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LED显示屏的散热设计

导读: 高温会导致电子元器件的失效概率迅速加大,从而导致LED显示屏的可靠度下降。为了控制LED显示屏内部电子元器件的温度,使其在LED显示屏所处的工作环境条件下,不超过规定的最高允许温度,需要进行LED显示屏的散热设计。

  高温会导致电子元器件的失效概率迅速加大,从而导致LED显示屏的可靠度下降。为了控制LED显示屏内部电子元器件的温度,使其在LED显示屏所处的工作环境条件下,不超过规定的最高允许温度,需要进行LED显示屏的散热设计。LED显示屏的散热设计,怎样才能低成本、高质量,是本文探讨的内容。

  一、散热设计的相关知识

  热量传递的两个基本规律:热量是从高温区流向低温区;高温区发出的热量等于低温区吸收的热量。

  热量的传递有三种基本方式:导热、对流和辐射。

  导热:气体导热是由气体分子不规则运动时互相碰撞的结果。金属导体中的导热主要靠自由电子的运动来完成。非导电固体中的导热是通过晶格结构的振动实现的。液体中的导热机理主要靠弹性波的作用。

  对流:指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中,且必然伴随着有导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程,称为对流换热。由流体冷热各部分的密度不同所引起的对流称自然对流。若流体的运动由外力(风扇等)引起的,则称为强迫对流。

  辐射:物体以电磁波形式传递能力的过程称为热辐射。辐射能在真空中传递能量,且有能量形式的转换,即热能转换为辐射能及辐射能转换成热能。

  选择散热方式时,应考虑下列因素:LED显示屏的热流密度、体积功率密度、总功耗、表面积、体积、工作环境条件(温度、湿度、气压、尘埃等)等。

  按传热机理,有自然冷却、强迫空气冷却、直接液体冷却;蒸发冷却;热电致冷;热管传热等散热方式。

  常见的几种散热方法对比如下:

  自然冷却强迫空气冷却直接液体冷却蒸发冷却

  散热能力W/cm?(温升为40℃时)0.040.30.61.1

  实现容易较容易较困难困难

  重量或体积高中低低

  噪音或振动无高低低

  功耗无高低低

  费用低中高高

  维修性容易较容易较困难困难

  从上表可看出,自然冷却的散热效果比较小,蒸发冷却的散热效果比较大。人体出汗降温,用的就是蒸发冷却的散热方法。

  二、LED显示屏的散热设计方法

  从实际应用中可知,目前LED显示屏内部发热比较多,发热较多的电子零部件为:LED、驱动IC、开关电源。因此,需要对LED显示屏进行散热设计,在热源与外部环境之间提供一条低热阻通路,保证热量顺利传递出去。

  物体温度低于1800℃时,有意义的热辐射波长位于0.38~100μm之间,且大部分能量位于红外波段0.76~20μm范围内,在可见光波段内,热辐射能量比重并不大。因此,LED显示屏内部可以随意涂敷各种颜色。太阳光直射的LED显示屏外部,需涂覆成浅色,避免可见光吸收。

  从LED显示屏的使用情况考虑,租赁屏、户内固定安装屏多用自然冷却散热的方法,户外固定安装屏多用强迫空气冷却散热的方法。

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