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金合光电:全彩LED显示屏散热解决方案

2019-01-25 831

近些年来全彩LED显示屏技术作为新一代科研技术受到广泛关注,全彩屏功率变大,散热问题日益加剧。经过长期观察研究发现,LED光衰和其寿命是直接与其结温有关,散热结构不好温度越高,屏幕寿命就越短。


全彩LED显示屏


与过去的灯条不同,能量损耗虽然大,但多数都是通过红外线放射出去,能量转换将光源热量减少,解决好LED屏问题将会进一步提高LED全彩屏性能。


全彩屏发热原因:

LED全彩屏发热主要原因还是能量转换,电能与光能之间并没完全转化。LED的光效只有100lm/W,其电光转换约30%,电能转化热能约70%。


结温导致两个因素:


1.内部量子效率不高,也就是在电子和空穴复合时,并不能100%都产生光子,通常称为由“电流泄漏”而使PN区载流子的复合率降低。泄漏电流乘以电压就是这部分的功率,也就是转化为热能,但这部分不占主要成分,因为内部光子效率已经接近90%。


2.内部产生的光子无法全部射出到芯片外部而最后转化为热量,这部分是主要的,因为这种称为外部量子效率只有30%左右,大部分都转化为热量了。

灯条的光效很低,只有15lm/W左右,但是它几乎将所有的电能都转化为光能而辐射出去,因为大部分的辐射能是红外线,所以光效很低,但是却免除了散热的问题。


全彩屏散热解决方式:


两个方面入手,封装前与封装后,可以简单理解为芯片散热与灯具散热。Led芯片散热主要与衬底和电路的选择与工艺有关,因为任何LED都会制成灯具,所以LED芯片所产生的热量最后总是通过灯具的外壳散到空气中去。如果散热不好,因为LED芯片的热容量很小,一点点热量的积累就会使得芯片的结温迅速提高,如果长时期工作在高温的状态,它的寿命就会很快缩短。然而这些热量要能够真正引导出芯片到达外部空气,要经过很多途径。具体来说,LED芯片所产生的热,从它的金属散热块出来,先经过焊料到铝基板的PCB,再通过导热胶才到铝散热器。所以LED灯具的散热实际上包括导热和散热两个部分。


然而LED灯壳散热依据功率大小及使用场所,也会有不同的选择。主要有以下几种散热方法:

铝散热鳍片:这是最常见的散热方式,用铝散热鳍片做为外壳的一部分来增加散热面积。


导热塑料壳:在塑料外壳注塑时填充导热材料,增加塑料外壳导热、散热能力。


空气流体力学:利用灯壳外形,制造出对流空气,这是最低成本的加强散热方式。


风扇:灯壳内部用长寿高效风扇加强散热,造价低,效果好。不过要换风扇就是麻烦些,也不适用于户外,这种设计较为少见。


导热管:利用导热管技术,将热量由LED芯片导到外壳散热鳍片。在大型灯具,如路灯 等是常见的设计。


表面辐射散热处理:灯壳表面做辐射散热处理,简单的就是涂抹志盛威华辐射散热涂料,可以将热量用辐射方式带离灯壳表面。


以下介绍一种新型的散热涂料:ZS-411辐射散热降温涂料,涂料涂层具有高热传导率和较大的散热表面积,同时在相当宽的波长范围内(1-20μm)具有高辐射率,可以显著提高包括传导、对流、辐射散热的综合性能。


这种涂料采用高性能散热溶液,该散热溶液具有较高的可见光和近红外光反射率、较高的热红外发射率和稳定性等特殊性能,同时还具有良好的物理性能、化学性能和良好的施工性多种复合性,该散热溶液工作原理是靠无机胶体微粒(小于100纳米)发生凝聚而产生结合力。涂料溶液里添加纳米碳管等具有较高的热传导率和发射性的材料,能使涂层表面呈现宏观光洁微观粗糙的形貌的纳米材料组元,可以大大增加散热装置与外界的接触面积,显著提升散热效果。同时加入大量被电子跃迁过的多种尖晶石作为复合红外辐射体,既增加了杂质能级,提高了红外辐射系数,又保持了相应的热稳定性、耐热性。


目前全彩LED显示屏的问题是散热引起寿命低,为此想要解决散热这一块,还需要业内人员重视并努力提高散热问题,提高全彩屏使用寿命。


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