Saat ini, ada tiga jenis PCB yang diaplikasikan dengan LED daya tinggi untuk pembuangan panas: papan berlapis tembaga dua sisi biasa (FR4), papan tembaga sensitif berbasis paduan aluminium (MCPCB), PCB film fleksibel dengan perekat pada papan paduan aluminium.
Efek pembuangan panas terkait dengan lapisan tembaga dan ketebalan lapisan logam serta konduktivitas termal media isolasi. Umumnya digunakan MCPCB dengan lapisan tembaga 35um dan paduan aluminium 1,5mm. PCB fleksibel direkatkan ke pelat paduan aluminium. Tentu saja, MCPCB dengan konduktivitas termal tinggi memiliki kinerja termal terbaik, tetapi harganya juga meningkat.
Berikut ini, beberapa data diambil dari contoh MEASURING TC dari Perusahaan NICHIA sebagai contoh perhitungan. Kondisinya adalah sebagai berikut: LED: LED putih 3W, model MCCW022, RJC=16℃/W. Kepala pengukur termometer titik termokopel tipe K dilas ke unit pendingin.
Papan uji PCB: papan berlapis tembaga dua lapis (40×40mm), t=1.6mm, luas lapisan tembaga permukaan pengelasan 1180mm2, luas lapisan tembaga bagian belakang 1600mm2.
Status kerja LED: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71℃ diukur dengan termometer titik termokopel tipe K. Suhu sekitar TA=25℃
1. TJ dihitung
TJ = RJC x PD + TC = RJC (JIKA x VF) + TC
TJ = 16℃/W (500mA × 3,97V)
+71℃=103℃
2.RBA dihitung
RBA = (TC - TA) / PD
=(71℃-25℃)/1,99W
=23,1℃/W
3. RJA dihitung
RJA = RJC + RBA
=16℃/P + 23,1℃P
=39,1℃W
Jika TJmax yang dirancang adalah -90℃, TJ yang dihitung menurut kondisi di atas tidak dapat memenuhi persyaratan desain. Perlu mengganti PCB dengan pembuangan panas yang lebih baik atau menambah area pembuangan panasnya, dan menguji serta menghitung lagi hingga TJ≤TJmax.
Metode lain adalah ketika nilai UC LED terlalu besar, VF = 3,65V ketika RJC = 9℃ / WIF = 500mA diganti, kondisi lain tetap tidak berubah, T) dapat dihitung sebagai:
TJ = 9 ℃ / L + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Ada beberapa kesalahan dalam perhitungan 71℃ di atas, LED 9℃W yang baru harus dilas untuk menguji ulang TC (nilai yang diukur sedikit lebih kecil dari 71℃). Itu tidak terlalu penting. Setelah menggunakan LED 9℃/W, tidak perlu mengubah bahan dan area PCB, yang memenuhi persyaratan desain.
Heatsink di bagian belakang PCB
Jika TJmax yang dihitung jauh lebih besar dari persyaratan desain, dan strukturnya tidak memungkinkan area tambahan, pertimbangkan untuk menempelkan PCB kembali ke profil aluminium berbentuk "U" (atau pelat aluminium yang dicap), atau menempelkannya ke heat sink. Kedua metode ini umumnya digunakan dalam desain beberapa lampu LED berdaya tinggi. Misalnya, dalam contoh perhitungan di atas, heat sink 10℃/W ditempel di bagian belakang PCB dengan TJ=103℃, dan TJ-nya turun menjadi sekitar 80℃.
Perlu dicatat di sini bahwa TC di atas diukur pada suhu ruangan (umumnya 15~30℃). Jika suhu sekitar lampu LED TA lebih besar dari suhu ruangan, TJ aktual lebih tinggi daripada TJ terhitung yang diukur pada suhu ruangan, jadi faktor ini harus dipertimbangkan dalam desain. Jika pengujian dilakukan di termostat, sebaiknya sesuaikan suhu ke suhu sekitar tertinggi saat digunakan.
Selain itu, baik PCB dipasang secara horizontal maupun vertikal, kondisi pembuangan panasnya berbeda, yang memiliki dampak tertentu pada pengukuran TC. Bahan cangkang, ukuran, dan lubang pembuangan panas lampu juga berdampak pada pembuangan panas. Oleh karena itu, harus ada kelonggaran dalam desain.
Waktu posting: 23-Mar-2022
