室外ＬＥＤ显示屏热分析 led室外显示屏多钱一平方

　　摘要：探讨了室外LED大屏幕结构设计中的热量计算，对冬季和夏季两种环境下LED显示屏的温度要求进行了论述，并分析计算了显示屏内部高温环境下的换气量和低温条件下的供热量，为控温设备提供了参考依据。
　　关键词：LED显示屏；热源；换气量；热交换
　　中图分类号：TN141 文献标识码：B
　　
　　Thermal Analysis of Outdoor LED Display
　　
　　LI Li
　　(Electronic Research and Design Institute Co.,Ltd of Liaoning Province,
　　Shenyang 110001, China)
　　
　　Abstract:This paper discusses the outdoor LED large screen in the structural design of the heat. Winter and summer under two LED display temperature requirements are discussed and calculated display of the internal environment of high temperature and ventilation under the conditions of low temperature for the heat, temperature control equipment provided for reference.
　　Keywords: LED display; heat; ventilation; heat exchange
　　
　　 LED显示屏具有高亮度、安装灵活、高效低耗等优点，近年来在许多领域得到了广泛的应用。室外LED显示屏，由于受外部温度变化的影响较大，工作时对内部温度的控制十分重要。根据演播的要求，室外LED显示屏背对阳光，所以显示屏正面不受阳光照射。显示屏热设计主要考虑在冬夏两季内部的温度要求。因为在夏季，显示屏内部除了本身工作时产生的热量外，还要受到外部阳光的照射并通过壳体传入内部的热量的影响，这时内部温度相当高;而在冬季为了保证显示屏的正常工作，要求内部保持一定的温度。
　　
　　1显示屏内部热量及外部热源分析
　　
　　 显示屏内部的热量主要来源于540多块电源产生的热量，每个电源的功率是100W，其中部分电源直接给6万多个发光二极管作能源。发光管置于显示屏壳体外表面，单只发光管消耗0.6W的电能。工作时显示屏发光部分最大消耗的热量是36kW，所以壳体内部致少要18W的热量。如果计算太阳辐射进壳体内部的热量可按下式得出：
　　Q=KF(tW-tN)(1)
　　式中： Q ―― 太阳辐射和外部空气综合作用下通过壳体结构传进内部的量，W；
　　 K ―― 传热系数；
　　 F ――壳体受辐射的传热面积，m2；
　　 tw ―― 冷负荷计算温度，℃；
　　 tn ――壳体内部空气温度，℃。
　　 由于夏季室外空气温度最高时是午后三点左右，所以tw = 38.4℃。另外除了显示屏正面外，其它5个面都装有泡沫聚苯乙烯和石棉板夹层。最外层是钢板。传热系数可按下式来求：
　　 Ｋ＝■（2）
　　 式中：λ ――各材料的导热系数，W / m ・℃；
　　 δ ―― 各材料的厚度，m；
　　 αw ――壳体外表面的表面传热系数，25W / m・℃；
　　 αn ――内表面的表面传热系数，8.7 / m2・℃。
　　 钢结构的外层钢板厚为δ1 = 0.00lm；中层泡沫厚δ2 = 0.03m；而石棉板厚δ3 = 0.005m。几种材料的导热系数分别是λ1 = 45W / m・℃；λ2 = 0.035W / m・℃；λ3 = 0.116W / m・℃；这样求得的传热系数K=0.95W / m2・℃。如果内部温度tn 为 20℃，面积F取60m2，可根据（1）式计算出Q：
　　 Q=KF(tW-tN) =0.95×60×18.4=1048.8W
　　(3)
　　2高温条件下换气量分析
　　
　　 当室外空气温度高于壳体内部温度时，在显示屏工作状态下内部的温度会很快上升。这时就要考虑采取降温措施，方法有强迫风冷或装设空调等。如果把内部电源产生的热量和外部阳光福射进壳体内部的热量看成是全部余热，这样可按下式算出换气量：
　　 L=■ （4）
　　 式中:L――通风换气量，m3 / h；
　　 Q――余热量，千卡 / h；
　　 Cp ―― 空气的比热，千卡 / kg ・℃；
　　 ρ ―― 进入空气的密度，kg / m3；
　　 tp ―― 排出空气的温度，℃；
　　 tj ―― 进入空气的温度，℃。
　　 显示屏工作时要求最佳环境温度是20 ~ 27℃。如果进入空气的温度是15℃，这时的空气比热Cp = 0.24千卡 / Kg ・℃。空气的密度为ρ = 1.23 kg / m3。根据（4）式求出：
　　 L=■ =4612.7m■/h(5)
　　 下面论述一下空调器的选择。原则就是制冷量应大于或等于结构内部总耗冷量。一般要求内部温度在27℃。其次就是空气循环量和制热量。根据显示屏的特殊环境条件宜采用冷热两用窗式空调。该种类空调器制冷及制热量都在5kW以上。空气循环量都在l,000m3 / h左右。这样在显示屏内部装设两台以上空调器即可达到较理想的环境温度。
　　
　　3低温环境下的内部供热分析
　　
　　 在室外环境温度较低时，显示屏内部温度也很低。特别是在冬季，为保证集成电路正常工作，要求内部温度在15℃以上。有效的方法是在顶棚或壳体内部后背面上，装设电热电缆或电热织物等发热体。也可装在壳体内部的最低层。经过加热后的辐射板，其板面以辐射和对流两种形式与内部其它表面和空气进行热交换，热交换的热量可通过辐射和对流而获得。辐射热量由下式计算：
　　 Q■=4.98(■)■-(■)■(6)
　　 式中:Qf―― 辐射传热量，W / m2；
　　 Tpj――辐射板表面的平均温度，K；
　　 Tf ―― 非加热表面的平均温度，K。
　　 如果辐射板表面温度取Tpj = 323 K (50℃)；非加热面温度Tf = 273 K(0℃)，可以得Qf= 265W / m2。辐射板的对流传热可看成自然对流，它受结构内部开关形状等因素影响，设计时可近似地认为对流传热仅与板面温度和结构内部空气温度有关，这样可用简化了的方程来计算版面的对流传热量。对于单位地面面积对流传热量可用下式计算：
　　 Qd=α(tpj-tn)n(7)
　　 式中Qd为对流传热量(W / m2)。如果取tpj和tn分别为50℃和5℃，地面辐射板和墙面板的α分别为2.17和1.78，n为1.31和1.32。那么对于结构内部同时装有地面和墙面辐射板时，Qd =588.6 W / m2。这时可求得内部热交换的总热量是853.6 W / m2。这只是理论计算值，而实际情况是复杂的。根据季节变化内部空气温度差别很大，这要视具体需要而装设辐射板。为了达到结构内部的空气热平衡，一般在冬季采用外部机械进风和内部空气再循环供热方式。综合评价所选择的加热方式既要考虑环境、结构、技术指标，也要考虑经济等因素。
　　
　　4结语
　　
　　 室外LED显示屏是全封闭结构，冬季选择辐射板方式较合理，但同时也考虑夏季的降温要求，这样从经济角度来讲，夏季选取通过风道进行机械送风的方式较好，只是冬季全部采用结构内部再循环空气。
　　
　　参考文献
　　[1]GB50019-2003，《采暖通风与空气调节设计规范》[S].
　　[2]邱成悌，赵�殳，蒋全兴.电子设备结构设计原理[M].南京：东南大学出版社，2005.
　　[3]齐昆，陈旭.大功率LED封装界面材料的热分析[J].电子与封装，2007，7（6）：8-12.省略。
　　
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