Attualmente, ci sò trè tippi di PCB applicati cù LED d'alta putenza per a dissipazione di u calore: carta ordinaria rivestita di rame à doppia faccia (FR4), carta di rame sensibile à basa di lega d'aluminiu (MCPCB), PCB di film flessibile cù adesivo nantu à carta in lega d'aluminiu.
L'effettu di dissipazione di u calore hè ligatu à u stratu di rame è à u spessore di u stratu metallicu è à a cunduttività termica di u mediu isolante. Si usa generalmente MCPCB cù un stratu di rame di 35um è una lega d'aluminiu di 1,5 mm. U PCB flessibile hè incollatu à una piastra di lega d'aluminiu. Benintesa, i MCPCBS cù alta cunduttività termica anu e migliori prestazioni termiche, ma ancu u prezzu hè in crescita.
Quì, alcuni dati sò presi da l'esempiu di MEASURING TC di a cumpagnia NICHIA cum'è esempi di calculu. E cundizioni sò e seguenti: LED: LED biancu 3W, mudellu MCCW022, RJC = 16 ℃ / W. Testa di misurazione di u termometru à puntu termocuppia di tipu K saldata à u dissipatore di calore.
Scheda di prova PCB: scheda rivestita di rame à doppiu stratu (40 × 40 mm), t = 1,6 mm, area di u stratu di rame di a superficia di saldatura 1180 mm2, zona di u stratu di rame di u spinu 1600 mm2.
Statu di funziunamentu di u LED: IF-500mA, VF = 3,97V
TC = 71 ℃ hè statu misuratu cù un termometru à puntu termocuppia di tipu K. A temperatura ambiente TA = 25 ℃
1. TJ hè calculatu
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W(500mA×3.97V)
+71℃=103℃
2.RBA hè calculatu
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1.99W
=23,1℃/W
3. RJA hè calculatu
RJA=RJC+RBA
=16℃/O + 23,1℃O
=39,1℃O
Sè u TJmax cuncipitu hè -90 ℃, u TJ calculatu secondu e cundizioni sopra ùn pò micca risponde à i requisiti di cuncepimentu. Hè necessariu cambià u PCB cù una migliore dissipazione di u calore o aumentà a so area di dissipazione di u calore, è pruvà è calculà di novu finu à chì TJ≤TJmax.
Un altru metudu hè chì quandu u valore UC di u LED hè troppu grande, VF = 3,65 V quandu RJC = 9 ℃ / WIF = 500 mA hè rimpiazzatu, altre cundizioni fermanu invariate, T) pò esse calculatu cum'è:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Ci hè qualchì errore in u calculu di 71 ℃ sopra, u novu LED 9 ℃ W deve esse saldatu per rimette in prova u TC (u valore misuratu hè ligeramente più chjucu di 71 ℃). Ùn importa micca veramente. Dopu avè utilizatu un LED 9 ℃ / W, ùn hè micca necessariu cambià u materiale è l'area di u PCB, chì risponde à i requisiti di cuncepimentu.
Dissipatore di calore nant'à u spinu di u PCB
Sè u TJmax calculatu hè assai più grande di quellu requisitu di cuncepimentu, è a struttura ùn permette micca una superficia supplementaria, cunsiderate di attaccà u PCB torna à u prufilu d'aluminiu in forma di "U" (o stampatura di piastra d'aluminiu), o di attaccà à u dissipatore di calore. Quessi dui metudi sò cumunemente usati in a cuncepimentu di parechje lampade LED d'alta putenza. Per esempiu, in l'esempiu di calculu sopra, un dissipatore di calore di 10 ℃ / W hè incollatu nantu à u spinu di u PCB cù TJ = 103 ℃, è u so TJ cala à circa 80 ℃.
Ci vole à nutà quì chì u TC sopra hè misuratu à temperatura ambiente (in generale 15 ~ 30 ℃). Sè a temperatura ambiente di a lampada LED TA hè più grande di a temperatura ambiente, u TJ reale hè più altu di u TJ calculatu misuratu à temperatura ambiente, dunque questu fattore deve esse cunsideratu in u cuncepimentu. Sè a prova hè realizata in u termostatu, hè megliu aghjustà a temperatura à a temperatura ambiente più alta quandu hè in usu.
Inoltre, sì u PCB hè stallatu orizzontalmente o verticalmente, e so cundizioni di dissipazione di u calore sò diverse, ciò chì hà un certu impattu nantu à a misurazione di TC. U materiale di a carcassa, a dimensione è u foru di dissipazione di u calore di a lampada anu ancu un impattu nantu à a dissipazione di u calore. Dunque, ci deve esse qualchì libertà di cuncepimentu.
Data di publicazione: 23 di marzu di u 2022
