Har bir LED displey ish paytida issiqlik hosil qiladi. Bu LEDlar qanday ishlashining bevosita natijasidir: ular elektr energiyasini yorug'likka aylantiradi, lekin mukammal samaradorlik bilan emas. Kirish quvvatining bir qismi yarimo'tkazgich qatlamlari uchrashadigan mikroskopik nuqtada - LED birikmasida issiqlik energiyasi sifatida chiqariladi. Displey tizimining issiqlikni ulanish joyidan qanchalik yaxshi olib tashlashi nafaqat ish haroratini, balki uzoq-vaqt ishonchliligi va rang barqarorligini ham belgilaydi.
Ushbu maqolada LED displeylarida issiqlik hosil bo'lish mexanizmlari, uni boshqarish uchun ishlatiladigan muhandislik yondashuvlari va turli xil o'rnatish muhitlarida termal ishlashga ta'sir qiluvchi omillar ko'rib chiqiladi.
LED displeyda issiqlik qanday hosil bo'ladi
LED chipi elektroluminesans orqali yorug'lik ishlab chiqaradi. Ushbu konvertatsiya samaradorligi hech qachon 100% bo'lmaydi. O'zgartirilmagan energiya yarimo'tkazgichning - ulanish nuqtasida issiqlikka aylanadi, bu ulanish harorati (Tj) deb ataladi.
Birlashma harorati muhim, chunki LEDlar unga juda sezgir:
- Rang o'zgarishi: Tj ko'tarilganda, LED chipining dominant to'lqin uzunligi o'zgaradi. Qizil chiplar bunga ko'k yoki yashildan ko'ra ko'proq sezgir. RGB subpikselli displeyda panel bo'ylab mos kelmaydigan ulanish harorati ko'rinadigan rangning bir xilligi-ni yaratishi mumkin.
- Lumen amortizatsiyasi: Uzluksiz yuqori tutashuv harorati yorugʻlik chiqaradigan materialning-degradatsiyasini tezlashtiradi. Bu vaqt o'tishi bilan yorqinlikni pasaytiradi - bu jarayon L70 yoki L50 ishlash muddati reytingida tavsiflanadi, bu chiqish dastlabki yorqinlikning 70% yoki 50% gacha pasayguncha soatlarni belgilaydi.
- Muvaffaqiyatsizlik darajasining oshishi: Termal stress lehim birikmalari va bog'lovchi simlarni zaiflashtiradi. PCB substratlari termal aylanish bilan kengayadi va qisqaradi, bu vaqt o'tishi bilan mikro-yorilishga olib kelishi mumkin.
Displeyning umumiy issiqlik yuki uning quvvat zichligi (kvadrat metr uchun vatt), ish yorqinligi, atrof-muhit harorati va LED drayverini ICs samaradorligiga bog'liq.
Passiv va faol sovutish
LED displeylarida termal boshqaruv odatda ikkita yondashuvdan biri orqali amalga oshiriladi: passiv tarqalish yoki faol sovutish.
Passiv tarqalisho'tkazuvchanlik va tabiiy konveksiyaga tayanadi. Issiqlik LED birikmasidan lehim birikmasi orqali, PCBga, shkafning tuzilishi orqali va atrofdagi havoga o'tadi. Bu talab qiladi:
- Har bir interfeys o'rtasida yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi (issiqlik interfeysi materiallari bilan minimallashtirilgan)
- Tashqi shkafda issiqlikni chiqarish va konveksiya qilish uchun etarli sirt maydoni
- Displey devorga-o‘rnatilgan yoki konstruksiya ichiga o‘rnatilgan bo‘lsa ham havo oqimini ta’minlaydigan shkaf dizayni
Quyma alyuminiy shkaflar{0}}po'lat ekvivalentlariga qaraganda yuqori issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlaydi, bu ularni passiv sovutish stsenariylarida samaraliroq qiladi. Alyuminiy qotishmasining issiqlik o'tkazuvchanligi odatda 150-200 Vt / m · K ni tashkil qiladi, uglerod po'lati uchun taxminan 50 Vt / m · K.
Faol sovutishventilyatorlardan yoki ba'zi ixtisoslashtirilgan qurilmalarda issiqlikni samaraliroq olib tashlash uchun suyuq sovutish halqalaridan foydalanadi. Fan{1}}sovutuvchi tizimlar yuqori quvvat zichligiga bardosh bera oladi va ular quyidagilarda keng tarqalgan:
- Yorqinligi yuqori bo'lgan tashqi statsionar displeylar (6000 nitsdan katta yoki unga teng)
- Yopiq yoki yomon shamollatiladigan joylarda ichki displeylar
- Uzoq vaqt davomida uzluksiz ishlaydigan yirik-formatli ijara displeylari
Savdo{0}}bu shovqin, mexanik murakkablik va fanatlarni tozalash yoki almashtirishda texnik xizmat ko'rsatish talabidir. Ventilyatorning ishlamay qolishi yuqori yorug'likdagi tashqi-o'rnatishlarda keng tarqalgan xizmat muammolaridan biridir.
Fansiz dizayn va uning oqibatlari
So'nggi yillarda fansiz (to'liq passiv) dizaynlar hatto o'rta{0}}yuqori yorqinlikdagi tashqi displeylarda ham keng tarqalgan. Buni faollashtirgan:
- Yaxshilangan LED samaradorligi- Zamonaviy SMD va burilish{1}}chipli LEDlar oldingi avlodlarga qaraganda har bir vattga ko‘proq yorug‘lik ishlab chiqaradi va ma’lum bir yorqinlik darajasi uchun issiqlik yukini kamaytiradi.
- Yaxshiroq haydovchi IC dizayni- Aniqroq joriy tartibga solish rezistiv yo‘qotishlarni va haydovchi bosqichidan ortiqcha issiqlikni kamaytiradi.
- Kabinet{0}}darajali issiqlik muhandisligi- Alyuminiy ekstruziyalar va orqa qanotli tuzilmalar orqali termal yo‘llardan ataylab foydalanish harakatlanuvchi qismlarni qo‘shmasdan samarali radiatsion sirt maydonini oshiradi.
Ventilyatorsiz dizayn ventilyatsiya teshiklari mavjudligi sababli IP kirish xavfini kamaytiradi va uzoq muddatli texnik xizmat ko'rsatish talablarini kamaytiradi. Shu bilan birga, u maksimal ish yorqinligi uchun qattiqroq cheklovlar qo'yadi va o'rnatish uchun belgilangan to'liq atrof-muhit harorati oralig'ida shkaf kutilgan issiqlik yukini tarqatishini ta'minlash uchun dizayn bosqichida ehtiyotkorlik bilan termal simulyatsiyani talab qiladi.
Termal interfeys materiallari
Issiqlik material chegarasi bo'ylab - o'tishi kerak bo'lgan joylarda, masalan, LED modulidan shkafning orqa plitasiga - termal interfeys materiallari (TIM) kontakt qarshiligini kamaytirish uchun qo'llaniladi. Umumiy turlarga quyidagilar kiradi:
- Termal pasta / birikma: Past viskoziteli, mikroskopik sirt nosimmetrikliklarini to'ldiradi, PCB-isitgich bilan aloqa qilish-da keng qo'llaniladi. O'tkazuvchanlik odatda 1-5 Vt / m · K.
- Termal yostiqchalar: Ishlab chiqarishni yig'ishda ishlatiladigan-oldindan kesilgan qattiq prokladkalar. Avtomatlashtirilgan ishlab chiqarishda pastadan ko'ra ko'proq izchil. O'tkazuvchanlik odatda 3-10 Vt / m · K.
- Materiallarni{0}}o‘zgartirish bosqichi: Xona haroratida qattiq, yumshatiladi va sirtlarga mos keladigan ish haroratida oqadi. Qayta yig'ilishi kutilayotgan-joylarda foydalaniladi.
TIMni tanlash nafaqat barqaror{0}}birlashma haroratiga, balki displey yoqilganda - termal muvozanatga qanchalik tez yetishiga ham taʼsir qiladi, bu esa rangning dastlabki aniqligiga taʼsir qiladi.
Atrof-muhit sharoitlari va buzilish
Issiqlik dizayni o'rnatish muhitini hisobga olishi kerak. 40 daraja atrof-muhit haroratida uzluksiz ishlash uchun mo'ljallangan displey muntazam ravishda 45 daraja yoki undan yuqoriroq joyga o'rnatilganda boshqacha harakat qiladi.
Ko'pgina LED drayver IC'lari ulanish harorati chegaradan oshib ketganda haydovchi oqimini kamaytiradigan termal himoya davrlarini o'z ichiga oladi. Tizim darajasida bu eng yuqori termal yuk - vaqtida yorqinlikning pasayishi sifatida namoyon bo'ladi, bu avtomatik pasaytirishning bir shakli.
Tashqi displeyni belgilashda ishlab chiqaruvchi tomonidan taqdim etilgan termal o'chirish egri chizig'ini ko'rib chiqishga arziydi: atrof-muhit harorati va maksimal barqaror yorqinlik o'rtasidagi bog'liqlik. 10 000 nits eng yuqori yorqinligini da'vo qiladigan tizim 40 graduslik muhitda faqat 7 000 nitsni ushlab turishi mumkin.
Xulosa
LED displeylarida issiqlikni boshqarish jismoniy jarayonlar zanjirini o'z ichiga oladi: LED birikmasida hosil bo'lish, PCB va shkafning tuzilishi orqali o'tkazish va atrof-muhitga tarqalish. Yomon termal dizayn komponentlarning ishlash muddatini qisqartiradi, ranglarning beqarorligini keltirib chiqaradi va samarali yorqinlikni pasaytiradi. Birlashma harorati, passiv va faol sovutish va termal interfeys materiallarining roli asoslarini tushunish xaridorlar va integratorlarga displey tizimlarini baholash uchun -, odatda, mahsulot varaqlarida ta'kidlangan sirt-darajadagi texnik xususiyatlarni baholash uchun to'liqroq asos beradi.