Zaprojektowałem i wydrukowałem 4-warstwową płytkę drukowaną, która mieści 91 diod podczerwieni w układzie prostokątnym 7x13. Będzie to służyć jako podświetlenie dla projektu wizji maszynowej. Mam problem polegający na tym, że poszczególne diody LED przepalają się lub mogą w jakiś sposób zostać odłączone od obwodu. Podejrzewam, że przyczyną problemu może być rozpraszanie ciepła.
Obraz
Układ PCB
Każdy rząd 7 diod LED (zielony tekst diody LED) jest połączony szeregowo. Zasilanie 12 V (płaszczyzna mocy VCC) łączy się z pierwszą diodą LED. Kolejnych 6 połączono szeregowo. Wreszcie opornik ograniczający prąd (zielony tekst R) łączy ostatnią diodę LED z płaszczyzną uziemienia.
Dane techniczne:
- Płaszczyzna VCC: zasilanie 12V, 2A
- LED: TSHG6200 . Maksymalny prąd znamionowy 100mA.
- Rezystor ograniczający prąd: 20 omów
- Lutowane: Thermoflow Sn60 / PB40
- Szacowane całkowite rozproszenie mocy: 12 V * 0,1 A na rząd * 13 rzędów = 15,6 W.
- Rozmiar tablicy: 13 rzędów 7 diod LED, około 7 cm x 6 cm
Pomiary
Przy zasilaniu 12 V na każdą diodę jest około 1,45 V, a na rezystorze ograniczającym prąd około 2,0 V, co oznacza prąd 100 mA. Ponieważ jest to zgodne z maksymalnym dopuszczalnym prądem, umieściłem duży potencjometr dużej mocy między zasilaczem a płaszczyzną VCC i wykorzystałem go do regulacji nieco niższego napięcia wejściowego (11,5 V lub więcej). Dzięki temu prąd bezpiecznie spadnie poniżej maksymalnej dopuszczalnej kwoty.
Używam również pary Darlington do sterowania podświetleniem za pomocą Arduino. Podświetlenie jest włączone prawie cały czas, a czasami jest wyłączone przez około 30 ms. Nie sądzę, że ma to związek z problemem, ale w razie potrzeby może podać więcej szczegółów.
Problem
Po około 10-30 minutach użytkowania zgaśnie jeden lub więcej rzędów diod LED. Jeśli zmierzę napięcie na każdej diodzie LED w uszkodzonym rzędzie, większość diod LED ma napięcie około 0,8 V, a jedna ma około 8,0 V. Nie płynie prąd. Czasami to rozwiązuje odsprzedawanie pinów lub stukanie diody LED. Czasami trzeba go wymienić. W każdym razie dostaję kolejne 10-30 minut użytkowania, zanim jeszcze jedna wyjdzie.
Kolejnym spostrzeżeniem jest to, że cała tylna strona deski jest trochę lepka. Możesz to zobaczyć na powyższym obrazku. Zastanawiam się, czy robi się za gorąco, a lut staje się zagrożony (być może wypływający strumień ??).
Pytanie
Co powinienem spróbować poprawić niezawodność? Próbowałem już uruchomić go przy niższym napięciu, aby prąd bezpiecznie spadł poniżej znamionowego maksimum. Zastanawiam się, czy muszę użyć innego rodzaju lutowia? A może jakiś radiator? Diody LED stają się gorące w dotyku, ale nie są nie do zniesienia.
Edytuj, po wypróbowaniu sugestii
Dziękujemy wszystkim za wskazówki! Zrobiłem coś bardzo prostego - skierowałem wentylator komputerowy, aby nadmuchać powietrze przez układ - i zadziałało fantastycznie! Myślę, że dla wielu z was jest to oczywiste, ale byłem zaskoczony, jak ogromna była różnica.
Bez wentylatora:
- 25mA na rząd -> 39C
- 33mA na rząd -> 41C
- 40mA na rząd -> 48 ° C
- 55mA na rząd -> 52C
Wchodzimy więc w „strefę niebezpieczną” temperatury, zanim osiągniemy maksymalny prąd na diodę LED.
Z wentylatorem:
- 35mA na rząd -> 26 ° C
- 60mA na rząd -> 30 ° C
- 90mA na rząd -> 34 ° C
Pracowałem przy 90mA na rząd i 34C przez ponad godzinę bez żadnych problemów. Świetny!
