À l'heure actuelle, il existe trois types de PCB appliqués avec des LED haute puissance pour la dissipation thermique : un panneau ordinaire recouvert de cuivre double face (FR4), un panneau de cuivre sensible à base d'alliage d'aluminium (MCPCB), un PCB à film flexible avec adhésif sur un panneau en alliage d'aluminium.
L'effet de dissipation thermique est lié à la couche de cuivre, à l'épaisseur de la couche métallique et à la conductivité thermique du milieu isolant. Le MCPCB avec une couche de cuivre de 35 um et un alliage d'aluminium de 1,5 mm est généralement utilisé. Le PCB flexible est collé sur une plaque en alliage d'aluminium. Bien entendu, les MCPCBS à haute conductivité thermique ont les meilleures performances thermiques, mais leur prix augmente également.
Ici, certaines données sont tirées de l'exemple de MEASURING TC de la société NICHIA comme exemples de calcul. Les conditions sont les suivantes : LED : LED blanche 3W, modèle MCCW022, RJC=16℃/W. Tête de mesure du thermomètre à thermocouple de type K soudée au dissipateur thermique.
Carte de test PCB : panneau recouvert de cuivre double couche (40 × 40 mm), t = 1,6 mm, zone de couche de cuivre de la surface de soudage 1180 mm2, zone de couche de cuivre du dos 1600 mm2.
État de fonctionnement des LED : IF-500 mA, VF = 3,97 V.
TC = 71 ℃ a été mesuré avec un thermomètre à thermocouple de type K. La température ambiante TA=25℃
1. TJ est calculé
TJ=RJC x PD+TC=RJC (SI x VF)+TC
TJ = 16 ℃/W (500 mA × 3,97 V)
+71℃=103℃
2.RBA est calculé
RBA=(TC-TA)/PD
=(71 ℃-25 ℃)/1,99 W
=23,1℃/W
3. RJA est calculé
RJA = RJC + RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1℃W
Si le TJmax conçu est de -90 ℃, le TJ calculé selon les conditions ci-dessus ne peut pas répondre aux exigences de conception. Il est nécessaire de changer le PCB avec une meilleure dissipation thermique ou d'augmenter sa zone de dissipation thermique, puis de tester et de calculer à nouveau jusqu'à ce que TJ≤TJmax.
Une autre méthode est que lorsque la valeur UC de la LED est trop grande, VF=3,65 V lorsque RJC=9℃/WIF=500mA est remplacé, les autres conditions restent inchangées, T) peut être calculé comme suit :
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Il y a une erreur dans le calcul de 71 ℃ ci-dessus, une nouvelle LED 9 ℃ W doit être soudée pour retester TC (la valeur mesurée est légèrement inférieure à 71 ℃). Cela n'a pas vraiment d'importance. Après avoir utilisé une LED 9 ℃/W, il n'est pas nécessaire de modifier le matériau et la zone du PCB, ce qui répond aux exigences de conception.
Dissipateur thermique à l'arrière du PCB
Si le TJmax calculé est beaucoup plus grand que les exigences de conception et que la structure ne permet pas de zone supplémentaire, envisagez de recoller le PCB sur le profilé en aluminium en forme de « U » (ou l'estampage de la plaque d'aluminium) ou de le coller sur le dissipateur thermique. Ces deux méthodes sont couramment utilisées dans la conception de plusieurs lampes LED haute puissance. Par exemple, dans l'exemple de calcul ci-dessus, un dissipateur thermique de 10 ℃/W est collé à l'arrière du PCB avec TJ=103 ℃, et son TJ chute à environ 80 ℃.
Il convient de noter ici que le TC ci-dessus est mesuré à température ambiante (généralement 15~30℃). Si la température ambiante de la lampe LED TA est supérieure à la température ambiante, le TJ réel est supérieur au TJ calculé mesuré à température ambiante, ce facteur doit donc être pris en compte dans la conception. Si le test est effectué dans le thermostat, il est préférable d'ajuster la température à la température ambiante la plus élevée lors de l'utilisation.
De plus, que le PCB soit installé horizontalement ou verticalement, ses conditions de dissipation thermique sont différentes, ce qui a un certain impact sur la mesure TC. Le matériau de la coque, la taille et le trou de dissipation thermique de la lampe ont également un impact sur la dissipation thermique. Il convient donc de laisser une certaine marge de manœuvre dans la conception.
Heure de publication : 23 mars 2022
