För närvarande finns det tre typer av PCB applicerade med högeffekts LED för värmeavledning: vanlig dubbelsidig kopparbelagd skiva (FR4), aluminiumlegeringsbaserad känslig kopparskiva (MCPCB), flexibel film-PCB med lim på aluminiumskiva.
Värmeavledningseffekten är relaterad till kopparskiktet och tjockleken på metallskiktet och isoleringsmediets värmeledningsförmåga. MCPCB med 35um kopparskikt och 1,5mm aluminiumlegering används vanligtvis. Flexibelt PCB limmas på en aluminiumplåt. Naturligtvis har MCPCBS med hög värmeledningsförmåga den bästa värmeprestandan, men priset stiger också.
Här är några data hämtade från exemplet MEASURING TC från NICHIA Company som beräkningsexempel. Villkoren är som följer: LED:3W vit LED, modell MCCW022, RJC=16℃/W. Typ K termoelement punkttermometer mäthuvud svetsad till kylfläns.
PCB-testkort: dubbelskiktad kopparbelagd skiva (40×40 mm), t=1,6 mm, kopparskiktsyta på svetsytan 1180 mm2, kopparskiktsyta på baksidan 1600mm2.
LED arbetsstatus: IF-500mA, VF=3,97V
TC=71℃ uppmättes med termoelementpunkttermometer typ K. Omgivningstemperaturen TA=25℃
1. TJ beräknas
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W(500mA×3,97V)
+71℃=103℃
2.RBA beräknas
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99W
=23,1 ℃/W
3. RJA beräknas
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1℃W
Om den designade TJmax är -90℃, kan TJ beräknad enligt ovanstående villkor inte uppfylla konstruktionskraven. Det är nödvändigt att byta kretskortet med bättre värmeavledning eller öka dess värmeavledningsarea, och testa och beräkna igen tills TJ≤TJmax.
En annan metod är att när UC-värdet för lysdioden är för stort, VF=3,65V när RJC=9℃/WIF=500mA byts ut, andra förhållanden förblir oförändrade, T) kan beräknas som:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Det finns något fel i beräkningen av 71 ℃ ovan, ny 9 ℃ W LED bör svetsas för att testa TC igen (det uppmätta värdet är något mindre än 71 ℃). Det spelar egentligen ingen roll. Efter att ha använt 9 ℃/W LED behöver den inte ändra PCB-materialet och området, vilket uppfyller designkraven.
Kylfläns på baksidan av PCB
Om den beräknade TJmax är mycket större än designkravet, och strukturen inte tillåter ytterligare yta, överväg att fästa kretskortet tillbaka till den "U"-formade aluminiumprofilen (eller aluminiumplåtstämpling) eller hålla sig till kylflänsen. Dessa två metoder används ofta i designen av flera högeffekts LED-lampor. Till exempel, i ovanstående räkneexempel, klistras en 10℃/W kylfläns på baksidan av PCB:n med TJ=103℃, och dess TJ sjunker till cirka 80℃.
Det bör noteras här att ovanstående TC mäts vid rumstemperatur (vanligtvis 15~30℃). Om den omgivande temperaturen för LED-lampan TA är högre än rumstemperaturen är den faktiska TJ högre än den beräknade TJ uppmätt vid rumstemperatur, så denna faktor bör beaktas i designen. Om testet utförs i termostaten är det bäst att justera temperaturen till den högsta omgivningstemperaturen när den används.
Dessutom, oavsett om PCB installeras horisontellt eller vertikalt, är dess värmeavledningsförhållanden olika, vilket har en viss inverkan på TC-mätning. Lampans skalmaterial, storlek och värmeavledningshål har också inverkan på värmeavledning. Därför bör det finnas ett visst spelrum i designen.
Posttid: Mar-23-2022
