Płytki PCB z oświetleniem LED w wykonaniu przeciwwybuchowym: płytki do zastosowań w strefach niebezpiecznych, sterowniki i montaż

Oświetlenie przeciwwybuchowe chroni miejsca, w których pojedyncza iskra lub gorąca powierzchnia mogłaby spowodować zapłon gazu, pary lub pyłu – zakłady petrochemiczne, rafinerie, platformy wiertnicze, zakłady przeładunku zboża, kopalnie, lakiernie i składy paliw. Certyfikowana obudowa spełnia swoje zadanie, powstrzymując wszelki zapłon, ale elektronika wewnątrz nadal musi być zaprojektowana tak, aby sama nie stała się źródłem zapłonu: kontrolowana temperatura powierzchni, brak odsłoniętej energii oraz komponenty, które przetrwają trudne, korozyjne i wibrujące warunki przez lata.

Highleap Electronics to kompleksowa firma Produkcja PCB oraz PCBA Oświetlenie fabryczne i do zastosowań w miejscach niebezpiecznych to jeden z wymagających programów przemysłowych, dla których tworzymy. Nie certyfikujemy gotowych opraw oświetleniowych – to zadanie producenta opraw i jednostki notyfikowanej – ale budujemy moduły oświetleniowe, sterowniki, układy przeciwprzepięciowe i sterujące zgodnie z wymaganiami dotyczącymi temperatury, upływu i ochrony, które pozwalają oprawie oświetleniowej przejść certyfikację i przetrwać w terenie. Niniejszy przewodnik wyjaśnia, w jaki sposób moduły wspierają zgodność z przepisami dotyczącymi zastosowań w miejscach niebezpiecznych i co produkujemy. Szersza kategoria znajduje się w naszej… Producent PCB do oświetlenia LED strona.

Szybka odpowiedź: W oprawie przeciwwybuchowej certyfikowana obudowa zapobiega zapłonowi, ale płytki PCB muszą go unikać: moduł oświetleniowy musi pracować w niskiej, kontrolowanej temperaturze powierzchni, sterownik musi być zalany lub zabezpieczony powłoką ochronną przed czynnikami atmosferycznymi, a układy muszą uwzględniać odstępy izolacyjne i drogi upływu, aby zapobiec powstawaniu łuku elektrycznego. Firma Highleap Electronics produkuje i montuje wszystkie te płytki, aby pasowały do ​​obudów Ex/ATEX/IECEx, zgodnie z klasą IPC 3, z zalewaniem, lakierowaniem ochronnym i wypalaniem, minimalna ilość zamówienia 1.

Czego właściwie wymaga się od elektroniki w wersji „odpornej na wybuch”

Precyzja w stosowaniu terminów jest pomocna. Oprawa oświetleniowa „przeciwwybuchowa” lub „ognioszczelna” (Ex d) wykorzystuje solidną obudowę zaprojektowaną tak, aby powstrzymać wewnętrzny wybuch i zapobiec jego rozprzestrzenianiu się do otaczającej atmosfery. Inne koncepcje zabezpieczeń – zwiększone bezpieczeństwo (Ex e), hermetyzacja (Ex m) i bezpieczeństwo wewnętrzne (Ex i) – zmniejszają energię potrzebną do zapłonu czegokolwiek. Rzeczywiste oprawy często łączą w sobie te koncepcje, a płytki muszą być do nich dostosowane.

Niezależnie od koncepcji, elektronika spełnia kilka wspólnych, rygorystycznych wymagań: maksymalna temperatura powierzchni musi mieścić się w klasie temperaturowej oprawy (T-rating) nawet przy pełnej mocy i wysokiej temperaturze otoczenia; nie może być odsłoniętych, gorących elementów ani źródeł łuku elektrycznego, których metoda ochrony nie uwzględnia; a każda płytka musi być odporna na korozję, wilgoć, wibracje i cykliczne zmiany temperatury bez degradacji. Dlatego płytka została zaprojektowana przede wszystkim z myślą o temperaturze i izolacji, a dopiero potem o mocy światła.

W jaki sposób PCB wspiera zgodność z przepisami dotyczącymi lokalizacji niebezpiecznych

Płytka PCB sama w sobie nie posiada certyfikatu Ex — certyfikat dotyczy gotowej oprawy oświetleniowej, przetestowanej przez jednostkę notyfikowaną zgodnie z odpowiednią normą (seria IEC/EN 60079 oraz normami regionalnymi, takimi jak ATEX w Europie, IECEx na świecie oraz UL/CSA dla północnoamerykańskich systemów klasy/podziału i strefy). Jednak konstrukcja płytki decyduje o tym, czy oprawa oświetleniowa zaliczy test, a producent, który to rozumie, konstruuje ją zupełnie inaczej niż ten, który traktuje ją jako standardowy moduł oświetleniowy.

Oto czynniki na poziomie zarządu, które wspierają zgodność z przepisami dotyczącymi lokalizacji niebezpiecznych, oraz sposób, w jaki je opracowujemy:

• Kontrolowana temperatura powierzchni (klasa T) — najważniejszy czynnik. Silnik i sterownik oświetlenia muszą utrzymywać każdą powierzchnię poniżej limitu temperatury dla danej klasy oprawy. Projektujemy Projekt termiczny LED I wybierz opcję metalowy rdzeń podłoże, dzięki czemu temperatury złączy i powierzchni utrzymują się w granicach normy z pewnym marginesem, ponieważ płyta, która się nagrzewa, może zdyskwalifikować obudowę spełniającą inne wymagania.
• Pełzanie i prześwit — odpowiednie odstępy między przewodami o różnych potencjałach zapobiegają powstawaniu łuku elektrycznego i powstawaniu ścieżek. Układamy płytki z zachowaniem odstępów izolacyjnych i odstępów izolacyjnych wymaganych przez napięcie robocze i stopień zanieczyszczenia, co jest bardziej rygorystyczne niż w przypadku zwykłej praktyki komercyjnej.
• Hermetyzacja i zalewanie (Ex m) — tam, gdzie koncepcja ochrony opiera się na hermetyzacji, płytkę zalewamy, dzięki czemu elementy przewodzące energię są uszczelnione i nie mają kontaktu z atmosferą. Zalewanie zapobiega również wibracjom i korozji w jednym kroku.
• Powłoka ochronna — w zakresie odporności na wilgoć i gazy korozyjne, nasze Powłoka ochronna chroni zespół w środowiskach, w których niezabezpieczona płytka mogłaby ulec korozji.
• Ograniczanie energii komponentów — w przypadku sekcji bezpieczeństwa wewnętrznego układy i dobór komponentów zapewniają, że zmagazynowana i dostępna energia jest niższa od progów zapłonu; płytka wspiera konstrukcję bariery, zamiast ją utrudniać.
• Mocna konstrukcja — grubsza miedź, konserwatywna gęstość prądu i wykończenie o wysokiej niezawodności — dzięki temu nic nie ulegnie uszkodzeniu w trakcie eksploatacji oprawy.

Co najważniejsze, muszą one być skoordynowane z obudową i ścieżką certyfikacji. Pracujemy zgodnie ze specyfikacją producenta oprawy i klasą temperaturową, budując płytki tak, aby budżet termiczny, izolacja i metoda ochrony były zgodne z testami przeprowadzanymi przez jednostkę notyfikowaną. Gdy silnik, sterownik i płytki ochronne są produkowane przez jednego producenta według jednego skoordynowanego planu termicznego i izolacyjnego, oprawa oświetleniowa uzyskuje certyfikację szybciej i z mniejszą liczbą przeróbek niż w przypadku, gdy płytki są pozyskiwane oddzielnie i okazują się niekompatybilne podczas testów.

Dostarczamy klientom dokumentację potrzebną do poparcia ich certyfikacji — deklaracje materiałowe, zapisy konstrukcyjne, dane termiczne i identyfikowalność — jasno informując, że sam certyfikat dotyczy gotowej, przetestowanej oprawy oświetleniowej.

Płyta umieszczona wewnątrz oprawy przeciwwybuchowej

Podobnie jak inne oprawy przemysłowe, oprawa przeciwwybuchowa to system wielopłytkowy – a w tym przypadku koordynacja między płytkami to nie tylko kwestia wydajności, ale także element zachowania bezpieczeństwa. Każda płytka to osobna rodzina płytek PCB, a ich wspólne budowanie pozwala zachować spójność budżetu termicznego i izolacyjnego:

• Lekki silnik — rdzeń aluminiowy lub miedziany PCB z rdzeniem metalowym Zaprojektowano je tak, aby zapewniały niską temperaturę powierzchni w klasie T oprawy, a nie tylko maksymalną jasność.
• Płyta sterownika — doniczkowy lub powlekany Płytka drukowana sterownika LED z zachowawczym obniżaniem wartości znamionowych, ponieważ ciepło sterownika przyczynia się do limitu temperatury powierzchni, jaki musi spełnić cała oprawa.
• Płyta przeciwprzepięciowa i ochronna — w obiektach przemysłowych i na terenach niebezpiecznych na zewnątrz występują poważne zjawiska przejściowe; ciężka miedź Stopień ochrony chroni kierowcę i zapobiega eskalacji błędów.
• Tablica sterowniczo-monitorująca — ściemnianie, przełączanie, a w niektórych oprawach monitorowanie temperatury lub usterek na płytce niskonapięciowej skoordynowanej ze sterownikiem oraz skoordynowanej ze sterownikiem i logiką monitorującą.
• Płyta awaryjna/akumulatorowa — wiele opraw oświetleniowych przeznaczonych do stref niebezpiecznych musi pozostać włączonych podczas awarii zasilania, co wymaga użycia baterii i płytka zabezpieczająca baterię która sama musi sprostać wymaganiom środowiska.

Powód, dla którego wszystkie te elementy budujemy u jednego producenta, jest tutaj bardziej oczywisty niż w przypadku zwykłego oświetlenia. Klasa temperaturowa to budżet wspólny dla każdej płytki — jeśli sterownik nagrzewa się bardziej niż planowano, pochłania to wymagany margines bezpieczeństwa, a oprawa może nie przejść certyfikacji. Gdy jedna fabryka projektuje i testuje cały stos zgodnie z jednym planem termicznym i izolacyjnym, budżet pozostaje spójny. Pozyskiwanie płytek osobno sprzyja dokładnie takiemu rodzajowi niedopasowania, jaki ujawnia się dopiero podczas kosztownych testów certyfikacyjnych.

Inżynieria podłoża, pełzania i prześwitu

Dwie dyscypliny na poziomie zarządu zasługują na osobną wzmiankę, ponieważ to w ich przypadku zarządy ds. niebezpiecznych lokalizacji różnią się najbardziej od zwykłych zarządów ds. oświetlenia.

Wybór podłoża jest napędzana przez klasę temperaturową. Wyższa przewodność dielektryczna aluminium Rdzeń lub rdzeń miedziany, tam gdzie wymaga tego obciążenie, utrzymuje temperaturę powierzchni na niskim poziomie z pewnym marginesem. W przypadku opraw o najwyższej temperaturze lub najwyższym strumieniu stosujemy podłoża ceramiczne (Al₂O₃ lub AlN), które łączą w sobie doskonałą wydajność termiczną ze stabilnością wymiarową, co jest zaletą w trudnych warunkach.

Pełzanie i prześwit Inżynieria utrzymuje przewody o różnym potencjale w wystarczającej odległości od siebie, aby zapobiec powstawaniu łuku elektrycznego i ściekaniu, dobierając odpowiedni rozmiar do napięcia roboczego i stopnia zanieczyszczenia środowiska. W strefie zagrożonej wybuchem nie jest to formalność — łuk elektryczny jest właśnie tym, czego ma zapobiegać cała instalacja. Projektujemy te odległości ostrożnie i weryfikujemy je z tabelami obowiązujących norm.

Łącznie decyzje dotyczące podłoża i odstępu zmieniają standardowy moduł oświetleniowy w płytkę, którą można umieścić w certyfikowanej obudowie przeciwwybuchowej.

Zalewanie, powlekanie i izolacja termiczna

Ochrona środowiska jest obowiązkowa, a nie opcjonalna w przypadku elektroniki przeznaczonej do pracy w strefach niebezpiecznych. Zapewniamy ją wewnętrznie, dzięki czemu jest ona projektowana jako część płytki, a nie dodawana przez firmę zewnętrzną:

• Potting — pełna hermetyzacja sekcji napędowej lub energetycznej zapewniająca ochronę Ex m, odporność na wibracje i uszczelnienie antykorozyjne w jednej operacji.
• Powłoka ochronna — ochrona przed wilgocią i gazami korozyjnymi w przypadku desek, które nie są całkowicie zalane.
• Wodoodporna i uszczelniona konstrukcja — w przypadku miejsc niebezpiecznych, które są również środowiskami wilgotnymi lub narażonymi na zmywanie, takich jak platformy wiertnicze i zakłady przetwórstwa spożywczego/chemicznego.
• Powstrzymywanie termiczne — materiał ochronny i ścieżka cieplna płytki są zaprojektowane tak, aby zalewa nie zatrzymywała ciepła i nie powodowała przekroczenia przez urządzenie jego klasy temperaturowej.

Współistnienie zalewania i odprowadzania ciepła to prawdziwy kompromis inżynieryjny, a dzięki budowie obu na tej samej linii udaje nam się zachować parametry urządzenia w klasie T, jednocześnie całkowicie uszczelniając elektronikę.

Sterowniki i płyty zasilające, które przetrwają w terenie

Sterownik jest elementem, który najprawdopodobniej ograniczy żywotność urządzenia w strefie zagrożonej wybuchem, dlatego budujemy płyty sterowników konserwatywnie: obniżone elektrolity lub alternatywy o długiej żywotności, wytrzymałe korekcja współczynnika mocy Aby zapewnić zgodność z normami przemysłowymi, szeroką tolerancję na niestabilne zasilanie w miejscu instalacji oraz ochronę przeciwprzepięciową dopasowaną do lokalizacji. Ponieważ ciepło emitowane przez sterownik jest uwzględniane w klasie temperaturowej oprawy, zaprojektowaliśmy go tak, aby działał w niskiej temperaturze w szczelnej obudowie, a nie na granicy swoich możliwości.

W przypadku, gdy oprawa wymaga awaryjnego działania, akumulator i elektronika zabezpieczająca są konstruowane i testowane zgodnie z tymi samymi standardami środowiskowymi — nie ma sensu stosować wytrzymałej oprawy oświetleniowej z delikatną płytką zapasową w środku.

Możliwości płytek PCB odpornych na wybuch w skrócie

W poniższej tabeli podsumowujemy to, co wnosimy do oświetlenia przeznaczonego do stref niebezpiecznych:

Podczas bezpłatnego przeglądu DFM zalecamy konstrukcję odpowiadającą Twojej koncepcji ochrony i klasie temperaturowej, a także dostarczamy dokumentację niezbędną do uzyskania certyfikatu.

Dlaczego warto budować z pomocą kompleksowej fabryki płytek PCB

Oświetlenie w miejscach niebezpiecznych to najwyraźniejszy przykład jednego, kompetentnego producenta. Klasa temperaturowa i budżet izolacji są wspólne dla silnika, sterownika i płyt ochronnych, więc ich oddzielne zbudowanie grozi niezgodnością, która ujawnia się dopiero podczas certyfikacji. Warsztat zajmujący się wyłącznie rdzeniami metalowymi, ogólny warsztat FR-4 lub firma handlowa wymuszają koordynację tych płyt po fakcie – dokładnie wtedy, gdy naprawa jest najbardziej kosztowna.

Firma Highleap Electronics buduje płytki silnika, sterownika, układu przeciwprzepięciowego, sterującego i akumulatorów w jednym zakładzie spełniającym normę ISO 9001, zgodnie z jednym skoordynowanym planem termicznym i izolacyjnym, obejmującym zalewanie, powlekanie, wykonanie zgodnie z normą IPC klasy 3, wypalanie oraz dokumentację, której oczekuje jednostka notyfikowana. Prosimy o przesłanie specyfikacji i klasy temperaturowej do naszego Montaż PCB skontaktuj się z naszym zespołem, aby uzyskać wycenę w ciągu 24 godzin.

Jak zamówić — pliki, minimalne zamówienie i czas realizacji

Zamówienie płytek LED przeciwwybuchowych od Highleap Electronics rozpoczyna się od specyfikacji oprawy, koncepcji ochrony i klasy temperaturowej. Każda wycena obejmuje bezpłatny przegląd projektu pod kątem możliwości produkcji (DFM), a minimalne zamówienie to pojedyncza sztuka bez dopłaty za prototyp.

Jakie pliki wysłać

• Tylko produkcja PCB — Pliki Gerber RS-274X (wszystkie warstwy miedzi, maski lutowniczej i sitodruku), plik wierceń Excellon, obrys płytki na warstwie mechanicznej oraz notatki dotyczące produkcji obejmujące podłoże, dielektryk, wagę miedzi, wykończenie powierzchni i kolor maski lutowniczej.
• Montaż PCB (PCBA) — powyższe, a także wykaz materiałów z numerami części producenta i ich ilością oraz plik Pick-and-Place (Centroid) dla komponentów SMT.
• Elektronika pod klucz — powyższe oraz pliki mechaniczne (STEP/DXF) dotyczące radiatora lub obudowy, szczegółów optyki lub obiektywu, specyfikacji sterownika lub sterowania, oprogramowania układowego (jeśli dotyczy) oraz wszelkich materiałów graficznych marki lub opakowania. Jeśli brakuje plików, prosimy o przesłanie posiadanych, a nasz zespół inżynierów zidentyfikuje braki podczas weryfikacji DFM.

Minimalne zamówienie i cena

• Minimalna ilość zamówienia wynosi Jednostka 1 zarówno za wykonanie, jak i montaż, bez karnych opłat za prototyp.
• Ceny hurtowe spadają przy 10, 50, 100, 500 i 1,000+ jednostkach.
• Zachowujemy Twoje pliki, dzięki czemu przy kolejnych zamówieniach nie musisz już ponownie wyceniać kosztów inżynierii.

Czasy realizacji

• Produkcja PCB — standardowo od 5 do 7 dni roboczych; ekspresowo od 24 do 48 godzin, zależnie od potwierdzenia pojemności.
• Montaż PCB (PCBA) — od 7 do 12 dni roboczych, wliczając w to dostarczenie komponentów; 5 dni ekspresowych w przypadku zestawienia materiałów dostępnego w magazynie.
• Moduły gotowe do użycia — zwykle od 12 do 18 dni roboczych w zależności od podłoża, zabezpieczenia i objętości.
• Wszystkie terminy realizacji zamówienia są zawarte w ofercie i zaczynają obowiązywać od momentu potwierdzenia zamówienia i zatwierdzenia pliku.

Certyfikaty i normy: ISO 9001 zarządzanie jakością, IPC klasy 2 i klasy 3 Wykonanie, AOI i testy funkcjonalne każdej płytki, z możliwością prześwietlenia rentgenowskiego, ICT i wypalenia. Wysyłamy do ponad 40 krajów z pełnym śledzeniem i na życzenie udostępniamy dokumentację zgodności. Na początek wyślij pliki Gerber i BOM e-mailem Odpowiemy w ciągu jednego dnia roboczego.

Płytka PCB LED odporna na wybuch — często zadawane pytania

Czy płytka PCB może być sama w sobie „odporna na wybuch”?

Nie — certyfikat przeciwwybuchowości lub Ex dotyczy gotowej, przetestowanej oprawy oświetleniowej, ocenionej przez jednostkę notyfikowaną zgodnie z normami takimi jak seria IEC/EN 60079 (oraz ATEX, IECEx lub UL/CSA). Płytka PCB spełnia wymagania certyfikacji: utrzymuje temperaturę powierzchni w klasie temperaturowej oprawy, przestrzegając odstępu izolacyjnego i drogi upływu oraz jest zalewana lub powlekana w sposób zapewniający odpowiednie warunki środowiskowe. Tworzymy płytki zgodnie z tymi wymaganiami i dostarczamy dokumentację konstrukcyjną i termiczną, której potrzebujesz do certyfikacji.

Jak utrzymać silnik świetlny w klasie temperaturowej odpowiedniej dla danej oprawy?

Projektując ścieżka termiczna i dobór podłoża do granicy klasy z marginesem. Zwykle oznacza to aluminium o wyższej przewodności. metalowy rdzeń rdzeń, rdzeń miedziany do większych obciążeń lub ceramiczny Dla najbardziej wymagających opraw, w połączeniu z ostrożnym obniżaniem mocy sterownika, aby jego ciepło nie przewyższyło dopuszczalnego poziomu temperatury powierzchni. Przed wprowadzeniem na rynek weryfikujemy temperaturę pod pełnym obciążeniem i w wysokiej temperaturze otoczenia.

Czy zabezpieczasz i malujesz deski przed korozją i wilgocią w środowisku niebezpiecznym?

Tak. Zapewniamy pełne zalewanie/hermetyzację w celu zapewnienia ochrony Ex m i uszczelnienia przed wibracjami. Powłoka ochronna w przypadku wilgoci i gazów korozyjnych oraz wodoodporna konstrukcja w przypadku miejsc mycia lub montażu na morzu — wszystko na miejscu, więc ochrona i ścieżka cieplna płyty są projektowane razem, a nie dodawane osobno.

Czy budujecie również płytki sterownika, przeciwprzepięciowe i awaryjne, a także silnik oświetlenia?

Tak, a w przypadku urządzeń w niebezpiecznych lokalizacjach ma to większe znaczenie niż zwykle. Klasa temperaturowa to budżet wspólny dla wszystkich płytek, więc budujemy silnik, zalewamy kierowca, stopień przepięcia, tablica sterownicza i wszelkie sytuacje awaryjne/ochrona baterii wdrożyć jeden skoordynowany plan i testować je razem — unikając w ten sposób rozbieżności, które pojawiają się podczas certyfikacji, gdy płyty pochodzą od różnych dostawców.

Jakie standardy jakości i dokumentację udostępniacie?

Budujemy zgodnie z klasą IPC 3 dla programów dla stref niebezpiecznych w zakładzie ISO 9001, z AOI dla każdej partii, prześwietleniem rentgenowskim dla obszarów o dużej gęstości, badanie wypalania i weryfikację termiczną, a także pełną identyfikowalność materiałów, partii i operatora. Dostarczamy dokumentację konstrukcyjną, dane termiczne oraz deklaracje RoHS/REACH na poparcie certyfikacji oprawy, a sam certyfikat Ex jest wystawiany dla gotowej oprawy.