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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  村田制作所在从2010年7月21日开幕的“TECHNO FRONTIER 2010(电源系统展)”上，展示了用于LED照明的数字电源电路。输入输出电容器采用了该公司的积层陶瓷电容器(MLCC)，可内置于直管型LED照明器具的管内。与采用铝电解电容器时相比，除了可缩小了产品尺寸外，还能延长产品寿命。输入电压支持AC100V以及200V两种。 此次展示的是村田制作所面向LED照明厂商Clear Sodick开发的电源模块。目前还只面向Clear Sodick供应，不过也在考虑面向其他公司销售事宜。Clear Sodick从事相当于20W、40W以及100W荧光灯的直管型LED照明业务，所有类型产品的电源模块可通用。 为了

  1、通过观察 LED 驱动电源 变压器 的外型来检查其是否有明显非正常现象。如线圈引线是否断裂、脱焊，绝缘材料是不是有烧焦痕迹，铁心紧固螺杆是否有松动，硅钢片有无锈蚀，绕组线、绝缘性测试。用万用表R×10k挡分别测量铁心与初级、初级与各次级、铁心与各次级、静电屏蔽层与衩次级、次级各绕组间的电阻值。万用表指针均应指在无穷大位置不动，否则，说明变压器绝缘性能不良。 3、线圈通断的检测。将万用表置于R×1挡，测试中，若某个绕组的电阻值为无穷大，则说明此绕组有断路性故障。 4、判别初、次级线圈。电源变压器初级引脚和次级引脚一般都是分别从两侧引出的，并且初级绕组多标有220V字样，次级绕组则标出标称电压值，如15V、24V、

  随着 LED电子显示屏 以及 LED 全彩屏的普及应用， LED显示屏 慢慢的变成了了当今信息社会的一到美丽的风景线，特别是在夜幕来临时，LED显示屏绽放出璀璨的画面令人们能感觉世界的缤纷多彩。然而随着LED显示屏应用场景范围的逐步扩大，LED显示屏出现的故障问题也慢慢变得多，那么到底如何测试出LED显示屏故障问题呢？下面由LED显示屏厂家为大家粗略地介绍。 1、电阻检测法， 将万用表调到电阻档，检测一块正常的电路板的某点的到地电阻值，再检测另一块相同的电路板的同一个点测试与正常的电阻值是否有不同，若不同则就确定了问题的范围。 2、电压检测法， 将万用表调到电压档，检测怀疑有问题的电路的某个点的到地电压，比较是否与正常值相似

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  去电源化设计 /

  #include hidef.h /* common defines and macros */ #include derivative.h /* derivative-specific definitions */ #define BUS_CLOCK 40000000 #define OSC_CLOCK 20000000 /***************************/ void INIT_PLL(void) { CLKSEL PLLCTL CRGINT SYNR=0X44; REFDV=0X81; PLLCTL=PLLCTL0X70; _a

  AC-DC电源转换拓扑结构比较 对于低功率AC-DC LED电源转换而言，可以再一次进行选择隔离型反激或非隔离降压等不同拓扑结构。所谓“隔离”,是指输入与输出之间采用变压器等进行电气隔离。这两种拓扑结构各有其特点。相比较而言，非隔离拓扑结构设计及电路板配置简单、电路板尺寸小、元件数量少、能效更高，而隔离拓扑结构易于满足安规要求，但磁学设计复杂，要求较大的电路板尺寸。本文将聚集于隔离型拓扑结构的AC-DC LED驱动器方案。 LED驱动器应用要求 对于LED通用照明应用而言，目前成本还相比来说较高，故高性比的LED驱动器无疑会更受青睐。此外，LED驱动器也应该具有高能效(低损耗)、高可靠性、符合电磁干扰(EMI)及谐波含量或功率因数(PF)等标准

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