Šiuo metu yra trijų rūšių PCB su didelės galios šviesos diodu šilumai išsklaidyti: įprasta dvipusė variu dengta plokštė (FR4), aliuminio lydinio jautri vario plokštė (MCPCB), lanksti plėvelė PCB su klijais ant aliuminio lydinio plokštės.
Šilumos išsklaidymo efektas yra susijęs su vario sluoksniu ir metalo sluoksnio storiu bei izoliacinės terpės šilumos laidumu. Paprastai naudojamas MCPCB su 35 um vario sluoksniu ir 1,5 mm aliuminio lydiniu. Lanksti PCB yra priklijuota prie aliuminio lydinio plokštės. Žinoma, MCPCBS su dideliu šilumos laidumu pasižymi geriausiomis šiluminėmis savybėmis, tačiau kaina taip pat auga.
Čia kai kurie duomenys paimti iš NICHIA Company TC MATAVIMO pavyzdžio kaip skaičiavimo pavyzdžiai. Sąlygos yra tokios: LED: 3W baltas LED, modelis MCCW022, RJC = 16 ℃/W. K tipo termoporos taškinio termometro matavimo galvutė, privirinta prie šilumos kriauklės.
PCB bandymo plokštė: dvisluoksnė variu dengta plokštė (40 × 40 mm), t = 1,6 mm, vario sluoksnio suvirinimo paviršiaus plotas 1180 mm2, nugarėlės vario sluoksnio plotas 1600mm2.
LED darbo būsena: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71 ℃ buvo išmatuotas K tipo termoporos taškiniu termometru. Aplinkos temperatūra TA=25 ℃
1. Skaičiuojama TJ
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ = 16 ℃ / W (500 mA × 3,97 V)
+71 ℃ = 103 ℃
2.RBA apskaičiuojamas
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃–25℃)/1,99 W
=23,1 ℃/W
3. Skaičiuojama RJA
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1 ℃ W
Jei suprojektuotas TJmax yra -90 ℃, pagal aukščiau nurodytas sąlygas apskaičiuotas TJ negali atitikti projektavimo reikalavimų. Reikia pakeisti PCB su geresniu šilumos išsklaidymo plotu arba padidinti jos šilumos išsklaidymo plotą ir dar kartą išbandyti ir skaičiuoti iki TJ≤TJmax.
Kitas būdas yra tas, kad kai šviesos diodo UC vertė yra per didelė, VF = 3,65 V, kai RJC = 9 ℃ / WIF = 500 mA, kitos sąlygos lieka nepakitusios, T) galima apskaičiuoti taip:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Apskaičiuojant 71 ℃ aukštesnę temperatūrą yra tam tikra klaida, norint pakartotinai išbandyti TC, reikia suvirinti naują 9 ℃ šviesos diodą (išmatuota vertė yra šiek tiek mažesnė nei 71 ℃). Tai nelabai svarbu. Panaudojus 9℃/W šviesos diodą, nereikia keisti PCB medžiagos ir ploto, kuris atitinka projektavimo reikalavimus.
Šilumos kriauklė PCB gale
Jei apskaičiuotas TJmax yra daug didesnis nei projektinis reikalavimas, o konstrukcija neleidžia papildomo ploto, apsvarstykite galimybę priklijuoti PCB atgal prie „U“ formos aliuminio profilio (arba aliuminio plokštės štampavimo) arba priklijuoti prie šilumos kriauklės. Šie du metodai dažniausiai naudojami kuriant kelias didelės galios LED lempas. Pavyzdžiui, aukščiau pateiktame skaičiavimo pavyzdyje 10 ℃/W šilumnešis yra įklijuotas ant PCB galinės pusės, kai TJ = 103 ℃, o jo TJ nukrenta iki maždaug 80 ℃.
Čia reikėtų pažymėti, kad aukščiau nurodytas TC matuojamas kambario temperatūroje (paprastai 15–30 ℃). Jei LED lempos TA aplinkos temperatūra yra didesnė už kambario temperatūrą, faktinis TJ yra didesnis nei apskaičiuotasis TJ, išmatuotas kambario temperatūroje, todėl projektuojant reikia atsižvelgti į šį faktorių. Jei bandymas atliekamas termostate, geriausia naudoti temperatūrą iki aukščiausios aplinkos temperatūros.
Be to, nesvarbu, ar PCB montuojama horizontaliai ar vertikaliai, skiriasi jos šilumos išsklaidymo sąlygos, o tai turi tam tikrą įtaką TC matavimui. Korpuso medžiaga, lempos dydis ir šilumos išsklaidymo anga taip pat turi įtakos šilumos sklaidai. Todėl projektuojant turėtų būti šiek tiek laisvės.
Paskelbimo laikas: 2022-03-23
