LED顯示屏的散熱量的計算

摘要：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(diǎn)，進(jìn)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(jìn)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(diǎn)，進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(diǎn)的光輻射功率計算 　　計算每一個像素點(diǎn)，在白平衡時能產(chǎn)生的光輻射功率，計算可以如下： 　　因為在顯示屏白平衡時，RLED、GLED和BLED的強(qiáng)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(diǎn)的光強(qiáng)度I像素=L屏(cd/m2)÷點(diǎn)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(qiáng)值分別為： 　　則LED顯示屏要達(dá)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(diǎn)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(diǎn)個數(shù)×每個像素點(diǎn)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(diǎn)個數(shù)×每個像素點(diǎn)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(xiàn)《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(xiàn)，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(jìn)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(jìn)風(fēng)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(jìn)行空氣對流散熱的熱量為 　　由空氣進(jìn)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(jìn)風(fēng)量： 　　即如果要保證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