Trenutno postoje tri vrste PCB-a koje se primjenjuju sa LED diodama velike snage za odvođenje topline: obična dvostrana ploča presvučena bakrom (FR4), osjetljiva bakarna ploča na bazi aluminijske legure (MCPCB), fleksibilna filmska PCB sa ljepilom na ploči od legure aluminija.
Efekat disipacije toplote povezan je sa slojem bakra i debljinom metalnog sloja i toplotnom provodljivošću izolacionog medija. Obično se koristi MCPCB sa slojem bakra od 35 um i legurom aluminijuma od 1,5 mm. Fleksibilna štampana ploča je zalijepljena na ploču od legure aluminija. Naravno, MCPCBS sa visokom toplotnom provodljivošću imaju najbolje termičke performanse, ali i cena raste.
Ovdje su neki podaci uzeti iz primjera MJERENJA TC kompanije NICHIA kao primjeri proračuna. Uslovi su sledeći: LED:3W bijela LED, model MCCW022, RJC=16℃/W. Mjerna glava termopara tipa K zavarena na hladnjak.
PCB test ploča: dvoslojna ploča presvučena bakrom (40×40mm), t=1.6mm, površina bakarnog sloja površine zavarivanja 1180mm2, bakarni sloj površine leđa 1600mm2.
LED radni status: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71℃ je izmjereno sa termoparom tipa K. Temperatura okoline TA=25℃
1. TJ se izračunava
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W (500mA×3.97V)
+71℃=103℃
2. RBA se obračunava
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1.99W
=23,1℃/W
3. RJA se izračunava
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1℃W
Ako je projektovani TJmax -90℃, TJ izračunat prema gore navedenim uslovima ne može zadovoljiti zahtjeve projekta. Potrebno je promijeniti PCB sa boljim odvođenjem topline ili povećati njegovu površinu odvođenja topline, te ponovo testirati i izračunati do TJ≤TJmax.
Druga metoda je da kada je UC vrijednost LED diode prevelika, VF=3,65V kada se zamijeni RJC=9℃/WIF=500mA, ostali uvjeti ostaju nepromijenjeni, T) se može izračunati kao:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Postoji neka greška u proračunu od 71℃ iznad, treba zavariti novu LED od 9℃W za ponovno testiranje TC (izmjerena vrijednost je nešto manja od 71℃). Nije bitno. Nakon upotrebe 9℃/W LED, ne treba mijenjati materijal i površinu PCB-a, što zadovoljava zahtjeve dizajna.
Rashladni element na poleđini PCB-a
Ako je izračunati TJmax mnogo veći od zahtjeva za dizajn, a struktura ne dozvoljava dodatnu površinu, razmislite o lijepljenju PCB-a natrag na aluminijski profil u obliku slova "U" (ili žigosanje aluminijske ploče) ili lijepljenje na hladnjak. Ove dvije metode se obično koriste u dizajnu višestrukih LED lampi velike snage. Na primjer, u gornjem primjeru proračuna, hladnjak od 10℃/W je zalijepljen na poleđinu PCB-a sa TJ=103℃, a njegov TJ pada na oko 80℃.
Ovdje treba napomenuti da se gornji TC mjeri na sobnoj temperaturi (uglavnom 15~30℃). Ako je temperatura okoline LED lampe TA veća od sobne temperature, stvarni TJ je veći od izračunatog TJ izmjerenog na sobnoj temperaturi, tako da ovaj faktor treba uzeti u obzir pri dizajnu. Ako se ispitivanje provodi u termostatu, najbolje je podesiti temperaturu na najvišu temperaturu okoline kada se koristi.
Osim toga, bilo da je PCB postavljen horizontalno ili vertikalno, njegovi uvjeti odvođenja topline su različiti, što ima određeni utjecaj na mjerenje TC. Materijal školjke, veličina i otvor za rasipanje toplote lampe takođe imaju uticaj na rasipanje toplote. Stoga bi u dizajnu trebalo postojati malo slobode.
Vrijeme objave: Mar-23-2022
