- 締切済み
抵抗の放熱について
- 抵抗の温度上昇の原因とは？
- 抵抗の放熱には余裕が必要
- 付加部品なしでの放熱方法はある？
- 電子部品・基板部品
- 回答数7
- ありがとう数6
- みんなの回答 （7）
- 専門家の回答
みんなの回答
疑問な点がありますので、お伺いしたいと思います。 1. 抵抗の両端の電圧は、何Vですか? 電流値を電源電圧からVfほ引くことで求めているようですが、 こういう場合は、直接、抵抗の両端の電圧を測定した方が良いと思います。 純粋に抵抗器の発熱というのなら、Vfが何Vでも関係はないはずですから。 2. 高輝度LEDと、抵抗器の位置関係はどのようになっていますか? LED自身が熱くありませんか? 高輝度LEDは、それ自身でもかなり発熱します。 また、樹脂に覆われているため接合面～大気という放熱経路は期待できません。 LEDの種類によっても違いますが、LEDの放熱経路は、 自身の腹の下の放熱フィンか、リードしかありません。 したがって「抵抗が熱い」というのが、 実はLEDの発熱→LEDのリード→パターン→抵抗器に到達して、 抵抗器自身の発滅と加味され、「抵抗器が熱い」のではないでしょうか? 3. 基板全体を覆っているのは、放熱の点でNGではないですか? 抵抗器の定格が何Wであっても、発生する熱量は同じです。 そもそも、抵抗器の定格消費電力は、抵抗器周囲の 放熱環境が規定通りある場合におけるW数ですので、 放熱出来ない環境=密閉ケースでは、何Wのものをを使っても いずれは同じ温度になります。 抵抗の周囲の空気が外気から流れてくるか、滞留するかによって 抵抗筐体の温度は全く違いますので、密閉は良くないと思います。 ご参考まで
LEDの電流を約20mAとしているようですが、LED部品の温度－電流特性は問題ありませんか。 多くのメーカが周囲温度25℃付近の電流特性を公称Ifとして記載していますが、 周囲温度60℃になると公称Ifは半分程度になります。 なので、スタティック点灯の場合は、半分の電流にするのが良いと思います。 抵抗の発熱には関係ありませんが、少し気になりました。
お礼
アドバイスありがとうございます。 ＬＥＤの輝度にも関わりますが、一度特性見直して見ます。
専門家ではありませんのでご了承ください。 抵抗器メーカーの部品温度上昇データを確認すると0.25W品の0.1W時の部品温度上昇は15℃～25℃程度です。(どの様な配線での値か分かりませんが。) この値を信じ部品温度上昇を20℃とすると周囲温度が80℃以上になっているということになりますね。 抵抗器以外の他の発熱部品の影響が大きいと言うことはありませんか？ 基板をケースから取りだして熱がこもらない状態で抵抗器の温度上昇を測定した場合に抵抗器メーカー値と同じような温度になるでしょうか？ 抵抗器の熱は、はんだや配線を通して配線基板に放熱される量が一番多いと思います。配線が細すぎると言うことは無いでしょうか？ どの様な配線基板をお使いか分かりませんが、抵抗器の裏側の配線基板面にスペースがあればそこに銅箔を設けると熱伝導が良くなり部品温度が下がる場合があります。 以上、取り留めない内容で申し訳ありません。
お礼
ありがとうございます。 抵抗のパットが小さいので大きくして放熱効果確かめて見ます。
抵抗のワット数が大きくても小さくても、抵抗からの発熱量は同じです。 大きいワット数の抵抗は、放熱性能が高いので抵抗自体の温度上昇が抑制されるだけのことです。 約100mWを消費する抵抗が数個搭載されているようですが、トータルで500mWの発熱体があることになるので、密閉されたケース内では100℃位になるかも知れません。 付加部品なしでの放熱手段ですが、ケースに放熱穴を設けることぐらいしか思いつきません。 もし、LEDが抵抗と同じ基板に搭載されているならば、LEDも大きな発熱要因となります。記載された情報からLEDの消費電力を計算すると (15V-(240Ω×20mA))20mA=204mW この内、約80%が熱になるので160mWが発熱要因となります。抵抗の消費電力より大きいですね。 訂正 ×）約100mWを消費する抵抗が数個搭載されているようですが、トータルで500mWの発熱体があることになるので、 ○）約100mWを消費する抵抗が数個搭載されているようですが、トータルで数百mWの発熱体があることになるので、
お礼
ご回答ありがとうございます。 基板全体の放熱方法を考えないといけなさそうですね。
抵抗1個とLED3個を直列につないで15Vの電源で点灯させているようですが、この場合、LEDのVFを仮に2Vと仮定して、 R = 15 - (2×3) / 0.02 = 450(Ω) は必要では？ 250Ωだと、 I = 15 - (2×3) / 250 = 0.036 -> 36mA となり、 W = I × I × R = 0.324(W) で、抵抗の定格をオーバーして加熱するような？ 失礼しました。 × 250Ω ○ 240Ω I = 15 - (2×3) / 240 = 0.0375 -> 37.5mA W = I × I × R = 0.3375(W) でした。 補足の繰り返しで済みません。 LEDのVFが十分大きければもちろん上記の様なトラブルは起きないはずです。 可能でしたら、 ・使用しているLEDのパラメータ ・簡単な回路図 等を載せると他の方々も回答しやすいと思います。
補足
伝わりにくくて申し訳有りません。 回路図のアップが出来ないので言葉になりますが、接続は１５Ｖ－ＬＥＤ?－ＬＥＤ?－ＬＥＤ?－抵抗－ＧＮＤという単純な接続で、ＬＥＤのＶｆが３．２５Ｖで１５－３．２５×３＝５．２５Ｖが抵抗に掛かり、５．２５Ｖ÷２４０Ω＝２１．８ｍＡ（２０ｍＡと書いたのは切りの良いところで説明用にそう書きました。正確な計算をするとこの値で測定上もほぼこの電流値です。）となります。ワッテージは１／４Ｗで良いと思うのですが．．ちなみに１／２Ｗに変えて見ましたが若干下がる物の１００°Ｃ近くまで上ります。ワッテージの問題では無いような気がします。
回路の全容が分かりませんので、もう少し詳しく説明してください。 電源電圧、回路素子の構成、ダイナミック点灯かスタティック点灯か等 また、どこかで勘違（間違い）がありませんか 例えば、本当に 240Ω、20mAでしょうか？ 抵抗の両端の電圧を測定しましたか。 他の点灯方法の提案として、低電流ダイオード（10mA 2個）で 点灯させてはどうでしょうか？ > また電流はラインに流れている電流を直接測ったので間違いないと思います。 LEDはロットによってVfに差があり電流が流れすぎたりすることがありますが 測定しているのでしたら間違いないですね。 > チップ抵抗を使用している為電力に余裕がないので常時点灯（ONしっぱなし）だと熱が上るのかも知れません。 それはないです。 1/4Wの抵抗で20mA程度でそんなに発熱するのには何か訳があると思いますが 何故なんでしょうか？ 低電流ダイオードは試してみましたか？
お礼
ありがとうございます。 確かに抵抗単体はカタログを見てもそんなに温度上昇しないはずなのでＬＥＤの熱が伝わっているかもしれません。一度切り分けて見ます。
補足
説明不足ですいません。 回路は単純なＬＥＤ点灯回路（スタティック点灯）で構成部品はＬＥＤと抵抗のみです。電源は１５Vで２～３個のＬＥＤを直列に並べて１個の抵抗値で電流を決めています。また電流はラインに流れている電流を直接測ったので間違いないと思います。チップ抵抗を使用している為電力に余裕がないので常時点灯（ONしっぱなし）だと熱が上るのかも知れません。
この質問からでは，なぜゆえ100度にもなってしまうのか第3者は判断できません． 原理的には消費電力を熱として消費するのですから温度上昇は避けられないことになります．熱容量の小さい抵抗器であればなおさらです． 下の例では表面温度200度以内での使用を勧めていますから，これを根拠にすると，抵抗器だけで見れば100度程度での使用は問題ないことになります． それよりも，抵抗器の温度上昇によってLEDも高温雰囲気に置かれることになって，LEDが熱暴走的な動作を起こす可能性と高温雰囲気によるMTBF短縮の方が気になるところです． 有名な趣味の工作のホームページでは低格電力の1/2で使用する事が目安として書かれています．が，私は経験上，発熱が気になる部分では最低1/10で設計しています． 答えになってませんね．ごめんなさい．
お礼
ありがとうございます。 説明が一部不足して申し訳有りません。 問題の基板ですが、本文のようなＬＥＤと抵抗が１０個程度乗っているＬＥＤ基板です。それゆえ抵抗の発熱で基板全体がかなり熱くなりおまけにこの基板が樹脂のケースに覆われている為基板としての発熱を抑える良い手は無いかと悩んでいます。
お礼
ありがとうございます。 １．については測定した電流と抵抗値でワット数出したので間違いないと思いますが念のため電圧も計って見ます。 ２．確かに抵抗とＬＥＤはかなり近いです。一度遠ざけて図って見ます。 ３．ほんとはそうしたいのですが．．再考してみます。