Şu anda, ısı dağıtımı için yüksek güçlü LED ile uygulanan üç çeşit PCB vardır: sıradan çift taraflı bakır kaplı levha (FR4), alüminyum alaşım bazlı hassas bakır levha (MCPCB), alüminyum alaşımlı levha üzerine yapışkanlı esnek film PCB.
Isı yayılımı etkisi bakır katmana, metal katmanın kalınlığına ve yalıtım ortamının termal iletkenliğine bağlıdır. Genellikle 35um bakır katmanlı ve 1,5 mm alüminyum alaşımlı MCPCB kullanılır. Esnek PCB alüminyum alaşımlı plakaya yapıştırılmıştır. Elbette yüksek ısıl iletkenliğe sahip MCPCBS en iyi ısıl performansa sahip ancak fiyatı da artıyor.
Burada hesaplama örnekleri olarak NICHIA Şirketinin ÖLÇÜM TC örneğinden bazı veriler alınmıştır. Koşullar aşağıdaki gibidir: LED:3W beyaz LED, model MCCW022, RJC=16°C/W. Soğutucuya kaynaklanmış K tipi termokupl nokta termometre ölçüm kafası.
PCB test panosu: çift katmanlı bakır kaplı tahta (40×40mm), t=1,6mm, kaynak yüzeyinin bakır katman alanı 1180mm2, arkadaki bakır katman alanı 1600 mm2.
LED çalışma durumu: IF-500mA, VF=3,97V
TC=71°C tipi K termokupl nokta termometresi ile ölçülmüştür. Ortam sıcaklığı TA=25°C
1. TJ hesaplanır
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16°C/W(500mA×3,97V)
+71°C=103°C
2.RBA hesaplanır
RBA=(TC-TA)/PD
=(71°C-25°C)/1,99W
=23,1°C/W
3. RJA hesaplanır
RJA=RJC+RBA
=16°C/W+23,1°W
=39,1°C
Tasarlanan TJmax -90°C ise yukarıdaki koşullara göre hesaplanan TJ tasarım gereksinimlerini karşılayamaz. PCB'yi daha iyi ısı dağıtımıyla değiştirmek veya ısı dağıtım alanını artırmak ve TJ≤TJmax'a kadar tekrar test edip hesaplamak gerekir.
Diğer bir yöntem ise LED'in UC değeri çok büyük olduğunda, VF=3,65V, RJC=9°C/WIF=500mA değiştirildiğinde diğer koşullar değişmeden kalır, T) şu şekilde hesaplanabilir:
TJ = 9°C / W + 71°C (500 ma * 3,65 V) = 87,4°C
Yukarıdaki 71°C'nin hesaplanmasında bazı hatalar var, TC'yi yeniden test etmek için yeni 9°C W LED'in kaynaklanması gerekir (ölçülen değer 71°C'den biraz daha küçüktür). Gerçekten önemli değil. 9°C/W LED'i kullandıktan sonra tasarım gereksinimlerini karşılayan PCB malzemesini ve alanını değiştirmeye gerek yoktur.
PCB'nin arkasındaki ısı emici
Hesaplanan TJmax tasarım gereksiniminden çok daha büyükse ve yapı ek alana izin vermiyorsa PCB'yi "U" şeklindeki alüminyum profile (veya alüminyum plaka damgasına) veya ısı emiciye yapıştırmayı düşünün. Bu iki yöntem, çoklu yüksek güçlü LED lambaların tasarımında yaygın olarak kullanılır. Örneğin, yukarıdaki hesaplama örneğinde, PCB'nin arkasına TJ=103°C olacak şekilde 10°C/W'lık bir ısı emici yapıştırılır ve TJ'si yaklaşık 80°C'ye düşer.
Burada yukarıdaki TC'nin oda sıcaklığında (genellikle 15~30°C) ölçüldüğüne dikkat edilmelidir. LED lamba TA'nın ortam sıcaklığı oda sıcaklığından yüksekse, gerçek TJ, oda sıcaklığında ölçülen hesaplanan TJ'den daha yüksektir, bu nedenle tasarımda bu faktör dikkate alınmalıdır. Test termostatta yapılıyorsa, kullanım sırasında sıcaklığı en yüksek ortam sıcaklığına ayarlamak en iyisidir.
Ek olarak, PCB ister yatay ister dikey olarak monte edilsin, ısı dağıtım koşulları farklıdır ve bu da TC ölçümü üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. Lambanın kabuk malzemesi, boyutu ve ısı dağıtım deliği de ısı dağıtımı üzerinde etkiye sahiptir. Bu nedenle tasarımda biraz boşluk bırakılmalıdır.
Gönderim zamanı: Mar-23-2022
