Šiuo metu yra trijų rūšių PCB, skirtos didelio galingumo šviesos diodams šilumos išsklaidymui: įprastos dvipusės variu dengtos plokštės (FR4), aliuminio lydinio pagrindu pagamintos jautrios vario plokštės (MCPCB) ir lanksčios plėvelės PCB su klijais ant aliuminio lydinio plokštės.
Šilumos išsklaidymo efektas yra susijęs su vario sluoksniu, metalo sluoksnio storiu ir izoliacinės terpės šilumos laidumu. Paprastai naudojamas MCPCB su 35 μm vario sluoksniu ir 1,5 mm aliuminio lydiniu. Lankstus PCB yra klijuojamas prie aliuminio lydinio plokštės. Žinoma, MCPCBS, pasižymintis dideliu šilumos laidumu, pasižymi geriausiomis šiluminėmis savybėmis, tačiau jų kaina taip pat kyla.
Čia pateikiami skaičiavimo pavyzdžiai iš „NICHIA Company“ įmonės „MEASURING TC“. Sąlygos yra tokios: LED: 3 W baltas LED, modelis MCCW022, RJC = 16 ℃/W. K tipo termoelemento termometro matavimo galvutė, privirinta prie radiatoriaus.
PCB bandymo plokštė: dvisluoksnė variu dengta plokštė (40 × 40 mm), t = 1,6 mm, vario sluoksnio suvirinimo paviršiaus plotas 1180 mm2, vario sluoksnio plotas nugarėlėje 1600 mm2.
LED veikimo būsena: IF-500mA, VF = 3.97V
TC = 71 ℃ buvo išmatuota K tipo termoelemento termometru. Aplinkos temperatūra TA = 25 ℃
1. TJ apskaičiuojamas
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ = 16 ℃/W (500 mA × 3,97 V)
+71 ℃ = 103 ℃
2. RBA apskaičiuojamas
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99W
= 23,1 ℃/W
3. RJA apskaičiuojamas
RJA=RJC+RBA
=16 ℃/W+23,1 ℃W
=39,1 ℃W
Jei projektinė TJmax yra -90 ℃, pagal aukščiau nurodytas sąlygas apskaičiuota TJ negali atitikti projektavimo reikalavimų. Reikia pakeisti spausdintinę plokštę, kad ji geriau išsklaidytų šilumą, arba padidinti jos šilumos išsklaidymo plotą, ir vėl bandyti bei skaičiuoti, kol TJ ≤ TJmax.
Kitas metodas yra toks, kai šviesos diodo UC vertė yra per didelė, VF = 3,65 V, kai RJC = 9 ℃ / WIF = 500 mA, o kitos sąlygos lieka nepakitusios, T) galima apskaičiuoti taip:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Skaičiavime, kai temperatūra viršija 71 ℃, yra tam tikra paklaida, todėl norint iš naujo patikrinti TC, reikia suvirinti naują 9 ℃ W šviesos diodą (išmatuota vertė yra šiek tiek mažesnė nei 71 ℃). Tai iš tikrųjų nesvarbu. Panaudojus 9 ℃/W šviesos diodą, nereikia keisti spausdintinės plokštės medžiagos ir ploto, todėl atitinkami projektavimo reikalavimai.
Šilumos kriauklė PCB gale
Jei apskaičiuotas TJmax yra daug didesnis nei projektinis reikalavimas, o konstrukcija neleidžia naudoti papildomo ploto, apsvarstykite galimybę priklijuoti spausdintinę plokštę prie „U“ formos aliuminio profilio (arba aliuminio plokštės štampavimo būdu) arba prie radiatoriaus. Šie du metodai dažniausiai naudojami projektuojant kelias didelės galios LED lempas. Pavyzdžiui, aukščiau pateiktame skaičiavimo pavyzdyje 10 ℃/W radiatorius yra priklijuotas prie spausdintinės plokštės galo, kai TJ = 103 ℃, ir jo TJ sumažėja iki maždaug 80 ℃.
Reikėtų atkreipti dėmesį, kad aukščiau nurodyta TC matuojama kambario temperatūroje (paprastai 15–30 ℃). Jei LED lempos aplinkos temperatūra TA yra aukštesnė nei kambario temperatūra, faktinė TJ yra didesnė nei apskaičiuota TJ, išmatuota kambario temperatūroje, todėl į šį veiksnį reikėtų atsižvelgti projektuojant. Jei bandymas atliekamas termostate, geriausia temperatūrą nustatyti pagal aukščiausią aplinkos temperatūrą naudojimo metu.
Be to, nesvarbu, ar PCB montuojama horizontaliai, ar vertikaliai, jos šilumos išsklaidymo sąlygos skiriasi, o tai turi tam tikros įtakos TC matavimui. Lempos korpuso medžiaga, dydis ir šilumos išsklaidymo anga taip pat turi įtakos šilumos išsklaidymui. Todėl projektuojant turėtų būti tam tikra laisvė.
Įrašo laikas: 2022 m. kovo 23 d.
