Trenutačno postoje tri vrste PCB-a koji se primjenjuju s LED-om velike snage za raspršivanje topline: obična dvostrana ploča presvučena bakrom (FR4), osjetljiva bakrena ploča na bazi aluminijske legure (MCPCB), PCB sa fleksibilnim filmom s ljepilom na ploči od aluminijske legure.
Učinak odvođenja topline povezan je sa slojem bakra i debljinom metalnog sloja te toplinskom vodljivošću izolacijskog medija. Općenito se koristi MCPCB s bakrenim slojem od 35 um i aluminijskom legurom od 1,5 mm. Fleksibilni PCB zalijepljen je na ploču od aluminijske legure. Naravno, MCPCBS s visokom toplinskom vodljivošću imaju najbolje toplinske performanse, ali cijena također raste.
Ovdje su neki podaci preuzeti iz primjera MEASURING TC tvrtke NICHIA kao primjeri izračuna. Uvjeti su sljedeći: LED: 3W bijeli LED, model MCCW022, RJC=16℃/W. Mjerna glava s točkastim termometrom s termoparom tipa K zavarena je na hladnjak.
PCB ispitna ploča: dvoslojna bakrena ploča (40×40 mm), t=1,6 mm, površina bakrenog sloja površine za zavarivanje 1180 mm2, područje bakrenog sloja stražnje strane 1600 mm2.
LED radni status: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71℃ izmjereno je točkastim termometrom s termoparom tipa K. Temperatura okoline TA=25 ℃
1. Izračunava se TJ
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W(500mA×3,97V)
+71℃=103℃
2.Računa se RBA
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99W
=23,1 ℃/W
3. Izračunava se RJA
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1℃W
Ako je projektirani TJmax -90 ℃, TJ izračunat u skladu s gornjim uvjetima ne može zadovoljiti projektne zahtjeve. Potrebno je promijeniti PCB s boljim odvođenjem topline ili povećati njegovo područje odvođenja topline, te ponovno testirati i izračunati do TJ≤TJmax.
Druga metoda je da kada je UC vrijednost LED-a 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 pogreška u izračunu od 71 ℃ iznad, treba zavariti novu LED diodu od 9 ℃W za ponovno testiranje TC (izmjerena vrijednost je nešto manja od 71 ℃). Nije bitno. Nakon korištenja LED dioda od 9 ℃/W, ne treba mijenjati materijal i površinu PCB-a, koji zadovoljava zahtjeve dizajna.
Hladnjak na stražnjoj strani PCB-a
Ako je izračunati TJmax puno veći od zahtjeva dizajna, a struktura ne dopušta dodatnu površinu, razmislite o lijepljenju PCB-a natrag na aluminijski profil u obliku slova "U" (ili na aluminijsku ploču) ili lijepljenje na hladnjak. Ove dvije metode se obično koriste u dizajnu višestrukih LED svjetiljki velike snage. Na primjer, u gornjem primjeru izračuna, hladnjak od 10 ℃/W zalijepljen je na stražnju stranu PCB-a s TJ=103 ℃, a njegov TJ pada na oko 80 ℃.
Ovdje treba napomenuti da se gornji TC mjeri na sobnoj temperaturi (općenito 15~30 ℃). Ako je temperatura okoline LED žarulje TA viša od sobne temperature, stvarni TJ je veći od izračunatog TJ izmjerenog na sobnoj temperaturi, tako da ovaj faktor treba uzeti u obzir pri projektiranju. Ako se ispitivanje provodi u termostatu, najbolje je podesiti temperaturu na najvišu temperaturu okoline kada se koristi.
Osim toga, neovisno o tome je li PCB instaliran vodoravno ili okomito, njegovi uvjeti rasipanja topline su različiti, što ima određeni utjecaj na mjerenje TC. Materijal kućišta, veličina i otvor za raspršivanje topline svjetiljke također utječu na rasipanje topline. Stoga bi u dizajnu trebao postojati određeni prostor.
Vrijeme objave: 23. ožujka 2022
