في الوقت الحاضر، هناك ثلاثة أنواع من ثنائي الفينيل متعدد الكلور المطبق مع LED عالي الطاقة لتبديد الحرارة: لوح عادي مطلي بالنحاس على الوجهين (FR4)، لوح نحاسي حساس قائم على سبائك الألومنيوم (MCPCB)، غشاء مرن ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع مادة لاصقة على لوح سبائك الألومنيوم.
ويرتبط تأثير تبديد الحرارة بطبقة النحاس وسمك الطبقة المعدنية والتوصيل الحراري للوسط العازل. يتم استخدام MCPCB مع طبقة النحاس 35um وسبائك الألومنيوم 1.5 مم بشكل عام. يتم لصق ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن على لوحة سبائك الألومنيوم. وبطبيعة الحال، تتمتع MCPCBS ذات الموصلية الحرارية العالية بأفضل أداء حراري، ولكن السعر آخذ في الارتفاع أيضًا.
هنا، تم أخذ بعض البيانات من مثال قياس TC لشركة NICHIA كأمثلة حسابية. الشروط هي كما يلي: LED: 3W LED أبيض، موديل MCCW022، RJC=16°C/W. رأس قياس درجة حرارة مزدوج حراري من النوع K ملحوم بالوعة الحرارة.
لوحة اختبار ثنائي الفينيل متعدد الكلور: لوح مطلي بالنحاس مزدوج الطبقة (40 × 40 مم)، t = 1.6 مم، مساحة طبقة النحاس لسطح اللحام 1180 مم2مساحة طبقة النحاس الخلفية 1600 مم2.
حالة عمل LED: IF-500mA، VF=3.97V
تم قياس TC = 71 درجة مئوية باستخدام مقياس حرارة نقطة مزدوج حراري من النوع K. درجة الحرارة المحيطة TA = 25 درجة مئوية
1. يتم حساب TJ
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ = 16 درجة مئوية/وات (500 مللي أمبير × 3.97 فولت)
+71 درجة مئوية = 103 درجة مئوية
2. يتم حساب RBA
RBA=(TC-TA)/PD
=(71 درجة مئوية -25 درجة مئوية)/1.99 وات
=23.1 درجة مئوية/واط
3. يتم حساب RJA
RJA = RJC + RBA
=16 درجة مئوية/ث+23.1 درجة مئوية واط
=39.1 درجة مئوية واط
إذا كان TJmax المصمم هو -90 درجة مئوية، فإن TJ المحسوب وفقًا للشروط المذكورة أعلاه لا يمكن أن يلبي متطلبات التصميم. من الضروري تغيير PCB مع تبديد أفضل للحرارة أو زيادة مساحة تبديد الحرارة، واختبارها وحسابها مرة أخرى حتى TJ≥TJmax.
هناك طريقة أخرى وهي أنه عندما تكون قيمة UC لـ LED كبيرة جدًا، VF=3.65V عندما يتم استبدال RJC=9°C/WIF=500mA، تبقى الشروط الأخرى دون تغيير، T) يمكن حسابها على النحو التالي:
TJ = 9 درجة مئوية / واط + 71 درجة مئوية (500 مللي أمبير * 3.65 فولت) = 87.4 درجة مئوية
هناك بعض الأخطاء في حساب 71 درجة مئوية أعلاه، يجب لحام LED الجديد 9 درجة مئوية لإعادة اختبار TC (القيمة المقاسة أصغر قليلاً من 71 درجة مئوية). لا يهم حقا. بعد استخدام 9°C/W LED، فإنه لا يحتاج إلى تغيير مادة PCB والمنطقة، مما يلبي متطلبات التصميم.
بالوعة الحرارة على الجزء الخلفي من ثنائي الفينيل متعدد الكلور
إذا كان TJmax المحسوب أكبر بكثير من متطلبات التصميم، والهيكل لا يسمح بمساحة إضافية، ففكر في لصق PCB مرة أخرى على شكل الألومنيوم على شكل "U" (أو ختم لوحة الألومنيوم)، أو التمسك بالمشتت الحراري. تُستخدم هاتان الطريقتان بشكل شائع في تصميم مصابيح LED المتعددة عالية الطاقة. على سبيل المثال، في مثال الحساب أعلاه، تم لصق المشتت الحراري 10°C/W على الجزء الخلفي من PCB مع TJ=103°C، وتنخفض TJ إلى حوالي 80°C.
تجدر الإشارة هنا إلى أنه يتم قياس TC أعلاه في درجة حرارة الغرفة (عموما 15 ~ 30 درجة مئوية). إذا كانت درجة الحرارة المحيطة لمصباح LED TA أكبر من درجة حرارة الغرفة، فإن TJ الفعلي أعلى من TJ المحسوب المقاس في درجة حرارة الغرفة، لذلك يجب أخذ هذا العامل في الاعتبار في التصميم. إذا تم إجراء الاختبار في منظم الحرارة، فمن الأفضل ضبط درجة الحرارة على أعلى درجة حرارة محيطة عند الاستخدام.
بالإضافة إلى ذلك، سواء تم تركيب ثنائي الفينيل متعدد الكلور أفقيًا أو رأسيًا، فإن ظروف تبديد الحرارة الخاصة به مختلفة، مما له تأثير معين على قياس TC. مادة الغلاف والحجم وفتحة تبديد الحرارة للمصباح لها أيضًا تأثير على تبديد الحرارة. ولذلك، ينبغي أن يكون هناك بعض الفسحة في التصميم.
وقت النشر: 23 مارس 2022
