현재 방열을 위해 고출력 LED를 적용한 PCB에는 일반 양면 구리 코팅 기판(FR4), 알루미늄 합금 기반 민감 구리 기판(MCPCB), 알루미늄 합금 기판에 접착제가 있는 유연한 필름 PCB 등 세 가지 종류가 있습니다.
방열 효과는 구리층, 금속층의 두께, 절연 매체의 열전도도와 관련이 있습니다. 일반적으로 35um 구리층과 1.5mm 알루미늄 합금을 사용한 MCPCB가 사용됩니다. 유연한 PCB는 알루미늄 합금 판에 접착됩니다. 물론 열전도율이 높은 MCPCB가 최고의 열 성능을 갖고 있지만 가격도 오르고 있다.
여기에서는 NICHIA Company의 MEASURING TC 사례에서 일부 데이터를 계산 예로 가져왔습니다. 조건은 다음과 같습니다: LED:3W 백색 LED, 모델 MCCW022, RJC=16℃/W. 방열판에 용접된 K형 열전대 점 온도계 측정 헤드.
PCB 테스트 보드: 이중층 구리 코팅 보드(40×40mm), t=1.6mm, 용접 표면의 구리층 면적 1180mm2, 뒷면의 구리층 면적 1600mm2.
LED 작동 상태: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71℃는 K형 열전대 점 온도계로 측정되었습니다. 주변 온도 TA=25℃
1. TJ를 계산합니다.
TJ=RJC x PD+TC=RJC(IF x VF)+TC
TJ=16℃/W(500mA×3.97V)
+71℃=103℃
2.RBA가 계산됩니다.
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1.99W
=23.1℃/W
3. RJA가 계산됩니다.
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23.1℃W
=39.1℃W
설계된 TJmax가 -90℃인 경우 위의 조건에 따라 계산된 TJ는 설계 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 방열 성능이 좋은 PCB로 교체하거나 방열 면적을 늘려 TJ≤TJmax까지 다시 테스트하고 계산해야 합니다.
또 다른 방법은 LED의 UC 값이 너무 큰 경우 RJC=9℃/WIF=500mA를 교체할 때 VF=3.65V이고 다른 조건은 변경되지 않고 그대로 유지되는 것입니다. T)는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
TJ = 9℃ / W + 71℃ (500ma * 3.65V) = 87.4℃
71℃ 이상 계산에는 약간의 오류가 있습니다. 새로운 9℃W LED를 용접하여 TC를 다시 테스트해야 합니다(측정값은 71℃보다 약간 작습니다). 그것은별로 중요하지 않습니다. 9℃/W LED를 사용한 후에는 PCB 재질과 면적을 변경할 필요가 없어 설계 요구 사항을 충족합니다.
PCB 뒷면의 방열판
계산된 TJmax가 설계 요구 사항보다 훨씬 크고 구조가 추가 공간을 허용하지 않는 경우 PCB를 "U"자 모양의 알루미늄 프로파일(또는 알루미늄 판 스탬핑)에 다시 붙이거나 방열판에 붙이는 것을 고려하십시오. 이 두 가지 방법은 여러 개의 고전력 LED 램프를 설계하는 데 일반적으로 사용됩니다. 예를 들어 위의 계산 예에서 10℃/W 방열판을 TJ=103℃로 PCB 뒷면에 붙이면 TJ가 약 80℃로 떨어진다.
여기서 주의할 점은 위의 TC는 상온(일반적으로 15~30℃)에서 측정한 것입니다. LED 램프(TA)의 주변 온도가 상온보다 높으면 실제 TJ는 상온에서 측정하여 계산된 TJ보다 높으므로 설계 시 이 요소를 고려해야 합니다. 온도 조절기에서 테스트를 수행하는 경우 사용 시 가장 높은 주변 온도로 온도를 조정하는 것이 가장 좋습니다.
또한 PCB를 수평으로 설치하든 수직으로 설치하든 열 방출 조건이 다르며 이는 TC 측정에 일정한 영향을 미칩니다. 램프의 쉘 재질, 크기 및 열 방출 구멍도 열 방출에 영향을 미칩니다. 따라서 디자인에는 어느 정도 여유가 있어야 합니다.
게시 시간: 2022년 3월 23일
