Тренутно постоје три врсте ПЦБ-а које се примењују са ЛЕД диодама велике снаге за дисипацију топлоте: обична двострана плоча пресвучена бакром (ФР4), осетљива бакарна плоча на бази алуминијумске легуре (МЦПЦБ), флексибилна филмска ПЦБ са лепком на плочи од алуминијумске легуре.
Ефекат дисипације топлоте је повезан са слојем бакра и дебљином металног слоја и топлотном проводљивошћу изолационог медијума. Обично се користи МЦПЦБ са слојем бакра од 35 ум и легуром алуминијума од 1,5 мм. Флексибилна штампана плоча је залепљена на плочу од алуминијумске легуре. Наравно, МЦПЦБС са високом топлотном проводљивошћу имају најбоље топлотне перформансе, али цена такође расте.
Овде су неки подаци узети из примера МЕРЕЊЕ ТЦ компаније НИЦХИА као примери прорачуна. Услови су следећи: ЛЕД:3В бела ЛЕД, модел МЦЦВ022, РЈЦ=16℃/В. Мерна глава термопара типа К заварена на хладњак.
ПЦБ тест плоча: двослојна плоча пресвучена бакром (40×40мм), т=1,6мм, површина бакарног слоја површине заваривања 1180мм2, бакарни слој површине леђа 1600мм2.
ЛЕД радни статус: ИФ-500мА, ВФ=3.97В
ТЦ=71℃ је измерено термометром за тачке типа К. Температура околине ТА=25℃
1. ТЈ се израчунава
ТЈ=РЈЦ к ПД+ТЦ=РЈЦ (ИФ к ВФ)+ТЦ
ТЈ=16℃/В (500мА×3,97В)
+71℃=103℃
2.Рачунава се РБА
РБА=(ТЦ-ТА)/ПД
=(71℃-25℃)/1,99В
=23,1℃/В
3. РЈА се израчунава
РЈА=РЈЦ+РБА
=16℃/В+23,1℃В
=39,1℃В
Ако је пројектовани ТЈмак -90℃, ТЈ израчунат према горе наведеним условима не може да испуни захтеве пројекта. Неопходно је променити ПЦБ са бољим одвођењем топлоте или повећати његову површину одвођења топлоте, и поново тестирати и израчунати до ТЈ≤ТЈмак.
Други метод је да када је УЦ вредност ЛЕД диоде превелика, ВФ=3,65В када се РЈЦ=9℃/ВИФ=500мА замени, остали услови остају непромењени, Т) се могу израчунати као:
ТЈ = 9 ℃ / В + 71 ℃ (500 ма * 3,65 В) = 87,4 ℃
Постоји нека грешка у прорачуну од 71℃ изнад, нова ЛЕД од 9℃В треба заварити да би се поново тестирала ТЦ (измерена вредност је нешто мања од 71℃). Није битно. Након употребе 9℃/В ЛЕД, не треба мењати материјал и површину ПЦБ-а, што испуњава захтеве дизајна.
Расхладни елемент на полеђини ПЦБ-а
Ако је израчунати ТЈмак много већи од захтева за дизајн, а структура не дозвољава додатну површину, размислите о лепљењу ПЦБ-а назад на алуминијумски профил у облику слова „У“ (или штанцање алуминијумске плоче) или о лепљењу на хладњак. Ове две методе се обично користе у дизајну вишеструких ЛЕД лампи велике снаге. На пример, у горњем примеру прорачуна, хладњак од 10℃/В је залепљен на полеђини ПЦБ-а са ТЈ=103℃, а његов ТЈ пада на око 80℃.
Овде треба напоменути да се горњи ТЦ мери на собној температури (углавном 15~30℃). Ако је температура околине ЛЕД лампе ТА већа од собне температуре, стварни ТЈ је већи од израчунатог ТЈ измереног на собној температури, тако да овај фактор треба узети у обзир у дизајну. Ако се тест врши у термостату, најбоље је подесити температуру на највишу температуру околине када се користи.
Поред тога, било да је ПЦБ инсталиран хоризонтално или вертикално, њени услови одвођења топлоте су различити, што има одређени утицај на мерење ТЦ. Материјал шкољке, величина и отвор за расипање топлоте лампе такође имају утицај на расипање топлоте. Због тога би требало да постоји мало слободе у дизајну.
Време поста: 23.03.2022
