LED显示屏散热设计这些干货快明白了！

长时间暴露在高温下会导致LED显示屏加速衰变和寿命缩短，电子元件的故障概率也会迅速增加。因此，显示屏的可靠性降低。因此，解决LED显示屏的散热问题是LED显示屏生产的一个非常重要的组成部分。那么什么样的设计可以降低成本，提高效率

传热的两个基本规律：热从高温流向低温；在高温下散发的热量等于在低温下吸收的热量。

传热有三种基本模式：传导、对流和辐射。

热传导：气体热传导是由气体分子不规则运动的碰撞引起的。金属导体中的热传导主要是通过自由电子的运动来实现的。非导电固体中的热传导是通过晶格结构的振动实现的。液体中的热传导机制主要取决于弹性波的作用。

对流：由流体各部分之间的相对位移引起的传热过程。对流只发生在流体中，必须伴有热传导。流体流过表面时发生的热交换过程称为对流传热。由流体冷热部分密度差异引起的对流称为自然对流。如果流体的运动是由外力（风扇等）引起的，则称为强制对流。

辐射：物体以电磁波的形式传输能量的过程称为热辐射。辐射能在真空中传输能量，能量形式发生转换，即热能转换为辐射能，辐射能转换为热能。

在选择散热模式时，应考虑以下因素：LED显示屏的热流密度、体积功率密度、总功耗、表面积、体积、工作环境条件（温度、湿度、气压、灰尘等）。

根据传热机理，有自然冷却、强迫风冷、直接液体冷却；蒸发冷却；热电冷却；传热和其他散热方法。

自然冷却强制风冷直接液冷蒸发冷却

从上表可以看出，自然冷却的散热效果相对较小，而蒸发冷却的散热效应相对较大。人体出汗降温，采用散热的蒸发冷却方法。

从实际应用来看，目前LED显示屏内部热量较大，热量较大的电子部件有：LED、驱动IC、开关电源。因此，有必要对LED显示屏的散热进行设计，以在热源和外部环境之间提供一个低热阻通道，确保热量顺利传递出去。

当物体温度低于1800℃时，显著的热辐射波长在~100μm之间，大部分能量在红外波段~20μm，在可见波段，热辐射能量所占比例不大。因此，LED显示屏内部可以涂上任何颜色。LED显示屏的外部应涂成浅色，以避免吸收可见光。

考虑到LED显示屏的使用，租用屏幕和室内固定安装屏幕采用自然冷却和散热，室外固定安装屏幕则采用强制风冷和散热。

显示器在全屏安装时，应考虑散热设计。由于安装位置的限制，随着LED的减少，越来越多的客户在户外裸戴LED显示屏，没有其他辅助冷却措施。对于LED显示屏，只有自然散热的方式，散热能力较差。因此，LED显示屏的散热设计尤为重要。考虑到LED显示屏的可靠性和维护成本，使用风扇进行强制对流冷却和散热是一种较好的方式。

加热电子部件与冷空气之间的换热面积，以及加热电子部件和冷空气的温差直接影响散热效果。这涉及到将风量设计成LED显示盒，进行空气通道的设计。设计通风管道时，尽可能使用直管输送空气，避免使用急转弯和弯曲管道。通风管道应避免突然膨胀或收缩。膨胀张角不应超过20，收缩锥角不应超过60。通风管道应尽可能密封，所有搭接接头应遵循流动方向。

有几点需要注意：进气口应设置在箱体的下侧，但不要太低，以免灰尘和水进入安装在地面上的箱体。通风孔应设置在靠近箱体的上侧。空气应从箱体底部循环至顶部，并应使用特殊的进气孔或排气孔。应允许冷却空气流过热的电子部件，并应防止短路。进风口和出风口应设置滤网，防止杂物进入箱体。其设计应确保自然对流有助于强制对流。设计进气口远离排气口。避免重复使用冷却空气。考虑到受热空气体积的膨胀，出口面积应为入口面积的两倍。开关电源等大型加热电子部件，应尽可能靠近进气口。确保散热器凹槽的方向与风向平行。散热器凹槽无法阻挡风道。

当风机安装在系统中时，由于结构限制，入口和出口经常堵塞，性能曲线会发生变化。根据实践经验，风机进出口应距屏障40mm，如有空间限制，应至少20mm。

通常，风机进出口的空气温度是选择风机的限制条件。在通风的情况下，风机吸入热空气，这将严重影响风机的寿命。对于风机制造商，60°C通常用作确定风机寿命MTBF的条件。如果风扇应用的环境温度高于60°C，风扇的寿命将每升高5°C减少一半。

在考虑是使用空气还是空气吹扫时，可以参考下表中空气吹扫和空气吹扫的比较。

1、送风不均匀，送风有一定的方向性，局部传热强，适用于加热装置集中的场合。送风均匀，适用于加热装置的分布相对均匀，风道较为复杂。

2.风机出口附近的流动主要为紊流。进入风机的流量主要是层流。

3风机工作温度较低，使用寿命较长。风扇在出风口的高温下工作，影响风扇的使用寿命。

4吹气时，在箱体内形成正压，可防止缝隙中的灰尘进入箱体。柜内有负压，缝隙中的灰尘会进入柜内。

还需要考虑腔室模块的散热设计。散热设计差，会使显示效果不好，出现色斑。在PCB上放置加热元件时，尽量考虑热量的均匀分布，不要将热量过多的元件聚集在PCB的某一部分。

以下以室外固定安装为例，讨论散热设计。

上图为强利巨彩光电有限公司在国外实际安装的室外固定LED显示屏，S10型全彩色粘贴在外侧

，亮度为5500CD，最大功率为923W。大型LED显示屏的散热方式为自然冷却。考虑到散热成本和散热质量，LED显示屏的散热方式为风扇空气强制冷却散热。

首先计算空气流量，计算公式为L=Wr/（cρ（TN-TL））

五十： 空气流量，m3/s；Wr：风冷散热；C： 空气比热容，kJ/（kg℃）；ρ：空气密度，kg/m3；Tn：箱体内部温度，℃；Tl：冷却系统输入的冷空气温度，°C

根据上面的公式，您可以知道，如果您想确保LED显示箱内的空气温度不超过TN℃，冷却系统需要输入冷风Wr/（Cρ（TN-TL））m3/s的进气口。

假设LED显示盒所需的散热量为W，考虑到自然冷却散热和辐射散热在盒子的整个散热过程中所起的作用很小，W被认为是空气强制冷却散热。LED显示屏内部热值的精确计算在工程上不容易实现，通常采用估算方法。根据经验可知，当以最大亮度播放静态白色图片时，A1688的加热功率约为300W，即Wr=。正常情况下，在LED显示屏中，热值约占整个屏幕热值的45%，驱动部分的热值约为整个屏幕热价的50%，控制器和连接线约占整个屏热值的5%。

空气的比热容和密度与空气的温度、湿度和压力有关。检查当地历史气候数据，考虑到最不利的气候条件，确定C=/（kg℃），ρ=/m3。

箱体内部温度TN，是指箱体中的最高空气温度，通常在箱体的上部。检查开关电源、驱动器IC和其他电子部件的规格，确定TN为60℃。

根据当地气候数据和安装特点，确定冷却系统输入的冷空气温度TL为40℃。

根据安装地点，采用通过风机吹风的散热方式。

选用公司常用风机，风量50CFM，折算为/s。因此，选择两台风机进行吹风。

设计完成后，需要通过实际测试进行验证。测试结果如下表所示。

实验温度记录表（单位℃，实验条件：40℃高温室，亮度12000Nit，全白静像）

高温对LED显示屏的可靠性影响很大，因此需要进行散热设计。对于室外固定LED显示屏，应先进行大屏幕的散热设计，然后进行箱体和模块的散热设计。散热设计，需要先做计划，计算无问题，然后做样机试验验证。测试并验证LED显示屏没有问题，在实际工作中不会出现高温问题。