Trenutno obstajajo tri vrste tiskanih vezij, ki se uporabljajo z visokozmogljivimi LED diodami za odvajanje toplote: navadna dvostransko bakreno prevlečena plošča (FR4), občutljiva bakrena plošča na osnovi aluminijeve zlitine (MCPCB) in fleksibilna folija s samolepilom na plošči iz aluminijeve zlitine.
Učinek odvajanja toplote je povezan z bakreno plastjo in debelino kovinske plasti ter toplotno prevodnostjo izolacijskega medija. Običajno se uporablja MCPCB s 35µm bakreno plastjo in 1,5mm aluminijasto zlitino. Fleksibilno tiskano vezje je prilepljeno na ploščo iz aluminijaste zlitine. Seveda imajo MCPCBS z visoko toplotno prevodnostjo najboljše toplotne lastnosti, vendar se njihova cena tudi povečuje.
Tukaj so nekateri podatki vzeti iz primera MERJENJE TC podjetja NICHIA kot primeri izračuna. Pogoji so naslednji: LED: 3W bela LED, model MCCW022, RJC=16℃/W. Merilna glava termometra tipa K s termočlenom, privarjena na hladilno telo.
Testna plošča PCB: dvoslojna bakreno prevlečena plošča (40 × 40 mm), t = 1,6 mm, površina varilne površine bakrene plasti 1180 mm2, površina bakrene plasti zadaj 1600 mm2.
Delovno stanje LED diode: IF-500mA, VF=3,97V
TC=71℃ je bila izmerjena s termometrom tipa K s termočlenom. Temperatura okolice TA=25℃
1. Izračuna se TJ
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W(500mA×3,97V)
+71 ℃ = 103 ℃
2. Izračuna se RBA
RBA=(TC-TA)/PD
= (71 ℃ - 25 ℃) / 1,99 W
=23,1 ℃/W
3. Izračuna se RJA
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23,1℃W
=39,1 ℃ Z
Če je načrtovani TJmax -90 ℃, TJ, izračunan v skladu z zgornjimi pogoji, ne more izpolnjevati projektnih zahtev. Potrebno je zamenjati tiskano vezje z boljšim odvajanjem toplote ali povečati njegovo površino za odvajanje toplote ter ponovno preizkusiti in izračunati, dokler TJ ≤ TJmax.
Druga metoda je, da ko je vrednost UC LED prevelika, VF = 3,65 V, ko se zamenja RJC = 9 ℃/WIF = 500 mA, drugi pogoji ostanejo nespremenjeni, T) se lahko izračuna kot:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Pri izračunu 71 ℃ zgoraj je nekaj napake, zato je treba za ponovno testiranje TC privariti novo 9 ℃W LED (izmerjena vrednost je nekoliko manjša od 71 ℃). To v resnici ni pomembno. Po uporabi 9 ℃/W LED ni treba spreminjati materiala in površine tiskanega vezja, kar ustreza zahtevam zasnove.
Hladilnik na zadnji strani tiskanega vezja
Če je izračunana vrednost TJmax veliko večja od konstrukcijske zahteve in konstrukcija ne omogoča dodatne površine, razmislite o lepljenju tiskanega vezja nazaj na aluminijast profil v obliki črke U (ali vtiskovanju aluminijaste plošče) ali lepljenju na hladilnik. Ti dve metodi se pogosto uporabljata pri načrtovanju več visokozmogljivih LED sijalk. Na primer, v zgornjem primeru izračuna je hladilnik 10 ℃/W prilepljen na hrbtno stran tiskanega vezja s TJ=103 ℃, njegov TJ pa pade na približno 80 ℃.
Tukaj je treba opozoriti, da je zgornji TC izmerjen pri sobni temperaturi (običajno 15~30 ℃). Če je temperatura okolice LED svetilke TA višja od sobne temperature, je dejanski TJ višji od izračunanega TJ, izmerjenega pri sobni temperaturi, zato je treba ta dejavnik upoštevati pri načrtovanju. Če se preskus izvaja v termostatu, je najbolje, da se temperatura med uporabo nastavi na najvišjo temperaturo okolice.
Poleg tega se pogoji odvajanja toplote razlikujejo, ne glede na to, ali je tiskano vezje nameščeno vodoravno ali navpično, kar do neke mere vpliva na meritev toplotnega toka. Material ohišja, velikost in odprtina za odvajanje toplote svetilke prav tako vplivajo na odvajanje toplote. Zato je treba pri zasnovi pustiti nekaj manevrskega prostora.
Čas objave: 23. marec 2022
