Jelenleg háromféle PCB-t alkalmaznak nagy teljesítményű LED-del a hőelvezetéshez: közönséges kétoldalas rézbevonatú tábla (FR4), alumíniumötvözet alapú érzékeny rézlemez (MCPCB), rugalmas fólia NYÁK ragasztóval alumíniumötvözet táblán.
A hőelvezetési hatás a rézréteggel és a fémréteg vastagságával, valamint a szigetelő közeg hővezető képességével függ össze. Általában 35 um rézréteggel és 1,5 mm-es alumíniumötvözetű MCPCB-t használnak. A rugalmas PCB alumíniumötvözet lemezre van ragasztva. Természetesen a nagy hővezető képességű MCPCBS-nek van a legjobb hőteljesítménye, de az ára is emelkedik.
Itt néhány adat a NICHIA Company MEASURING TC példájából származik számítási példaként. A feltételek a következők: LED: 3W fehér LED, MCCW022 modell, RJC=16℃/W. K típusú hőelemes ponthőmérő mérőfej, hűtőbordára hegesztett.
PCB tesztlap: kétrétegű rézbevonatú tábla (40×40mm), t=1,6mm, a hegesztési felület rézrétegének területe 1180mm2, hátulsó rézréteg területe 1600mm2.
LED üzemállapot: IF-500mA, VF=3.97V
A TC=71℃-t K típusú hőelemes ponthőmérővel mértük. A környezeti hőmérséklet TA=25 ℃
1. TJ kiszámításra kerül
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W (500mA×3,97V)
+71 ℃ = 103 ℃
2. Az RBA kiszámítása
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99W
=23,1 ℃/W
3. Az RJA kiszámítása
RJA=RJC+RBA
=16℃/Szé+23,1℃W
=39,1 ℃W
Ha a tervezett TJmax -90 ℃, akkor a fenti feltételek szerint számított TJ nem felel meg a tervezési követelményeknek. A jobb hőleadású NYÁK-t ki kell cserélni, vagy növelni kell a hőleadási területét, és újra kell tesztelni és számítani TJ≤TJmax-ig.
Egy másik módszer az, hogy ha a LED UC értéke túl nagy, VF=3,65V, ha RJC=9℃/WIF=500mA kicserélődik, a többi feltétel változatlan marad, T) a következőképpen számítható ki:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Van némi hiba a 71 ℃ feletti hőmérséklet kiszámításában, új 9 ℃-os LED-et kell hegeszteni a TC újbóli teszteléséhez (a mért érték valamivel kisebb, mint 71 ℃). Nem igazán számít. A 9℃/W-os LED használata után nem kell megváltoztatnia a PCB anyagát és területét, ami megfelel a tervezési követelményeknek.
Hűtőborda a PCB hátoldalán
Ha a számított TJmax jóval nagyobb, mint a tervezési követelmény, és a szerkezet nem enged további területet, fontolja meg a nyomtatott áramköri lap visszaragasztását az „U” alakú alumíniumprofilra (vagy alumíniumlemez bélyegzésre), vagy a hűtőbordára való ragasztását. Ezt a két módszert gyakran használják több nagy teljesítményű LED-lámpa tervezésénél. Például a fenti számítási példában egy 10 ℃/W-os hűtőbordát ragasztunk a nyomtatott áramköri lap hátuljára TJ=103 ℃ értékkel, és a TJ értéke körülbelül 80 ℃-ra esik.
Itt meg kell jegyezni, hogy a fenti TC-t szobahőmérsékleten (általában 15-30 ℃) mérik. Ha a TA LED lámpa környezeti hőmérséklete nagyobb, mint a szobahőmérséklet, akkor a tényleges TJ nagyobb, mint a szobahőmérsékleten mért számított TJ, ezért ezt a tényezőt kell figyelembe venni a tervezésnél. Ha a tesztet a termosztátban végzik, akkor a legjobb, ha használat közben a hőmérsékletet a legmagasabb környezeti hőmérsékletre állítja be.
Ezen túlmenően, függetlenül attól, hogy a PCB vízszintesen vagy függőlegesen van felszerelve, a hőelvezetési feltételei eltérőek, ami bizonyos hatással van a TC mérésére. A lámpa házának anyaga, mérete és hőleadó nyílása is hatással van a hőelvezetésre. Ezért a tervezésben némi mozgásteret kell hagyni.
Feladás időpontja: 2022. március 23
