Praegu on soojuse hajutamiseks kasutatud suure võimsusega LED-iga kolme tüüpi PCB-sid: tavaline kahepoolne vaskkattega plaat (FR4), alumiiniumisulamipõhine tundlik vaskplaat (MCPCB), painduv kile-PCB liimiga alumiiniumisulamist plaadil.
Soojuse hajumise efekt on seotud vasekihi ja metallikihi paksuse ning isolatsioonikandja soojusjuhtivusega. Tavaliselt kasutatakse 35 um vasekihi ja 1,5 mm alumiiniumisulamist MCPCB-d. Paindlik PCB on liimitud alumiiniumisulamist plaadile. Loomulikult on kõrge soojusjuhtivusega MCPCBS-l parimad soojusnäitajad, kuid ka hind tõuseb.
Siin on mõned andmed võetud arvutusnäidetena ettevõtte NICHIA ettevõtte MÕÕTMISE TC näitest. Tingimused on järgmised: LED: 3W valge LED, mudel MCCW022, RJC=16℃/W. K-tüüpi termopaari punkttermomeetri mõõtepea, mis on keevitatud jahutusradiaatori külge.
PCB testplaat: kahekihiline vaskkattega plaat (40×40mm), t=1,6mm, keevituspinna vasekihi pindala 1180mm2, tagakülje vasekihi pindala 1600mm2.
LED tööolek: IF-500mA, VF=3,97V
TC=71 ℃ mõõdeti K-tüüpi termopaari punkttermomeetriga. Ümbritseva õhu temperatuur TA=25℃
1. Arvutatakse TJ
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ = 16 ℃/W (500 mA × 3,97 V)
+71 ℃ = 103 ℃
2.RBA arvutatakse
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃–25℃)/1,99 W
=23,1 ℃/W
3. RJA arvutatakse
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1 ℃ W
Kui projekteeritud TJmax on -90 ℃, siis ülaltoodud tingimuste kohaselt arvutatud TJ ei vasta projekteerimisnõuetele. Vaja on vahetada parema soojuseraldusvõimega PCB-d või suurendada selle soojuse hajumise pindala ning testida ja arvutada uuesti kuni TJ≤TJmax.
Teine meetod on see, et kui LED-i UC väärtus on liiga suur, VF=3,65V, kui RJC=9℃/WIF=500mA on asendatud, jäävad muud tingimused muutumatuks, T) saab arvutada järgmiselt:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Üle 71 ℃ arvutamisel on viga, TC uuesti testimiseks tuleks keevitada uus 9 ℃ LED (mõõdetud väärtus on veidi väiksem kui 71 ℃). See pole tegelikult oluline. Pärast 9 ℃ / W LED-i kasutamist ei pea see muutma PCB materjali ja pindala, mis vastab disaininõuetele.
Jahutusradiaator PCB tagaküljel
Kui arvutatud TJmax on palju suurem kui projekteerimisnõue ja struktuur ei võimalda täiendavat pinda, kaaluge trükkplaadi kinnitamist tagasi U-kujulise alumiiniumprofiili külge (või alumiiniumplaadi stantsimist) või jahutusradiaatori külge. Neid kahte meetodit kasutatakse tavaliselt mitme suure võimsusega LED-lampide projekteerimisel. Näiteks ülaltoodud arvutusnäites on trükkplaadi tagaküljele kleebitud 10 ℃/W jahutusradiaator, mille TJ = 103 ℃ ja selle TJ langeb umbes 80 ℃-ni.
Siinkohal tuleb märkida, et ülaltoodud TC mõõdetakse toatemperatuuril (tavaliselt 15–30 ℃). Kui LED-lambi TA ümbritseva õhu temperatuur on kõrgem kui toatemperatuur, on tegelik TJ suurem kui toatemperatuuril mõõdetud arvutatud TJ, seega tuleks seda tegurit projekteerimisel arvestada. Kui test viiakse läbi termostaadis, on kõige parem reguleerida temperatuur kasutamisel kõrgeimale ümbritseva õhu temperatuurile.
Lisaks sellele, olenemata sellest, kas PCB on paigaldatud horisontaalselt või vertikaalselt, on selle soojuse hajumise tingimused erinevad, millel on teatav mõju TC mõõtmisele. Soojuse hajumist mõjutavad ka lambi kesta materjal, suurus ja soojuseraldusava. Seetõttu peaks kujunduses olema teatud mänguruumi.
Postitusaeg: 23. märts 2022
