Saat ini, ada tiga jenis PCB yang diaplikasikan dengan LED berdaya tinggi untuk pembuangan panas: papan berlapis tembaga dua sisi biasa (FR4), papan tembaga sensitif berbasis paduan aluminium (MCPCB), PCB film fleksibel dengan perekat pada papan paduan aluminium.
Efek pembuangan panas berhubungan dengan lapisan tembaga dan ketebalan lapisan logam serta konduktivitas termal media isolasi. MCPCB dengan lapisan tembaga 35um dan paduan aluminium 1,5mm umumnya digunakan. PCB fleksibel direkatkan pada pelat paduan aluminium. Tentu saja MCPCBS dengan konduktivitas termal yang tinggi memiliki kinerja termal terbaik, tetapi harganya juga meningkat.
Di sini, beberapa data diambil dari contoh TC PENGUKURAN Perusahaan NICHIA sebagai contoh perhitungan. Kondisinya sebagai berikut: LED: LED putih 3W, model MCCW022, RJC=16℃/W. Kepala pengukur termometer titik termokopel tipe K dilas ke unit pendingin.
Papan uji PCB: papan berlapis tembaga dua lapis (40×40mm), t=1.6mm, luas lapisan tembaga pada permukaan pengelasan 1180mm2, luas lapisan tembaga bagian belakang 1600mm2.
Status kerja LED: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71℃ diukur dengan termometer titik termokopel tipe K. Suhu sekitar TA=25℃
1. TJ dihitung
TJ=RJC x PD+TC=RJC (JIKA x VF)+TC
TJ=16℃/W(500mA×3,97V)
+71℃=103℃
2.RBA dihitung
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99W
=23,1℃/W
3. RJA dihitung
RJA=RJC+RBA
=16℃/L+23,1℃W
=39,1℃W
Jika TJmax yang dirancang adalah -90℃, maka TJ yang dihitung berdasarkan kondisi di atas tidak dapat memenuhi persyaratan desain. Perlu mengganti PCB dengan pembuangan panas yang lebih baik atau menambah area pembuangan panasnya, dan menguji serta menghitung lagi hingga TJ≤TJmax.
Cara lainnya adalah ketika nilai UC LED terlalu besar, VF=3.65V ketika RJC=9℃/WIF=500mA diganti, kondisi lain tetap tidak berubah, T) dapat dihitung sebagai:
TJ = 9 ℃ / L + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Ada beberapa kesalahan dalam perhitungan 71℃ di atas, LED 9℃W baru harus dilas untuk menguji ulang TC (nilai yang diukur sedikit lebih kecil dari 71℃). Itu tidak masalah. Setelah menggunakan LED 9℃/W, tidak perlu mengganti material dan area PCB, yang memenuhi persyaratan desain.
Unit pendingin di bagian belakang PCB
Jika TJmax yang dihitung jauh lebih besar dari persyaratan desain, dan struktur tidak memungkinkan area tambahan, pertimbangkan untuk menempelkan kembali PCB ke profil aluminium berbentuk "U" (atau stempel pelat aluminium), atau menempel pada unit pendingin. Kedua metode ini biasanya digunakan dalam desain beberapa lampu LED berdaya tinggi. Misalnya, dalam contoh perhitungan di atas, heat sink 10℃/W ditempelkan di bagian belakang PCB dengan TJ=103℃, dan TJ-nya turun menjadi sekitar 80℃.
Perlu dicatat di sini bahwa TC di atas diukur pada suhu kamar (umumnya 15~30℃). Jika suhu sekitar lampu LED TA lebih besar dari suhu ruangan, maka TJ sebenarnya lebih tinggi dari TJ yang dihitung yang diukur pada suhu kamar, sehingga faktor ini harus dipertimbangkan dalam desain. Jika pengujian dilakukan di termostat, sebaiknya sesuaikan suhu ke suhu lingkungan tertinggi saat digunakan.
Selain itu, apakah PCB dipasang secara horizontal atau vertikal, kondisi pembuangan panasnya berbeda-beda, yang berdampak tertentu pada pengukuran TC. Bahan cangkang, ukuran dan lubang pembuangan panas lampu juga berdampak pada pembuangan panas. Oleh karena itu, harus ada kelonggaran dalam desain.
Waktu posting: 23 Maret 2022
