某室内电子显示屏模组结构热设计
张海攀 杨佳
1．西安交通大学信息中心陕西西安710049；2．中固科学院西安光学精密机械研究所陕西西安
【摘要】分析了在像素间距为4 mm的室内显示屏模纽结构中的热设计．采用多处导流技术，使模组内形成风道。使热空气能及时有效的排出。比较好的解次了模组的散热问题．
【关键词】热设计 模组 导流技术 风道
中图分类号：F40文献标识码：A文章编号：1009．4067(201 1)08．291．02
1、引言
UD显示屏按照其工作环境通常分为室内显示屏和室外显示屏两种类型。为了适应实际使用的需求．使其能在高／低温环境下可靠工作，环境防护(温度、太阳辐射、低气压等)问题在LED显示屏的模组结构设计中显的非常重要。另外，室内显示屏因为其像灯的显示像素密度高。单位面积的像灯驱动芯片发热量比普通室外显示屏高很多，而随着集成电路和大规模集成电路的使用，室内显示屏的结构设计向小型化方向发展，散热密度增大，对显示屏模组的热设计提出越来越高的要求。同时，由于电磁兼容设计的要求，带来大量的热设计问题．因此，LED显示屏模组结构上的热环境防护设计显得特别重要。本文提出了一种新的结构热设计方法，可以非常有效地提高显示屏模组的散热性能。
2、热设计的原则
2．1．热传递方式
热从热源传递到其它物体或介质的过程叫做热传递。传导．对流和辐射是热传递的三种主要方式。从微观角度上说：热流是由分子间的相互作用产生的。通常状况下，为了有效的达到热传导的目的，应该加大材料的接触面积、缩短传导路径，传导路径中不要使用隔热元件以及选择传热系数大的传导元件。同时有效地利用对流和辐射也可以非常有效的提高系统的热传递性能．
2．2，热设计的原则
首先，对于采用自由对流空气冷却的设备，最好是将集成电路(或其它器件)按纵长方式排列·对于采用强制空气冷却的设备，最好是将集成电路(或其它器件)按横长方式排列．
其次。同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的最上流(入口处)，发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管，大规模集成电路等)放在冷却气流最下游．
第三．在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径，在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置。以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响。
第四．对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的底部)，千万不要将它放在发热器件的正上方，多个器件最好是在水平面上交错布局．
第五，设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所趴在设计时要研究空气流动路径，合理配置器件或印制电路板。空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动，所以在印制电路板七配置器件时。要避免在某个区域留有较大的空域。整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题。
大量实践经验表明，采用合理的器件排列方式，可以有效地降低印制电路的温升，从而使器件及设备的故障率明显下降．
3、结构热设计
3．1、模组简介
根据总体方案，单个模组的像素点数为96点×96点(列×行)，模组内包括像灯模块、箱体组件．驱动(控制)电源，模组控制板，风扇．滤波器．温控器，电源接口．数据接I：1等。模组的外形尺寸为422mm×422mm×165ram．在模组的正面安装有18个像灯模块(单个像灯模块的像素点数为32点×16点)，模组背面为后维护使用的门．门上安装有2个350W的驱动(控制)电源，1个风扇、1个滤波器，1个温控器，2个电源接口及2个数据接口，1个模组控制板安装在箱体内的侧壁上．经过计算，单个模组的热功率最大可达400w，如不采取合理的散热措施．将影响模组的正常工作，使显示屏不能正常播放图像，甚至造成像灯模块损坏．因此必须全面考虑模组的散热方案．
3．2、设计方案
本方案主要采取以下散热措施：1)，每个像灯模块上有12个62726驱动芯片。功率各为1．5W，为像灯模块上主要的发热元件。须对其进行局部散热。方案采用图3．1所示的结构形式，通过传导方式散热。箱体组件中用于安装像灯模块的面板采用3ram厚的铝质板材经过激光切割加工+绝缘氧化而成，铝板按照像灯驱动板上元器件的排布位置进行切割，将高度大于62726芯片高度的元器件所对应的铝板位置全部切割成孔。以保证在装配时62726芯片能紧贴铝板，以达到传导散热的目的。安装像灯模块前需在62726芯片表面涂上导热硅脂，以减少接触热阻。
2)、模组箱体采用风机抽风散热。考虑到门上安装的电气部件较多，故风机体积有所限制．本方案选用。ADDA。直流轴流风机(5V，型号为AD0805HB—D71)．该风机的具体参数如表3．1所示：
出风孔开在门的正中央位置．而进风孑L开在门的四周靠近折弯边的位置．门的内佣在出风孔的位置上安装风扇向外抽风，风扇上加装一个抽风筒，使抽风简的大端面接近箱体前面的灯板．这样对箱体内部空气的流动能起到导流的作用，使外部进来的冷空气能经过箱体内大部分的空间，并最终从贴近像灯安装面的地方流出葙体，这个过程能够最大限度的带走箱体内部的热量。同时也为电源不断供给冷空气。这样可以在模组内形成强迫对流。
4、结论
本文提出了一种新的显示屏模组热设计思路．对改善显示屏模组散热特性有很大作用。本模组在设计过程中通过一系列措旎，比较好地解决了散热问题，确保了产品性能。经实验证明，这样做能显著降低模组内的温度．为显示屏的持久稳定工作提供良好的保障。该方法可以进行技术推广，拓宽其应用领域。
参考文献
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【2】李明东，顾海州．一种3G移动通信基站的热设计仿真结构优化【J】．安全和电磁兼容．2 001
【3】赵富荣，杜贵州，杨佳．一种能降低反射率的显示屏覃板【P】．中国专利．CN200965574。2006
【4】赵殳．电子设备热控制技术【M】．西安．电子科技大学出版作者简介
1．张海擎，男，工程师．
2．杨佳，女，工程师，主要从事电子设备的结构设计工作．
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