浅析LED车载显示面板传导模型和影响散热效果进行计算校验测试数据和ANSYS软件

  随着LED生产的基本工艺的持续不断的发展，车载手机及其他显示需要亮度慢慢的升高，散热也就成了不得不面临的棘手问题。本文首先阐述了温度上升对LED性能的影响，研究影响散热效果的重要的因素，并结合车载显示等特点，提出了一种车载显示热学分析等效模型。然后针对目前车载显示主要是采用的被动式散热方式，通过对车载模型进行热学测试计算以及ANSYS软件仿真，最后通过对测试模拟结果的系统分析，给出参考结论，为改善当前LED高亮度显示的散热设计提出了指导性意见。

  面板行业对我们来说已不再陌生，在生活中随处可见，大到户外显示屏小到手机Pad这样的终端都有，而且随技术进步车载显示出货量占了更大比例。LED作为新型高效节能光源，进入显示领域已日趋成熟。并且对于高亮度的需求表明，在符合节能的前提下以产品为对象进行热管理就显得很重要。

  对LED而言，提高结温将引起器件各项性能改变和衰减。研究表明：温度高于某一数值后,LED失效率会以指数规律爬升。结温升高时LED光衰将显着加速，寿命显着降低。所以怎样通过合理散热设计来控制LED显示温升，是LED步入显示照明领域，特别是高亮显示亟待解决的一个难题。

  LED由两部分所组成,一部分是P型半导体,另一端是N型半导体,当这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N结”｡当电流通过导线作用于这个晶片的时候,就会以光子的形式发出能量,产生光｡LED工作过程中15%-25%的电能转化为光能,其余的电能转变成热能,使LED的温度升高｡

  综合考虑显示面板的各项要求,根据热量的传递主要有三种方式:热传导､热对流和热辐射｡其热量的流动有可能可以简单归结为如下过程:先是经过焊接层将热量传给固定LED的电路板,然后电路板通过导热介质将热量传车载显示LED散热研究文/朱玲吴春明随着LED生产的基本工艺技术的进步,车载手机等显示要求亮度的提升,散热问题成为必须要面对的一项难题｡本文首先阐述了温度上升对LED性能的影响,研究影响散热效果的重要的因素,并结合车载显示等特点,提出了一种车载显示热学分析等效模型｡接着根据当前车载显示中主要使用的被动式散热方式来进行了车载模型的热学测试计算和ANSYS软件仿真研究，最终通过系统分析试验仿真结果，给出了参考结论并对改进目前LED高亮度显示散热设计给出指导性建议。摘要给予背板并最终依靠背板和空气之间的对流来散发热量。其全过程可表示为：等效热阻模型。

  LED热源热阻→电路板热阻→导热介质热阻→背板热阻→对流热阻→大气散热方式:自然对流｡表1为各热阻标注含义｡

  传导型热阻,其阻值R=d/KA;对于对流型热阻,其阻值R=l/hA｡其中:d为厚度,K是材料的导热系数,h是对流系数,A是导热面积｡根据热欧姆定律,计算热阻整体公式为:R=ΔT/P,ΔT为温差,P为功耗。

  材料主要影响传导的热阻值,车载背光中较好的材质可以再一次进行选择热阻较低的LED,铝基板或者陶瓷基板,导热胶带以及铝背板｡结构影响为组装方式的改变,组装方式主要影响热源热流密度,热流密度越小温度越高,也可采取背板添加低肋片改善散热面积降低整体温度,车载背光环境和温度较高,大多采取自然对流,可通过阳极化或喷塑背板增加背板的辐射率改善散热效果｡当在以上因素都改变不了或已经都最好的情况下,LED结温仍然超过最大值,只可以通过降低功率来满足散热要求,前提是要光学实现用户要求｡

  热学评估首先要瞭解影响散热传导之各种材质导热系数、熟悉材料属性、功率热阻等等，然后透过经验公式对各种温度值进行简易的理论计算，接着对计算温度值进行了仿真校验，给出了初步的结论和修改完善意见，随后的实际温度测试产品做了对比校核。

  LED单灯电流80MA,42颗LED组装,单灯热阻30℃/W,整体功耗7.056W｡LED发热效率70%｡背板采用压铸铝材质｡最终热设计的目标为LED结温不超过最高结温120℃,PC导光板部位温度不超过黄化温度110℃,IC电路板温度不超过95℃,液晶玻璃温度不超过60℃｡

  散热背板有效散热面积0.032m2,通过牛顿冷却公式Δt=Q/h.A初步计算背板与空气之间温差为18.44℃,环境和温度Ta为25℃,得出背板温度Ts为43.44℃｡通过传导热阻计算公式R=d/k.A计算电路板热阻0.75℃/W,Rb为电路板热阻,TC为引脚温度,Tb为电路板温度,Ped单灯功率0.24W,由热阻整体公式为:R=ΔT/P推出引脚温度TC为48.962℃,LED单个热阻为30℃/W,按照如下公式(1)计算给出结温:

  采用ANSYS软件对理论计算结果进行仿真校验分析,导入热分析模型,模型最重要的包含LED列阵,电路板,导热胶带,散热背板,膜片｡根据各组件导热系数,设置对流系数以及辐射,这里对流采取自然对流方式,对流系数K取8W/M.K,辐射系数设置发亮金属ε=0.5,LED热流密度为41000W/m2｡图4为产品在环境和温度25℃时温度场分布图,根据仿真结果能够准确的看出Led引脚最高温度46.965℃,计算结温54.165℃,散热背板最高温度42.259℃｡与理论计算结果接近,导光板最高温度40.69℃,图5为产品在环境和温度85℃时温度场分布图,Led引脚最高温度104.7℃,计算结温111.9℃,散热背板最高温度100.15℃｡导光板最高温度98.633℃｡

  通过理论计算和ANSYS仿真，散热背板和引脚的温度均正常，在85°C的高温高湿环境下，理论计算的结温Tj=116.162°C小于LED的最高结温TJmax=120°C。PC导光板的模拟温度为98.663°C,不高于110°CPC黄化温度。由此可见，这款车载产品在功率材料的构造上都达到了散热设计的要求。

  为了验证计算以及仿真结果,实际产品做了热测试,实测为敞开测试,产品封闭组装起来温度会较敞开测试温度高｡表3为环境和温度为27.5℃产品测试的温度值,取点三处,看平均温度值,LED引脚平均温度测试48.9℃,推出结温56.1℃,背板平均温度39.16℃,能够准确的看出计算仿真温度比实测温度要高,整体背光散热符合要求｡

  图6为通过实际测试校验联合ANSYS仿真,依据考虑IC极限正常使用温度下导光板最高温度不超过95℃时环境和温度对应单灯电流变化曲线MA驱动时,环境和温度降为81℃,刚好满足导光板最高温度95℃｡

  本文根据现有LED车载显示面板传导模型和影响散热效果的6个重要的因素进行了计算校验测试数据和ANSYS软件仿真，并以一款车载产品为例，进行了具体的分析，以此来指导高散热效率显示背光的设计，这对于促进LED在显示面板上的使用有着重要的意义。

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  日光灯作为一种光亮柔和而有效的光源在整个世界广受欢迎，无论是在家居、商店、办公室、学校、超市、医院、剧场，还是在商业冰柜、广告灯箱、地铁、人行隧道、人防工程、夜市灯饰照明等，只要需要照明的地方均可见到日光灯。 传统的荧光日光灯其 电源 的利用率并不理想：附加镇流器功耗较大，开启时需要辅助高压；日光灯管内置的水银在废弃时无法处理，成为污染自然环境的公害。日光灯管的荧光粉在充入日光灯管过程中，含有较多量的汞(水银)，因此日光灯管破裂后，跑出来的水银蒸气对人体的危害较大。权威资料 显示 ：汞蒸气达0.04至3毫克时会使人在2至3月内慢性中毒，达1.2至8.5毫克时会诱发急性汞中毒，如若其量达到20毫克，会直接引发动物死亡。 作

  日光灯设计方案 /

  前几天学了点阵的显示，今天按自己的思路来总结一下。 首先介绍一下点阵的显示原理。点阵的电路图和之前学过的矩阵按键的电路图是相似的。 每个灯就等于坐标图中的一个点，具有唯一独特的坐标位置，这样就能够最终靠引脚的信号来控制每个灯的关和开 col管脚连接的是P0的八个引脚，row管脚连接的是595的八位并行输出端。 实验中采取的是逐列显示，通过P0控制八列每列逐列显示，其间通过595位移缓存器控制每列要亮的led灯。 74HC595是串入并出带有锁存功能移位寄存器.如图： 形象来说，14引脚是搬运工，11是进厂守门员，12是出厂守门员, 11出现上升沿时，从14引脚输入一位数据，一共重复八次 12引脚上升

  点阵】中的使用 /

  LED死灯现象在LED照明行业常常会出现，严重影响到了产品的质量和可靠性，也是众厂家关心的问题。LED死灯是由什么原因引发？该如何避免LED死灯的现象是本文探讨的重点。 LED死灯的原因 LED死灯的原因不外乎两种情况：其一，LED的漏电流过大造成PN结失效，使LED灯点不亮，这样的一种情况正常情况下不会影响其他的LED灯的工作； 其二，LED灯的内部连接引线断开，造成LED无电流通过而产生死灯，这样的一种情况会影响其他的LED灯的正常工作，原因是由于LED灯工作电压低（红黄橙 LED工作电压1.8V-2.2V，蓝绿白LED工作电压2.8-3.2V），一般都要用串、并联来联接，来适应不一样的工作电压，串联的LED灯越多影响越大，只

  灯珠损坏的可能原因 /

  创新的设计可大幅度减少元件数，来提升LED路灯和工矿灯的效率和可靠性并减小其尺寸。 美国加利福尼亚州圣何塞，2014年12月16日讯 – 高效率、高可靠性LED驱动器IC领域的领导者Power Integrations公司（纳斯达克股票代号：POWI）今日推出一款适用于LED路灯、工矿灯以及其他高功率LED照明应用的新参考设计。新参考设计RDR-382介绍的是一款使用Power Integrations的HiperPFS™-2 PFC控制器IC和HiperLCS™集成LLC功率级IC设计而成的恒流、43 V（额定）、150 W参考电源。 传统的双级驱动器采用独立的PFC级和LLC级，在产生恒压(CV)输出时需要多个

  一、定时器——Timer_A 在步入正题之前，我们先来了解一下MSP430F5529的定时器，本次实验个人会使用Timer_A定时器，这里必须要格外注意的是MSP430F5529一共有3个A类定时器，分别是Timer0_A5、Timer1_A3、Timer2_A3 在这里需要提一下的是Timer_A定时器有6种寄存器，都是以TAx开头，如果该寄存器涉及捕获比较单元的后面会有个n 上面我们大致了解了一下MSP430F5529有关定时器Timer_A的相关寄存器个数和A类定时器的个数，下面我们就寄存器配置办法来进行分析： 1、Timer_A框图 在学习使用Timer_A之前我们肯定要先大致了解一下Timer_A的流程框图，这有助于我

  灯闪烁实验（含Timer_A分析） /

  专业人士结合实际经验，总结出适用于各体育场馆的LED显示屏的13条要求，供各位参考。 一、显示屏的安装的地方和数 1、除特殊情况外，宜使场馆内正式固定座位的观众95%以上满足最大视距要求。 2、比赛现场的运动员、教练员和裁判员(跳水比赛中现场打分裁判员除外)都能够方便地清楚地看见屏幕显示的内容。 二、可靠性 体育场馆显示屏的可靠性应符合SJ/T11141-2003中5.10的要求。 三、安全 1、体育场馆显示屏的安全要求应符合SJ/T11141-2003中5.4的要求。 2、体育场馆中的显示屏应单独供电，应符合SJ/T11141-2003中5.8的要求。体育场馆显示屏电缆线路施工验

  屏的13条要求 /

  1 /**************************************************************************** 2 * 文件名: main.c 3 * 内容简述: 4 * 5 * 演示的是3个蓝色LED（LED1-LED3) 轮流闪烁 6 7 定义： 8 LED1-LED3 ---V6——V8 9 V6----- PB5-LED1 10 V7----- PD6-LED2（仅V2，V2.1 V3板） 11 V8----- PD3-LED3（仅V2，V2.1 V3板） 12 13 基于MDK版本： 3.8 14

  差模噪声电流沿差动方向流动 传导噪声的对策分三种情况实施：①差模噪声较大、共模噪声较小时；②共模噪声较大、差模噪声较小时；③两种噪声都比较大时。 首先介绍一下①差模噪声较大、共模噪声较小时的对策。差模噪声的电流在AC电源线上沿差动方向流动。因此，无法在普通的共模扼流圈上衰减。这是因为，共模扼流圈对于同相方向（共模）的电流会产生电感，但对于差动方向（差模）的电流几乎不产生电感。 因此，作为差模噪声的对策，一般都会采用差模扼流圈和接在AC电源线两端的电容器（以下简称“X电容”）。通过这两个部件，在被测物体内形成使流经AC电源线的差模噪声电流返回噪声源的路径（图7（a））。 图7：利用差模扼流圈和X电容抑制电磁

  灯泡的噪声对策（二）：部件的选择和配置最为关键 /

  使用 TI Fusion Digital Power Designer 软件工具和 TPSM846C23 PMBus 电源模块进行设计

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