Masalah keandalan dengan berbagai 91 LED daya tinggi

Saya telah merancang dan mencetak 4-layer PCB yang mengakomodasi 91 LED inframerah dalam tata letak 7x13 persegi panjang. Ini akan digunakan sebagai lampu latar untuk proyek visi mesin. Saya mengalami masalah ketika masing-masing LED menyala atau mungkin terputus dari rangkaian dengan beberapa cara. Saya menduga pembuangan panas mungkin menjadi penyebab masalah.

Gambar

Tata Letak PCB

Setiap baris 7 LED (teks LED hijau) dihubungkan seri. Pasokan 12V (VCC powerplane) terhubung ke LED pertama. 6 berikutnya adalah seri kabel. Akhirnya resistor pembatas arus (teks R hijau) menghubungkan LED terakhir ke bidang tanah.

Spesifikasi:

Pesawat VCC: pasokan 12V, 2A
LED: TSHG6200 . Nilai arus maksimum 100mA.
Resistor pembatas arus: 20 ohm
Solder: Thermoflow Sn60 / PB40
Total perkiraan daya yang dikeluarkan: 12V * 0,1A per baris * 13 baris = 15,6W.
Ukuran array: 13 baris 7 LED, sekitar 7cm x 6cm

Pengukuran

Dengan catu daya 12V, ada sekitar 1,45V di atas setiap LED, dan sekitar 2,0V di atas resistor pembatas arus, artinya arus 100mA. Karena ini tepat pada arus maksimum yang diijinkan, saya menaruh potensiometer besar daya tinggi antara catu daya dan bidang VCC, dan menggunakan ini untuk mengatur tegangan input menjadi sedikit lebih rendah (sekitar 11,5V atau lebih). Ini membuat arus aman di bawah jumlah maksimum yang diizinkan.

Saya juga menggunakan pasangan Darlington untuk mengontrol cahaya latar dengan Arduino. Lampu latar menyala hampir sepanjang waktu, dan kadang-kadang mati sekitar 30 ms. Saya tidak berpikir ini relevan dengan masalah tetapi dapat memberikan rincian lebih lanjut jika perlu.

Masalah

Setelah sekitar 10-30 menit penggunaan, satu atau lebih baris LED akan padam. Jika saya mengukur tegangan di setiap LED di baris yang rusak, sebagian besar LED berada di sekitar 0.8V dan satu memiliki sekitar 8.0V di atasnya. Tidak ada arus yang mengalir. Terkadang resoldering pin atau mengetuk perbaikan LED ini. Terkadang harus diganti. Bagaimanapun, saya hanya mendapatkan 10-30 menit penggunaan sebelum yang lain keluar.

Pengamatan lain adalah bahwa seluruh bagian belakang papan agak lengket. Anda dapat melihat ini pada gambar di atas. Saya bertanya-tanya apakah sudah terlalu panas dan solder menjadi terganggu (mungkin memancarkan fluks ??).

Pertanyaan

Apa yang harus saya coba untuk meningkatkan keandalan? Saya sudah mencoba menjalankannya pada tegangan yang lebih rendah untuk mendapatkan arus dengan aman di bawah nilai maksimum. Saya ingin tahu apakah saya perlu menggunakan solder yang berbeda? Atau semacam pendingin? LED menjadi panas saat disentuh tetapi tidak begitu tak tertahankan.

Edit, setelah mencoba saran

Terima kasih semuanya atas tipsnya! Saya melakukan sesuatu yang sangat sederhana - menunjuk kipas komputer untuk meniupkan udara melintasi array - dan itu bekerja dengan fantastis! Saya kira ini benar-benar jelas bagi banyak dari Anda, tetapi saya terkejut betapa besar perbedaannya.

Tanpa kipas:

25mA per baris -> 39C
33mA per baris -> 41C
40mA per baris -> 48C
55mA per baris -> 52C

Jadi kita masuk ke "zona bahaya" suhu jauh sebelum mencapai arus maksimum per LED.

Dengan kipas:

35mA per baris -> 26C
60mA per baris -> 30C
90mA per baris -> 34C

Saya menjalankannya pada 90mA per baris dan 34C selama lebih dari satu jam tanpa masalah. Besar!

heat led-matrix reliability

— produsen
sumber

@Gilad Saya membelinya dari Mouser

— cxrodgers

ini adalah PCB dengan alu alloy, bukan fiber-glass, untuk aplikasi intensif panas: electropages.com/wp-content/uploads/article_images/large/…

— Wesley Lee

Seperti yang dikatakan orang lain, masalah utamanya adalah disipasi termal. Satu masalah tambahan adalah bahwa bantalan terlihat agak kecil. Mereka mungkin baik untuk penyolderan aliran, tetapi untuk barang-barang yang disolder tangan, ukuran bantalan yang lebih besar akan membantu, dan mungkin juga akan meningkatkan pembuangan panas. Anda memiliki banyak ruang untuk pembalut yang lebih besar- gunakan saja.

— JavaLatte

Bolehkah saya menyarankan bahwa Anda mungkin akan jauh lebih baik menggunakan sesuatu seperti ini: aliexpress.com/item/…

— Jules

@ user6030: Ada satu resistor per rangkaian rangkaian LED seperti praktik standar. Setiap LED dalam rantai akan memiliki arus yang sama.

— Transistor

Jawaban:

Anda telah menemukan jawabannya: LED Anda menjadi panas. 15 watt mungkin tidak terdengar terlalu banyak, tetapi itu menumpuk dan membunuh LED Anda. Saya sarankan Anda mendapatkan termistor dan pasangkan ke tengah papan, lalu pantau suhu saat sistem beroperasi. Bahkan lebih baik, pasangkan ke badan salah satu LED.

Karena Anda menggunakan ini sebagai cahaya latar, jangan gunakan LED balok sempit. Gunakan unit balok yang relatif lebar, dan ruang terpisah sehingga udara dapat mengalir. Jika Anda dapat menemukan sumber, katakanlah, LED 35 derajat, pasang hanya setiap yang lain dalam pola kotak-kotak, jumper solder sesuai kebutuhan. Anda hanya akan mendapatkan setengah kecerahan total, tetapi itu hampir tidak terlihat, dan peningkatan aliran udara akan sangat membantu. Anda mungkin juga perlu memberikan kipas dengan beberapa ducting untuk menjaga aliran udara melalui array yang memadai.

Dan selalu menyertakan monitor suhu. Meskipun tidak langsung berlaku, video YouTube ini menunjukkan prinsip pendinginan. Dalam kasus Anda, karena Anda memiliki hutan LED tegak, penting untuk tidak membiarkan LED saling menyentuh, karena ini akan menghalangi aliran udara.

— WhatRoughBeast
sumber

Saya akan mencoba menginstal termistor seperti yang Anda sarankan. Saya ingin tahu apakah penggemar atau heatsink akan lebih mudah bagi saya untuk bekerja. Saya akan memeriksa videonya. Dan poin yang diambil tentang jarak yang lebih besar.

— cxrodgers

Untuk apa yang Anda lakukan, heatsink tidak berfungsi. Tidak ada cara untuk melampirkannya. LED SMD bisa dibuat berfungsi.

— WhatRoughBeast

Dapatkan itu berfungsi lagi, dan arahkan kipas yang bertenaga baik ke sana. Lihat apa yang terjadi pada waktu pengoperasian. Saya setuju, 15W tidak terdengar terlalu banyak, tapi itu cukup untuk mendapatkan ujung setrika menjadi 650 ° F dalam 5 menit.

— rdtsc

Masalahnya adalah, jika itu adalah lampu latar, mungkin akan diapit di belakang tampilan semacam itu, jadi hanya ventilasi silang yang akan bekerja. Aliran udara akan jauh lebih sedikit daripada jika Anda hanya meniup kipas melintasi array.

— WhatRoughBeast

Dari lembar data:

Gambar 1. Arus maju maksimum absolut.

dan selanjutnya:

Gambar 2. Penurunan arus LED pada peningkatan suhu.

Arus dan suhu adalah masalah Anda. Anda berjalan pada arus maks absolut tanpa ruang geli dan Anda membiarkan suhu naik. Pada 60 ° ambient, arus maks yang diizinkan turun secara dramatis.

— Transistor
sumber

Saya menerima jawaban lain karena beberapa info tambahan di dalamnya, tetapi saya hanya ingin mengatakan grafik ini sangat membantu saya untuk memahami masalahnya

— cxrodgers

Perlu disebutkan bahwa grafik tidak mengatakan begitu LED telah mencapai 60 derajat C, arus harus diturunkan. Ini bukan. Dikatakan bahwa jika suhu lingkungan sekitar tempat LED memasukkan panas adalah 60 derajat, itu harus diturunkan. Sekarang, ini kurang lebih seperti setiap LED dikelilingi oleh sekelompok LED panas lainnya, yang akan melakukan pekerjaan yang baik untuk mensimulasikan lingkungan ambien panas. Namun, ini merupakan pembedaan yang layak dilakukan.

— metacollin

Poin bagus. Saya telah menambahkan kata "ambient" ke dalam kalimat terakhir untuk memperjelas.

— Transistor

Google cepat untuk "LED heatsink" akan menemukan Anda banyak solusi yang cocok untuk mendinginkan LED yang padam. Rekomendasi awal saya adalah mengubah bagian atas PCB menjadi lapisan heatsink dan menggunakan perekat termal untuk menempelkan LED ke dalamnya. Aku takut itu lebih disolder, tapi hei ho.

Untuk info lebih lanjut, saya telah menemukan bahwa Wikipedia memiliki tautan ke berbagai teknologi pendingin LED yang mungkin menarik.

— Graham
sumber