1. Lo scopo del design della dissipazione del calore a LED
Quando si progettano prodotti che utilizzano LED, è necessario prestare attenzione al calore che può essere generato
La temperatura utile del LED è definita dalla temperatura di giunzione (Tj). Se la temperatura di giunzione Tj è superiore al valore massimo, può causare un significativo degrado della luminosità o addirittura causarlo
Altri guasti (come luce morta dovuta a disconnessione, ecc.), quindi non utilizzarlo quando viene superata la temperatura massima di giunzione Tj.
Inoltre, abbassare il più possibile la temperatura di giunzione può allungare la vita del prodotto.
Per i motivi di cui sopra, il design della dissipazione del calore è molto importante quando si utilizzano i LED.
Questa guida introdurrà alcune idee sulla progettazione della dissipazione del calore dei LED.
2. Per quanto riguarda il flusso di calore del LED
Per quanto riguarda il calore generato dal LED, la sua direzione di flusso può essere illustrata in Figura 1.
Il calore del chip verrà trasferito all'aria circostante attraverso il die-bonding, gli elettrodi, lo stagno nella parte di saldatura e i circuiti stampati.
Il calore emesso dal chip LED è espresso in termini di resistenza termica (℃/W), e le due seguenti sono le formule per calcolare la temperatura di giunzione Tj.
Quando si utilizza la resistenza termica Rthj-a dal chip LED all'aria circostante:
Tj=Ta + Rthj-a × W ①
・Ta: temperatura ambiente (℃)
・Rthj-a: resistenza termica dal chip LED all'aria circostante (℃/W)
・W: Potenza in ingresso (=IF×VF) (W)
(※IF: corrente diretta (A), VF: tensione diretta (V))
(2) Quando si utilizza la resistenza termica Rthj-s dal chip LED al pin di saldatura negativo:
Tj=Ts ＋ Rthj-s × W ②
・Ts: La temperatura del ramo di saldatura negativo (℃)
・Rthj-s: resistenza termica dal chip LED al punto di prova Ts (℃/W)
・W: Potenza in ingresso (=IF×VF) (W)
(※IF: corrente diretta (A), VF: tensione diretta (V))
3. Metodo di calcolo Tj
(Per calcolare la temperatura di giunzione Tj, i metodi sono suddivisi in due categorie: (A) Misurare la temperatura Ts e utilizzarla per calcolare Tj; (B) Metodo di misurazione VF. Di seguito verrà spiegato in dettaglio.
(A) Misurare la temperatura Ts e calcolare Tj
(1) Come mostrato in Figura 3, collegare il punto di misurazione della temperatura Ts (elettrodo negativo) del LED alla termocoppia e accenderlo, quindi misurare i valori Ts, If e Vf quando raggiunge lo stato di equilibrio termico.
※Il punto di misurazione della temperatura Ts e la resistenza termica Rthj-s di ciascun prodotto sono diversi. Per i dettagli, fare riferimento alle specifiche del prodotto della nostra azienda'.
Per ridurre al minimo l'effetto delle termocoppie sul rilascio di calore, provare a utilizzare termocoppie più sottili.
Si consiglia inoltre di collegare la termocoppia al punto di misurazione della temperatura con saldatura.
4. Design della dissipazione del calore correlato al LED
Nella progettazione del prodotto, migliorare la capacità di dissipazione del calore (ridurre la resistenza termica complessiva,
Può ridurre efficacemente la temperatura di giunzione Tj durante il funzionamento.
Durante la progettazione è possibile fare riferimento ai seguenti suggerimenti.
(A) Selezione del materiale del circuito stampato
(B) Ottimizza l'area della lamina di rame sulla scheda del circuito
(C) Ottimizza la configurazione dei LED (passo LED)
(D) Usa il dissipatore di calore
Di seguito è riportata una descrizione dettagliata di ciascun articolo.
(A) Selezione del materiale del circuito stampato
Esistono molti tipi di circuiti stampati, come mostrato nella Figura 6, suddivisi approssimativamente in resina, metallo o ceramica.
(D) Usa il dissipatore di calore
L'aggiunta di un dissipatore di calore sul retro del circuito può migliorare l'effetto di dissipazione del calore.
La seguente tabella 3 ha i risultati del test di confronto se il dissipatore di calore è installato o meno.
Dai risultati del test si evidenzia inoltre che a causa del dissipatore di calore anche Rthj-a e Tj risultano ridotti.
Inoltre, nella posizione di giunzione tra la piastra inferiore e il dissipatore di calore, è possibile aggiungere adesivi biadesivi con elevata capacità di trasferimento del calore, dissipatore di calore o pasta termica per ottenere l'effetto di dissipazione del calore.
Meglio... La Figura 11 mostra un esempio di un metodo di incollaggio del dissipatore di calore.
5. Riepilogo
Spero che con i casi di progettazione della dissipazione del calore introdotti in questa guida, sia possibile utilizzare l'efficienza del LED's e migliorare l'affidabilità nella progettazione del prodotto in modo più efficace.
Produci prodotti con prestazioni più stabili.
