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Misure di temperatura per verifica della dissipazione termica dei LED XLamp CREE

XLamp Led CREE

Misurazioni di temperatura e layout consigliati per una corretta ottimizzazione dei PCB ai fini della dissipazione termica dei LED Xlamp Cree e relativa simulazione delle prestazioni termiche

4 . Le misurazioni di temperatura per verifica

Siccome la vita del LED dipende dalla temperatura di giunzione dello stesso LED, Cree consiglia di eseguire una verifica termica sul supporto del LED nelle reali condizioni di utilizzo .
In questa sezione si illustrano pratiche di misurazioni termiche del supporto LED usando termocoppie, che offrono anche alcune conferme su cui si basano le nostre raccomandazioni di simulazione.

Figura 13 mostra una termocoppia tipo K a strato di rame superiore vicino al contatto termico. La maschera di saldatura (se presente), dovrebbe essere rimossa per saldare la termocoppia alla scheda.

In alternativa, la termocoppia può essere montata anche utilizzando una resina epossidica termica o nastro in alluminio. Un'altra termocoppia è posta sulla parte frontale del dissipatore di calore vicino al PCB e di un termocoppia terzo è attaccato alla parte posteriore del dissipatore di calore.
Una quarta termocoppia è utilizzata per misurare la temperatura dell'ambiente (aria).

I fili della termocoppia sono tenuti in posizione da del nastro Kapton ® .
Le misure di temperatura per i due dissipatore di calore sono state registrate dopo un'ora per consentire la stabilizzazione termica.
Per calcolare l'effettiva resistenza termica, dividere la differenza tra Ths e Ta per la potenza della fonte di calore.

Il valore calcolato per il dissipatore di calore nell'esempio è stata di 14,7 ° C/W, che comprende la resistenza termica dovuta al metodo nastro termico (0,95 ° C / W).


P = If * Vf Potenza led
Tj = Tc + θjc x P
θca = (Tc – Ta) / P
θpcb = θca - θhs-a

I risultati sono vicino alle specifiche previste nel grafico chart 2 (che indica un asintoto relativo alla resistenza termica di circa 3,5 ° C / W per MCPCB) e grafico Chart 4 che mostra 5 fori passanti su base PCB FR-4 con spessore di 1,6 millimetri con una resistenza termica di circa 9 ° C / W per un diametro di 0,7 millimetri, con passante pieno.

5. Layout consigliati

Simulazioni confermare le aspettative - una passante pieno di rame da più bassa resistenza termica di uno pieno di stagno.
Cree raccomanda la creazione fori passanti del diametro di 10-mil (0,254 millimetri) disposti su una griglia rettilinea di 25 mil (0,635 mm).

Le ragioni di questa scelta sono per migliorare le prestazioni e avere minor costi di produzione. Secondo diversi produttori di PCB i fori da 0,254 mm alla distanza di 0,635 mm e può essere attendibilmente l’impiego di un 2 once (56 grammi) di soluzione per placcatura e riempito con rame solido, sono scelte di produzione ragionevoli e ripetibili.

Simulazioni in figura 5 mostrano che fori passanti di 0,254 mm e spessore di 0,8 mm di PCB FR-4, portano ad una resistenza termica di 4 ° C / W.

6. Compatibilità chimica

Quando si scelgono i materiali utilizzati nell’interfaccia tra il PCB e il dissipatore di calore, così come altri materiali a cui i LED possono venire a contatto, è importante verificare la compatibilità chimica.
Alcuni materiali usati nella fabbricazione del FR-4 (ad esempio, gli adesivi, la maschera di saldatura, residui di flusso) e processi di assemblaggio possono generare dei gas che reagiscono negativamente con i materiali del supporto del LED, specialmente ad alte temperature, e causano il degrado di prestazioni e possono guastare il prodotto.
Ogni famiglia o singolo prodotto a LED ha una nota corrispondente.
Vedere "XLamp ® ® LED Cree saldatura e movimentazione", CLD-AP25 (PDF) per la famiglia XLamp XP e CLD-AP32 (PDF) per il XLamp MX-6 LED, noto per le sostanze che sono dannose per i LED Cree.

7. Riferimenti

http://www.cree.com/products/pdf/XLampXP_SolderingandHandling.pdf
http://www.cree.com/products/pdf/XLampMX-6_SolderingandHandling.pdf

- Electronics Cooling, September 1997, Vol.3, No.3, “Calculation Corner: One-dimensional heat flow” Bruce M. Guenin, Ph.D., Associate Editor.

- Electronics Cooling, May 1998, Vol.4, No.2, “Calculation Corner: Conduction heat transfer in a printed circuit board” Bruce M. Guenin, Ph.D., Associate Editor

- Electronics Cooling, August 2004, Volume 10, Number 3, “Calculation Corner: Thermal Vias – A Packaging Engineer’s Best Friend”, Bruce M. Guenin, Ph.D., Associate Editor

- “Thermal and High Current Multilayer Printed Circuit Boards With Thermagon T-lam and Hybrid Boards” January 31, 2001, Thermagon, Inc., Courtney R. Furnival.

- “Thermal Considerations for QFN Packaged Integrated Circuits” AN315 rev 1, July 2007, Cirrus Logic, Inc.

 

 

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