三留先生のパワーLED講座 第3回 基板の選択(パワーLED熱対策)

エンジニアの皆さん こんにちは。

レボックス株式会社の三留です。
 

 

今回は 『 熱 』 についてです。

 

パワーLEDの欠点の大きな要素は 「熱が発生する」ということです。

パワーLEDの熱を逃がすことが重要となります。



<熱を逃がす=放熱> を 怠ると・・・素子の低寿命、回路素子の破壊、

ハンダの劣化、など 必ずトラブルが発生します。


まずは基板の特性を知って 基板を選択する際の長所・短所をお伝えします。

メルマ3−0.jpg 

<< 基板の選択 >>

電子回路に良く使われる基板にベーク基板とCEM3,ガラエポ基板があります。
しかし、この一般的な基板の場合伝熱性が悪いためパワーLEDには向きません。

パワーLEDの場合は、メタル基板にすることが多いです。

価格と入手製の良いものはアルミ基板となります。
銅基板はアルミよりも高価なのであまり使う場面はありません。

その他、鉄基板というものがありますが、
取り扱っているメーカーが少なく、少ロットの対応が難しいのが現状です。


またCEM3やガラエポ基板でもアートワークを工夫することにより、
放熱をすることができます。

限界はありますが、基板サイズに余裕があったり実装密度が低い
場合などに有効となります。

では パワーLEDを実装する際によく使う基板について解説します。

 

解説1.メタル基板

下記は、アルミ基板の断面図です。
一般的に銅箔は35μ絶縁層150ミクロン アルミ材料が1mmで構成されています。

ガラエポに比べると放熱性は良いですが、パターンが基本的に片面しか引けない
という欠点があり、複雑な回路をアルミ基板上にパターンするのは困難です。

価格もガラエポの2倍〜3倍はするので、本当にメタル基板が必要かどうかを
熱試験して決定することが、材料コストを下げることになります。 

メルマ3-1-1.jpg



解説2.ガラエポ (ガラス+エポキシ素材) 基板

メルマ3-2.jpg

メルマ3-3.jpg

解説3.ガラエポとアルミを張り合わせた基板

こちらの構造は、0.2mmの板厚のガラエポ基板に
アルミを貼り付けた構造の基板です。

この基板を使うときは、片面では引くことのできない
複雑なパターンを引く場合に有効な方法です。

しかし、欠点もあります。

0.2mmとはいえガラエポ基板なのでメタル基板に比べると放熱性が劣ります。

発熱が激しくないパワーLEDを使い、回路が複雑になる場合に有効な基板です。

基板製造過程でアルミとガラエポを張り合わせる行程があるため価格が高くなります。

価格イメージとしてはアルミ基板と同じか少し高い価格となります。

 

メルマ3-4.jpg

 

今回は ここまでです。

放熱は最重要課題ですので 基板設計中心に
次回以降 設計時の実際のノウハウを解説したいと思います。

発展著しいLED光源です。

熱対策を しっかり設計に取り込んで 環境にやさしい 
安全 安心な 「光源設計」を 心がけていきましょう。

 

< アルミ 銅 基板は コチラ >

◆アルミ基板にパワーLED実装済 部品(LED+モジュール)
http://www.led-on.jp/187.html

 

次回も お楽しみに!!

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 「三留先生のパワーLED講座」は、2010年に

 高度職業能力開発促進センター (通称:ポリテクセンター)にて

 弊社三留が講師を務めた際、使用した テキストを用いてお届けしています。

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