15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Аспекты светодиодного света в теории

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение monia » 26 апр 2016, 11:54

Лучше всего использовать платы с повышенной теплопроводностью диэлектрика > 4...6
такие диэлектрики обычно не превышают 100 мкм толщины и обеспечивают отличный тепловой контакт (к примеру на ХМЛ в режиме 6 Вт сопротивление подложка/плата на сколько помню составила около 1 градуса :) )

если использовать дешевую плату с текстолитовым диэлектриком то там 100 мкм медь будет как раз кстати !
при правильном проектировании можно увеличить площадь передачи тепловой энергии через диэлектрик до 2 раз
за счет этого можно снизить тепловое сопротивление вдвое
Аватар пользователя
monia
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 2868
Зарегистрирован: 14 ноя 2010, 21:37
Благодарил (а): 37 раз.
Поблагодарили: 53 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение George » 26 апр 2016, 12:21

изобретатель писал(а):Толщина меди актуальна для отдельно стоящего диода. когда крылышки меди можно раскинуть по сторонам диода. В данном случае абсолютно без разницы.
Если диоды в ряд, то реально смонтировать на медных проволоках.


Проволочки в принципе будут эффективнее.

А вот Вам пример крайне неудачной разводки (верхние) и ее исправление (внизу), для рядом стоящих светиков. Необходимая медь добавлена красным, согласно рекомендаций от Cree.
3-xpl_.jpg
George
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1379
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 17:06
Откуда: Днепропетровск
Благодарил (а): 10 раз.
Поблагодарили: 83 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение George » 26 апр 2016, 12:23

monia писал(а):Лучше всего использовать платы с повышенной теплопроводностью диэлектрика > 4...6

А можете ссылку дать?
George
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1379
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 17:06
Откуда: Днепропетровск
Благодарил (а): 10 раз.
Поблагодарили: 83 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение monia » 26 апр 2016, 13:15

George писал(а):
monia писал(а):Лучше всего использовать платы с повышенной теплопроводностью диэлектрика > 4...6

А можете ссылку дать?


Любой поставщик из поднебесной вам предложит такие платы
сервис девайсис , резонит, таберу
Аватар пользователя
monia
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 2868
Зарегистрирован: 14 ноя 2010, 21:37
Благодарил (а): 37 раз.
Поблагодарили: 53 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение George » 26 апр 2016, 13:29

Блин, даже не знаю, что сказать...
Все, что мне попадалось (платы для xml, xp), имело минимум 3гр/вт, а в основном сильно больше. Вы же пишите о 0,167гр/вт на фольг. алюминии, а это данные для SinkPad 1го поколения...
George
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1379
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 17:06
Откуда: Днепропетровск
Благодарил (а): 10 раз.
Поблагодарили: 83 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение monia » 26 апр 2016, 14:12

George писал(а):Блин, даже не знаю, что сказать...
Все, что мне попадалось (платы для xml, xp), имело минимум 3гр/вт, а в основном сильно больше. Вы же пишите о 0,167гр/вт на фольг. алюминии, а это данные для SinkPad 1го поколения...


:) да
я проводил эксперимент при помощи телповизора замерял тепловое сопротивление
даже на форуме выкладывал
постараюсь найти
Аватар пользователя
monia
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 2868
Зарегистрирован: 14 ноя 2010, 21:37
Благодарил (а): 37 раз.
Поблагодарили: 53 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение George » 26 апр 2016, 14:40

monia писал(а): :) да
я проводил эксперимент при помощи телповизора замерял тепловое сопротивление
даже на форуме выкладывал
постараюсь найти


topic15265.html#p191847 фотка эта?
А есть еще, только с параметрами (светик, ток, плата и тд)?
И вообще, на сколько можно судить о температуре именно кристалла по снимкам тепловизора? Точно не помню, но где-то у производителей тепловизоров что-то читал, что там не все однозначно для излучающих светиков. Каким-то другим способом определяли температуру кристалла?

Это вопрос актуален еще и потому, что Вы единственный, на нескольких крупных ресурсах, даете такие данные по фольгированному алюминию.
George
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1379
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 17:06
Откуда: Днепропетровск
Благодарил (а): 10 раз.
Поблагодарили: 83 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение kulibin » 26 апр 2016, 15:43

George писал(а):
kulibin писал(а):А ничего, что дока касается текстолитовых плат ? ;) Там-то да, базару нету, всяка медь в тему.


"Chart 2: Thermal resistance for MCPCB with varying thermal pad size" И где здесь про текстолит?
Повторюсь, график на стр. 8. Зависимость тепл. сопротивления МОНТАЖКИ от площади термопада для серии ХР. Да, "работает" только небольшое увеличение площади меди, но работает. И если толщину меди увеличить с 70мкм до 100, то сопротивление уменьшится. Это и по теоретическим расчетам так же. Модель теплового потока имеет форму трапеции(почти). Т.е. с увеличением ее высоты (толщины меди) увеличивается площадь ее основания, а значит уменьшается тепловое сопротивление (в данном случае). После какой толщины слоя меди сопротивление станет увеличиваться надо уже считать.

Если не прав, то поправьте пожалуйста, кто в этом лучше разобрался.


В самом начале доки написано :
"This application note outlines a technique
for designing a low-cost printed circuit
board (PCB) layout that optimizes the
transfer of heat from the LeD. The
technique involves the use of FR-4-based
PCBs, which cost less than metal core
printed circuit boards (MCPCB), but have
greater thermal resistance."

При этом речь идет об использовании двусторонней платы с металлизацией, заполненной припоем, это давнишний способ. Где-то даже лежат платки, которые мне Adapter присылал , сделанные по такой технологии.
Соответственно, металлизация - это и есть основной способ отвести тепло от пада. Но даже для FR4 микронные изменения толщины меди под падом практически не влияют на эффективность таких плат. То есть этим можно пренебречь, если речь идет о самом паде. А вот толщина металлизации значение имеет, и именно об этом там и сказано на 6 странице.
Блин, зарекался же не спорить :) Ну, ладно. Оставим в покое доку и рассудим логически. Предположим, у нас медь 100 микрон. Это 0,1 мм. Площадь пада светика - 3х3=9 мм2. То есть вниз тепло от светика передает сечение 9 мм2. А вбок - 3*0,1= 0,3 мм2. Поскольку сторон у светика четыре, то в сумме это 0,3*4=1,2 мм2. Мы рассуждаем о критичности разницы в 35 или 70 мКм. То есть примерно трети от 100 мКм. Делим 1,2 на 3, получаем 0,4 мм2.
Рассчитаем пропорцию. 9 мм2 у нас - 100%. Значит 10% - это 0,9 мм2.
Стало быть при изменении толщины меди на 35 мКм мы в теории улучшим отвод тепла от диода примерно на 5%. Но это в теории. А на практике, раз уж мы начали буквоедствовать, тепло пойдет по трапеции, а значит толщина препрега будет выше, чем под падом. К тому же если диоды стоят плотняком, трапеция взаимно пересекается примерно посередине между диодами.
Где я неправ ? :)
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 18397
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 49 раз.
Поблагодарили: 907 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение monia » 26 апр 2016, 15:52

George писал(а):
topic15265.html#p191847 фотка эта?
А есть еще, только с параметрами (светик, ток, плата и тд)?
И вообще, на сколько можно судить о температуре именно кристалла по снимкам тепловизора? Точно не помню, но где-то у производителей тепловизоров что-то читал, что там не все однозначно для излучающих светиков. Каким-то другим способом определяли температуру кристалла?

Это вопрос актуален еще и потому, что Вы единственный, на нескольких крупных ресурсах, даете такие данные по фольгированному алюминию.


Фото к сожалению не это :(
это тест клея и клепки при монтаже печатки к профилю

в том же опыте я замерял не температуру чипа а температуру подложки диода ХМЛ и основания платы
температура чипа зависит от другого теплового перехода
Аватар пользователя
monia
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 2868
Зарегистрирован: 14 ноя 2010, 21:37
Благодарил (а): 37 раз.
Поблагодарили: 53 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение изобретатель » 26 апр 2016, 15:55

kulibin писал(а):
George писал(а):
kulibin писал(а):А ничего, что дока касается текстолитовых плат ? ;) Там-то да, базару нету, всяка медь в тему.


"Chart 2: Thermal resistance for MCPCB with varying thermal pad size" И где здесь про текстолит?
Повторюсь, график на стр. 8. Зависимость тепл. сопротивления МОНТАЖКИ от площади термопада для серии ХР. Да, "работает" только небольшое увеличение площади меди, но работает. И если толщину меди увеличить с 70мкм до 100, то сопротивление уменьшится. Это и по теоретическим расчетам так же. Модель теплового потока имеет форму трапеции(почти). Т.е. с увеличением ее высоты (толщины меди) увеличивается площадь ее основания, а значит уменьшается тепловое сопротивление (в данном случае). После какой толщины слоя меди сопротивление станет увеличиваться надо уже считать.

Если не прав, то поправьте пожалуйста, кто в этом лучше разобрался.


В самом начале доки написано :
"This application note outlines a technique
for designing a low-cost printed circuit
board (PCB) layout that optimizes the
transfer of heat from the LeD. The
technique involves the use of FR-4-based
PCBs, which cost less than metal core
printed circuit boards (MCPCB), but have
greater thermal resistance."

При этом речь идет об использовании двусторонней платы с металлизацией, заполненной припоем, это давнишний способ. Где-то даже лежат платки, которые мне Adapter присылал , сделанные по такой технологии.
Соответственно, металлизация - это и есть основной способ отвести тепло от пада. Но даже для FR4 микронные изменения толщины меди под падом практически не влияют на эффективность таких плат. То есть этим можно пренебречь, если речь идет о самом паде. А вот толщина металлизации значение имеет, и именно об этом там и сказано на 6 странице.
Блин, зарекался же не спорить :) Ну, ладно. Оставим в покое доку и рассудим логически. Предположим, у нас медь 100 микрон. Это 0,1 мм. Площадь пада светика - 3х3=9 мм2. То есть вниз тепло от светика передает сечение 9 мм2. А вбок - 3*0,1= 0,3 мм2. Поскольку сторон у светика четыре, то в сумме это 0,3*4=1,2 мм2. Мы рассуждаем о критичности разницы в 35 или 70 мКм. То есть примерно трети от 100 мКм. Делим 1,2 на 3, получаем 0,4 мм2.
Рассчитаем пропорцию. 9 мм2 у нас - 100%. Значит 10% - это 0,9 мм2.
Стало быть при изменении толщины меди на 35 мКм мы в теории улучшим отвод тепла от диода примерно на 5%. Но это в теории. А на практике, раз уж мы начали буквоедствовать, тепло пойдет по трапеции, а значит толщина препрега будет выше, чем под падом. К тому же если диоды стоят плотняком, трапеция взаимно пересекается примерно посередине между диодами.
Где я неправ ? :)

Прав конечно! Надо еще добавить, что продольное тепловое сопротивление тонкой фольги весьма велико и увеличение боковых лепестков из под пада при большой мощности малоэффективно.
Нет ничего невозможного, если хорошо подумать
http://led-str.ru
Аватар пользователя
изобретатель
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 8036
Зарегистрирован: 01 сен 2010, 10:36
Откуда: Стерлитамак
Благодарил (а): 92 раз.
Поблагодарили: 412 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение George » 26 апр 2016, 16:40

kulibin писал(а):В самом начале доки написано :
"This application note outlines a technique
for designing a low-cost printed circuit
board (PCB) layout that optimizes the
transfer of heat from the LeD. The
technique involves the use of FR-4-based
PCBs, which cost less than metal core
printed circuit boards (MCPCB), but have
greater thermal resistance."

При этом речь идет об использовании двусторонней платы с металлизацией, заполненной припоем, это давнишний способ. Где-то даже лежат платки, которые мне Adapter присылал , сделанные по такой технологии.
Соответственно, металлизация - это и есть основной способ отвести тепло от пада. Но даже для FR4 микронные изменения толщины меди под падом практически не влияют на эффективность таких плат. То есть этим можно пренебречь, если речь идет о самом паде. А вот толщина металлизации значение имеет, и именно об этом там и сказано на 6 странице.
Блин, зарекался же не спорить :) Ну, ладно. Оставим в покое доку и рассудим логически. Предположим, у нас медь 100 микрон. Это 0,1 мм. Площадь пада светика - 3х3=9 мм2. То есть вниз тепло от светика передает сечение 9 мм2. А вбок - 3*0,1= 0,3 мм2. Поскольку сторон у светика четыре, то в сумме это 0,3*4=1,2 мм2. Мы рассуждаем о критичности разницы в 35 или 70 мКм. То есть примерно трети от 100 мКм. Делим 1,2 на 3, получаем 0,4 мм2.
Рассчитаем пропорцию. 9 мм2 у нас - 100%. Значит 10% - это 0,9 мм2.
Стало быть при изменении толщины меди на 35 мКм мы в теории улучшим отвод тепла от диода примерно на 5%. Но это в теории. А на практике, раз уж мы начали буквоедствовать, тепло пойдет по трапеции, а значит толщина препрега будет выше, чем под падом. К тому же если диоды стоят плотняком, трапеция взаимно пересекается примерно посередине между диодами.
Где я неправ ? :)


Вот же блин! Не получается поработать... :lol:

Ю.Н., мы один и тот же английский учили? В документе сравниваются результаты тестов плат MCPCB (надеюсь, понятно, что это не текстолит ::D )
"Chart 2: Thermal resistance for MCPCB with varying thermal pad size"
и плат из FR-4 с thermal vias. И текстолитовые платы мы здесь не обсуждаем совсем.

Функция распределения тепла вбок далеко не линейна, как вы представили. Но теоретизировать не буду, так как не до конца разобрался с расчетами. Ну, не Шмогла... :lol:
Неужели настолько нет доверия к составителям документа. Они считают площадь только термопада, без площади эл. контактов и распределение тепла "вбок" (увеличение площади меди под термопадом) от 2,6мм. И этого хватает для того чтоб снизить тепловое сопротивление монтажки с 4.5 до 3.7 гр/Вт (18%), при увеличении площади пада с 3.5 (именно под светиком) до 6мм, для 70мкм меди. Это их испытания и верить или нет дело Ваше. Опять повторюсь, это график на стр. 8. И прочитайте нижнюю строчку на стр. 7.
На практике я получил сопротивление с 35 мкм медью около 5гр/вт, для платы с хорошей разводкой.


изобретатель писал(а):Прав конечно! Надо еще добавить, что продольное тепловое сопротивление тонкой фольги весьма велико и увеличение боковых лепестков из под пада при большой мощности малоэффективно.

Вы, судя по всему, тоже не согласны с составителями документа?
George
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1379
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 17:06
Откуда: Днепропетровск
Благодарил (а): 10 раз.
Поблагодарили: 83 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение изобретатель » 26 апр 2016, 20:03

Никому не верю, пока сам не проверю. И еще раз замечу, что для 0,5 ватт толщина фольги может иметь значение, для 15-25 ватт значение фольги практически сводится к нулю! ( Кулибин об этом и говорит). В данном случае более важны теплопроводность изолятора и толщина алюминия.
Нет ничего невозможного, если хорошо подумать
http://led-str.ru
Аватар пользователя
изобретатель
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 8036
Зарегистрирован: 01 сен 2010, 10:36
Откуда: Стерлитамак
Благодарил (а): 92 раз.
Поблагодарили: 412 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение George » 26 апр 2016, 20:19

Думаю, на этом и остановимся. Самому интересно все это в полном объеме протестировать. Но только время... Когда до этого руки или хоть ноги дойдут, ума не приложу. :) Да и нормального алюминия пока нет.
George
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1379
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 17:06
Откуда: Днепропетровск
Благодарил (а): 10 раз.
Поблагодарили: 83 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение Светочъ » 26 апр 2016, 20:26

George писал(а):Думаю, на этом и остановимся. Самому интересно все это в полном объеме протестировать. Но только время... Когда до этого руки или хоть ноги дойдут, ума не приложу. :) Да и нормального алюминия пока нет.


Ты же говорил, что за счет грамотной разводки до 4.5 гр/вт (это на память) и говно в конфетку преобразуешь? :? Или я что то упустил?
http://www.newener.ru
Skype: logvlad2
newener(собака)yandex.ru
Аватар пользователя
Светочъ
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 5076
Зарегистрирован: 12 янв 2011, 23:01
Откуда: Набережные Челны
Благодарил (а): 133 раз.
Поблагодарили: 169 раз.

Re: 15-25 ват светодиоды, хватит ли 35микрон меди

Сообщение kulibin » 26 апр 2016, 20:27

George писал(а):Неужели настолько нет доверия к составителям документа.


Дык а зачем мне им доверять - или не доверять ? Я ведь специально наглядно посчитал и спросил - где я неправ ? :)

Они считают площадь только термопада, без площади эл. контактов и распределение тепла "вбок" (увеличение площади меди под термопадом) от 2,6мм. И этого хватает для того чтоб снизить тепловое сопротивление монтажки с 4.5 до 3.7 гр/Вт (18%), при увеличении площади пада с 3.5 (именно под светиком) до 6мм, для 70мкм меди. Это их испытания и верить или нет дело Ваше. Опять повторюсь, это график на стр. 8. И прочитайте нижнюю строчку на стр. 7.
На практике я получил сопротивление с 35 мкм медью около 5гр/вт, для платы с хорошей разводкой.


Ну, правильно. Только ведь они не сравнивают разные толщины меди. При увеличении площади пада они получили выигрыш 18%. Забавно, что сами они, тем не менее, называют это little benefit :). И в этом сравнении характерно вот что :
1. Если для платы FR4 зависимость площади фольги помимо пада весьма велика, что видно по графику, то для люминя - практически выше указанных 6 мм смысла делать нету, что говорит о том, что уход тепла вбок не так велик, а градиент высок.
2. Мы не знаем - на какой мощности гоняли диоды в процессе тестов. Что-то мне подсказывает, что на небольшой, иначе для текстолитовой платы не было бы такого влияния площади фольги вокруг диода.
3. Вытекает из пункта 2. Если мощность была небольшой, тепловой напор был невысок, а значит, с окружающей фольги шла естественная конвекция, в данном случае значимая. То есть звезда тупо лежала открытая, а с фольги вокруг диода вовсю рассеивалось тепло в окружающую среду с комнатной температурой. В готовом приборе такой шоколад вряд ли будет возможен. При этом для FR4 мы видим, что увеличение площади фольги действенно вплоть до заполнения ею всей площади звезды. Ну посудите сами - чего за мощность можно иметь, чтобы площадь фольги вокруг диода так сильно влияла на тепловое сопротивление точка пайки/плата ?
Ну и соответственно, пусть даже и так. Имеем выигрыш 18% на люмини при меди 70 мКм. Стало быть при меди 35 мКм будем иметь уже 9%. И это при том, что мы не знаем реальных условий проведения тестов. А, как я уже говорил выше - чем больше мощность, тем меньшее влияние оказывает боковина. Если львиная доля тепла не уйдет через пад - боковины ситуацию не спасут. Конечно, можем побиться за эти гипотетические 9%, хотя по мне так все же не больше 5% в реальном приборе. :idea:
Но это уже удел перфекционистов, как по мне.
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 18397
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 49 раз.
Поблагодарили: 907 раз.

Пред.След.

Вернуться в Теоретические аспекты использования светодиодов

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: 3Dservice, большой, _RUS73_, Aleksandr_A, alex_qwerty, Alexa [Bot], alexber, Андрей Эффест, Babayka, Baikal, Beer100, Bing [Bot], botanik2012, BVlad, сергей315, cesta, Cromulus, cvbn145, Светочъ, dersp, Dimonds75, DiplomatTomato, Евгений E, Gench, George, Google [Bot], Google Feedfetcher, gora, Great1512, Icy, igor_zsu, IrinaPS, iurii, ivanko, ivdor, Juli, Kassablanka, kentik, Korkunov, Koshkahip, kulibin, ledintero, LEDostav, Ledsvet2017, legamax, LESSAN, m23, Majestic-12 [Bot], MAQ, mascod, Meredian, mnv, monia, mousnya, MSNbot Media, MYaroA, nacnopt, newlighter, nicksnn, Nitro, nod32, olegbr, Олег64, papahen, Pavel Mirleda, pcprofiles, Proffsvet, Proizvoditel, ptaha, ramsprint, recolt, Rusan, Rusreall, Sa300d, sad113, Sega_ekb66, sergei28, shmel209, soratnik, Struzhkin, super_puper, svetkost, svetok, tio, Vadimk, Valletos, vitt13, Vladimir-city, voxy, xp-lu, Yahoo [Bot], Zadnitca, zirconvz, ZZZ7ZZZ, казанец, Палыч, ФИТОХРОМ.РФ, Василий177, Игорь Владимирович, Лоцман, Максим Орлов, молодой дед, Яндексбот