91个大功率LED阵列的可靠性问题

我设计并印刷了一个4层PCB，可容纳7x13矩形布局的91个红外LED。这将用作机器视觉项目的背光。我遇到了一个问题，即各个LED都以某种方式烧坏或与电路断开连接。我怀疑散热可能是问题的原因。

图片

PCB布局

每行7个LED（绿色LED文本）串联连接。12V电源（VCC电源板）连接到第一个LED。接下来的6个串联连接。最后，一个限流电阻（绿色R文字）将最后一个LED连接到接地层。

规格：

• VCC平面：12V，2A电源
• LED：TSHG6200。最大额定电流为100mA。
• 限流电阻：20欧姆
• 焊接：Thermoflow Sn60 / PB40
• 总估计功耗：12V *每行0.1A * 13行= 15.6W。
• 阵列大小：13行7个LED，约7cm x 6cm

测量

使用12V电源时，每个LED上约有1.45V，限流电阻上有约2.0V，这意味着电流为100mA。因为这恰好在最大允许电流下，所以我在电源和VCC平面之间放置了一个大功率电位计，并用它来将输入电压调节到稍低的水平（大约11.5V）。这使电流安全地低于最大允许量。

我还使用达林顿对来通过Arduino控制背光。背光几乎始终保持打开状态，偶尔会被脉冲关闭约30ms。我认为这与问题无关，但可以在必要时提供更多详细信息。

问题

使用约10-30分钟后，一排或多排LED将熄灭。如果我测量折行中每个LED的电压，则大多数LED的电压约为0.8V，一个LED的电压约为8.0V。没有电流流过。有时重新焊接引脚或轻击LED即可解决此问题。有时必须更换它。无论如何，我只能再使用10到30分钟，然后再熄灭。

另一个观察结果是，板子的整个背面都有粘性。您可以在上图中看到这一点。我想知道它是否太热并且焊料变得不好用（也许渗出助焊剂？）。

题

我应该如何提高可靠性？我已经尝试过在较低的电压下运行，以使电流安全地低于额定最大值。我想知道是否需要使用其他类型的焊料？还是某种散热器？LED摸起来很热，但并非很难。

尝试建议后进行编辑

谢谢大家的提示！我做的事情很简单-用计算机风扇向整个阵列吹气-效果非常好！我想这对于你们中的许多人来说确实是显而易见的，但是我对两者之间的巨大差异感到惊讶。

没有风扇：

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

因此，在达到每个LED的最大电流之前，我们要进入温度的“危险区域”。

带风扇：

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

我以90mA /行和34C的温度运行了一个多小时，没有任何问题。大！

您已经找到答案了：您的LED越来越热。15瓦听起来可能并不多，但它正在积聚并杀死您的LED。我建议您安装一个热敏电阻并将其连接到板的中央，然后在系统运行时监视温度。更好的是，将其连接到LED之一的主体上。

因为您将其用作背光，所以请勿使用窄光束LED。使用相对较宽的光束单元，并将它们隔开，以便空气可以流过。如果可以找到35度LED的来源，则仅以棋盘状模式安装其他所有LED，并根据需要焊接跳线。您只会得到总亮度的一半，但这几乎是看不到的，改善的气流应该会有很大帮助。您可能还需要为风扇提供一些风道，以使通过阵列的气流保持足够的速度。

并始终包括温度监控器。该YouTube视频虽然不直接适用，但显示了冷却原理。在您的情况下，由于您有一排排垂直放置的LED，因此重要的是不要让LED彼此接触，因为这会阻碍空气流通。

从数据表：

图1.绝对最大正向电流。

并进一步：

图2.在升高的温度下降低LED电流。

电流和温度是您的问题。您正在以绝对最大电流运行，没有旋转空间，并且允许温度升高。在60°环境下，允许的最大电流急剧下降。

快速搜索“ LED散热器”的Google会为您找到许多合适的解决方案，以冷却您的LED烧坏。不过，我最初的建议是将PCB的顶部变成一个散热层，并使用热粘合剂将LED粘在上面。恐怕更多的是焊接，但是嘿。

有关更多信息，我发现Wikipedia链接到各种LED冷却技术，可能对此感兴趣。