Şu anda, ısı dağılımı için yüksek güçlü LED ile uygulanan üç tür PCB bulunmaktadır: sıradan çift taraflı bakır kaplamalı kart (FR4), alüminyum alaşımlı hassas bakır kart (MCPCB), alüminyum alaşımlı kart üzerinde yapıştırıcı bulunan esnek film PCB.
Isı dağılımı etkisi bakır tabakası ve metal tabakasının kalınlığı ve yalıtım ortamının termal iletkenliği ile ilgilidir. Genellikle 35um bakır tabakalı ve 1,5 mm alüminyum alaşımlı MCPCB kullanılır. Esnek PCB alüminyum alaşımlı plakaya yapıştırılır. Elbette, yüksek termal iletkenliğe sahip MCPCBS en iyi termal performansa sahiptir, ancak fiyatı da artmaktadır.
Burada, bazı veriler NICHIA Şirketi'nin TC ÖLÇÜMÜ örneğinden hesaplama örnekleri olarak alınmıştır. Koşullar aşağıdaki gibidir: LED: 3W beyaz LED, model MCCW022, RJC=16℃/W. Tip K termokupl nokta termometre ölçüm başlığı ısı emiciye kaynaklanmıştır.
PCB test kartı: çift katmanlı bakır kaplamalı kart (40×40mm), t=1,6mm, kaynak yüzeyinin bakır katman alanı 1180mm2, arka bakır katman alanı 1600mm2.
LED çalışma durumu: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71℃, K tipi termokupl nokta termometresi ile ölçüldü. Ortam sıcaklığı TA=25℃
1. TJ hesaplanır
TJ=RJC x PD+TC=RJC (EĞER x VF)+TC
TJ=16℃/W(500mA×3.97V)
+71℃=103℃
2.RBA hesaplanır
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99W
=23.1℃/W
3. RJA hesaplanır
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23.1℃W
=39.1℃W
Tasarlanan TJmax -90℃ ise, yukarıdaki koşullara göre hesaplanan TJ tasarım gereksinimlerini karşılayamaz. Daha iyi ısı dağılımına sahip PCB'yi değiştirmek veya ısı dağılımı alanını artırmak ve TJ≤TJmax olana kadar tekrar test etmek ve hesaplamak gerekir.
Bir diğer yöntem ise LED'in UC değeri çok büyük olduğunda, RJC=9℃/WIF=500mA değiştirildiğinde VF=3.65V olduğunda diğer koşullar değişmeden kalır, T) şu şekilde hesaplanabilir:
TJ = 9°C / W + 71°C (500 ma * 3,65 V) = 87,4°C
Yukarıdaki 71℃ hesaplamasında bir hata var, TC'yi yeniden test etmek için yeni 9℃W LED kaynaklanmalıdır (ölçülen değer 71℃'den biraz daha küçüktür). Gerçekten önemli değil. 9℃/W LED kullandıktan sonra, tasarım gereksinimlerini karşılayan PCB malzemesini ve alanını değiştirmeye gerek yoktur.
PCB'nin arkasındaki ısı emici
Hesaplanan TJmax tasarım gereksiniminden çok daha büyükse ve yapı ek alana izin vermiyorsa, PCB'yi "U" şeklindeki alüminyum profile (veya alüminyum levha damgasına) yapıştırmayı veya ısı emiciye yapıştırmayı düşünün. Bu iki yöntem genellikle birden fazla yüksek güçlü LED lambanın tasarımında kullanılır. Örneğin, yukarıdaki hesaplama örneğinde, 10℃/W'lık bir ısı emici PCB'nin arkasına TJ=103℃ ile yapıştırılır ve TJ'si yaklaşık 80℃'ye düşer.
Burada yukarıdaki TC'nin oda sıcaklığında (genellikle 15~30℃) ölçüldüğüne dikkat edilmelidir. LED lambanın TA ortam sıcaklığı oda sıcaklığından büyükse, gerçek TJ oda sıcaklığında ölçülen hesaplanan TJ'den daha yüksektir, bu nedenle bu faktör tasarımda dikkate alınmalıdır. Test termostatta gerçekleştirilirse, kullanım sırasında sıcaklığı en yüksek ortam sıcaklığına ayarlamak en iyisidir.
Ayrıca PCB yatay veya dikey olarak monte edilmiş olsun, ısı dağılımı koşulları farklıdır ve bu da TC ölçümü üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. Lambanın kabuk malzemesi, boyutu ve ısı dağılımı deliği de ısı dağılımı üzerinde etkilidir. Bu nedenle, tasarımda biraz esneklik olmalıdır.
Gönderi zamanı: Mar-23-2022
