1. Syftet med LED värmeavledning design
När du designar produkter som använder lysdioder måste du vara uppmärksam på värmen som kan genereras
Den användbara temperaturen för lysdioden definieras av korsningstemperaturen (Tj). Om korsningstemperaturen Tj är högre än maxvärdet, kan det orsaka betydande försämring av ljusstyrkan, eller till och med orsaka det
Andra fel (som dött ljus på grund av frånkoppling, etc.), så använd den inte när den maximala korsningstemperaturen Tj överskrids.
Dessutom kan en sänkning av korsningstemperaturen så mycket som möjligt förlänga produktens livslängd.
Av ovanstående skäl är värmeavledningsdesignen mycket viktig när man använder lysdioder.
Den här guiden kommer att introducera några idéer om LED-värmeavledningsdesign.
2. Angående flödet av LED-värme
När det gäller värmen som genereras av lysdioden kan dess flödesriktning illustreras i figur 1.
Värmen från chipet kommer att överföras till den omgivande luften genom stansning, elektroder, tenn i löddelen och kretskort.
Värmen som avges från LED-chippet uttrycks i termer av termiskt motstånd (℃/W), och följande två är formlerna för att beräkna korsningstemperaturen Tj.
När du använder det termiska motståndet Rthj-a från LED-chippet till den omgivande luften:
Tj=Ta + Rthj-a × W ①
・Ta: Omgivningstemperatur (℃)
・Rthj-a: Termiskt motstånd från LED-chip till omgivande luft (℃/W)
・W: Ineffekt (=IF×VF) (W)
(※IF: framåtström (A), VF: framåtspänning (V))
(2) När du använder det termiska motståndet Rthj-s från LED-chippet till det negativa lödstiftet:
Tj=Ts ＋ Rthj-s × W ②
・Ts: Temperaturen på det negativa svetsbenet (℃)
・Rthj-s: Termiskt motstånd från LED-chip till Ts testpunkt (℃/W)
・W: Ineffekt (=IF×VF) (W)
(※IF: framåtström (A), VF: framåtspänning (V))
3. Tj beräkningsmetod
(För att beräkna korsningstemperaturen Tj, är metoderna indelade i två kategorier: (A) Mät Ts-temperaturen och använd den för att beräkna Tj; (B) VF-mätmetod. Följande kommer att förklara i detalj.
(A) Mät Ts temperatur och beräkna Tj
(1) Som visas i figur 3, anslut Ts-temperaturmätningspunkten (negativ elektrod) för lysdioden till termoelementet och tänd den, och mät sedan Ts-, If- och Vf-värdena när den når det termiska jämviktstillståndet.
※Ts temperaturmätningspunkt och termisk resistans Rthj-s för varje produkt är olika. För detaljer, se vårt företags's produktspecifikationer.
För att minimera effekten av termoelement på frigöring av värme, försök att använda tunnare termoelement.
Det rekommenderas också att ansluta termoelementet till temperaturmätpunkten med löd.
4. LED-relaterad värmeavledningsdesign
Vid produktdesign, förbättra värmeavledningskapaciteten (minska det totala termiska motståndet,
Det kan effektivt minska korsningstemperaturen Tj under drift.
Följande förslag kan hänvisas till vid design.
(A) Val av kretskortsmaterial
(B) Optimera kopparfolieområdet på kretskortet
(C) Optimera konfigurationen av lysdioder (LED-pitch)
(D) Använd kylfläns
Följande är en detaljerad beskrivning av varje artikel.
(A) Val av kretskortsmaterial
Det finns många typer av kretskort, som visas i figur 6, grovt uppdelade i harts, metall eller keramik.
(D) Använd kylfläns
Att lägga till en kylfläns på baksidan av kretskortet kan förbättra värmeavledningseffekten.
Följande tabell 3 har jämförelsetestresultaten av huruvida kylflänsen är installerad eller inte.
Av testresultaten påpekas också att på grund av kylflänsen reduceras även Rthj-a och Tj.
Dessutom, i skarven mellan bottenplattan och kylflänsen, kan dubbelsidiga klistermärken med hög värmeöverföringsförmåga, kylfläns eller termisk pasta läggas till för att göra värmeavledningseffekten.
Bättre... Figur 11 visar ett exempel på en kylflänsbindningsmetod.
5. Sammanfattning
Jag hoppas att du med designfallen för värmeavledning som introduceras i den här guiden kan använda LED's effektivitet och förbättra tillförlitligheten i produktdesign mer effektivt.
Producera produkter med stabilare prestanda.
