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要计算垂直通过芯片的热阻,须测量芯片黏合层、芯片垫片、TIM、散热片以及与基体间的介电层,每阶层都各自拥有自己的导热特性(表2),其中通过芯片,也就是接面到外部环境的热阻Rja可透过方程式(1)、(2)加以计算:
其中RJ-MS=10 ℃/W
Rja代表热能由LED芯片传递到外界的能力,也就是说,Rja的数值越低、散热效能越好,图2分别显示封装结构的3D、2D横切面图,有助于了解整个散热路径。
图2 上图为LED星状包装的3D剖面图,下图为带散热片LED星状封装的2D剖面图。
进行数值分析/实验结果分析
安排在MCPCB上的LED封装通常采用铝挤方式做为基底,一百一十根鳍片的鳍片型散热片则透过导热胶带黏贴在星形MCPCB背面,封装以1.2瓦驱动,焊接点的温度TMetalSlug则透过安排在封装散热块上的热电偶加以测量(图3),测量只有在温度到达稳定时才进行。
图3 Moonstone LED封装上的测量点
表2为仿真模型结果与测量数据的比较,可视化仿真结果分别显示在图4,当仿真结果温度高于测量温度时,代表数值模型忽略部分的冷却现象。
表2 仿真结果与测量数据的比较
图4 上图为LED星形封装的可视化模拟结果,下图为详细散热片模型的MCPCB LED封装可视化仿真结果。