apparecchio e le assembliamo in un pacchetto collaudato. Questa guida illustra l'architettura elettronica per le applicazioni di emergenza e le modalità di ordinazione. Per maggiori informazioni, consultare la pagina dedicata alle nostre capacità di produzione di PCB per illuminazione.

Perché l'illuminazione di emergenza rappresenta un problema per la sicurezza delle persone nell'ambito dell'elettronica.

L'illuminazione ordinaria si guasta in modo sicuro: se una lampadina si brucia, la si sostituisce. L'illuminazione di emergenza, invece, si guasta in modo pericoloso, perché il guasto si manifesta solo nel momento di una vera emergenza, quando è troppo tardi. Per questo motivo, gli apparecchi di illuminazione di emergenza e di uscita sono regolamentati da codici e standard in tutto il mondo: NFPA 101 e National Electrical Code negli Stati Uniti, la certificazione UL 924 per le apparecchiature e EN 1838/IEC 60598-2-22 a livello internazionale. Questi standard impongono una durata minima (generalmente 90 minuti), livelli di illuminazione minimi e, sempre più spesso, test automatici. Il rispetto di tali requisiti dipende quasi interamente dall'elettronica interna all'apparecchio.

L'apparecchio deve svolgere diverse funzioni in modo impeccabile: mantenere la batteria carica per anni senza sovraccaricarla, passare all'alimentazione a batteria abbastanza velocemente da garantire che la luce non si attenui mai visibilmente (normative come la NFPA 101 richiedono il ripristino dell'illuminazione entro 10 secondi; le unità autonome in genere effettuano il passaggio in millisecondi), alimentare i LED al livello corretto per l'intera durata nominale e dimostrare regolarmente di essere ancora in grado di svolgere tutte queste funzioni. Ognuna di queste funzioni è rappresentata da una scheda, e le schede devono funzionare come un unico sistema coordinato: ecco perché l'illuminazione di emergenza rappresenta il caso più valido in assoluto per la realizzazione dell'intero set elettronico con un unico produttore.

La scheda è posizionata all'interno di un apparecchio di illuminazione di emergenza.

Un apparecchio di illuminazione di emergenza è il prodotto di illuminazione più complesso in termini di circuiti stampati, e ogni circuito stampato rappresenta una disciplina diversa. Comprendere la struttura dell'apparecchio spiega perché il coordinamento sia così importante in questo caso:

• scheda di ricarica della batteria — mantiene la batteria di backup carica e in salute senza sovraccaricarla, utilizzando un profilo di carica corrispondente alla chimica della batteria. Spesso costruita con il nostro Conversione CC-CC competenza.
• Scheda di gestione/protezione della batteria — controlla tensione, corrente e temperatura e protegge le celle; per i pacchi di litio questo è un scheda di protezione della batteria che è di per sé fondamentale per la sicurezza.
• Circuito di trasferimento da corrente alternata a corrente di emergenza — rileva l'interruzione della corrente e commuta la luce sull'alimentazione a batteria entro la frazione di secondo prevista, per poi tornare all'alimentazione di rete al ripristino della corrente.
• Driver a corrente costante - Un autista che alimenta i LED dalla rete elettrica in condizioni di normale funzionamento e dalla batteria in modalità di emergenza, spesso a un livello ridotto per prolungarne la durata.
• Motore chiaro - Un nucleo metallico o una scheda FR-4 che ospita i LED che forniscono l'illuminazione del percorso di fuga o della segnaletica di uscita.
• Scheda logica di autodiagnosi/controllo — esegue i test periodici, gestisce l'indicatore di stato e (nei sistemi indirizzabili) invia report a un pannello centrale.

Il motivo per cui tutti questi componenti vengono integrati è che formano un'unica catena di sicurezza, e l'efficacia di tale catena dipende dalla coordinazione tra i suoi anelli. Il profilo del caricabatterie deve corrispondere alla batteria protetta dalla scheda di sicurezza; la commutazione del circuito di trasferimento deve essere sufficientemente rapida da consentire al conducente di mantenere la luce accesa senza interruzioni visibili; la logica di autodiagnosi deve simulare il reale percorso di carica, trasferimento e guida, non una sua rappresentazione. Quando un unico produttore realizza e collauda l'intero sistema tramite un programma "chiavi in ​​mano" , tale coordinazione è già integrata nella progettazione. Quando le schede provengono da fornitori diversi, le lacune di integrazione sono proprio il punto in cui un prodotto per la sicurezza antincendio non supera il test di collaudo o, peggio ancora, si guasta silenziosamente sul campo.

Schede di ricarica e gestione della batteria

Il sottosistema batteria è il cuore di un apparecchio di illuminazione di emergenza, perché la batteria è sia l'elemento che permette al prodotto di funzionare, sia quello che più probabilmente ne limita la durata. Una corretta progettazione dell'elettronica di ricarica e gestione è ciò che distingue un apparecchio che funziona ancora dopo cinque anni da uno che si è spento silenziosamente dopo due anni.

Ricarica eseguita correttamente. Una batteria di emergenza rimane in carica ininterrottamente per anni, quindi la scheda di ricarica deve mantenerla completamente carica senza degradarla. Ciò significa un profilo di carica adattato alla composizione chimica della batteria:

• Profili chimici corrispondenti — Le batterie NiMH, NiCd, LiFePO4 e agli ioni di litio richiedono ciascuna un approccio di carica diverso; un profilo errato può causare una carica insufficiente (durata di emergenza ridotta) o una carica eccessiva (danno precoce della batteria).
• Tariffa di mantenimento e di mantenimento — Mantenimento della carica completa senza surriscaldamento delle celle anche dopo anni di connessione continua.
• Ricarica con compensazione della temperatura — regolazione in base alla temperatura ambiente, poiché il comportamento della carica e i limiti di sicurezza variano con il calore.

Gestione e protezione. Il monitoraggio della batteria è di per sé una funzione di sicurezza, soprattutto per le batterie al litio:

• Monitoraggio della tensione e della corrente — rilevare una batteria debole o difettosa prima che non sia in grado di fornire la durata nominale; questo è fondamentale gestione della batteria lavoro.
• Protezione da sovraccarico, scarica eccessiva e sovracorrente — mantenendo le cellule all'interno del loro intervallo operativo sicuro.
• Protezione di temperatura — Interruzione della carica o della scarica in caso di surriscaldamento del pacco batterie, fondamentale per la sicurezza delle batterie al litio.
• Test di capacità — la procedura di autodiagnosi esegue periodicamente un test della batteria per verificare che mantenga una carica sufficiente per l'intera durata nominale, e non solo che abbia una certa carica.

Si tratta di componenti elettronici di importanza critica per la sicurezza: un pacco batterie di emergenza al litio con una scheda di protezione progettata in modo inadeguato rappresenta un rischio di incendio, e un apparecchio di emergenza la cui batteria ha perso silenziosamente capacità costituisce una violazione delle normative, pronta a essere scoperta durante un'ispezione o in caso di emergenza. Progettiamo il caricabatterie e la scheda di protezione in modo che corrispondano alla batteria specificata e siano coordinati con la logica di autodiagnosi, garantendo così la sicurezza dell'apparecchio e la sua effettiva operatività. Realizzare questi componenti insieme al resto dell'elettronica è l'unico modo per garantire che il profilo di carica, le soglie di protezione e la procedura di test siano tutti coerenti con la stessa batteria.

Logica di autotest e autodiagnosi

Il collaudo manuale dell'illuminazione di emergenza – che prevede che una persona si aggiri per l'edificio premendo i pulsanti di test mensilmente e che esegua un test completo una volta all'anno – è un'attività complessa e facile da trascurare, per questo motivo le normative richiedono sempre più spesso l'autodiagnosi automatica. Noi realizziamo le schede logiche che la rendono possibile:

• Test automatico della funzione — verifica periodicamente che l'apparecchio passi alla batteria e che i LED si accendano — il controllo funzionale mensile di 30 secondi previsto dalla norma NFPA 101.
• Test di durata automatico — esegue periodicamente la scarica completa della durata nominale (il test di capacità annuale di 90 minuti) per confermare che la batteria soddisfi ancora i requisiti.
• Indicazione di stato — un indicatore multicolore che mostra a colpo d'occhio lo stato di funzionamento corretto, di batteria scarica o di lampada guasta.
• Segnalazione indirizzabile — nei sistemi in rete, ogni apparecchio segnala i risultati dei test a un pannello centrale, una caratteristica che condivide il DNA del design con il nostro gestione intelligente dell'alimentazione tavole.

La logica di autodiagnosi deve simulare i reali processi di carica, trasferimento e pilotaggio per essere significativa; ecco perché la progettiamo insieme alle schede che testa, anziché come un componente aggiuntivo.

Apparecchi di illuminazione sottoposti a manutenzione rispetto a quelli non sottoposti a manutenzione e segnaletica di uscita

I dispositivi di emergenza sono disponibili in diverse modalità operative e la progettazione del circuito stampato segue tale modalità:

• Non mantenuto — La luce di emergenza è spenta durante il normale funzionamento e si accende solo in caso di interruzione dell'alimentazione di rete. La logica di commutazione e di pilotaggio è progettata per questo comportamento di standby seguito da attivazione.
• mantenuto — La lampada rimane sempre accesa (come una normale illuminazione) e continua a funzionare a batteria in caso di interruzione della corrente. Il driver funziona con entrambe le fonti di alimentazione e commuta tra le due senza interruzioni.
• Segnali di uscita — Segnali luminosi a forma di omino che corre o con testo, generalmente sottoposti a manutenzione, con un efficiente sistema di illuminazione a LED a bordo o a luce diretta, dimensionato per il segnale e con una batteria sufficiente per la durata prevista.
• Unità combinate — Segnale di uscita e proiettori di emergenza in un unico apparecchio, combinando entrambi i moduli luminosi in un unico gruppo elettronico.

Progettiamo il motore, il driver e il sistema di controllo adatti alla modalità di funzionamento dell'apparecchio, tenendo conto della durata e del livello di luce richiesti dalla normativa.

Motore leggero e conducente per la modalità di emergenza

La parte relativa alla produzione di luce di un dispositivo di emergenza presenta una particolarità: deve funzionare in modo efficiente a batteria per tutta la durata del suo funzionamento, quindi l'efficienza e il sistema di alimentazione a doppia sorgente sono più importanti della semplice potenza luminosa. Noi progettiamo il modulo luminoso e il driver proprio per questo scopo:

• Motori leggeri efficienti — dimensionato per fornire l'illuminazione necessaria per le vie di fuga o la segnaletica a basso consumo energetico, in modo che la batteria duri per il tempo nominale.
• Driver a doppia sorgente — normalmente funziona con l'alimentazione di rete e in caso di emergenza con la batteria, spesso a potenza ridotta per prolungare l'autonomia.
• Passaggio senza interruzioni — l'autista mantiene la luce accesa durante il trasferimento senza interruzioni visibili.
• Uscita costante a batteria — mantenendo costante il livello di luce mentre la tensione della batteria diminuisce durante la scarica.

Progettare il motore e il driver per ottimizzare l'efficienza della batteria è ciò che fa la differenza tra un apparecchio che raggiunge la sua durata nominale completa e uno che si spegne prematuramente.

Chimica, protezione e sicurezza delle batterie.

La scelta della batteria influenza l'intero set elettronico e noi progettiamo i dispositivi in ​​modo che siano adatti a ogni tipo di batteria in tutta sicurezza:

• NiMH e NiCd — Soluzioni chimiche di emergenza consolidate nel tempo, con un sistema di ricarica semplice e robusto; ancora comuni in molti apparecchi.
• LifePO4 — sempre più apprezzato per la sicurezza e la durata del ciclo di vita, con un sistema di ricarica e protezione adeguato alle sue caratteristiche.
• Agli ioni di litio — elevata densità energetica dove le dimensioni contano, sempre abbinata a un adeguato scheda di protezione al litio perché il margine di sicurezza non è negoziabile.
• Sicurezza a livello di pacco — soglie di protezione, limiti di temperatura e gestione dei guasti adattati alle celle e verificati in fase di test.

Per qualsiasi pacco batterie al litio, la scheda di protezione è considerata un componente critico per la sicurezza, realizzata secondo la classe IPC 3 e completamente testata.

Requisiti ambientali e di affidabilità

I dispositivi di emergenza sono installati in vani scale, parcheggi, corridoi e vie di fuga esterne e devono funzionare anche dopo anni di inattività. Ciò richiede una vera e propria ingegneria dell'affidabilità: rivestimento protettivo interno per ambienti umidi ed esterni, test di affidabilità a lungo termine per individuare guasti precoci in un prodotto che non può permettersi di guastarsi, lavorazione conforme alla classe IPC 3 e completa tracciabilità dei materiali e dei lotti per un prodotto di vitale importanza. Realizziamo ogni pannello di emergenza secondo questi standard, perché nel momento in cui il dispositivo è necessario, deve funzionare.

Caratteristiche dei circuiti stampati per illuminazione di emergenza in sintesi

La tabella riassume le nostre soluzioni per i pannelli di illuminazione di emergenza e di uscita:

La configurazione corretta viene abbinata alla modalità, alla durata e alla batteria del dispositivo durante la revisione DFM gratuita.

Perché un'unica fabbrica per l'intero kit di elettronica di emergenza?

L'illuminazione di emergenza rappresenta l'esempio più lampante in questa categoria di produzione da un unico fornitore. Il caricabatterie, la protezione della batteria, il circuito di trasferimento, il driver, il motore e la logica di autodiagnosi formano un'unica catena di sicurezza, e il problema si presenta proprio nei punti di integrazione tra le schede fornite da fornitori diversi: questi punti si manifestano solo durante la messa in servizio o, in casi catastrofici, durante una vera emergenza.

Highleap Electronics realizza ogni scheda del set, in conformità alla classe IPC 3, con profili di carica, soglie di protezione, tempi di trasferimento e routine di autodiagnosi progettati per funzionare in modo coerente con la stessa batteria e lo stesso dispositivo di fissaggio, e testati insieme. Inviate al nostro team di assemblaggio PCB la modalità del dispositivo di fissaggio, la durata e le specifiche della batteria per un preventivo entro 24 ore.

Come ordinare: file, quantità minima d'ordine e tempi di consegna.

Ordinare schede di illuminazione di emergenza e di uscita da Highleap Electronics inizia con la modalità di apparecchio, la durata nominale e le specifiche della batteria. Ogni preventivo include una revisione gratuita della progettazione per la producibilità (DFM) e il nostro ordine minimo è di una singola unità, senza costi aggiuntivi per il prototipo.

Quali file inviare

• Solo fabbricazione di PCB — File Gerber RS-274X (tutti gli strati di rame, maschera di saldatura e serigrafia), file di foratura Excellon, contorno del circuito stampato sullo strato meccanico e note di fabbricazione relative a substrato, dielettrico, spessore del rame, finitura superficiale e colore della maschera di saldatura.
• Assemblaggio PCB (PCBA) — quanto sopra, più una distinta base con i codici articolo del produttore e le quantità, e un file Pick-and-Place (Centroid) per i componenti SMT.
• Elettronica chiavi in ​​mano — Oltre a quanto sopra, sono necessari i file meccanici (STEP/DXF) per il dissipatore di calore o l'alloggiamento, i dettagli ottici o delle lenti, le specifiche del driver o del controllo, il firmware (se applicabile) e qualsiasi elemento grafico relativo al marchio o alla confezione. In caso di file mancanti, inviate quelli in vostro possesso e il nostro team di ingegneri individuerà le lacune durante la revisione DFM.

MOQ e prezzi

• La quantità minima d'ordine è 1 unità per la fabbricazione e l'assemblaggio, senza costi aggiuntivi per il prototipo.
• Sconti per quantità a partire da 10, 50, 100, 500 e oltre 1,000 unità.
• Conserviamo i vostri file in modo che, per gli ordini successivi, non sia necessario ricalcolare i costi di progettazione.

Tempi di consegna

• Fabbricazione di PCB — Da 5 a 7 giorni lavorativi per la consegna standard; da 24 a 48 ore per la consegna espressa, previa conferma della disponibilità.
• Assemblaggio PCB (PCBA) — Da 7 a 12 giorni lavorativi, inclusi i tempi di approvvigionamento dei componenti; 5 giorni con spedizione express per articoli disponibili a magazzino.
• moduli chiavi in ​​mano — in genere da 12 a 18 giorni lavorativi a seconda del substrato, della protezione e del volume.
• Tutti i tempi di consegna sono confermati nel preventivo e decorrono dalla conferma dell'ordine e dall'approvazione dei file.

Certificazioni e standard: gestione della qualità ISO 9001 , lavorazione IPC Classe 2 e Classe 3 , test AOI e funzionali su ogni scheda, con screening a raggi X, ICT e burn-in disponibili. Spediamo in oltre 40 paesi con tracciabilità completa e forniamo la documentazione di conformità su richiesta. Per progetti di PCB per luci di emergenza e di uscita a LED, inviare i file Gerber, la distinta base (BOM), i requisiti di backup della batteria, le note di autotest e le quantità target tramite il modulo di preventivo sul sito web, in modo che Highleap Electronics possa esaminare insieme il modulo luminoso, il caricabatterie e il pacchetto driver.

Scheda PCB LED di emergenza e uscita - Domande frequenti

Assemblate l'intero kit elettronico per l'illuminazione di emergenza o solo una scheda?

L'intero sistema. Un apparecchio di illuminazione di emergenza è una catena di sicurezza composta da più schede: caricabatterie, scheda di gestione/protezione della batteria , circuito di conversione da corrente alternata a corrente di emergenza, driver a doppia alimentazione , modulo luminoso e logica di autodiagnosi. Noi produciamo e assembliamo ognuna di queste schede nello stesso stabilimento. Assemblarle insieme è essenziale perché il profilo di carica, le soglie di protezione, i tempi di commutazione e la procedura di test devono essere tutti compatibili con la stessa batteria; l'acquisto separato delle schede è la causa principale dei problemi di collaudo di questi prodotti.

Siete in grado di realizzare dispositivi di emergenza con capacità di autotest e autodiagnosi?

Sì. Realizziamo le schede logiche per il test automatico delle funzioni (verifica del passaggio tra le modalità e del funzionamento delle lampade secondo la programmazione) e per il test automatico della durata (esecuzione di una scarica completa della durata nominale per confermare che la batteria sia ancora conforme alle normative), con indicazione dello stato a colori e, per i sistemi in rete, segnalazione indirizzabile a un pannello centrale. L'autotest mette alla prova il percorso di carica, trasferimento e pilotaggio effettivo, quindi lo progettiamo insieme alle schede che testa.

Come si gestisce la sicurezza delle batterie al litio negli apparecchi di emergenza?

Per ogni pacco batterie al litio (agli ioni di litio o al litio ferro fosfato), realizziamo una scheda di protezione dedicata , un componente critico per la sicurezza, conforme alla classe IPC 3, con protezione da sovraccarico, scarica eccessiva, sovracorrente e sovratemperatura, oltre a un profilo di carica adattato alla composizione chimica e compensato in temperatura. Le soglie di protezione sono coordinate con il caricabatterie e la procedura di autodiagnosi, in modo che il pacco batterie rimanga al sicuro e il dispositivo dimostri la propria idoneità all'uso.

Quali standard qualitativi rispettate nella costruzione dei pannelli per l'illuminazione di emergenza?

Prodotto in una struttura certificata ISO 9001 di Classe IPC 3, con tracciabilità completa di materiali, lotti e operatori: un requisito fondamentale per un prodotto di sicurezza vitale. Ogni scheda supera i test AOI; aggiungiamo un test di burn-in per individuare i guasti precoci, la verifica della capacità del sottosistema batteria e un rivestimento protettivo o un'incapsulazione per le vie di fuga in ambienti umidi e esterni. Il dispositivo deve funzionare perfettamente nel momento in cui è necessario, e noi lo realizziamo secondo questo standard.

Realizzate sia strutture con manutenzione periodica che strutture senza manutenzione, oltre a cartelli di uscita?

Sì. Realizziamo apparecchi non permanenti (lampada di emergenza spenta fino all'interruzione della corrente), apparecchi permanenti (lampada sempre accesa, funziona a batteria), segnali di uscita illuminati (solitamente permanenti, con un efficiente motore a retroilluminazione laterale o diretta) e unità combinate che uniscono un segnale di uscita a proiettori di emergenza su un unico set elettronico. Il motore, il driver e il sistema di controllo sono progettati per adattarsi alla modalità, alla durata e al livello di illuminazione richiesti dalla normativa vigente.