In praesenti, tria genera PCB cum LED magnae potentiae ad dissipationem caloris adhibentur: tabula ordinaria utrinque cuprea obducta (FR4), tabula cuprea sensibilis ex mixtura aluminii facta (MCPCB), PCB pelliculae flexibilis cum glutino in tabula mixturae aluminii.
Effectus dissipationis caloris cum strato cupreo et crassitudine strati metallici et conductivitate thermali medii insulationis coniungitur. MCPCB cum strato cupreo 35µm et mixtura aluminii 1.5mm plerumque adhibetur. PCB flexibilis ad laminam mixturae aluminii adglutinatur. Sane MCPCBS cum alta conductivitate thermali optimam efficaciam thermalem habent, sed pretium etiam crescit.
Hic, nonnulla data ex exemplo MEASURING TC societatis NICHIA sumpta sunt, ut exempla calculi. Conditiones hae sunt: LED: LED alba 3W, exemplar MCCW022, RJC=16℃/W. Caput mensurae thermometri thermocouple typi K ad dissipatorem caloris conglutinatum.
Tabula probationis PCB: tabula duplici strato cupreo obducta (40×40mm), t=1.6mm, area strati cuprei superficiei soldadurae 1180mm2, area strati cuprei dorsi 1600mm2.
Status operationis LED: IF-500mA, VF=3.97V
TC = 71℃ thermometro puncti thermocouple typi K mensurata est. Temperatura ambientis TA = 25℃.
1. TJ computatur
TJ = RJC × PD + TC = RJC (IF × VF) + TC
TJ = 16℃/W (500mA × 3.97V)
+71℃ = 103℃
2.RBA computatur
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1.99W
=23.1℃/W
3. RJA computatur
RJA = RJC + RBA
=16℃/W+23.1℃W
=39.1℃W
Si temperatura maxima (TJmax) designata -90℃ est, TJ secundum condiciones supra dictas computata requisitis designati satisfacere non potest. Necesse est PCB cum meliore dissipatione caloris mutare vel aream dissipationis caloris augere, et iterum probare et calculare donec TJ ≤ TJmax sit.
Alia methodus est, cum valor UC LED nimis magnus est, VF = 3.65V, cum RJC = 9℃/WIF = 500mA substituitur, ceterae condiciones immutatae manent, T) sic computari potest:
TJ = 9 / W + 71 (500 ma * 3.65 V) = 87.4
In computatione temperaturae 71°C supradictae error quidam invenitur; nova lampas LED 9°CW ad temperaturam TC iterum conglutinanda est (valor mensuratus paulo minor quam 71°C est). Hoc non magni momenti est. Post usum lampadis LED 9°C/W, materiam et aream PCB mutare non opus est, quod requisitis designi satisfacit.
Dissipator caloris in tergo PCB
Si TJmax computata multo maior est quam requisitum designationis, et structura aream additam non permittit, considera PCB adhaerere profilo aluminio formae "U" (vel impressione laminae aluminio facta), vel adhaerere dissipatori caloris. Hae duae rationes vulgo adhibentur in designando plurium lampadum LED magnae potentiae. Exempli gratia, in exemplo calculi supra, dissipator caloris 10℃/W in tergo PCB adhaeret cum TJ=103℃, et eius TJ ad circiter 80℃ decrescit.
Hic notandum est supradictam TC mensurari temperatura ambiente (plerumque 15~30℃). Si temperatura ambientis lucernae LED TA maior est temperatura ambiente, TJ actualis maior est quam TJ computatus mensuratus temperatura ambiente, ergo hic factor in consilio considerandus est. Si probatio in thermostato fit, optimum est temperaturam ad altissimam temperaturam ambientis accommodare cum in usu est.
Praeterea, sive PCB horizontaliter sive verticaliter instituatur, condiciones dissipationis caloris differunt, quod certum momentum in mensura TC habet. Materia involucri, magnitudo et foramen dissipationis caloris lucernae etiam momentum in dissipationem caloris habent. Ergo, aliqua flexibilitas in designio servanda est.
Tempus publicationis: XXIII Martii, MMXXII
