چرا نمایشگرهای LED گرما تولید می کنند؟
تراشه های LED کاملاً کارآمد نیستند. بخشی از انرژی الکتریکی مصرفی آنها به نور تبدیل می شود، اما سهم قابل توجهی - بسته به نوع تراشه و جریان حرکتی - به عنوان گرما آزاد می شود. آی سی های درایور، واحدهای منبع تغذیه، و ردپای PCB همگی بار حرارتی اضافی را به همراه دارند.
در یک پنل LED متراکم، صدها یا هزاران جزء به طور همزمان در یک محفظه محدود کار می کنند. بدون یک مسیر موثر برای خروج گرما، دما در سطح جزء می تواند فراتر از محدوده عملیاتی نامی افزایش یابد.
دمای بالا با ال ای دی ها چه می کند
رابطه بین دمای اتصال و عملکرد LED به خوبی-در مهندسی نیمه هادی مستند شده است. با افزایش دمای محل اتصال:
- بازده نوری کاهش می یابد.LED ها در هر وات نور کمتری تولید می کنند، به این معنی که نمایشگر برای حفظ روشنایی یکسان باید تراشه ها را سخت تر هدایت کند - ایجاد یک حلقه بازخورد که گرما را بیشتر افزایش می دهد.
- تغییر رنگ رخ می دهد.رنگ های LED مختلف (قرمز، سبز، آبی) با سرعت های متفاوتی به دما پاسخ می دهند. ال ای دی های قرمز به ویژه به تغییرات حرارتی حساس هستند. از آنجایی که دماها در یک پانل متفاوت میشوند، یکنواختی رنگ - گاهی بهطور مشهود، گاهی به روشهایی که فقط از طریق تجهیزات کالیبراسیون قابل تشخیص است، کاهش مییابد.
- تخریب تسریع شده از معادله آرنیوس پیروی می کندبه طور کلی، هر 10 درجه افزایش بالاتر از دمای کاری نامی می تواند تقریباً طول عمر قطعات نیمه هادی را به نصف کاهش دهد. برای نمایشگری که 24 ساعت شبانه روز کار می کند، این تفاوت به سرعت جمع می شود.
رویکردهای مدیریت حرارتی در نمایشگرهای LED
1. خنک کننده غیرفعال: هیت سینک ها و طراحی کابینت
بیشتر نمایشگرهای-پیکسلی-پیچ ثابت و کوچک داخلی به مدیریت حرارتی منفعل - متکی هستند، به این معنی که گرما از طریق PCB و کابینت بدون استفاده از فن از قطعات خارج میشود.
کابینتهای قالبسازی{0}}آلومینیوم در این امر مؤثر هستند، زیرا آلومینیوم رسانایی حرارتی بالایی دارد و میتوان آن را با کانالهای داخلی که سطح بزرگتری برای اتلاف گرما ایجاد میکنند، ماشینکاری کرد. مسطح بودن و جرم کابینت نیز مهم است: کابینتی که تماس ثابت بین PCB و محفظه را حفظ می کند، گرما را به طور موثرتری نسبت به کابینت با شکاف های ناشی از تلرانس ماشینکاری منتقل می کند.
2. خنک کننده فعال: جریان هوای اجباری
نمایشگرهای LED در فضای باز، به ویژه نصبهای ثابت با فرمت بزرگ، اغلب از خنککننده فعال مبتنی بر فن استفاده میکنند. فن ها هوای محیط را به قطعات داخلی کشیده و گرما را از طریق دریچه های داخل کابینت خارج می کنند.
معاوضه-معمولاً تعمیر و نگهداری است: فنها حاوی قطعات متحرکی هستند که در طول زمان فرسوده میشوند و دریچهها برای مؤثر ماندن به تمیز کردن دورهای نیاز دارند، بهویژه در محیطهای پر گرد و غبار یا آلودگی{1}. خرابی فن در یک ماژول فوراً باعث آسیب قابل مشاهده نمی شود، اما عملکرد پایدار بالاتر از حد حرارتی، تخریب ترکیبات را بی سر و صدا می کند.
3. معماری کاتد مشترک و کاهش حرارتی
روش معمول تحویل برق کاتدی به جای یک ولتاژ مشترک، ولتاژهای جداگانه و کمتری را به LED های قرمز، سبز و آبی عرضه می کند. از آنجا که هر کانال رنگی تنها ولتاژ مورد نیاز خود را دریافت می کند، تلفات مقاومتی در سراسر مدار کاهش می یابد. انرژی تلف شده کمتر به معنای تولید گرمای کمتر در واحد خروجی نور است.
این رویکرد معماری بهویژه برای نمایشگرهای داخلی{0} با چگالی بالا، که در آن گزینههای خنککننده محدود هستند و اتلاف غیرفعال استراتژی مدیریت حرارتی اولیه است، مرتبط است.
4. طراحی منبع تغذیه
منابع تغذیه سوئیچینگ گرما را به عنوان محصول فرعی تبدیل ولتاژ تولید می کنند. PSUهای با راندمان بالاتر (با راندمان 90%+) نسبت انرژی تبدیل شده به گرما را کاهش می دهند. پیکربندیهای اضافی PSU نیز بار حرارتی را به جای تمرکز آن در یک واحد توزیع میکنند.
مدارهای مانیتورینگ و حفاظت دما
سیستم های کنترل صفحه نمایش LED مدرن معمولاً شامل سنسورهای حرارتی در سطح ماژول یا کابینت هستند. این سنسورها دادهها را به سیستم کنترل میرسانند که میتواند روشنایی را کاهش دهد، آلارمها را ایجاد کند یا در موارد شدید، بخشهایی از نمایشگر را خاموش کند تا از آسیب دیدن قطعات جلوگیری شود.
خریدارانی که تاسیسات بزرگ را خریداری می کنند باید بررسی کنند که آیا حفاظت حرارتی در سیستم عامل کنترل کننده گنجانده شده است یا خیر و آیا می توان به داده های دما از راه دور از طریق نرم افزار مدیریت دسترسی داشت یا خیر.
مفاهیم برای محیط نصب
مدیریت حرارتی در خود نمایشگر متوقف نمی شود. محیط نصب تأثیر مستقیمی بر رفتار حرارتی نمایشگر دارد:
سازه های نصب محصورمی تواند گرما را در اطراف قسمت پشتی نمایشگر به دام بیندازد و کارایی طرح های{0}}تهویه شده عقب را کاهش دهد.
دمای محیطخط پایه را تعیین می کند که دمای داخلی از آن بالا می رود. یک نمایشگر نصب شده در یک فضای داخلی کنترل شده{1}}در شرایط حرارتی کاملاً متفاوتی نسبت به نمایشگری که در فضای باز و زیر نور مستقیم خورشید در آب و هوای گرم نصب می شود، کار می کند.
فاصله تهویهدر قسمت پشتی تاسیسات ثابت اغلب توسط سازنده مشخص می شود. نادیده گرفتن این الزامات ترخیص کالا یکی از شایع ترین علل خرابی زودرس قطعات در تاسیسات دائمی است.
نتیجه گیری
گرما یک محصول طبیعی- عملکرد صفحه نمایش LED است. سوال مربوطه این نیست که آیا گرما وجود دارد یا خیر، بلکه این است که آیا طراحی نمایشگر مسیرهای مناسبی را برای دفع آن قبل از متمرکز شدن در سطح جزء فراهم می کند یا خیر.
مواد کابینت، معماری جریان هوا، راندمان منبع تغذیه و توپولوژی مدار هر کدام نقش دارند. درک این عوامل به خریداران و نصابان کمک میکند تا انتظارات واقعبینانه-قابلیت اطمینان طولانیمدت داشته باشند و برای شرایط نصب مناسب برنامهریزی کنند.