1. LED 방열 설계의 목적
LED를 사용하는 제품을 설계할 때 발생할 수 있는 열에 주의해야 합니다.
LED의 사용 가능한 온도는 접합 온도(Tj)에 의해 정의됩니다. 접합 온도 Tj가 최대값보다 높으면 상당한 밝기 저하를 일으키거나 심지어
기타 고장(단선으로 인한 불감등 등)이 있으므로 최대 접합 온도 Tj를 초과한 경우에는 사용하지 마십시오.
또한 접합 온도를 최대한 낮추면 제품의 수명을 연장할 수 있습니다.
위와 같은 이유로 LED를 사용할 때 방열 설계는 매우 중요합니다.
이 가이드에서는 LED 방열 설계에 대한 몇 가지 아이디어를 소개합니다.
2. LED 열의 흐름에 대하여
LED에서 발생하는 열과 관련하여 LED의 흐름 방향은 그림 1에 나와 있습니다.
칩의 열은 다이 본딩, 전극, 납땜 부품의 주석 및 회로 기판을 통해 주변 공기로 전달됩니다.
LED 칩에서 방출되는 열은 열저항(℃/W)으로 표현되며, 접합온도 Tj를 구하는 공식은 다음과 같다.
LED 칩에서 주변 공기로의 열 저항 Rthj-a를 사용할 때:
Tj=Ta + Rthj-a × W ①
・Ta：주위온도(℃)
・Rthj-a: LED 칩에서 주변 공기까지의 열저항(℃/W)
・W: 입력 전원(=IF×VF)(W)
(※IF: 순방향 전류(A), VF: 순방향 전압(V))
(2) LED 칩에서 음극 솔더 핀까지 열 저항 Rthj-s를 사용할 때:
Tj=Ts ＋ Rthj-s × W ②
・Ts: 네거티브 용접 레그의 온도(℃)
・Rthj-s: LED 칩에서 Ts 시험점까지의 열저항(℃/W)
・W: 입력 전원(=IF×VF)(W)
(※IF: 순방향 전류(A), VF: 순방향 전압(V))
3. Tj 계산 방법
(접합 온도 Tj를 계산하는 방법은 (A) Ts 온도를 측정하여 Tj를 계산하는 데 사용하는 방법과 (B) VF 측정 방법의 두 가지 범주로 나뉩니다. 다음에서 자세히 설명합니다.
(A) Ts 온도 측정 및 Tj 계산
(1) 그림 3과 같이 LED의 Ts 온도 측정점(음극)을 열전대에 연결하고 점등시킨 후 열평형 상태에 도달했을 때 Ts, If, Vf 값을 측정한다.
※각 제품의 T 온도 측정점과 열저항 Rthj-s는 다릅니다. 자세한 내용은 당사'제품 사양을 참조하십시오.
열전대가 열 방출에 미치는 영향을 최소화하려면 더 얇은 열전대를 사용하십시오.
또한 열전대를 땜납으로 온도 측정 지점에 연결하는 것이 좋습니다.
4. LED 관련 방열 설계
제품 설계에서 방열 능력을 향상시킵니다(전체 열 저항 감소,
작동 중 접합 온도 Tj를 효과적으로 낮출 수 있습니다.
설계 시 다음 제안 사항을 참조할 수 있습니다.
(A) 회로 기판 재료의 선택
(B) 회로 기판의 동박 면적 최적화
(C) LED 구성 최적화(LED 피치)
(D) 방열판 사용
다음은 각 항목에 대한 자세한 설명입니다.
(A) 회로 기판 재료의 선택
그림 6과 같이 회로기판의 종류는 크게 수지, 금속, 세라믹으로 나뉩니다.
(D) 방열판 사용
회로 기판 뒷면에 방열판을 추가하면 방열 효과를 향상시킬 수 있습니다.
다음 표 3은 방열판 설치 여부에 대한 비교 시험 결과이다.
테스트 결과에서도 방열판으로 인해 Rthj-a와 Tj가 감소함을 알 수 있다.
또한, 바닥판과 방열판의 접합 위치에 열전도율이 높은 양면 스티커, 방열판, 써멀 페이스트 등을 추가하여 방열 효과를 낼 수 있습니다.
더 나은... 그림 11은 방열판 접합 방법의 예를 보여줍니다.
5. 요약
본 가이드에서 소개하는 방열 설계 사례를 통해 LED'#39;#39;39;의 효율을 보다 효과적으로 활용하고 제품 설계의 신뢰성을 높일 수 있기를 바랍니다.
보다 안정적인 성능의 제품을 생산합니다.
