För närvarande finns det tre typer av kretskort som använder högeffekts-LED för värmeavledning: vanliga dubbelsidiga kopparbelagda kretskort (FR4), känsliga kopparkretskort baserade på aluminiumlegering (MCPCB) och flexibel film-kretskort med självhäftande material på aluminiumlegeringskretskort.
Värmeavledningseffekten är relaterad till kopparskiktet och metallskiktets tjocklek samt isoleringsmediets värmeledningsförmåga. MCPCB med 35 µm kopparskikt och 1,5 mm aluminiumlegering används vanligtvis. Flexibelt kretskort limmas på aluminiumlegeringsplattan. Naturligtvis har MCPCBS med hög värmeledningsförmåga bäst termisk prestanda, men priset stiger också.
Här är data hämtade från exemplet MÄTNING AV TC från NICHIA Company som beräkningsexempel. Förhållandena är följande: LED: 3W vit LED, modell MCCW022, RJC=16℃/W. Termoelement av typ K-typ, punkttermometer, mäthuvud svetsat till kylflänsen.
PCB-testkort: dubbelskiktad kopparbelagd kretskort (40 × 40 mm), t = 1,6 mm, kopparskiktsarea på svetsningsytan 1180 mm2, kopparlagerarea på baksidan 1600 mm2.
LED-arbetsstatus: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71℃ mättes med en punkttermometer av typ K. Omgivningstemperaturen TA=25℃
1. TJ beräknas
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W (500mA×3,97V)
+71℃=103℃
2. RBA beräknas
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃–25℃)/1,99W
=23,1 ℃/W
3. RJA beräknas
RJA=RJC+RBA
=16℃/V+23,1℃V
=39,1 ℃V
Om den designade TJmax är -90℃, kan TJ beräknad enligt ovanstående villkor inte uppfylla designkraven. Det är nödvändigt att byta ut kretskortet med bättre värmeavledning eller öka dess värmeavledningsarea, och testa och beräkna igen tills TJ≤TJmax.
En annan metod är att när LED-lampans UC-värde är för stort, VF = 3,65V när RJC = 9 ℃ / WIF = 500mA byts ut, andra förhållanden förblir oförändrade, T) kan beräknas som:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Det finns ett visst fel i beräkningen av 71℃ ovan, ny 9℃W LED bör svetsas för att testa TC igen (det uppmätta värdet är något mindre än 71℃). Det spelar egentligen ingen roll. Efter att ha använt 9℃/W LED behöver man inte ändra kretskortets material och area, vilket uppfyller designkraven.
Kylfläns på baksidan av kretskortet
Om den beräknade TJmax är mycket större än designkravet, och strukturen inte tillåter ytterligare area, överväg att fästa kretskortet tillbaka till den "U"-formade aluminiumprofilen (eller prägla aluminiumplåten), eller fästa det på kylflänsen. Dessa två metoder används ofta vid design av flera högpresterande LED-lampor. Till exempel, i beräkningsexemplet ovan, klistras en 10 ℃/W kylfläns på baksidan av kretskortet med TJ=103 ℃, och dess TJ sjunker till cirka 80 ℃.
Det bör noteras att ovanstående TC mäts vid rumstemperatur (vanligtvis 15~30 ℃). Om omgivningstemperaturen för LED-lampan TA är högre än rumstemperaturen, är den faktiska TJ högre än den beräknade TJ mätt vid rumstemperatur, så denna faktor bör beaktas vid konstruktionen. Om testet utförs i termostaten är det bäst att justera temperaturen till den högsta omgivningstemperaturen vid användning.
Dessutom, oavsett om kretskortet installeras horisontellt eller vertikalt, är dess värmeavledningsförhållanden olika, vilket har en viss inverkan på TC-mätningen. Lampans skalmaterial, storlek och värmeavledningshål påverkar också värmeavledningen. Därför bör det finnas ett visst utrymme i designen.
Publiceringstid: 23 mars 2022
