某室內電子顯示屏模組結構熱設計
張海攀 楊佳
1．西安交通大學信息中心陜西西安710049；2．中固科學院西安光學精密機械研究所陜西西安
【摘要】分析了在像素間距為4 mm的室內顯示屏模紐結構中的熱設計．采用多處導流技術，使模組內形成風道。使熱空氣能及時有效的排出。比較好的解次了模組的散熱問題．
【關鍵詞】熱設計 模組 導流技術 風道
中圖分類號：F40文獻標識碼：A文章編號：1009．4067(201 1)08．291．02
1、引言
UD顯示屏按照其工作環境通常分為室內顯示屏和室外顯示屏兩種類型。為了適應實際使用的需求．使其能在高／低溫環境下可靠工作，環境防護(溫度、太陽輻射、低氣壓等)問題在LED顯示屏的模組結構設計中顯的非常重要。另外，室內顯示屏因為其像燈的顯示像素密度高。單位面積的像燈驅動芯片發熱量比普通室外顯示屏高很多，而隨著集成電路和大規模集成電路的使用，室內顯示屏的結構設計向小型化方向發展，散熱密度增大，對顯示屏模組的熱設計提出越來越高的要求。同時，由于電磁兼容設計的要求，帶來大量的熱設計問題．因此，LED顯示屏模組結構上的熱環境防護設計顯得特別重要。本文提出了一種新的結構熱設計方法，可以非常有效地提高顯示屏模組的散熱性能。
2、熱設計的原則
2．1．熱傳遞方式
熱從熱源傳遞到其它物體或介質的過程叫做熱傳遞。傳導．對流和輻射是熱傳遞的三種主要方式。從微觀角度上說：熱流是由分子間的相互作用產生的。通常狀況下，為了有效的達到熱傳導的目的，應該加大材料的接觸面積、縮短傳導路徑，傳導路徑中不要使用隔熱元件以及選擇傳熱系數大的傳導元件。同時有效地利用對流和輻射也可以非常有效的提高系統的熱傳遞性能．
2．2，熱設計的原則
首先，對于采用自由對流空氣冷卻的設備，最好是將集成電路(或其它器件)按縱長方式排列·對于采用強制空氣冷卻的設備，最好是將集成電路(或其它器件)按橫長方式排列．
其次。同一塊印制板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列，發熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處)，發熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管，大規模集成電路等)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對其它器件溫度的影響。
第四．對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區域(如設備的底部)，千萬不要將它放在發熱器件的正上方，多個器件最好是在水平面上交錯布局．
第五，設備內印制板的散熱主要依靠空氣流動，所趴在設計時要研究空氣流動路徑，合理配置器件或印制電路板。空氣流動時總是趨向于阻力小的地方流動，所以在印制電路板七配置器件時。要避免在某個區域留有較大的空域。整機中多塊印制電路板的配置也應注意同樣的問題。
大量實踐經驗表明，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，從而使器件及設備的故障率明顯下降．
3、結構熱設計
3．1、模組簡介
根據總體方案，單個模組的像素點數為96點×96點(列×行)，模組內包括像燈模塊、箱體組件．驅動(控制)電源，模組控制板，風扇．濾波器．溫控器，電源接口．數據接I：1等。模組的外形尺寸為422mm×422mm×165ram．在模組的正面安裝有18個像燈模塊(單個像燈模塊的像素點數為32點×16點)，模組背面為后維護使用的門．門上安裝有2個350W的驅動(控制)電源，1個風扇、1個濾波器，1個溫控器，2個電源接口及2個數據接口，1個模組控制板安裝在箱體內的側壁上．經過計算，單個模組的熱功率最大可達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、設計方案
本方案主要采取以下散熱措施：1)，每個像燈模塊上有12個62726驅動芯片。功率各為1．5W，為像燈模塊上主要的發熱元件。須對其進行局部散熱。方案采用圖3．1所示的結構形式，通過傳導方式散熱。箱體組件中用于安裝像燈模塊的面板采用3ram厚的鋁質板材經過激光切割加工+絕緣氧化而成，鋁板按照像燈驅動板上元器件的排布位置進行切割，將高度大于62726芯片高度的元器件所對應的鋁板位置全部切割成孔。以保證在裝配時62726芯片能緊貼鋁板，以達到傳導散熱的目的。安裝像燈模塊前需在62726芯片表面涂上導熱硅脂，以減少接觸熱阻。
2)、模組箱體采用風機抽風散熱。考慮到門上安裝的電氣部件較多，故風機體積有所限制．本方案選用。ADDA。直流軸流風機(5V，型號為AD0805HB—D71)．該風機的具體參數如表3．1所示：
出風孔開在門的正中央位置．而進風孑L開在門的四周靠近折彎邊的位置．門的內傭在出風孔的位置上安裝風扇向外抽風，風扇上加裝一個抽風筒，使抽風簡的大端面接近箱體前面的燈板．這樣對箱體內部空氣的流動能起到導流的作用，使外部進來的冷空氣能經過箱體內大部分的空間，并最終從貼近像燈安裝面的地方流出葙體，這個過程能夠最大限度的帶走箱體內部的熱量。同時也為電源不斷供給冷空氣。這樣可以在模組內形成強迫對流。
4、結論
本文提出了一種新的顯示屏模組熱設計思路．對改善顯示屏模組散熱特性有很大作用。本模組在設計過程中通過一系列措旎，比較好地解決了散熱問題，確保了產品性能。經實驗證明，這樣做能顯著降低模組內的溫度．為顯示屏的持久穩定工作提供良好的保障。該方法可以進行技術推廣，拓寬其應用領域。
參考文獻
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【4】趙殳．電子設備熱控制技術【M】．西安．電子科技大學出版作者簡介
1．張海擎，男，工程師．
2．楊佳，女，工程師，主要從事電子設備的結構設計工作．
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