انواع PCB های مختلف

در حال حاضر، سه نوع PCB با LED پرقدرت برای اتلاف گرما اعمال می شود: تخته معمولی روکش مسی دو طرفه (FR4)، تخته مس حساس مبتنی بر آلیاژ آلومینیوم (MCPCB)، PCB فیلم انعطاف پذیر با چسب روی تخته آلیاژ آلومینیوم.

اثر اتلاف حرارت مربوط به لایه مس و ضخامت لایه فلزی و هدایت حرارتی محیط عایق است. MCPCB با لایه مس 35 میلی متر و آلیاژ آلومینیوم 1.5 میلی متر به طور کلی استفاده می شود. PCB انعطاف پذیر به صفحه آلیاژ آلومینیوم چسبانده شده است. البته MCPCBS با هدایت حرارتی بالا بهترین عملکرد حرارتی را دارد، اما قیمت نیز در حال افزایش است.

در اینجا داده هایی از نمونه MEASURING TC شرکت نیچیا به عنوان مثال محاسبه گرفته شده است. شرایط به شرح زیر است: LED: LED سفید 3W، مدل MCCW022، RJC=16℃/W. سر اندازه گیری دماسنج نقطه ترموکوپل نوع K که به هیت سینک جوش داده شده است.

برد تست PCB: تخته دولایه روکش مسی (40×40mm)، t=1.6mm، سطح لایه مسی سطح جوش 1180mm²مساحت لایه مسی پشت 1600 میلی متر².

وضعیت کار LED: IF-500mA، VF=3.97V

TC=71℃ با دماسنج نقطه ای ترموکوپل نوع K اندازه گیری شد. دمای محیط TA=25℃

1. TJ محاسبه می شود

TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC

TJ=16℃/W (500mA×3.97V)

+71℃=103℃

2.RBA محاسبه می شود

RBA=(TC-TA)/PD

=(71℃-25℃)/1.99W

=23.1℃/W

3. RJA محاسبه می شود

RJA=RJC+RBA

=16℃/W+23.1℃W

=39.1 ℃W

اگر TJmax طراحی شده -90 ℃ باشد، TJ محاسبه شده با توجه به شرایط فوق نمی تواند الزامات طراحی را برآورده کند. باید PCB را با اتلاف حرارت بهتر عوض کرد یا مساحت اتلاف حرارت آن را افزایش داد و مجددا تست و محاسبه کرد تا TJ≤TJmax.

روش دیگر این است که وقتی مقدار UC LED خیلی بزرگ است، VF=3.65V وقتی RJC=9℃/WIF=500mA جایگزین می شود، سایر شرایط بدون تغییر باقی می مانند، T) را می توان به صورت زیر محاسبه کرد:

TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3.65 V) = 87.4 ℃

مقداری خطا در محاسبه 71 ℃ در بالا وجود دارد، LED جدید 9 ℃ W باید برای آزمایش مجدد TC جوش داده شود (مقدار اندازه گیری شده کمی کوچکتر از 71 ℃ است). این واقعا مهم نیست. پس از استفاده از LED 9℃/W، نیازی به تغییر مواد و مساحت PCB نیست که الزامات طراحی را برآورده می کند.