På nuværende tidspunkt er der tre slags PCB påført med højeffekt LED til varmeafledning: almindeligt dobbeltsidet kobberbelagt plade (FR4), aluminiumslegeringsbaseret følsomt kobberplade (MCPCB), fleksibel film-PCB med klæbemiddel på aluminiumslegeringsplade.
Varmeafledningseffekten er relateret til kobberlaget og tykkelsen af metallaget og isoleringsmediets varmeledningsevne. MCPCB med 35um kobberlag og 1,5mm aluminiumslegering bruges generelt. Fleksibelt PCB er limet til aluminiumslegeringsplade. Selvfølgelig har MCPCBS med høj varmeledningsevne den bedste termiske ydeevne, men prisen er også stigende.
Her er nogle data taget fra eksemplet MEASURING TC fra NICHIA Company som beregningseksempler. Betingelserne er som følger: LED: 3W hvid LED, model MCCW022, RJC=16℃/W. Type K termoelement punkttermometer målehoved svejset til køleplade.
PCB-testplade: dobbeltlags kobberbelagt plade (40×40 mm), t=1,6 mm, kobberlagsareal af svejseoverfladen 1180 mm2, kobberlagsareal på bagsiden 1600mm2.
LED-arbejdsstatus: IF-500mA, VF=3,97V
TC=71℃ blev målt med type K termoelementpunkttermometer. Omgivelsestemperaturen TA=25℃
1. TJ beregnes
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W (500mA×3,97V)
+71℃=103℃
2.RBA beregnes
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99W
=23,1 ℃/W
3. RJA beregnes
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1℃W
Hvis den designede TJmax er -90℃, kan TJ beregnet i henhold til ovenstående betingelser ikke opfylde designkravene. Det er nødvendigt at udskifte printet med bedre varmeafledning eller øge dets varmeafledningsareal og teste og beregne igen indtil TJ≤TJmax.
En anden metode er, at når UC-værdien af LED'en er for stor, VF=3,65V, når RJC=9℃/WIF=500mA udskiftes, forbliver andre forhold uændrede, T) kan beregnes som:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Der er en vis fejl i beregningen af 71 ℃ ovenfor, ny 9 ℃ W LED skal svejses for at teste TC igen (den målte værdi er lidt mindre end 71 ℃). Det er lige meget. Efter brug af 9 ℃/W LED behøver det ikke at ændre PCB-materialet og -området, som opfylder designkravene.
Køleplade på bagsiden af PCB
Hvis den beregnede TJmax er meget større end designkravet, og strukturen ikke tillader yderligere areal, kan du overveje at klæbe printet tilbage til den "U"-formede aluminiumsprofil (eller aluminiumspladestempling) eller holde sig til kølepladen. Disse to metoder er almindeligt anvendt i design af flere højeffekt LED-lamper. For eksempel, i ovenstående beregningseksempel er en 10℃/W køleplade klistret på bagsiden af printkortet med TJ=103℃, og dens TJ falder til omkring 80℃.
Det skal her bemærkes, at ovenstående TC måles ved stuetemperatur (generelt 15~30 ℃). Hvis omgivelsestemperaturen for LED-lampen TA er større end rumtemperaturen, er den faktiske TJ højere end den beregnede TJ målt ved stuetemperatur, så denne faktor bør tages i betragtning i designet. Hvis testen udføres i termostaten, er det bedst at justere temperaturen til den højeste omgivende temperatur, når den er i brug.
Derudover, uanset om PCB er installeret vandret eller lodret, er dets varmeafledningsbetingelser forskellige, hvilket har en vis indflydelse på TC-måling. Lampens skalmateriale, størrelse og varmeafledningshul har også indflydelse på varmeafledningen. Derfor bør der være et vist spillerum i designet.
Posttid: 23-mars-2022
