LED顯示屏散熱量和輻射功率計(jì)算方法
LED顯示屏散熱量和輻射功率計(jì)算方法
我們都知道，當(dāng)LED顯示屏熱量達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)直接影響顯示屏的穩(wěn)定性以及顯示屏的使用壽命，甚至?xí)l(fā)生短路、火災(zāi)等情況。因此，為了減少熱量對(duì)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(duì)顯示屏做出合理的散熱設(shè)計(jì)。針對(duì)LED顯示屏的散熱量，本文進(jìn)行了推導(dǎo)演算，以期對(duì)LED顯示屏廠家的研發(fā)設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)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(jì)算
??計(jì)算每一個(gè)像素點(diǎn)，在白平衡時(shí)能產(chǎn)生的光輻射功率，計(jì)算可以如下：
??因?yàn)樵陲@示屏白平衡時(shí)，RLED、GLED和BLED的強(qiáng)度比約為3:6:1，因此對(duì)于亮度為L屏(單位cd/m2)的顯示屏在白屏的情況下，每個(gè)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：
RGB光強(qiáng)值
??則LED顯示屏要達(dá)到亮度為L屏的白平衡時(shí)，R、G、BLED燈的輸入電功率可近似為：
R、G、BLED燈的輸入電功率
??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：
每像素RGBLED輻射的光功率
??每像素RGBLED產(chǎn)生的熱功率為：
每像素RGBLED產(chǎn)生的熱功率
??3、整塊LED顯示屏光的總輻射功率的計(jì)算
光的總輻射功率
??由于顯示屏的像素點(diǎn)個(gè)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(gè)數(shù)×每個(gè)像素點(diǎn)產(chǎn)生的光功率=
LED顯示屏輻射的光功率
??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(dòng)系統(tǒng)等產(chǎn)生的熱，整個(gè)LED顯示屏產(chǎn)生的熱量的計(jì)算可參照以下2個(gè)方式。
??1)根據(jù)顯示屏的輸入電功率計(jì)算
LED輸入電功率
??2)估算法計(jì)算
??2011年3月版LED屏顯世界P100的文獻(xiàn)《超低壓差LED驅(qū)動(dòng)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(dòng)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：
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(jì)算得到的LED顯示屏的熱功率，而在LED顯示屏的實(shí)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(huì)少些。
??二、顯示屏散熱量在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
??通過上述推導(dǎo)，計(jì)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(jì)以及工程安裝時(shí)降溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。如在工程安裝時(shí)，根據(jù)顯示屏的散熱量，對(duì)顯示屏降溫系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)設(shè)計(jì)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：
熱傳導(dǎo)交換的熱功率
??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?℃)：
鋼結(jié)構(gòu)殼體的傳熱系數(shù)
??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(gè)顯示屏需要進(jìn)行空氣對(duì)流散熱的熱量為：
LED屏空氣對(duì)流散熱的熱量
??由空氣進(jìn)行對(duì)流散熱的公式：
空氣進(jìn)行對(duì)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(duì)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：
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:
輸入溫度為tl℃的冷空氣的量