For tiden er det tre typer PCB påført med høyeffekts LED for varmeavledning: vanlig dobbeltsidig kobberbelagt bord (FR4), aluminiumslegeringsbasert sensitiv kobberplate (MCPCB), fleksibel film-PCB med lim på aluminiumslegeringsplate.
Varmespredningseffekten er relatert til kobberlaget og tykkelsen på metalllaget og den termiske ledningsevnen til isolasjonsmediet. MCPCB med 35um kobberlag og 1,5mm aluminiumslegering brukes vanligvis. Fleksibelt PCB er limt til aluminiumslegeringsplate. Selvfølgelig har MCPCBS med høy varmeledningsevne den beste termiske ytelsen, men prisen stiger også.
Her er noen data hentet fra eksemplet MEASURING TC fra NICHIA Company som beregningseksempler. Betingelsene er som følger: LED:3W hvit LED, modell MCCW022, RJC=16℃/W. Type K termoelement punkttermometer målehode sveiset til kjøleribbe.
PCB-testplate: dobbeltlags kobberbelagt bord (40×40 mm), t=1,6 mm, kobberlagsareal på sveiseoverflaten 1180 mm2, kobberlagsareal på baksiden 1600mm2.
LED arbeidsstatus: IF-500mA, VF=3,97V
TC=71℃ ble målt med type K termoelementpunkttermometer. Omgivelsestemperaturen TA=25℃
1. TJ er beregnet
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W(500mA×3,97V)
+71℃=103℃
2.RBA beregnes
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99W
=23,1 ℃/W
3. RJA beregnes
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1 ℃W
Hvis designet TJmax er -90 ℃, kan ikke TJ beregnet i henhold til forholdene ovenfor oppfylle designkravene. Det er nødvendig å endre kretskortet med bedre varmeavledning eller øke dets varmeavledningsareal, og teste og beregne på nytt til TJ≤TJmax.
En annen metode er at når UC-verdien til LED-en er for stor, VF=3,65V når RJC=9℃/WIF=500mA erstattes, forblir andre forhold uendret, T) kan beregnes som:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Det er en viss feil i beregningen av 71 ℃ ovenfor, ny 9 ℃ W LED bør sveises for å teste TC på nytt (den målte verdien er litt mindre enn 71 ℃). Det spiller egentlig ingen rolle. Etter å ha brukt 9 ℃/W LED, trenger den ikke å endre PCB-materialet og området, som oppfyller designkravene.
Varmeavleder på baksiden av PCB
Hvis den beregnede TJmax er mye større enn designkravet, og strukturen ikke tillater ekstra areal, bør du vurdere å stikke kretskortet tilbake til den "U"-formede aluminiumsprofilen (eller aluminiumsplatestempling), eller holde seg til kjøleribben. Disse to metodene brukes ofte i utformingen av flere høyeffekts LED-lamper. For eksempel, i beregningseksemplet ovenfor, limes en 10℃/W kjøleribbe på baksiden av PCB-en med TJ=103℃, og dens TJ faller til omtrent 80℃.
Det skal bemerkes her at TC ovenfor måles ved romtemperatur (vanligvis 15~30 ℃). Hvis omgivelsestemperaturen til LED-lampen TA er større enn romtemperatur, er den faktiske TJ høyere enn den beregnede TJ målt ved romtemperatur, så denne faktoren bør vurderes i designet. Hvis testen utføres i termostaten, er det best å justere temperaturen til høyeste omgivelsestemperatur når den er i bruk.
I tillegg, om PCB er installert horisontalt eller vertikalt, er varmeavledningsforholdene forskjellige, noe som har en viss innvirkning på TC-måling. Lampens skallmateriale, størrelse og varmeavledningshull har også innvirkning på varmespredningen. Derfor bør det være et visst spillerom i designet.
Innleggstid: 23. mars 2022
