Вибухобезпечні світлодіодні друковані плати: плати, драйвери та складання для небезпечних зон

Вибухобезпечне освітлення захищає місця, де одна іскра або гаряча поверхня можуть запалити газ, пару або пил — нафтохімічні заводи, нафтопереробні заводи, морські платформи, зернообробні підприємства, гірничодобувні підприємства, фарбувальні цехи та паливні склади. Сертифікований корпус виконує основне завдання — стримувати будь-яке займання, але електроніка всередині все ще має бути спроектована таким чином, щоб вона взагалі не стала джерелом займання: контрольована температура поверхні, відсутність відкритої енергії та компоненти, які витримують жорсткі, агресивні, вібраційні середовища протягом багатьох років.

Highleap Electronics — це комплексний завод з виробництва друкованих плат та друкованих плат (PCBA) , а освітлення для вибухонебезпечних зон є однією з вимогливих промислових програм, для яких ми створюємо світильники. Ми не сертифікуємо готові світильники — це роль виробника світильників та уповноваженого органу — але ми створюємо світловий двигун, драйвер, плати захисту від перенапруги та плати керування відповідно до вимог щодо теплового захисту, захисту від струмів витоку та струмів витоку, що дозволяє світильникам пройти сертифікацію та вижити в польових умовах. У цьому посібнику пояснюється, як плати відповідають вимогам щодо вибухонебезпечних зон та що ми виробляємо. Ширша категорія знаходиться на нашій сторінці виробника друкованих плат світлодіодного освітлення.

Швидка відповідь: У вибухобезпечному світильнику сертифікований корпус містить можливі вибухи, але друковані плати повинні запобігати їх утворенню: світловий двигун повинен працювати при низькій, контрольованій температурі поверхні, драйвер повинен бути герметизований або покритий для захисту від навколишнього середовища, а схеми повинні враховувати шляхи витоку та зазори, щоб не було шляху дуги. Highleap Electronics виготовляє та збирає всі ці плати відповідно до корпусів класу захисту Ex/ATEX/IECEx, класу захисту IPC 3 з герметизацією, конформним покриттям та випалюванням, мінімальне замовлення 1.

Чого насправді вимагає «вибухозахист» від електроніки

Важливо бути точним у термінах. «Вибухобезпечний» або «вогнетривкий» (Ex d) світильник використовує міцний корпус, призначений для стримування внутрішнього вибуху та запобігання його поширенню в навколишню атмосферу. Інші концепції захисту — підвищена безпека (Ex e), герметизація (Ex m) та іскробезпека (Ex i) — зменшують енергію, доступну для займання будь-чого. Реальні світильники часто поєднують концепції, і плати повинні відповідати тому, що застосовується.

Якою б не була концепція, електроніка має відповідати кільком суворим вимогам: максимальна температура поверхні повинна залишатися в межах температурного класу світильника (T-rating) навіть за повної потужності та високих температур навколишнього середовища; не повинно бути жодного відкритого гарячого компонента або джерела дуги, які не враховує метод захисту; і кожна плата повинна витримувати корозійні, вологі, вібраційні та температурні циклічні умови без деградації. Тому плата розроблена з урахуванням, перш за все, температури та ізоляції, а потім світловіддачі.

Як друкована плата підтримує дотримання вимог щодо небезпечних зон

Друкована плата сама по собі не має сертифіката Ex — сертифікація застосовується до готового світильника, випробуваного уповноваженим органом на відповідність відповідному стандарту (серія IEC/EN 60079 та регіональні схеми, такі як ATEX у Європі, IECEx на міжнародному рівні та UL/CSA для північноамериканських систем класів/підрозділів та зон). Але конструкція плати є вирішальною для того, чи світильник зможе пройти випробування, і виробник, який розуміє це, будує світильник зовсім інакше, ніж той, хто розглядає його як універсальний світловий двигун.

Ось фактори на рівні ради директорів, які підтримують дотримання вимог щодо небезпечних зон, і як ми розробляємо кожен з них:

• Контрольована температура поверхні (клас T) — найважливіший фактор. Світловий двигун та драйвер повинні підтримувати температуру кожної поверхні нижче граничного значення температурного класу світильника. Ми проектуємо Тепловий дизайн світлодіодів і виберіть металевий сердечник підкладку, щоб температура з'єднання та поверхні залишалася в межах класу з запасом, оскільки плата, яка нагрівається, може дискваліфікувати корпус, що в іншому випадку відповідає вимогам.
• Шлях витоку та зазор — достатня відстань між провідниками з різними потенціалами запобігає утворенню відстеження та дуги. Ми розміщуємо плати з урахуванням шляхів витоку та вільних зазорів, необхідних для робочої напруги та ступеня забруднення, що є суворішим, ніж у звичайній комерційній практиці.
• Герметизація та заливка (Ex m) — там, де концепція захисту базується на герметизації, ми герметизуємо плату таким чином, щоб енергійні компоненти були герметизовані та не могли контактувати з атмосферою. Герметизація також одночасно запобігає вібрації та корозії.
• Конформне покриття — для стійкості до вологості та агресивних газів, наші конформне покриття захищає збірку в середовищах, які можуть спричинити корозію незахищеної плати.
• Обмеження енергії компонента — для іскробезпечних секцій, компонування та вибір компонентів забезпечують збережену та доступну енергію нижче порогів займання; плата підтримує конструкцію бар'єра, а не бореться з нею.
• міцна конструкція — важча мідь, консервативна щільність струму та високонадійне покриття, завдяки чому протягом терміну служби приладу нічого не деградує та не призведе до несправності.

Найголовніше, що вони мають бути узгоджені з корпусом та процесом сертифікації. Ми працюємо відповідно до специфікацій та температурного класу виробника світильників, виготовляючи плати таким чином, щоб тепловий бюджет, ізоляція та метод захисту відповідали тому, що перевірятиме уповноважений орган. Коли плати двигуна, драйвера та захисту виготовляються одним виробником за одним узгодженим планом теплової та ізоляційної обробки, світильник отримує сертифікацію швидше та з меншою кількістю циклів перепроектування, ніж коли плати постачаються окремо та виявляються несумісними під час тестування.

Ми надаємо клієнтам документацію, необхідну для підтвердження їхньої сертифікації — декларації матеріалів, будівельні записи, теплові дані та дані про відстеження — чітко зазначаючи, що сам сертифікат належить готовому, перевіреному світильнику.

Плата, встановлена ​​всередині вибухобезпечного світильника

Як і інші промислові світильники, вибухобезпечний світильник — це багатоплатна система, і тут координація між платами — це не просто особливість продуктивності, а частина дотримання меж безпеки. Кожна плата — це окреме сімейство друкованих плат, і їх спільне складання — це спосіб підтримувати узгодженість теплового та ізоляційного бюджетів:

• Легкий двигун — алюмінієвий або мідний сердечник друкована плата з металевим сердечником розроблений для низької температури поверхні в межах T-класу світильника, а не лише для максимальної яскравості.
• Плата водія — у горщику або з покриттям Друкована плата драйвера світлодіодів з консервативним зниженням номінальних характеристик, оскільки тепло драйвера впливає на бюджет температури поверхні, якому повинен відповідати весь прилад.
• Плата захисту від перенапруги — промислові та відкриті небезпечні об'єкти стикаються з серйозними перехідними процесами; важка мідь Ступінь захисту захищає водія та запобігає ескалації несправностей.
• Плата керування та моніторингу — регулювання яскравості, перемикання та, в деяких світильниках, моніторинг температури або несправностей на низьковольтній платі, узгодженій з драйвером та узгодженій з драйвером і логікою моніторингу.
• Аварійна/акумуляторна плата — багато світильників для вибухонебезпечних зон повинні залишатися увімкненими під час відключення електроенергії, що передбачає додавання акумулятора та плата захисту акумулятора що саме по собі має відповідати навколишньому середовищу.

Причина створювати всі ці пристрої одним виробником тут більш вагома, ніж у звичайному освітленні. Температурний клас – це бюджет, спільний для кожної плати: якщо драйвер нагрівається сильніше, ніж заплановано, це вичерпує запас, необхідний двигуну, і світильник може не пройти сертифікацію. Коли один завод проектує та тестує весь стек за єдиним планом теплової та ізоляційної обробки, цей бюджет залишається узгодженим. Окреме постачання плат призводить саме до такої невідповідності, яка проявляється лише під час дорогих сертифікаційних випробувань.

Інженерія підкладки, шляхів витоку та зазорів

Дві дисципліни на рівні ради заслуговують на окрему увагу, оскільки саме в них ради з питань небезпечних зон найбільше відрізняються від звичайних рад з питань освітлення.

Вибір підкладки залежить від температурного класу. Алюмінієвий сердечник з вищою діелектричною провідністю або мідний сердечник, де цього вимагає навантаження, з певним запасом знижує температуру поверхні. Для світильників з найвищими температурами або найвищим потоком ми використовуємо керамічні підкладки (Al₂O₃ або AlN), які поєднують чудові теплові характеристики зі стабільністю розмірів, що є перевагою жорстких умов експлуатації.

Завдяки інженерії шляхів витоку та зазорів провідники з різними потенціалами знаходяться на достатній відстані один від одного, щоб запобігти витоку та дуговому утворенню, а розмір підбирається відповідно до робочої напруги та ступеня забруднення навколишнього середовища. У вибухонебезпечній зоні це не формальність — дуга — це саме те, чого існує весь світильник, щоб запобігти. Ми проектуємо ці відстані консервативно та перевіряємо їх відповідно до таблиць чинного стандарту.

Разом, рішення щодо підкладки та відстані перетворюють звичайний світловий двигун на плату, яка може працювати всередині сертифікованого вибухозахищеного світильника.

Заливка, покриття та термоізоляція

Захист навколишнього середовища є обов'язковим, а не необов'язковим для електроніки, що працює у вибухонебезпечних середовищах. Ми забезпечуємо його власними силами, тому він спроектований як частина плати, а не доданий третьою стороною:

• Готуючись — повна герметизація драйверної або енергосистеми для захисту Ex m, вібростійкості та герметизації від корозії за одну операцію.
• Конформне покриття — захист від вологи та корозійних газів для плат, які не повністю залиті герметиком.
• Водонепроникна та герметична конструкція — для небезпечних об’єктів, які також є вологими або змивними середовищами, такими як морські об’єкти та підприємства харчової/хімічної промисловості.
• Теплове стримування — захисний матеріал та тепловий шлях плати розроблені разом, тому герметизація не затримує тепло та не виштовхує прилад за межі його температурного класу.

Співіснування герметизації та терморегуляції – це справжній інженерний компроміс, і побудова обох на одній лінії – це спосіб зберегти світильник у межах його Т-класу, водночас повністю герметизуючи електроніку.

Драйвери та плати живлення, які витримають польові умови

Драйвер – це компонент, який найімовірніше обмежує термін служби світильника для вибухонебезпечної зони, тому ми створюємо плати драйверів консервативно: зі зниженими номінальними електролітами або альтернативами з тривалим терміном служби, надійною корекцією коефіцієнта потужності для відповідності промисловим вимогам, широким допуском вхідного сигналу для нестабільного живлення на місці та захистом від перенапруги, підібраним відповідно до місця розташування. Оскільки тепло драйвера враховується при температурному класі світильника, ми проектуємо його таким чином, щоб він працював охолодженим у герметичному корпусі, а не на межі своїх номінальних значень.

Якщо світильник потребує аварійного режиму роботи, акумулятор та захисна електроніка виготовляються та перевіряються за тим самим екологічним стандартом — немає сенсу використовувати міцний світильник з крихкою резервною платою всередині.

Огляд можливостей вибухозахищених друкованих плат

У таблиці підсумовано, що ми пропонуємо для освітлювальних щитів для небезпечних зон:

Під час безкоштовної перевірки DFM ми рекомендуємо конструкцію, яка відповідає вашій концепції захисту та температурному класу, а також надаємо документи, необхідні для вашої сертифікації.

Чому варто будувати з комплексним заводом з виробництва друкованих плат

Освітлення для небезпечних зон – це найяскравіший випадок для одного кваліфікованого виробника. Температурний клас та бюджет ізоляції є спільними для двигуна, драйвера та захисних плат, тому їх окреме виготовлення ризикує невідповідністю, яка проявляється лише під час сертифікації. Цех, що виробляє лише металеві сердечники, загальний цех FR-4 або торгова компанія, кожен з них змушує узгоджувати ці плати постфактум – саме тоді, коли ремонт найдорожчий.

Компанія Highleap Electronics виготовляє плати двигуна, драйвера, перенапруги, керування та акумулятора на одному об'єкті, що відповідає стандарту ISO 9001, за одним узгодженим планом теплової та ізоляційної обробки, включаючи заливку, покриття, виготовлення за стандартом IPC Class 3, випалювання та документацію, яку очікує ваш уповноважений орган. Надішліть свою специфікацію та температурний клас нашій команді збірки друкованих плат, щоб отримати цінову пропозицію протягом 24 годин.

Як замовити — файли, мінімальне замовлення та термін виконання

Замовлення вибухозахищених світлодіодних плат від Highleap Electronics починається зі специфікації вашого світильника, концепції захисту та температурного класу. Кожна цінова пропозиція включає безкоштовний огляд технологічності (DFM), а мінімальне замовлення – одна одиниця без доплати за прототип.

Які файли надсилати

• Тільки виготовлення друкованих плат — Файли Gerber RS-274X (всі шари міді, паяльної маски та шовкографії), файл для свердління Excellon, контур плати на механічному шарі та примітки щодо виготовлення, що охоплюють підкладку, діелектрик, вагу міді, обробку поверхні та колір паяльної маски.
• Збірка друкованих плат (PCBA) — вищезазначене, а також специфікація матеріалів із номерами деталей виробника та їх кількістю, а також файл Pick-and-Place (Centroid) для компонентів поверхневого монтажу.
• Електроніка під ключ — вищезазначене, а також файли механічних деталей (STEP/DXF) для радіатора або корпусу, деталі оптики або лінзи, специфікації драйвера або керування, прошивки, якщо застосовується, та будь-яких фірмових або упаковочних зображень. Якщо файли відсутні, надішліть ті, що у вас є, і наша інженерна команда визначить прогалини під час перевірки DFM.

Мінімальна кількість замовлення та ціноутворення

• Мінімальна кількість замовлення становить 1 блок як за виготовлення, так і за складання, без штрафу за прототип.
• Об'ємна ціна знижується на рівні 10, 50, 100, 500 та 1,000+ одиниць.
• Ми зберігаємо ваші файли, тому для повторних замовлень не потрібно повторно розраховувати вартість інженерії.

Терміни виконання

• Виготовлення друкованих плат — Стандартно від 5 до 7 робочих днів; експрес-від 24 до 48 годин, за умови підтвердження місткості.
• Збірка друкованих плат (PCBA) — від 7 до 12 робочих днів, включаючи пошук компонентів; 5 днів експрес-доставка для наявності специфікації на складі.
• Модулі "під ключ" — зазвичай від 12 до 18 робочих днів залежно від основи, захисту та обсягу.
• Усі терміни виконання підтверджені у вашій ціновій пропозиції та починаються з моменту підтвердження замовлення та затвердження файлу.

Сертифікати та стандарти: управління якістю ISO 9001 , якість виготовлення IPC класу 2 та класу 3 , AOI та функціональне тестування кожної плати, а також рентгенівське, ІКТ та скринінг на вигорання. Ми здійснюємо доставку до понад 40 країн з повним відстеженням та надаємо документацію щодо відповідності вимогам на запит. Для вибухобезпечних світлодіодних друкованих плат завантажте файли Gerber, специфікацію продукції (BOM), вимоги до небезпечних зон, примітки щодо заливки або покриття та цільові кількості через форму цінової пропозиції на веб-сайті, щоб Highleap Electronics могла ретельно переглянути виробничий пакет.

Вибухобезпечна світлодіодна плата — Часті запитання

Чи може друкована плата бути «вибухобезпечною» сама по собі?

Ні — сертифікація вибухозахисту або Ex застосовується до готового, перевіреного світильника, оціненого уповноваженим органом на відповідність стандартам, таким як серія IEC/EN 60079 (а також схемам ATEX, IECEx або UL/CSA). Друкована плата підтримує цю сертифікацію: підтримує температуру поверхні в межах температурного класу світильника, дотримується шляху витоку та зазору, а також має герметичне покриття або покриття для навколишнього середовища. Ми виготовляємо плати відповідно до цих вимог і надаємо конструкційну та теплологічну документацію, необхідну для вашої сертифікації.

Як підтримувати світловий двигун у температурному класі світильника?

Шляхом проектування теплового шляху та вибору підкладки з урахуванням граничних значень класу. Зазвичай це означає використання алюмінієвого металевого осердя з вищою провідністю, мідного осердя для вищих навантажень або керамічного для найвимогливіших світильників, у поєднанні з консервативним зниженням номінальних характеристик драйвера, щоб тепло драйвера не підвищувало температуру поверхні вище гранично допустимої. Ми перевіряємо температуру при повному навантаженні та високій температурі навколишнього середовища перед випуском.

Чи покриваєте ви дошки герметиком для використання в агресивних та вологих небезпечних середовищах?

Так. Ми забезпечуємо повне заливання/герметизацію для захисту Ex m та віброізоляції, конформне покриття для захисту від вологи та агресивних газів, а також водонепроникну конструкцію для миття або морських об'єктів — все це власними силами, тому захист та тепловий шлях плати проектуються разом, а не додаються окремо.

Ви виготовляєте плати драйвера, перенапруги та аварійної безпеки, а також світловий двигун?

Так, і для світильників, що працюють у вибухонебезпечних місцях, це важливіше, ніж зазвичай. Температурний клас – це бюджет, який спільно використовується кожною платою, тому ми створюємо двигун, герметичний драйвер , каскад перенапруги, плату керування та будь-яку плату аварійного/ акумуляторного захисту за одним узгодженим планом і тестуємо їх разом, уникаючи невідповідностей, які виникають під час сертифікації, коли плати надходять від різних постачальників.

Які стандарти якості та документацію ви надаєте?

Ми виготовляємо світильник відповідно до класу 3 вимог IPC для програм роботи у вибухонебезпечних зонах на об'єкті ISO 9001, з перевіркою на наявність вибухонебезпечних зон (AOI) на кожній партії, рентгенівським скануванням для щільних зон, скринінгом на вигорання та термічною перевіркою, а також повним відстеженням матеріалів, партій та операторів. Ми надаємо будівельні записи, теплові дані та декларації RoHS/REACH для підтвердження сертифікації вашого світильника, тоді як сам сертифікат Ex надається до готового світильника.