PCB ทุกชนิดที่แตกต่างกัน

ในปัจจุบันมี PCB สามประเภทที่นำไปใช้กับ LED กำลังสูงเพื่อระบายความร้อน ได้แก่ แผ่นวงจรพิมพ์เคลือบทองแดงสองด้านธรรมดา (FR4), แผ่นวงจรพิมพ์ทองแดงที่ไวต่อความรู้สึกบนแผ่นโลหะผสมอลูมิเนียม (MCPCB), PCB ฟิล์มแบบยืดหยุ่นที่มีกาวบนแผ่นโลหะผสมอลูมิเนียม

ผลกระทบจากการกระจายความร้อนนั้นเกี่ยวข้องกับชั้นทองแดงและความหนาของชั้นโลหะและการนำความร้อนของตัวกลางฉนวน โดยทั่วไปแล้วจะใช้ MCPCB ที่มีชั้นทองแดง 35um และอลูมิเนียมอัลลอยด์ 1.5 มม. PCB แบบยืดหยุ่นจะติดกับแผ่นอลูมิเนียมอัลลอยด์ แน่นอนว่า MCPCBS ที่มีการนำความร้อนสูงจะมีประสิทธิภาพความร้อนที่ดีที่สุด แต่ราคาก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

ข้อมูลบางส่วนในที่นี้มาจากตัวอย่างการวัดค่า TC ของบริษัท NICHIA เป็นตัวอย่างการคำนวณ โดยมีเงื่อนไขดังต่อไปนี้: LED: LED สีขาว 3W รุ่น MCCW022, RJC=16℃/W หัววัดเทอร์โมคัปเปิลแบบจุดชนิด K เชื่อมติดกับแผ่นระบายความร้อน

บอร์ดทดสอบ PCB: บอร์ดเคลือบทองแดงสองชั้น (40×40 มม.) t=1.6 มม. พื้นที่ชั้นทองแดงของพื้นผิวเชื่อม 1,180 มม.², พื้นที่ชั้นทองแดงด้านหลัง 1600มม.²-

สถานะการทำงาน LED: IF-500mA, VF=3.97V

TC=71℃ วัดด้วยเทอร์โมมิเตอร์แบบจุดเทอร์โมคัปเปิลชนิด K อุณหภูมิแวดล้อม TA=25℃

1. TJ ถูกคำนวณ

TJ=RJC x PD+TC=RJC (ถ้า x VF)+TC

TJ=16℃/วัตต์(500mA×3.97V)

+71℃=103℃

2.RBA ถูกคำนวณ

RBA=(TC-TA)/PD

=(71℃-25℃)/1.99วัตต์

=23.1℃/วัตต์

3. RJA ถูกคำนวณ

RJA=RJC+RBA

=16℃/วัตต์+23.1℃วัตต์

=39.1℃W

หากค่า TJmax ที่ออกแบบไว้คือ -90℃ ค่า TJ ที่คำนวณตามเงื่อนไขข้างต้นจะไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดการออกแบบได้ จำเป็นต้องเปลี่ยน PCB ที่มีการกระจายความร้อนที่ดีขึ้นหรือเพิ่มพื้นที่การกระจายความร้อน จากนั้นทดสอบและคำนวณใหม่อีกครั้งจนกว่าค่า TJ≤TJmax

อีกวิธีหนึ่งคือเมื่อค่า UC ของ LED มีขนาดใหญ่เกินไป VF=3.65V เมื่อ RJC=9℃/WIF=500mA ถูกแทนที่ เงื่อนไขอื่นๆ จะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง สามารถคำนวณ T) ได้ดังนี้:

TJ = 9 ℃ / วัตต์ + 71 ℃ (500 มิลลิแอมป์ * 3.65 โวลต์) = 87.4 ℃

มีข้อผิดพลาดบางประการในการคำนวณ 71℃ ข้างต้น ควรเชื่อม LED 9℃W ใหม่เพื่อทดสอบ TC อีกครั้ง (ค่าที่วัดได้จะน้อยกว่า 71℃ เล็กน้อย) ไม่สำคัญจริงๆ หลังจากใช้ LED 9℃/W แล้ว ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนวัสดุและพื้นที่ PCB ซึ่งตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ