Pašlaik ir trīs veidu PCB, kas tiek izmantotas ar augstas jaudas LED siltuma izkliedēšanai: parastā divpusējā vara pārklājuma plate (FR4), alumīnija sakausējuma bāzes jutīgā vara plate (MCPCB) un elastīga plēves PCB ar līmi uz alumīnija sakausējuma plates.
Siltuma izkliedes efekts ir saistīts ar vara slāni un metāla slāņa biezumu, kā arī izolācijas vides siltumvadītspēju. Parasti tiek izmantots MCPCB ar 35 μm vara slāni un 1,5 mm alumīnija sakausējumu. Elastīga PCB tiek pielīmēta pie alumīnija sakausējuma plāksnes. Protams, MCPCBS ar augstu siltumvadītspēju ir vislabākās siltumizolācijas īpašības, taču arī cena pieaug.
Šeit daži dati ir ņemti no NICHIA uzņēmuma MEASURING TC piemēra kā aprēķinu piemēri. Nosacījumi ir šādi: LED: 3 W balta LED, modelis MCCW022, RJC = 16 ℃/W. K tipa termoelementa punkta termometra mērīšanas galviņa, kas ir piemetināta pie radiatora.
PCB testa plate: divslāņu vara pārklājuma plate (40 × 40 mm), t = 1,6 mm, vara slāņa metināšanas virsmas laukums 1180 mm2, vara slāņa laukums aizmugurē 1600 mm2.
LED darba statuss: IF-500mA, VF = 3.97V
TC = 71 ℃ tika mērīts ar K tipa termoelementu termometru. Apkārtējās vides temperatūra TA = 25 ℃
1. TJ tiek aprēķināts
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ = 16 ℃/W (500 mA × 3,97 V)
+71℃=103℃
2.RBA tiek aprēķināts
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99 W
=23,1 ℃/W
3. RJA tiek aprēķināts
RJA=RJC+RBA
=16 ℃/W+23,1 ℃W
=39,1 ℃W
Ja projektētais TJmax ir -90 ℃, tad saskaņā ar iepriekš minētajiem nosacījumiem aprēķinātais TJ nevar atbilst projektēšanas prasībām. Ir jāmaina PCB ar labāku siltuma izkliedi vai jāpalielina tā siltuma izkliedes laukums, un jāveic pārbaude un aprēķins vēlreiz, līdz TJ ≤ TJmax.
Cita metode ir tāda, ka, ja gaismas diodes UC vērtība ir pārāk liela, VF = 3,65 V, ja RJC = 9 ℃ / WIF = 500 mA, pārējie apstākļi paliek nemainīgi, T) var aprēķināt šādi:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Iepriekš minētajā 71 ℃ aprēķinā ir neliela kļūda, jauna 9 ℃ W LED jāpiemetina, lai atkārtoti pārbaudītu TC (izmērītā vērtība ir nedaudz mazāka par 71 ℃). Tam nav īsti nozīmes. Pēc 9 ℃/W LED izmantošanas nav jāmaina PCB materiāls un laukums, kas atbilst konstrukcijas prasībām.
Dzesēšanas izlietne PCB aizmugurē
Ja aprēķinātais TJmax ir daudz lielāks nekā projektēšanas prasības un konstrukcija neļauj izmantot papildu laukumu, apsveriet iespēju pielīmēt PCB atpakaļ pie "U" formas alumīnija profila (vai alumīnija plāksnes štancēšanas) vai pielīmēt pie radiatora. Šīs divas metodes parasti izmanto vairāku lieljaudas LED lampu projektēšanā. Piemēram, iepriekš minētajā aprēķina piemērā 10℃/W radiators ir pielīmēts PCB aizmugurē ar TJ = 103℃, un tā TJ samazinās līdz aptuveni 80℃.
Jāatzīmē, ka iepriekšminētā TC tiek mērīta istabas temperatūrā (parasti 15–30 ℃). Ja LED lampas apkārtējās vides temperatūra TA ir augstāka par istabas temperatūru, faktiskā TJ ir augstāka par aprēķināto TJ, kas izmērīta istabas temperatūrā, tāpēc šis faktors jāņem vērā projektēšanā. Ja tests tiek veikts termostatā, vislabāk ir pielāgot temperatūru augstākajai apkārtējās vides temperatūrai lietošanas laikā.
Turklāt neatkarīgi no tā, vai PCB ir uzstādīta horizontāli vai vertikāli, tā siltuma izkliedes apstākļi atšķiras, kas zināmā mērā ietekmē TC mērījumus. Arī lampas korpusa materiāls, izmērs un siltuma izkliedes atvere ietekmē siltuma izkliedi. Tāpēc projektēšanā jābūt zināmai rīcības brīvībai.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 23. marts
