某室內(nèi)電子顯示屏模組結(jié)構(gòu)熱設(shè)計(jì)
張海攀 楊佳
1．西安交通大學(xué)信息中心陜西西安710049；2．中固科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所陜西西安
【摘要】分析了在像素間距為4 mm的室內(nèi)顯示屏模紐結(jié)構(gòu)中的熱設(shè)計(jì)．采用多處導(dǎo)流技術(shù)，使模組內(nèi)形成風(fēng)道。使熱空氣能及時(shí)有效的排出。比較好的解次了模組的散熱問(wèn)題．
【關(guān)鍵詞】熱設(shè)計(jì) 模組 導(dǎo)流技術(shù) 風(fēng)道
中圖分類號(hào)：F40文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009．4067(201 1)08．291．02
1、引言
UD顯示屏按照其工作環(huán)境通常分為室內(nèi)顯示屏和室外顯示屏兩種類型。為了適應(yīng)實(shí)際使用的需求．使其能在高／低溫環(huán)境下可靠工作，環(huán)境防護(hù)(溫度、太陽(yáng)輻射、低氣壓等)問(wèn)題在LED顯示屏的模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中顯的非常重要。另外，室內(nèi)顯示屏因?yàn)槠湎駸舻娘@示像素密度高。單位面積的像燈驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)熱量比普通室外顯示屏高很多，而隨著集成電路和大規(guī)模集成電路的使用，室內(nèi)顯示屏的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)向小型化方向發(fā)展，散熱密度增大，對(duì)顯示屏模組的熱設(shè)計(jì)提出越來(lái)越高的要求。同時(shí)，由于電磁兼容設(shè)計(jì)的要求，帶來(lái)大量的熱設(shè)計(jì)問(wèn)題．因此，LED顯示屏模組結(jié)構(gòu)上的熱環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)顯得特別重要。本文提出了一種新的結(jié)構(gòu)熱設(shè)計(jì)方法，可以非常有效地提高顯示屏模組的散熱性能。
2、熱設(shè)計(jì)的原則
2．1．熱傳遞方式
熱從熱源傳遞到其它物體或介質(zhì)的過(guò)程叫做熱傳遞。傳導(dǎo)．對(duì)流和輻射是熱傳遞的三種主要方式。從微觀角度上說(shuō)：熱流是由分子間的相互作用產(chǎn)生的。通常狀況下，為了有效的達(dá)到熱傳導(dǎo)的目的，應(yīng)該加大材料的接觸面積、縮短傳導(dǎo)路徑，傳導(dǎo)路徑中不要使用隔熱元件以及選擇傳熱系數(shù)大的傳導(dǎo)元件。同時(shí)有效地利用對(duì)流和輻射也可以非常有效的提高系統(tǒng)的熱傳遞性能．
2．2，熱設(shè)計(jì)的原則
首先，對(duì)于采用自由對(duì)流空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路(或其它器件)按縱長(zhǎng)方式排列·對(duì)于采用強(qiáng)制空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路(或其它器件)按橫長(zhǎng)方式排列．
其次。同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件(如小信號(hào)晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處)，發(fā)熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管，大規(guī)模集成電路等)放在冷卻氣流最下游．
第三．在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑，在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制板上方布置。以便減少這些器件工作時(shí)對(duì)其它器件溫度的影響。
第四．對(duì)溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備的底部)，千萬(wàn)不要將它放在發(fā)熱器件的正上方，多個(gè)器件最好是在水平面上交錯(cuò)布局．
第五，設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動(dòng)，所趴在設(shè)計(jì)時(shí)要研究空氣流動(dòng)路徑，合理配置器件或印制電路板?？諝饬鲃?dòng)時(shí)總是趨向于阻力小的地方流動(dòng)，所以在印制電路板七配置器件時(shí)。要避免在某個(gè)區(qū)域留有較大的空域。整機(jī)中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問(wèn)題。
大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，采用合理的器件排列方式，可以有效地降低印制電路的溫升，從而使器件及設(shè)備的故障率明顯下降．
3、結(jié)構(gòu)熱設(shè)計(jì)
3．1、模組簡(jiǎn)介
根據(jù)總體方案，單個(gè)模組的像素點(diǎn)數(shù)為96點(diǎn)×96點(diǎn)(列×行)，模組內(nèi)包括像燈模塊、箱體組件．驅(qū)動(dòng)(控制)電源，模組控制板，風(fēng)扇．濾波器．溫控器，電源接口．?dāng)?shù)據(jù)接I：1等。模組的外形尺寸為422mm×422mm×165ram．在模組的正面安裝有18個(gè)像燈模塊(單個(gè)像燈模塊的像素點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)×16點(diǎn))，模組背面為后維護(hù)使用的門．門上安裝有2個(gè)350W的驅(qū)動(dòng)(控制)電源，1個(gè)風(fēng)扇、1個(gè)濾波器，1個(gè)溫控器，2個(gè)電源接口及2個(gè)數(shù)據(jù)接口，1個(gè)模組控制板安裝在箱體內(nèi)的側(cè)壁上．經(jīng)過(guò)計(jì)算，單個(gè)模組的熱功率最大可達(dá)400w，如不采取合理的散熱措施．將影響模組的正常工作，使顯示屏不能正常播放圖像，甚至造成像燈模塊損壞．因此必須全面考慮模組的散熱方案．
3．2、設(shè)計(jì)方案
本方案主要采取以下散熱措施：1)，每個(gè)像燈模塊上有12個(gè)62726驅(qū)動(dòng)芯片。功率各為1．5W，為像燈模塊上主要的發(fā)熱元件。須對(duì)其進(jìn)行局部散熱。方案采用圖3．1所示的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)傳導(dǎo)方式散熱。箱體組件中用于安裝像燈模塊的面板采用3ram厚的鋁質(zhì)板材經(jīng)過(guò)激光切割加工+絕緣氧化而成，鋁板按照像燈驅(qū)動(dòng)板上元器件的排布位置進(jìn)行切割，將高度大于62726芯片高度的元器件所對(duì)應(yīng)的鋁板位置全部切割成孔。以保證在裝配時(shí)62726芯片能緊貼鋁板，以達(dá)到傳導(dǎo)散熱的目的。安裝像燈模塊前需在62726芯片表面涂上導(dǎo)熱硅脂，以減少接觸熱阻。
2)、模組箱體采用風(fēng)機(jī)抽風(fēng)散熱。考慮到門上安裝的電氣部件較多，故風(fēng)機(jī)體積有所限制．本方案選用。ADDA。直流軸流風(fēng)機(jī)(5V，型號(hào)為AD0805HB—D71)．該風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)如表3．1所示：
出風(fēng)孔開(kāi)在門的正中央位置．而進(jìn)風(fēng)孑L開(kāi)在門的四周靠近折彎邊的位置．門的內(nèi)傭在出風(fēng)孔的位置上安裝風(fēng)扇向外抽風(fēng)，風(fēng)扇上加裝一個(gè)抽風(fēng)筒，使抽風(fēng)簡(jiǎn)的大端面接近箱體前面的燈板．這樣對(duì)箱體內(nèi)部空氣的流動(dòng)能起到導(dǎo)流的作用，使外部進(jìn)來(lái)的冷空氣能經(jīng)過(guò)箱體內(nèi)大部分的空間，并最終從貼近像燈安裝面的地方流出葙體，這個(gè)過(guò)程能夠最大限度的帶走箱體內(nèi)部的熱量。同時(shí)也為電源不斷供給冷空氣。這樣可以在模組內(nèi)形成強(qiáng)迫對(duì)流。
4、結(jié)論
本文提出了一種新的顯示屏模組熱設(shè)計(jì)思路．對(duì)改善顯示屏模組散熱特性有很大作用。本模組在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)一系列措旎，比較好地解決了散熱問(wèn)題，確保了產(chǎn)品性能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這樣做能顯著降低模組內(nèi)的溫度．為顯示屏的持久穩(wěn)定工作提供良好的保障。該方法可以進(jìn)行技術(shù)推廣，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。
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【4】趙殳．電子設(shè)備熱控制技術(shù)【M】．西安．電子科技大學(xué)出版作者簡(jiǎn)介
1．張海擎，男，工程師．
2．楊佳，女，工程師，主要從事電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作．
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