Trenutno obstajajo tri vrste PCB, ki se uporabljajo z visoko zmogljivimi LED za odvajanje toplote: navadna dvostranska plošča, prevlečena z bakrom (FR4), občutljiva bakrena plošča na osnovi aluminijeve zlitine (MCPCB), PCB s prožnim filmom z lepilom na plošči iz aluminijeve zlitine.
Učinek odvajanja toplote je povezan z bakreno plastjo in debelino kovinske plasti ter toplotno prevodnostjo izolacijskega medija. Običajno se uporablja MCPCB s 35 um bakreno plastjo in 1,5 mm aluminijevo zlitino. Prilagodljiv PCB je prilepljen na ploščo iz aluminijeve zlitine. Seveda imajo MCPCBS z visoko toplotno prevodnostjo najboljše toplotne lastnosti, vendar tudi cena narašča.
Tukaj je nekaj podatkov vzetih iz primera MEASURING TC podjetja NICHIA kot primeri izračuna. Pogoji so naslednji: LED: 3 W bela LED, model MCCW022, RJC=16 ℃/W. Merilna glava točkovnega termometra s termočlenom tipa K, privarjena na hladilno telo.
Testna plošča PCB: dvoslojna pobakrena plošča (40×40 mm), t=1,6 mm, površina bakrene plasti varilne površine 1180 mm2, površina bakrene plasti na zadnji strani 1600 mm2.
Delovni status LED: IF-500mA, VF=3,97V
TC=71℃ je bil izmerjen s točkovnim termometrom s termočlenom tipa K. Temperatura okolja TA=25 ℃
1. Izračuna se TJ
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W(500mA×3,97V)
+71℃=103℃
2.RBA se izračuna
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99 W
=23,1 ℃/W
3. Izračuna se RJA
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1 ℃ W
Če je načrtovani TJmax -90 ℃, TJ, izračunan v skladu z zgornjimi pogoji, ne more izpolniti projektnih zahtev. Treba je spremeniti tiskano vezje z boljšim odvajanjem toplote ali povečati njegovo območje odvajanja toplote ter znova preizkusiti in izračunati, dokler TJ≤TJmax.
Druga metoda je, da ko je vrednost UC LED prevelika, VF = 3,65 V, ko se zamenja RJC = 9 ℃ / WIF = 500 mA, drugi pogoji ostanejo nespremenjeni, T) se lahko izračuna kot:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Pri zgornjem izračunu 71 ℃ je prišlo do napake, za ponovni preizkus TC je treba privariti novo LED z močjo 9 ℃ W (izmerjena vrednost je nekoliko manjša od 71 ℃). Pravzaprav ni pomembno. Po uporabi 9 ℃/W LED ni treba spreminjati materiala in površine tiskanega vezja, kar ustreza zahtevam zasnove.
Hladilnik na zadnji strani tiskanega vezja
Če je izračunani TJmax veliko večji od projektne zahteve in struktura ne dopušča dodatne površine, razmislite o lepljenju tiskanega vezja nazaj na aluminijasti profil v obliki črke "U" (ali na aluminijasto ploščo) ali o lepljenju na hladilno telo. Ti dve metodi se običajno uporabljata pri oblikovanju več zmogljivih LED svetilk. Na primer, v zgornjem primeru izračuna je toplotno telo 10 ℃/W prilepljeno na zadnjo stran tiskanega vezja s TJ = 103 ℃, njegov TJ pa pade na približno 80 ℃.
Tukaj je treba opozoriti, da je zgornji TC izmerjen pri sobni temperaturi (običajno 15 ~ 30 ℃). Če je temperatura okolice LED sijalke TA višja od sobne temperature, je dejanski TJ višji od izračunanega TJ, izmerjenega pri sobni temperaturi, zato je treba ta dejavnik upoštevati pri načrtovanju. Če se preskus izvaja v termostatu, je najbolje, da temperaturo med uporabo nastavite na najvišjo temperaturo okolja.
Poleg tega so pogoji za odvajanje toplote različni, ne glede na to, ali je tiskano vezje nameščeno vodoravno ali navpično, kar ima določen vpliv na merjenje TC. Material ohišja, velikost in luknja za odvajanje toplote svetilke prav tako vplivajo na odvajanje toplote. Zato bi moralo biti pri oblikovanju nekaj manevrskega prostora.
Čas objave: 23. marec 2022
