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LED顯示屏散熱量的計算

2019-03-20 17:56:07

為了減少熱量對顯示屏的影響，我們需要清楚顯示屏的散熱特點，進而對顯示屏做出合理的散熱設(shè)計。針對led顯示屏的散熱量，本文進行了推導(dǎo)演算，以期對led顯示屏的研發(fā)設(shè)計以及led顯示屏的工程安裝能起一定的借鑒作用。

我們知道led顯示屏怕熱、怕水，熱對led顯示屏性能的影響是致命的，直接影響顯示屏使用過程的穩(wěn)定性以及顯示屏的使用壽命。因此，為了減少熱量對顯示屏的影響，我們需要清楚顯示屏的散熱特點，進而對顯示屏做出合理的散熱設(shè)計。針對led顯示屏的散熱量，本文進行了推導(dǎo)演算，以期對led顯示屏的研發(fā)設(shè)計以及led顯示屏的工程安裝能起一定的借鑒作用。

一、led顯示屏散熱量的計算

1、條件設(shè)定

設(shè)，led顯示屏的像素間距為P(單位mm)，led顯示屏的面積為S(單位m2)，led屏的亮度為L屏(單位cd/m2)，led顯示屏的輸入功率為W屏(單位W)。

設(shè)，所用RGB燈珠的光強分別為IR、IG和IB(單位cd)，對應(yīng)的輸入功率為WR、WG和WB(單位W)。

2、RGB組成的像素點的光輻射功率計算

計算每一個像素點，在白平衡時能產(chǎn)生的光輻射功率，計算可以如下：

R:3/（3+6+1）|像素=3/10|像素，G：R:3/（3+6+1）|像素=3/5|像素，B:3/（3+6+1）|像素=1/10|像素。

因為在顯示屏白平衡時，RLED、GLED和BLED的強度比約為3：6：1，因此對于亮度為L屏(單位cd/m2)的顯示屏在白屏的情況下，每個像素點的光強度I像素=L屏(cd/m2)÷點數(shù)/m2÷η(η為光的系統(tǒng)損耗度，一般可取0.9左右);則R、G、B所占的光強值分別為：

則led顯示屏要達到亮度為L屏的白平衡時，R、G、BLED燈的輸入電功率可近似為：

設(shè)上述R、G、BLED燈珠芯片的電光轉(zhuǎn)換效率分別為ηr、ηg和ηb(電光轉(zhuǎn)換效率LED芯片將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿男?。則上述每像素RGBLED輻射的光功率為：

3、整塊led顯示屏光的總輻射功率的計算

由于顯示屏的像素點個數(shù)=顯示屏的面積/像素間距的平方=

所以，led顯示屏輻射的光功率：

W屏 LED 光=顯示屏像素點個數(shù)×每個像素點產(chǎn)生的光功率=

led顯示屏LED燈產(chǎn)生的熱功率：

W屏 LED 熱=顯示屏像素點個數(shù)×每個像素點產(chǎn)生的熱功率

4、led顯示屏產(chǎn)生的熱功率

led顯示屏產(chǎn)生的熱量除來源于LED燈產(chǎn)生的熱外，還包括了電子電路、驅(qū)動系統(tǒng)等產(chǎn)生的熱，整個led顯示屏產(chǎn)生的熱量的計算可參照以下2個方式。

1)根據(jù)顯示屏的輸入電功率計算

2)估算法計算

2011年3月版led屏顯世界P100的文獻《超低壓差LED驅(qū)動讓led顯示屏節(jié)能32.8%》中提到：①顯示屏LED光源的發(fā)熱量占整屏發(fā)熱量約50%;②控制器及連接線等占整屏發(fā)熱量約5%;③驅(qū)動部分發(fā)熱占整屏發(fā)熱量約45%。

根據(jù)該文獻，可以估算出led顯示屏產(chǎn)生的熱功率：

上述是根據(jù)led顯示屏最大亮度的條件下，計算得到的led顯示屏的熱功率，而在led顯示屏的實際工作中，由于顯示屏不是一直以最大亮度工作，所以產(chǎn)生的熱會少些。

二、顯示屏散熱量在設(shè)計中的應(yīng)用

通過上述推導(dǎo)，計算出了led顯示屏的散熱量。參照散熱量，可以指導(dǎo)我們進行顯示屏箱體的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計以及工程安裝時降溫系統(tǒng)的設(shè)計。如在工程安裝時，根據(jù)顯示屏的散熱量，對顯示屏降溫系統(tǒng)的進風設(shè)計可如下：

已知led顯示屏產(chǎn)生的熱功率為W熱，假設(shè)顯示屏是通過鋼結(jié)構(gòu)固定密閉安裝，則顯示屏與外界環(huán)境通過熱傳導(dǎo)交換的熱功率為：

式中：

S：鋼結(jié)構(gòu)殼體的面積，m2;

tw：顯示屏所處的外界環(huán)境溫度，℃;

tn：鋼結(jié)構(gòu)殼體內(nèi)部溫度，℃。

K：鋼結(jié)構(gòu)殼體的傳熱系數(shù)，W/(m?℃)：

其中：

ɑ1為鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m · ℃);

ɑ2為鋼結(jié)構(gòu)外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m · ℃);

δ1、δ2…為組成鋼結(jié)構(gòu)各層材料的厚度，m;

λ1、λ2…為組成鋼結(jié)構(gòu)各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m · ℃);

則整個顯示屏需要進行空氣對流散熱的熱量為：

由空氣進行對流散熱的公式：

其中：

C：空氣的比熱容，kJ/(kg?℃)

ρ：空氣的密度，kg/m3

L：空氣對流量，m3/s

tn：鋼結(jié)構(gòu)殼體內(nèi)部溫度，℃

tl：降溫系統(tǒng)輸入的冷空氣溫度，℃

知降溫系統(tǒng)需要輸入冷空氣的進風量：

即如果要保證led顯示屏的工作溫度不超過tn℃，則降溫系統(tǒng)需輸入溫度為tl℃的冷空氣的量約為

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