ปัญหาความน่าเชื่อถือด้วยอาร์เรย์ LED พลังงานสูง 91 ดวง

ฉันได้ออกแบบและพิมพ์ PCB 4 ชั้นที่รองรับหลอด LED อินฟราเรด 91 ดวงในรูปแบบสี่เหลี่ยมขนาด 7x13 จะใช้เป็นไฟแบ็คไลท์สำหรับโครงการวิชันซิสเต็ม ฉันมีปัญหาที่ไฟ LED แต่ละดวงดับหรืออาจถูกตัดการเชื่อมต่อจากวงจรในทางใดทางหนึ่ง ฉันสงสัยว่าการกระจายความร้อนอาจเป็นสาเหตุของปัญหา

ภาพ

เค้าโครง PCB

แต่ละแถวของ LED 7 ดวง (ข้อความ LED สีเขียว) มีการต่อสายในซีรี่ส์ แหล่งจ่ายไฟ 12V (เครื่องบินพลัง VCC) เชื่อมต่อกับ LED แรก 6 ถัดไปเป็นแบบมีสาย ในที่สุดตัวต้านทาน จำกัด ปัจจุบัน (ข้อความ R สีเขียว) เชื่อมต่อ LED สุดท้ายกับระนาบพื้น

ข้อมูลจำเพาะ:

• เครื่องบิน VCC: 12V, 2A ซัพพลาย
• LED: TSHG6200 กระแสสูงสุด 100mA
• ตัวต้านทาน จำกัด ปัจจุบัน: 20 โอห์ม
• ประสาน: Thermoflow Sn60 / PB40
• การกระจายพลังงานโดยประมาณทั้งหมด: 12V * 0.1A ต่อแถว * 13 แถว = 15.6W
• ขนาดของอาเรย์: LED 13 แถว 7 ดวงประมาณ 7 ซม. x 6 ซม

วัด

เมื่อใช้แหล่งจ่ายไฟ 12V จะมีไฟ LED แต่ละอันประมาณ 1.45V และประมาณ 2.0V สำหรับตัวต้านทานที่ จำกัด ในปัจจุบันหมายถึงกระแส 100mA เพราะนี่คือกระแสสูงสุดที่อนุญาตฉันจึงใส่โพเทนชิออมิเตอร์กำลังสูงขนาดใหญ่ระหว่างแหล่งจ่ายไฟและระนาบ VCC และใช้สิ่งนี้เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาเข้าให้ต่ำลงเล็กน้อย (11.5V หรือมากกว่านั้น) สิ่งนี้ได้รับกระแสอย่างปลอดภัยต่ำกว่าจำนวนสูงสุดที่อนุญาต

ฉันใช้คู่ดาร์ลิงตันเพื่อควบคุมแสงไฟด้วย Arduino ไฟแบ็คไลท์ติดเกือบตลอดเวลาและบางครั้งก็กะพริบเป็นเวลาประมาณ 30 มิลลิวินาที ฉันไม่คิดว่ามันเกี่ยวข้องกับปัญหา แต่สามารถให้รายละเอียดเพิ่มเติมได้หากจำเป็น

ปัญหา

หลังจากใช้งานไปประมาณ 10-30 นาทีหนึ่งแถวของ LEDs จะหายไป ถ้าฉันวัดแรงดันไฟฟ้าข้าม LED แต่ละตัวในแถวที่แตกหัก LED ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ประมาณ 0.8V และอีกอันจะมีประมาณ 8.0V ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล บางครั้งการขายหมุดหรือการแตะ LED จะช่วยแก้ไขปัญหานี้ บางครั้งก็ต้องมีการเปลี่ยน ไม่ว่าในกรณีใดฉันจะใช้งานอีก 10-30 นาทีก่อนที่จะหมด

ข้อสังเกตอีกอย่างคือด้านหลังของบอร์ดมีความเหนียว คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ในภาพด้านบน ฉันสงสัยว่ามันร้อนเกินไปหรือไม่และผู้บัดกรีกำลังถูกบุกรุก (อาจเป็นฟลักซ์ไหล?)

คำถาม

ฉันควรพยายามปรับปรุงความน่าเชื่อถืออย่างไร ฉันได้ลองใช้งานด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าเพื่อให้ได้กระแสอย่างปลอดภัยต่ำกว่าค่าสูงสุด ฉันสงสัยว่าฉันต้องใช้การบัดกรีแบบอื่นหรือไม่? หรือแผ่นระบายความร้อนบางชนิด? LED มีความร้อนเมื่อสัมผัส แต่ก็ทนไม่ไหว

แก้ไขหลังจากลองใช้คำแนะนำ

ขอบคุณทุกคนสำหรับเคล็ดลับ! ฉันทำอะไรที่ค่อนข้างง่าย - ชี้ให้คอมพิวเตอร์พัดลมเป่าลมไปทั่วอาเรย์ ฉันเดาว่านี่เป็นสิ่งที่ชัดเจนสำหรับคุณหลายคน แต่ฉันรู้สึกประหลาดใจที่ความแตกต่างมหาศาล

ไม่มีแฟน:

• 25mA ต่อแถว -> 39C
• 33mA ต่อแถว -> 41C
• 40mA ต่อแถว -> 48C
• 55mA ต่อแถว -> 52C

ดังนั้นเราจึงเข้าไปใน "เขตอันตราย" ของอุณหภูมิได้ดีก่อนที่จะถึงกระแสสูงสุดต่อ LED

ด้วยพัดลม:

• 35mA ต่อแถว -> 26C
• 60mA ต่อแถว -> 30C
• 90mA ต่อแถว -> 34C

ฉันวิ่งที่ 90mA ต่อแถวและ 34C นานกว่าหนึ่งชั่วโมงโดยไม่มีปัญหา ที่ดี!

คุณตอบคำถามแล้ว: LED ของคุณกำลังร้อนแรง 15 วัตต์อาจไม่ได้เสียงมากนัก แต่มันสร้างขึ้นและฆ่าแอลอีดีของคุณ ฉันขอแนะนำให้คุณรับเทอร์มิสเตอร์และติดไว้ที่กึ่งกลางของบอร์ดจากนั้นตรวจสอบอุณหภูมิขณะที่ระบบทำงาน ยิ่งไปกว่านั้นให้แนบกับตัวบอดี้ของหนึ่งใน LED

เนื่องจากคุณใช้สิ่งนี้เป็นแบ็คไลท์อย่าใช้ LED ที่มีลำแสงแคบ ใช้หน่วยลำแสงที่ค่อนข้างกว้างและเว้นระยะห่างเพื่อให้อากาศไหลผ่านได้ หากคุณสามารถหาแหล่งที่มาของสมมติว่าไฟ LED 35 องศาติดตั้งเฉพาะกันในรูปแบบกระดานหมากรุก, จัมเปอร์บัดกรีตามความจำเป็น คุณจะได้ความสว่างเพียงครึ่งเดียวเท่านั้น แต่ก็แทบจะไม่สามารถมองเห็นได้และการไหลเวียนของอากาศที่ดีขึ้นก็น่าจะช่วยได้มาก คุณอาจต้องให้พัดลมกับท่อเพื่อให้อากาศไหลผ่านอาร์เรย์อย่างเพียงพอ

และรวมถึงการตรวจสอบอุณหภูมิเสมอ แม้ว่าจะไม่เกี่ยวข้องโดยตรงวิดีโอ YouTube นี้แสดงหลักการระบายความร้อน ในกรณีของคุณเนื่องจากคุณมีไฟ LED ในแนวดิ่งคุณจึงไม่ควรปล่อยให้ LED สัมผัสกันเนื่องจากสิ่งนี้จะป้องกันการไหลของอากาศ

จากแผ่นข้อมูล:

รูปที่ 1. กระแสสูงสุดไปข้างหน้าสัมบูรณ์

และเพิ่มเติมเกี่ยวกับ:

รูปที่ 2 การหาค่ากระแสไฟ LED ที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

กระแสและอุณหภูมิเป็นปัญหาของคุณ คุณกำลังวิ่งด้วยกระแสสูงสุดที่แน่นอนโดยไม่มีการบิดตัวของห้องและทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น ที่รอบ 60 °กระแสไฟสูงสุดที่ตกลงมาจะลดลงอย่างรวดเร็ว

google ด่วนสำหรับ "LED heatsink" จะช่วยให้คุณหาทางแก้ปัญหาที่เหมาะสมสำหรับระบายความร้อนของ LED คำแนะนำเริ่มต้นของฉันแม้ว่าจะเปลี่ยนด้านบนของ PCB เป็นเลเยอร์ฮีทซิงค์และใช้กาวความร้อนเพื่อติด LED ไป ฉันกลัวว่าจะบัดกรีมากกว่า แต่เดี๋ยวก่อน

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมฉันพบว่าWikipedia มีลิงก์ไปยังเทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยไฟ LED ต่าง ๆที่น่าสนใจ