Radiadores para Led y Semiconductores

Disipación en Semiconductores

Disipación en los Leds y Semiconductores

Lo primero que debemos saber es que los Led de potencia generan mucho calor debido a los chips instalados y este calor puede afectar al buen funcionamiento de los Leds y su gestión es vital para el funcionamiento y rendimiento lumínico y la vida del Led. Por esta razón es importante que los disipadores esten mas que sobrados y que la temperatura de la unión del led y el radiador no supere los 50º, ver más abajo una foto térmica.

Su función es crear un área de superficie más grande en un dispositivo productor de calor, semiconductores o Leds, al hacerlo permiten una transferencia más eficiente del calor hacia afuera y hacia sus alrededores. Un mejor recorrido térmico hacia afuera del dispositivo reduce cualquier aumento de temperatura en la conexión del componente.

Los fabricantes de transistores o semiconductores de potencia indican la impedancia térmica de la conexión al ambiente, que se muestra con el símbolo R_θ J‑A y se mide en unidades de °C/W. La unidad muestra cuánto se espera que la temperatura de la conexión aumente por encima de la temperatura ambiente alrededor del encapsulado por cada unidad de potencia (vatio) disipada dentro del dispositivo.

Cuando un proveedor de transistores documenta que la impedancia térmica de la conexión al ambiente es de 62 °C/W, los 2.78 W de disipación dentro del paquete TO‑220 harán que la temperatura de la conexión aumente a 172 °C por encima la temperatura ambiente, calculado como 2.78 W x 62 °C/W. Si se asume que la temperatura ambiente en el peor de los casos para este dispositivo es de 50 °C, entonces la temperatura de la conexión alcanzará los 222 °C, calculada como 50 °C + 172 °C. Dado que supera ampliamente la temperatura máxima de 125 ºC del silicio, se necesita un disipador térmico.

La conexión de un disipador térmico a la aplicación reducirá significativamente la impedancia térmica de la conexión al ambiente. En la siguiente etapa, decida qué tan baja debe ser la vía de impedancia térmica para ofrecer una operación segura y confiable.

La temperatura es equivalente al voltaje, la potencia disipada en el semiconductor a la corriente y la resistencia térmica a la resistencia eléctrica.

Según el diagrama:

Tj: es la temperatura máxima del semiconductor, dato del fabricante.
Tc: es la temperatura del encapsulado, no es necesario para calcular el disipador.
Td: es la temperatura del disipador, no es necesario para calcular el disipador, pero es un dato para colocar un sensor de temperatura y activar un ventilador.
Ta: es la temperatura ambiente, que suele ser 30º o 40º centígrados.
Rjc: es la resistencia térmica entre la unión del semiconductor y el encapsulado, dato del fabricante.
Rcd: es la resistencia térmica entre el encapsulado del semiconductor y el disipador, depende del aislante empleado y si se aplica silicona térmica o no.
Rd: es la resistencia térmica del disipador y es el parámetro a calcular. Una vez calculado tendremos que ir a un catalogo de disipadores y escoger uno con una resistencia térmica menor a la calculada.