91 yüksek güçlü LED dizisiyle güvenilirlik sorunları

7x13 dikdörtgen düzende 91 kızılötesi LED barındıran 4 katmanlı bir PCB tasarlayıp bastırdım. Bu, bir makine görme projesi için arka ışık olarak kullanılacaktır. Bireysel LED'lerin yandığı veya bir şekilde devre ile bağlantısının kesildiği bir sorun yaşıyorum. Isı yayılımının sorunun nedeni olabileceğinden şüpheleniyorum.

görüntü

PCB Düzeni

7 LED'in her bir sırası (yeşil LED metni) seri olarak kablolanmıştır. 12V besleme (VCC güç düzlemi) ilk LED'e bağlanır. Sonraki 6 seri olarak bağlanmıştır. Son olarak akım sınırlayıcı bir direnç (yeşil R metni), son LED'i yer düzlemine bağlar.

Özellikler:

• VCC uçağı: 12V, 2A kaynağı
• LED: TSHG6200 . 100mA maksimum nominal akım.
• Akım sınırlama direnci: 20 ohm
• Lehim: Thermoflow Sn60 / PB40
• Toplam tahmini güç tüketimi: Sıra başına 12V * 0.1A * 13 satır = 15.6W.
• Dizinin büyüklüğü: 7 LED 13 satır, yaklaşık 7cm x 6cm

Ölçümler

Bir 12V güç kaynağında, her LED üzerinde yaklaşık 1.45V ve akım sınırlama direnci üzerinde yaklaşık 2.0V, yani 100mA'lık bir akım var. Bu izin verilen maksimum akımda doğru olduğundan, güç kaynağı ile VCC düzlemi arasına büyük bir yüksek güç potansiyometresi koydum ve bunu giriş voltajını biraz daha düşük olacak şekilde ayarlamak için kullandım (11.5V ya da öylesine). Bu, akımı izin verilen maksimum miktarın altına güvenle alır.

Ayrıca bir Arduino ile arka ışığı kontrol etmek için bir Darlington çifti kullanıyorum. Arka ışık neredeyse her zaman açıktır ve zaman zaman yaklaşık 30 ms boyunca darbelenir. Bunun sorunla ilgili olduğunu sanmıyorum, ancak gerekirse daha fazla ayrıntı sağlayabilir.

Sorun

Yaklaşık 10-30 dakikalık kullanımın ardından bir veya daha fazla LED sırası söner. Kırık sıradaki her bir LED üzerindeki voltajı ölçersem, çoğu LED yaklaşık 0.8V'dir ve birinde bunun yaklaşık 8.0V'si vardır. Hiçbir akım akmıyor. Bazen pinleri çözümlemek veya LED'e dokunmak bunu düzeltir. Bazen değiştirilmesi gerekir. Her halükarda, başka biri kapanmadan önce sadece 10-30 dakika daha kullanıyorum.

Diğer bir gözlem ise tahtanın arka yüzünün tamamen yapışkan olduğu. Bunu yukarıdaki resimde görebilirsiniz. Merak ediyorum ısınıyor mu ve lehim tehlikeye atılıyor mu (belki akı sızıyor?).

Soru

Güvenilirliği artırmak için ne denemeliyim? Akımı, nominal maksimum değerin altına güvenle almak için daha düşük bir voltajda çalıştırmayı denedim. Farklı bir lehim kullanmam gerekip gerekmediğini merak ediyorum. Ya da bir çeşit ısı emici? LED'ler dokunulduğunda ısınır, ancak dayanılmaz şekilde olmaz.

Önerileri denedikten sonra düzenle

İpuçları için herkese teşekkürler! Oldukça basit bir şey yaptım - dizi boyunca hava üflemek için bir bilgisayar fan işaret - ve fevkalade çalıştı! Sanırım bu birçoğunuz için gerçekten çok açık ama farkın ne kadar büyük olduğuna şaşırdım.

Fan olmadan:

• Satır başına 25mA -> 39C
• Satır başına 33mA -> 41C
• Satır başına 40mA -> 48C
• 55mA satır başına -> 52C

Bu yüzden LED başına maksimum akıma ulaşmadan önce sıcaklığın "tehlike bölgesi" ne giriyoruz.

Fanlı:

• Satır başına 35mA -> 26C
• 60mA satır başına -> 30C
• Satır başına 90mA -> 34C

Ben bir satırda 90mA ve 34C de bir saatten fazla sorun yaşamadan koştum. Harika!

Cevabı çoktan aştınız: LED'leriniz ısınıyor. 15 watt gibi gelmeyebilir, ancak LED'lerinizi artırarak öldürüyor. Bir termistör alıp panonun ortasına takmanızı ve ardından sistem çalışırken sıcaklığı izlemenizi öneririm. Daha da iyisi, onu LED'lerden birinin gövdesine takın.

Çünkü bunu arka ışık olarak kullanıyorsunuz, dar ışıklı LED'ler kullanmayın. Nispeten geniş ışın birimleri kullanın ve havanın içinden akabilmesi için onları birbirinden ayırın. Diyelim ki, 35 derecelik LED'in kaynağını bulabilirseniz, diğerlerini yalnızca bir dama tahtası desenine monte edin, gerektiğinde lehim teli. Toplam parlaklığın sadece yarısını elde edersiniz, ancak bu pek fark edilemez ve gelişmiş hava akımı büyük bir yardım olmalıdır. Ayrıca, dizilim boyunca havanın akışını yeterli kılmak için bir kanalı olan bir fan sağlamanız gerekebilir.

Ve her zaman bir sıcaklık monitörü ekleyin. Doğrudan uygulanabilir olmasa da, bu YouTube videosu soğutma ilkelerini gösterir. Sizin durumunuzda, dikey olarak duran LED'lerin bir ormanına sahip olduğunuzdan, LED'lerin birbirine temas etmesine izin vermemek önemlidir, çünkü bu hava akışını engelleyecektir.

Veri sayfasından:

Şekil 1. Mutlak maksimum ileri akım.

ve daha fazlası:

Şekil 2. Artan sıcaklıkta LED akımını azaltma.

Akım ve sıcaklık senin problemlerin. Kesintisiz oda olmadan mutlak maksimum akımda çalışıyorsunuz ve sıcaklığın yükselmesine izin veriyorsunuz. 60 ° çevre koşullarında izin verilen maksimum akım önemli ölçüde düşer.

"LED soğutucu" için hızlı bir google size yanan LED'lerinizi soğutmak için birçok uygun çözüm sunar. Benim ilk tavsiyem, PCB'nin üstünü bir soğutucu tabakaya dönüştürmek ve LED'leri ona yapıştırmak için termal yapıştırıcı kullanmaktı. Korkarım bu daha lehimleme ama hey ho.

Daha fazla bilgi için, Wikipedia'nın ilgi çekici olabilecek çeşitli LED soğutma teknolojisine bir bağlantısı olduğunu buldum .