В одному з моїх поточних проектів я використовую MC7805 в пакеті D2PAK, щоб генерувати свою логічну подачу напругою 5 В з наявного джерела 24 В постійного струму. Струм, необхідний ланцюгу, становить 250 мА. Це призводить до розсіювання потужності MC7805:

$P=(24\ V-5\ V)*230\ mA=4.37\ W$

Друкована плата повинна бути зібрана в невеликий пластиковий корпус із MC7805 всередині. Розташування виглядає так:

Тож радіатори, як, наприклад, такі не можливі. Також сам корпус має досить невеликий об'єм і нагрівався б.

Першою моєю спробою вирішити цю теплову проблему було додати віаси до колодки та зробити відкритий майданчик на іншій стороні друкованої плати. На кшталт цього я хочу розсіяти тепло на зовнішній стороні корпусу. Мабуть, це було недостатньо добре, оскільки тепловий захист від перевантаження MC7805 почався приблизно через хвилину.

Тому я додав невеликий радіатор до відкритого майданчика на задній панелі друкованої плати, і тепер він, здається, працює (радіатор все ще стає дуже гарячим!).

Окрім мого підходу проб і помилок, я хотів би трохи краще зрозуміти цю теплову конструкцію та оптимізувати її (на сьогоднішній день я не можу сказати, якою була б температура з'єднання, і тому я не знаю, наскільки це надійно. ).

Я вже читав пару інших питань , але поки що я ще не зовсім зрозумілий (навіть думка про потужність як струм, температуру як напругу та резистори як про термічний опір, теплова конструкція мене завжди спантеличувала ...) _

Тож щодо цього дизайну у мене виникне кілька питань:

• Під час використання віас покриття віа проводить тепло, тоді як повітря в отворі є більш-менш ізолюючим. Таким чином, якщо їх не заповнюють припой, потрібно максимально збільшити площа міді у флаконах, щоб мінімізувати термостійкість верхнього та нижнього шару. Коли я тримав запальну маску припою відкритою, флакони повинні бути покриті паяльною пастою і заповнюватися під час повторного потоку пайки. Для мінімізації термічного опору між верхнім і нижнім шаром я вважаю, що найкраще мати якомога більше «отвору» площі. Чи правильно це припущення?

• Чи існує "не неймовірний складний" спосіб розрахунку теплового опору між стиком і нижньою колодкою?

• Якщо ні, чи можу я якось виміряти цей тепловий опір (за допомогою датчика температури?

• Оскільки верхній майданчик і корпус D2PAK також буде розсіювати тепло. Чи можу я ( за аналогією резистора ) поставити їх паралельно? Як би виглядала мережа терморезисторів для цієї системи?

Я хотів би додатково оптимізувати цю теплову конструкцію.

Я не можу збільшити розмір корпусу та друкованої плати.

Я не можу додати вентилятор.

Я не можу збільшити розмір накладки верхнього шару.

Я вже збільшив розмір нижньої колодки до максимально можливого 20 мм х 20 мм (вище малюнок згадує обидва колодки як 15 мм х 15 мм.

• Чи бачите ви інші речі, які я міг би оптимізувати?

Добре, спершу я спробую дати приємний маленький буквар з теплотехніки, оскільки ти кажеш, що хочеш краще впоратися з цим. Це здається, що ви в той момент, коли ви розумієте терміни, бачили щось з математики, але справжнє інтуїтивне розуміння ще мало розвинутися, "А-а-а!" Момент, коли вимкнеться лампочка, ще не сталося. Це дуже засмучує! Не хвилюйтесь, ви отримаєте його, якщо будете тримати його.

Найбільш важлива частина про теплові речі:

1. Це точно як одностороння електрика. Тож давайте скористаємось законом Ома.

Тепловий потік подібно поточному потоку, тільки немає "повернення", тепло завжди завжди перетікає з більш високого потенціалу в нижчий потенціал. У цьому випадку потенційна теплова енергія. Влада - це наша течія. І, зручно, термостійкість - це ... опір.

Інакше точно так само. Ватти - це ваші ампер, ваш струм. І справді, це має сенс, оскільки більше ват означає більше теплового потоку, правда? І так само, як і напруга, тут температура відносна. Ми говоримо не про абсолютну температуру в будь-якій точці, а лише про різницю температур або різницю потенціалів між речами. Отже, коли ми говоримо, що існує, скажімо, температурний потенціал 10 ° C, це просто означає, що одне - на 10 ° C більш гаряче, ніж інше, про що ми говоримо. Температура навколишнього середовища - це наша «земля». Отже, щоб перевести все це в реальні абсолютні температури, ви просто додаєте їх поверх будь-якої температури навколишнього середовища.

Такі речі, як ваш LM7805, які виробляють тепло, ідеально моделюються як постійні джерела струму. Оскільки потужність струм, і він діє як пристрій постійної потужності, постійно генеруючи 4,4 Вт тепла, тож це як джерело постійного струму, що генерує 4.4А. Як і постійні джерела струму, постійне джерело живлення підвищить температуру (як напруга джерела постійного струму) настільки високу, як це потрібно для підтримання струму / потужності. А що визначає струм, який буде текти? Термостійкість!

1 Ом насправді говорить про те, що вам знадобиться 1 вольт різниці потенціалів, щоб просунути через нього 1А. Так само, хоча одиниці є фанк (° C / Вт), термічний опір говорить про те саме. 1 ° C / W - це як один Ω. Вам знадобиться 1 ° С різниці температур, щоб проштовхнути 1 ват теплового «струму» через цей опір.

Ще краще, такі речі, як перепади напруги, паралельні або послідовні теплові контури, все одно. Якщо тепловий опір - це лише одна частина більшого загального теплового опору вздовж вашого теплового контуру («ланцюга»), то ви можете знайти «падіння напруги» (підвищення температури) для будь-якого теплового опору точно так само, як ви знайдете падіння напруги на резисторі. Ви можете додати їх для серій, 1 / (1 / R1 .... 1 / Rn) так само, як і для паралельних опорів. Це все працює і без винятку.

2. Але потрібен час, щоб речі нагрілися!

Закон Ома насправді не є законом, але спочатку був емпіричною моделлю, а згодом зрозумів, що це був лише межами закону Кірхофа. Іншими словами, закон Ома працює лише для контурів стаціонарного стану. Це також стосується терміків. Все, що я писав вище, діє лише після досягнення системи рівноваги. Це означає, що ви дозволили все, що розсіює потужність (наші постійні "поточні" джерела електроенергії) робити це на деякий час, і тому все досягло фіксованої температури, і лише завдяки збільшенню або зменшенню потужності зміниться будь-яка відносна температура.

Зазвичай це не займає занадто багато часу, але це також не миттєво. Це ми можемо побачити досить чітко просто тому, що для нагрівання часу потрібен час. Це можна змоделювати як теплову ємність. В основному, їм знадобиться час, щоб «зарядитись», і ви побачите велику різницю температур між гарячим предметом і прохолодним, поки вони не досягнуть рівноваги. Ви можете розглядати більшість об'єктів як мінімум два резистори серії (для однієї точки теплового контакту та іншої. Наприклад, у верхній і нижній частині вашої колодки) з конденсатором між ними. Це не особливо актуально або корисно в цій ситуації, коли все, що нам цікаво, є стабільним, але я подумав, що згадую це для повноти.

3. Практичність

Якщо ми прирівнюємо тепло до потоку електричного струму, куди воно теж тече ? Він тече в навколишнє середовище. За будь-яких намірів і цілей, ми зазвичай можемо думати про навколишнє середовище як про гігантський, нескінченний радіатор, який підтримуватиме фіксовану температуру, незалежно від того, скільки ват ми натискаємо на нього. Звичайно, це не зовсім так, кімнати можуть нагріватися, комп'ютер, безумовно, може обігріти приміщення. Але у випадку з 5W це добре.

Тепловий опір з'єднання на корпус, потім випадок на колодку, колодка на колодку з іншого боку друкованої плати, нижня колодка на радіатор і, нарешті, радіатор на повітря, утворюють наш загальний тепловий контур і всі ці теплові опори додаються вгору - це наш справжній термостійкість. Ті графіки, на які ви дивитесь, вони дивляться на опір лише однієї частини системи, а не загальної системи. З цих графіків ви можете подумати, що квадрат міді може розсіювати ват і підніматися лише на 50 ° C. Це справедливо лише в тому випадку, якщо плата магічна і нескінченно велика і ніколи не прогріється. Розміщення, про яке йдеться, буде на 50 ° гарячішим за плату, але це не дуже корисно, якщо ви нагріли друковану плату до 200 ° C. Ви в будь-якому випадку перевищили робочу температуру.

Прикрою реальністю є те, що природна конвекція досить жахлива при охолодженні речей. Теплові радіатори мають велику площу поверхні для збільшення конвекційного охолодження і часто анодовані чорним кольором для збільшення радіаційного охолодження (чорні предмети випромінюють найбільше тепла, тоді як блискучі / світловідбиваючі об'єкти випромінюють майже жодне. Так само, як антена, якщо добре передавати, це робить його гарним при отриманні, і саме тому темніші до чорних речей нагріваються на сонці, а блискучі речі навряд чи нагріваються. Це працює обома способами). Але ви побачите, що більшість радіаторів мають досить високий термостійкість для природної конвекції. Перевірте аркуш, часто термічні опори радіаторів є для певного мінімального CFPM потоку повітря через радіатор. Іншими словами, коли є вентилятор, що дме повітря. Природна конвекція буде багато бідніші по теплових характеристиках.

Утримувати теплові опори між стиком і радіатором відносно легко. Приєднання припою мають незначну термостійкість (хоча сам пай не є дуже хорошим провідником тепла, принаймні порівняно з міддю), а мідь поступається лише сріблу (принаймні серед звичайних, неекзотичних матеріалів. Діамант, графен і т.д. більш теплопровідний, але також не доступний на Digikey). Навіть скловолокниста підкладка плати не зовсім страшна при проведенні тепла. Це не добре, але і це не страшно.

Важка частина фактично розсіює тепло в навколишнє середовище. Це завжди проблема задухи. І чому інженерія важка. Особисто я розробляю перетворювачі постійного струму / постійного струму (серед іншого). Ефективність перестає бути тим, чого ви хочете, і стає тим, чого вам потрібно. Вам потрібна% ефективність, щоб зробити перетворювач постійного та постійного струму таким малим, як це потрібно, тому що він просто не зможе пролити додаткове відпрацьоване тепло. У цей момент теплові опори окремих компонентів безглузді, і всі вони щільно з’єднані на мідній плиті. Весь модуль буде нагріватися, поки не досягне рівноваги. Жоден окремий компонент фактично не матиме достатнього термічного опору для перегрівання теоретично, але вся дошка як об'ємний предмет може нагріватися до тих пір, поки вона не розпається, якщо зможе '

І, як я вже говорив раніше, природна конвекція дійсно жахлива при охолодженні речей. Це також насамперед функція поверхні. Так плита міді та плата з однаковою площею схеми матимуть дуже схожі теплові опори на навколишнє середовище. Мідь зробить тепло більш рівномірним на всьому протязі, але вона не зможе пролити більше ваттів, ніж склопластик.

Він спускається на площу поверхні. І цифри не гарні. 1 см ^ с являє собою близько 1000 ° С / Вт термічного опору. Таким чином, відносно велика плата розміром 100 мм х 50 мм складе 50 квадратів, кожен квадратний сантиметр, а кожна паралельне тепловому опору 1000 ° С / Вт. Таким чином, ця плата має стійкість до навколишнього середовища 20 ° C / W. Тож у вашому випадку потужністю 4,4 Вт не має значення, що ви робите на дошці, розмір колодки, теплові вітри, будь-що з цього. 4,4 Вт буде нагрівати дошку приблизно до 88 ° С над температурою навколишнього середовища. І не обійтись.

Теплові радіатори складають велику площу поверхні на невеликий об'єм, і тому використання одного знизить загальний термічний опір і все стає менш жарким. Але все це зігріє. Хороший тепловий дизайн - це стільки, як орієнтація на те, куди тече тепла, як і видалення його з вашого віджета.

Ви зробили досить хорошу роботу зі своїми налаштуваннями радіатора та корпусу. Але, вас турбують неправильні речі. Існує не простий спосіб розрахунку термічного опору колодки через друковану плату, але це займає лише 17% площі колодки, присвяченої віасам, перш ніж потрапляти на зменшення, повертається важко. Зазвичай, використовуючи 0,3-міліметрові флакони з 1-мм інтервалом і наповнюючи термопластинкою так, ви отримаєте так добре, як ви отримаєте. Просто зробіть це, і у вас не буде причин ніколи турбуватися про фактичну цінність. Ви дбаєте про систему в цілому, а не про один перехід.

У вас виникла проблема, коли термічний опір від стику саме до більшої плати та поверхонь, які могли б пропускати тепло в навколишнє середовище, був занадто високим, тому компонент перегрівався. Або тепло не могло поширитися на іншу поверхню, що розсіюється, досить швидко, або могло, але не було достатньо поверхні, щоб вона досить швидко розсіювалась у навколишнє середовище. Ви вирішили обидві можливості, надавши тепловий шлях низького опору від LM7805 до радіатора, який сам забезпечує більше площі поверхні та багато зайвих місць для виходу тепла.

Звичайно, корпус, плата тощо, з часом все ще нагріються. Так само, як електричний струм, він слідує за всіма шляхами, пропорційними опору. Забезпечивши менший сумарний опір, LM7805 як джерело теплового "струму" не повинен бути дуже гарячим, а інші шляхи розділяють між собою потужність ("струм"), і найменший шлях опору (радіатор) отримає пропорційно гарячіше. Ви зберігаєте все інше при більш низькій температурі, забезпечуючи пільговий тепловий шлях через радіатор. Але все інше все ще допоможе, і все ще збирається нагрітись більшою чи меншою мірою.

Отже, щоб відповісти на ваші конкретні запитання щодо кулі: Вам не потрібно вимірювати термічний опір з'єднання до нижньої колодки, і знаючи, що це не корисна інформація. Це нічого не змінить, і ви дійсно не можете вдосконалити це поза тим, що у вас є.

Використання лінійного регулятора, де така кількість потужності розсіюється, є недоцільним. Ваша друкована плата буде схожа на нагрівач. Це означає, що з 5,52 Вт потужності лише 1,15 буде корисною потужністю, що забезпечує 20,8-відсоткову ефективність. Що страшно низько.

Чи можете ви підвищити ефективність? Так, звісно. Якщо ви використовували джерело 110/230 В постійного струму, ви могли знизити напругу за допомогою трансформатора до більш підходящого, пізніше перетворити його на 12В постійного струму і використовувати його як вхід, і тоді ви можете використовувати 1,15 Вт від 2,76 Вт, що приносить вам ефективність в 41,7 відсотка. Зниження напруги входу допомагає. Звичайно, ви повинні розуміти той факт, що вони не можуть бути дуже ефективними в енергетичному відношенні, навіть якщо їх розглядати як регулятори напруги з низьким рівнем відключення (LDO). Вони повинні робити це через падіння напруги на частинах регулятора. Я б використовував регулятор лише тоді, коли втрати енергії справді низькі, і я хотів би швидкого рішення.

Як я бачу, ця пропозиція, ймовірно, не є варіантом, оскільки у вас вже є джерело 24VDC. Ну, тоді я завжди пропоную використовувати регулятори комутації. Їх існує багато таких виробників - Linear Technology, Maxxim, TI і т. Д. Більшість з них додають деякі схеми, які можуть бути корисними посібником. Багато з них працюють без подальшого налаштування. Просто переконайтесь, що ви правильно читаєте таблиці та розміщуєте компоненти, оскільки вони, як передбачається, розміщуються, і ви можете отримати 90-відсоткову ефективність або навіть більше.

Чи бачите ви інші речі, які я міг би оптимізувати?

Не надто замислюючись, приблизно 10 11 12 13 прийшло в голову.

1. Теплова площадка
2. З'єднання з корпусним термічним опором
3. Тонка плата
4. Мідні або срібні флакони
5. Тепловий епоксид
6. MCPCB
7. Теплові капсули
8. Гола мідь
9. Площини розсіювача тепла
10. Справедливість
11. Відкрити отвори
12. Орієнтація
13. Перемикач
    

Схоже, ви можете використовувати On Semi за допомогою теплової діаграми, яку ви використовували.
Переглядаючи таблицю даних, які найважливіші характеристики слід дивитись?

Для цього пристрою є два.

Теплова площадка

У Semi було менше на 73%, розмір STS.

STS pad     12.20 x 9.75 = 118.95
ON Semi pad 10.49 x 8.38 =  87.9062 

З'єднання з корпусним термічним опором

STS мав на 40% менше з'єднання теплового опору до теплової колодки, ніж On-Semi.

On Semi 5 C°/W
STS     3 C°/W  40% Less 

Тонка плата

Легка подвійна або потрійна теплова провідна теплопровідність.

Формула теплопровідності

d Відстань

Зробити ПХБ тоншою (відстань меншою) та підвищити теплопровідність теплових виа.

Товщина ламінату: 0,003 "до 0,250"

Поточна товщина друкованої плати 0,062

Це не коштує нічого зменшити до 0,031, і ви подвоїте свою теплопровідність.

Матеріал друкованої плати 370HR схожий на FR4 з більш високою температурою, але випускається товщиною 0,020 при дуже розумному заряді, який втричі провідність .

Мідні та срібні флакони

Виробники друкованих плат протягом деякого часу роблять мідний наповнений мікро.
Мідь проводить краще, ніж повітря.

Мідь або Срібло

Теплові епоксидні заповнені віаси

Якщо мідь не працює для вашого продавця та вашої кишенькової книжки, заповніть флакони стандартною тепловою епоксидною дією. Провідність теплової експозиції постійно покращується.

Непровідна заливка має теплопровідність 0,25 Вт / мК, тоді як теплопровідні пасти мають теплопровідність десь 3,5-15 Вт / мК. Навпаки, гальванічна мідь має теплопровідність понад 250 Вт / мК.

Теплові капсули

Можна укладати дошку теплопровідними матеріалами. Краще повітря. Mean Well робить це для своїх джерел живлення, як їх серії HLG.

1. Засипки та інкапсулянти
2. Термопровідні клеї (з однієї або двох частин)
3. Емітування екранування та покриття
4. Електричні або теплопровідні клеї
5. Безпровідні клеї або гелі
6. Електропровідні клеї (Epoxy ECA або Silicone ECA)
7. Високопродуктивний епоксидний, наприклад, низький вміст CTE Epoxy
8. Клей з низьким вмістом CTE
9. Неформальне покриття або горщик або інкапсуляція
10. Епоксидні клеї для спеціальних застосувань, наприклад оптичні епоксидні для світлодіодів
11. Матеріали для заповнення теплових зазорів
12. Термопровідні клеї (з однієї або двох частин)
13. RTV-герметики або термозварювальні клеї та герметики

MCPCB

Друкована плата з металевою основою

Хтось згадав про алюмінієву плату. Ніхто не згадав про Мідну друковану плату, деякі постачальники матеріалів ПХБ алюмінію також постачають мідь замість алюмінію.

Твердий мідь

Гола мідь

Ваша теплова накладка покрита HASL, чому б не оголити мідь.

Більшість хвилює окислення міді. Мені подобається окислення. Назвіть мене божевільним, але мідний. Емісивність лише близько 0,04. Це для полірованої міді, окислена мідь - 0,78, те саме, що і для окисленого алюмінію.

Обчисліть, скільки буде розсіюватися мідна прокладка.

Введіть потужність компонента, область міді отримайте температуру.

Площини розсіювача тепла

Внутрішні шари можна використовувати з похованими, щоб створити площини, що розкидаються. Концепція термічних віонів покладається на внутрішні шари, які використовуються як розподільники тепла

Справедливість

Корпус може бути виготовлений з полімеру з високою теплопровідністю та високою емісійністю.

Термопровідні полімери

Відкрити отвори

Свердління отворів у друкованій платі для обігу. Вентиляційні отвори в корпусі.

Орієнтація

Ваша коробка перевернута.

Нагрівачі на дні - найгірші. Бічні або верхні набагато краще.

Цей пасивно охолоджений пристрій потужністю 500 Вт 25,0 ”L x 15” W x 3 ”H
Встановив радіатор у верхній частині пристрою.

Перемикач

Це не було завданням для лінійного регулятора. У вас не виникне цих проблем, якби ви використовували комутатор. Я б подумав, що хтось поставив комутатор у корпус розміром 78xx або менше. Вони там і недорогі.

ПРОСТИЙ перемикач на 2,00 долара з МАЛОМИЙ індуктор 10 мГц на
24 _В , 5 В _вихід , 250 мА

БОМ

Cin   TDK          C1005X5R1V225K050BC $0.10
Cout  MuRata       GRM31CR61A226KE19L $0.15
L1    Coilcraft    LPS4018-103MRB  $0.80
Rfbb  Vishay-Dale  CRCW0402383KFKED
Rfbt  Vishay-Dale  CRCW04022M00FKED
Rpg   Vishay-Dale  CRCW0402100KFKED
U1    TI           TPS62175DQCR  $1.00

Чому немає вентилятора?

Ніхто не любить шанувальників. Чому?

Цей не входить до моїх десяти ідей.

Причина "природна конвекція дійсно жахлива при охолодженні речей" полягає в тому, що вона потребує потоку повітря. І це не потрібно багато. Просто невеликий потік повітря значно покращить речі.

Якщо ви проводите кілька експериментів з цими крихітними вентиляторами на 30 дБ (A). Один - діаметром 4,5 м3, діаметром 0,32 Вт і 40 мм, а інший - 13,2 м3, 0,34 Вт і діаметром 60 мм.

Працює світлодіод на 20 Вт, 13,2 кубічних кубометрів вентилятора

61,2 ° C проти 44,6 ° C з вентилятором

Я випробовував вищевказаний вентилятор із світлодіодною потужністю 90 Вт. Погана річ, що колодки для підключення досі розплавилися. Річ пройшла через пекло, почалася в житті як 80 Вт. Використовується і зловживається.

Світлодіод кріпиться до мідного бруска розміром 1 "х 0,125" х 12 ".

Я б поклав вентилятор на задній частині мідного бруска над світлодіодом.

Ця річ з кольором гірчиці - це термометр.

Цей блок живлення є одним із тих, що капсульовані тепловою епоксидною дією. Дорога до 600 Вт, вентилятора немає. 7 років гарантії.

До речі, я спробував різні термістори, і мені подобається капсульоване скло Vishay NTCLG.

На другому фото зі світлодіодом - червоне коло, там є некрасивий термістор, але це коло, щоб вказати на теплову колодку для світлодіода Phillips Luxeon Rebel. Світлодіод, встановлений на цій платі, - це Cree XPE. Внизу кола - Луксон, в дуже сумній формі, жертва опіку.

Тепер ця теплота через протилежну сторону концепції плати для мене не працює. Це рекомендує кожен виробник світлодіодів. Мені не подобається, що мені кажуть, що робити.

Як ви бачите, я це все одно зробив.

Теплові пучки на друкованій платі (синє коло)

Це те, наскільки добре це зробило теплове.

Останній рядок це все пояснює. 375 мА і 129 ° С.

Циановий стовп - фотосинтетичне активне випромінювання. Найкраща ефективність була там, коли температура становила близько 45-50 ° C при 3,5 PAR / Watt, але лише при 100mA, що становить 1/10 від 1 Amp. Тож теплові віаси не збираються його скорочувати.

ТУТ ЧОМУ Я БУЛИ З ВСІМ ЧОМУ

Шлях найменшого опору НЕ через тильну сторону дошки.

Друкована плата тонка (0,31) і її важко помітити під мідним бруском. Гвинти проходять через великі трюми в тепловій колодці.

Теплові колодки світлодіодів припаяні до верхньої сторони, з великою кількістю міді. Тепловий опір мідного майданчика 2-4 унзи набагато менше, ніж при проходженні через FR4 з тепловими віями.

Тому я монтую друковану плату до мідного бруска. На мідному бруску зображений тут товщина 0,62 "і ширина 0,5". У мене є багато різновидів з і товщиною, які я тестував.

Це Cree XP-E Deep Photo Red 655nm.

Це не зупиняється.

Цей світлодіодний світлодіод Luxeon Rebel ES Royal Blue 450nm має смугу товщиною 0,125 ".

ШЛЯХ МІНЬОГО ОПОРОТУ ...

Тож шлях найменшого опору

• від світлодіодної теплової колодки
• до PCB theraml pad
• до мідного бруска
• до круглої мідної труби

Так мідна труба, 1/2 "водопровідна труба.

Найслабше ланка - мідна прокладка з друкованої плати. Вона тонка

Праворуч від мідної труби - трубка, що накачується водою.

Водонапірна башта

У стояку праворуч міститься трубка, яка перекачує воду з нижнього резервуару до резервуара з водою вгорі.

Чи варто це було?

Коли дошка, що згоріла (129 ° C) при 350mA, працює при 700mA (Imax) і на ній утворюється конденсат, я думаю, це того варте.

Температура навколишнього середовища 23 ° C, друкована плата 30 Вт, температура корпусу LED 21 ° C

Ваш аналіз теплової конфігурації здається трохи неповним - особливо, коли мова йде про мідно-повітряний інтерфейс.

Ви можете розглянути проблему, подібну до резистивного дільника. Ваш стик-повітря - це напруга (скажімо, 70), а струм - сила, яку потрібно розсіяти (4.5). Ваш загальний тепловий розчин повинен забезпечити 15 градусів / ват або менше. Це сукупність усіх частин у серії, з'єднання-мідь1, мідь-мідь2, мідь-повітря.

Як видно з наведеної вами малюнка, пристрій у простої мідній площині буде намагатися працювати вище 3 Вт (навіть з більшою площиною), оскільки тепловий потік через площину починає набувати значного значення. Обчислити це не банально.

У вашому сценарії лише тильна частина друкованої плати ефективна для розсіювання тепла (верхній бік може зайняти деякий час, щоб досягти рівноваги, але тоді він перестане поглинати енергію). Розгляньте лише тильну сторону. Можливо, 0,5 Вт пройде через кришку (розгляньте це як паралельну мережу), але опір буде високим, і всі ваші компоненти будуть збережені в теплі.

Вже ви можете бачити, що вам потрібно досягти кращого за 15 градусів / ват для радіатора. Ймовірно, 10 градусів / ват було б хорошим початковим пунктом «пальця в повітрі», щоб приблизно знайти, що це означає для пасивного радіатора (і будь-який конвективний потік повітря може змінити значення). Вже зараз це означає, що поверхня радіатора помірна на 45 градусів вище навколишнього середовища.

Щоб судити про ефективність роботи через колодку, вам дійсно потрібно виміряти падіння температури між двома сторонами друкованої плати. Це може бути під відкритим краєм колодки, але ймовірно, це набагато менше, ніж тепловий опір радіатора. Якби ви мали на меті рівень потужності, можливо, 2 Вт, це було б більш вагомим у результаті, але вже ви знаєте, що вам потрібен якийсь радіатор.

Одна поширена помилка, яку роблять люди - вони не симулюють чи не дивляться на симуляції інших людей. Кожна конструкція, заснована на мідній теплопровідності PCB, у кращому випадку обмежена приблизно 2 Вт. Це тому, що перетин міді дуже малий. У симуляції це виглядає як гаряча точка навколо гарячого елемента, незважаючи на величезні мідні прокладки з великою кількістю віасів.

Я можу запропонувати або взяти якісь найповніші продукти радіатора, або перейти на алюмінієву (металеву основну плату) друковану плату. У будь-якому випадку, стратегія полягає в тому, щоб максимально збільшити площу контакту з повітрям і в той же час зменшити «жароміцність» (фактично покращити теплопровідність) між стиком і кожною точкою радіатора.

Оскільки ви об’єднали багато запитань в одну посаду, а інші вирішили ваші інші питання, я просто дам часткову відповідь.

Якщо ні, чи можу я якось виміряти цей тепловий опір (за допомогою датчика температури?

Ви знаєте тепло, що протікає через інтерфейс (~ 4,4 Вт). Як сказано в іншій відповіді, якщо ви будете чекати, коли система врівноважить, тепло, що надходить через верхню сторону друкованої плати, буде досить низьким.

Поставте термістор на верхню частину плати якомога ближче до інтерфейсу корпусу. Поставте ще один на зворотному боці дошки під ним. Тепер ви можете виміряти$\Delta{}T$.

Тепер ви можете оцінити, принаймні приблизно, тепловий опір дошки, поділивши одну на іншу.

Оскільки у вас вже є відповіді на ваші запитання, я хотів би запропонувати "практичне" рішення .
Поставте регулятор поза пластикового корпусу. Таким чином, вироблене тепло не вплине на компоненти всередині пластикового корпусу, і його можна буде легше розсіювати - оскільки у нього менше "бар'єрів" для проходження.