На даний момент існує три типи друкованих плат із потужним світлодіодом для розсіювання тепла: звичайна двостороння плата з мідним покриттям (FR4), чутлива мідна плата на основі алюмінієвого сплаву (MCPCB), друкована плата з гнучкої плівки з адгезивом на панелі з алюмінієвого сплаву.
Ефект розсіювання тепла пов’язаний із шаром міді та товщиною металевого шару та теплопровідністю ізоляційного середовища. Зазвичай використовується MCPCB з мідним шаром 35 мкм і алюмінієвим сплавом 1,5 мм. Гнучка друкована плата приклеєна до пластини з алюмінієвого сплаву. Звичайно, MCPCBS з високою теплопровідністю мають найкращі теплові характеристики, але ціна також зростає.
Тут деякі дані взяті з прикладу MEASURING TC компанії NICHIA як приклади розрахунку. Умови наступні: світлодіод: білий світлодіод 3 Вт, модель MCCW022, RJC=16 ℃/Вт. Вимірювальна головка точкового термометра з термопарою типу K, приварена до радіатора.
Плата для тестування друкованої плати: двошарова плата з мідним покриттям (40×40 мм), t=1,6 мм, площа мідного шару зварювальної поверхні 1180 мм2, площа мідного шару спинки 1600 мм2.
Робочий стан світлодіода: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71 ℃ було виміряно за допомогою термопарного термометра типу K. Температура навколишнього середовища TA=25 ℃
1. Розраховано TJ
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16 ℃/Вт (500 мА × 3,97 В)
+71℃=103℃
2. Розраховується RBA
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99 Вт
=23,1 ℃/Вт
3. Розраховується RJA
RJA=RJC+RBA
=16℃/Вт+23,1℃Вт
=39,1 ℃ Вт
Якщо проектний TJmax становить -90 ℃, TJ, розрахований відповідно до наведених вище умов, не може відповідати проектним вимогам. Необхідно змінити друковану плату з кращим розсіюванням тепла або збільшити площу розсіювання тепла, перевірити та обчислити знову, поки TJ≤TJmax.
Інший метод полягає в тому, що коли значення UC світлодіода занадто велике, VF=3,65 В, коли RJC=9 ℃/WIF=500 мА замінено, інші умови залишаються незмінними, T) можна розрахувати як:
TJ = 9 ℃ / Вт + 71 ℃ (500 ма * 3,65 В) = 87,4 ℃
Існує деяка помилка в розрахунку 71 ℃ вище, новий світлодіод потужністю 9 ℃ Вт слід зварити, щоб повторно перевірити TC (виміряне значення трохи менше, ніж 71 ℃). Це насправді не має значення. Після використання світлодіода 9 ℃/Вт не потрібно змінювати матеріал і площу друкованої плати, що відповідає вимогам конструкції.
Радіатор на задній панелі друкованої плати
Якщо розраховане TJmax набагато більше, ніж проектні вимоги, і структура не дозволяє додаткової площі, подумайте про приклеювання друкованої плати назад до U-подібного алюмінієвого профілю (або штампування алюмінієвої пластини) або приклеювання до радіатора. Ці два методи зазвичай використовуються при проектуванні кількох потужних світлодіодних ламп. Наприклад, у наведеному вище прикладі розрахунку радіатор 10 ℃/Вт наклеєно на задню частину друкованої плати з TJ=103 ℃, і його TJ падає приблизно до 80 ℃.
Тут слід зазначити, що вищевказаний TC вимірюється при кімнатній температурі (зазвичай 15~30 ℃). Якщо температура навколишнього середовища світлодіодної лампи TA вища за кімнатну, фактичний TJ перевищує розрахований TJ, виміряний за кімнатної температури, тому цей фактор слід враховувати при проектуванні. Якщо перевірка проводиться в термостаті, найкраще відрегулювати температуру до найвищої температури навколишнього середовища під час використання.
Крім того, незалежно від того, встановлена друкована плата горизонтально чи вертикально, її умови розсіювання тепла відрізняються, що певним чином впливає на вимірювання TC. Матеріал корпусу, розмір і отвір для розсіювання тепла лампи також впливають на розсіювання тепла. Тому в дизайні має бути певна свобода дій.
Час публікації: 23 березня 2022 р
