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Las soldaduras led al vacío para los entornos más exigentes. Un requisito indispensable para luminarias para túneles. Investigación, ensayos y posibles conclusiones.

Jordi Verdaguer
Marc Ballbè

JVV Grup
Asselum luminotecnics

La iluminación led para sistemas de iluminación para carreteras y túneles ha experimentado un enorme crecimiento en los últimos años. Los nuevos sistemas con tecnología led ofrecen importantes ventajas sobre la iluminación de sodio de alta presión y halogenuros metálicos, incluido un menor consumo de energía, una vida útil más larga y la posibilidad de aplicar sistemas de control más sofisticados. La tecnología de placas de circuito impreso (PCB) desempeña un papel clave en el diseño de luminarias de led al proporcionar plataformas de interconexión robustas y compactas entre las matrices de leds y la luminaria.

Sin embargo, los sistemas de iluminación led tienen algunas características particulares que pueden provocar que un mal diseño en la fabricación de la PCB provoque consecuencias catastróficas. Como es bien sabido la temperatura de la unión del led afecta a la eficiencia y la vida útil de la luminaria de los leds y por lo tanto a la luminaria. En la parte de ingeniería de producto siempre se tiene en cuenta la disipación térmica entre PCB y el disipador o la propia luminaria como disipador. Pero es en la PCB, donde se encuentra una problemática oculta que puede afectar al rendimiento final de la luminaria, este problema es el de los voids de soldadura en la PCB. 

El Solder voidinges un fenómeno común en todos los ensamblajes de placas electrónicas y empaques de semiconductores. Los huecos o voids son un defecto problemático en los ensamblajes creados con tecnología de montaje en superficie, más concretamente son burbujas de gas o cavidades que pueden formarse en la soldadura de estaño utilizada para conectar los componentes, incluidos los leds, a la placa de circuito impreso.

Durante el proceso de soldadura, especialmente en tecnologías como la soldadura por reflujo, los voids pueden quedar atrapados en la unión entre el terminal del componente (como el led) y la pista de la PCB. Estas burbujas pueden afectar la integridad de la conexión, tanto mecánica  como térmicamente.

La presencia de voids en la soldadura puede influir en diversas propiedades, como la conductividad térmica y eléctrica, y en algunos casos, su resistencia mecánica . Esta disminución de las propiedades mecánicas puede provocar grietas y fallas tempranas en la soldadura del componente (Solder cracks)

El ambiente y entorno de un túnel es mucho más agresivo para la luminaria que el que puede encontrarse en un báculo en una carretera en el exterior. Por ejemplo, las luminarias están encendidas trabajando mas horas, incluso 24h, existen vibraciones provocadas por la propia estructura del túnel y la circulación, y el ambiente de aire es mas agresivo que si estuvieran al aire libre. Es por este motivo, que es importante que los fabricantes de PCB y led controlen y minimicen la formación de voids para asegurar la calidad y la confiabilidad del producto final.

El objetivo de la ponencia es el análisis real y con prototipos de prestaciones lumínicas y mecánicas de distintas PCB con led de uso habitual en luminarias para túneles. Se presentarán como los diferentes formas de gestionar estos voids en la fabricación de PCB para luminarias de túneles pueden afectar realmente a un producto tan complejo como el de una luminaria de leds para iluminación de tuneles. 
Los ensayos se realizarán en un laboratorio acreditado según ISO 17025 por ENAC para mejorar la precisión y baja incertidumbre de las mediciones y así poder realizar las conclusiones de la forma mas neutral y precisa posible.