În prezent, există trei tipuri de PCB aplicate cu LED de mare putere pentru disiparea căldurii: placă obișnuită acoperită cu cupru cu două fețe (FR4), placă de cupru sensibilă pe bază de aliaj de aluminiu (MCPCB), PCB cu film flexibil cu adeziv pe placă din aliaj de aluminiu.
Efectul de disipare a căldurii este legat de stratul de cupru și grosimea stratului de metal și conductivitatea termică a mediului izolator. În general, se utilizează MCPCB cu strat de cupru de 35um și aliaj de aluminiu de 1,5 mm. PCB flexibil este lipit de o placă din aliaj de aluminiu. Desigur, MCPCBS cu conductivitate termică ridicată au cea mai bună performanță termică, dar și prețul crește.
Aici, unele date sunt preluate din exemplul de MĂSURARE TC al companiei NICHIA ca exemple de calcul. Condițiile sunt următoarele: LED: LED alb 3W, model MCCW022, RJC=16℃/W. Cap de măsurare termometru cu punct de termocuplu tip K sudat pe radiator.
Placă de testare PCB: placă acoperită cu cupru dublu strat (40 × 40 mm), t = 1,6 mm, suprafața stratului de cupru a suprafeței de sudare 1180 mm2, suprafața stratului de cupru din spate 1600 mm2.
Stare de lucru LED: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71℃ a fost măsurat cu un termometru cu punct de termocuplu de tip K. Temperatura ambiantă TA=25℃
1. Se calculează TJ
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W (500mA×3.97V)
+71℃=103℃
2.RBA se calculează
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99W
=23,1℃/W
3. Se calculează RJA
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1℃W
Dacă TJmax proiectat este -90 ℃, TJ calculat conform condițiilor de mai sus nu poate îndeplini cerințele de proiectare. Este necesar să schimbați PCB-ul cu o disipare mai bună a căldurii sau să creșteți aria sa de disipare a căldurii și să testați și să calculați din nou până la TJ≤TJmax.
O altă metodă este aceea că, atunci când valoarea UC a LED-ului este prea mare, VF=3,65V când RJC=9℃/WIF=500mA este înlocuit, alte condiții rămân neschimbate, T) poate fi calculată ca:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Există o eroare în calculul de 71℃ de mai sus, noul LED de 9℃W ar trebui sudat pentru a re-testa TC (valoarea măsurată este puțin mai mică de 71℃). Chiar nu contează. După utilizarea LED-ului de 9℃/W, nu este necesar să se schimbe materialul și zona PCB, care îndeplinește cerințele de proiectare.
Radiator de căldură pe spatele PCB-ului
Dacă TJmax calculat este mult mai mare decât cerința de proiectare, iar structura nu permite suprafață suplimentară, luați în considerare lipirea PCB-ului înapoi pe profilul de aluminiu în formă de „U” (sau ștanțarea plăcii de aluminiu) sau lipirea de radiator. Aceste două metode sunt utilizate în mod obișnuit în proiectarea mai multor lămpi LED de mare putere. De exemplu, în exemplul de calcul de mai sus, un radiator de 10℃/W este lipit pe spatele PCB cu TJ=103℃, iar TJ-ul său scade la aproximativ 80℃.
Trebuie remarcat aici că TC de mai sus este măsurată la temperatura camerei (în general 15 ~ 30℃). Dacă temperatura ambiantă a lămpii LED TA este mai mare decât temperatura camerei, TJ reală este mai mare decât TJ calculată măsurată la temperatura camerei, deci acest factor trebuie luat în considerare în proiectare. Dacă testul este efectuat în termostat, cel mai bine este să ajustați temperatura la cea mai ridicată temperatură ambientală atunci când este utilizat.
În plus, indiferent dacă PCB este instalat orizontal sau vertical, condițiile sale de disipare a căldurii sunt diferite, ceea ce are un anumit impact asupra măsurării TC. Materialul carcasei, dimensiunea și orificiul de disipare a căldurii a lămpii au, de asemenea, un impact asupra disipării căldurii. Prin urmare, ar trebui să existe o anumită libertate în proiectare.
Ora postării: 23-mar-2022
