مقدمة
عندما نشتري يعرض الصمامكثيرًا ما نسمع عبارات مثل "شاشة LED هذه تتميز بتبديد جيد للحرارة". لماذا تقول ذلك؟ هل تبديد الحرارة مهم جدًا لشاشات LED؟ هذه المقالة تجيب على هذا السؤال.
جدول المحتويات
1. مقدمة موجزة عن آلية تبديد الحرارة لشاشات LED
تُولّد شاشات LED حرارة أثناء التشغيل. إذا لم يتم تبديد الحرارة في الوقت المناسب، سترتفع درجة حرارة رقاقة LED، مما يؤثر على كفاءتها الضوئية وعمرها الافتراضي.
لذلك، فإن آلية تبديد الحرارة تشكل جزءًا مهمًا للغاية من تصميم شاشات LED.
تأتي الحرارة في شاشات LED بشكل أساسي من شرائح LED ودوائر القيادة ووحدات الطاقة.
1.1). توليد الحرارة من شريحة LED:
عندما تصدر رقائق LED الضوء، لا يمكن تحويل كل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية، وسيتم تحويل جزء كبير منها إلى طاقة حرارية.
بشكل عام، تبلغ كفاءة التحويل الكهروضوئي لرقائق LED حوالي 30% - 40%، أي أن 60% - 70% من الطاقة الكهربائية الداخلة تُحوّل إلى حرارة.
علاوة على ذلك، كلما ارتفعت درجة حرارة الشريحة، انخفضت كفاءتها الضوئية.
على سبيل المثال، تعمل شريحة LED بشكل جيد في درجة الحرارة العادية، ولكن عندما ترتفع درجة حرارتها بسبب سوء تبديد الحرارة، سيصبح الضوء الذي تنبعث منه باهتًا، وقد يصبح اللون غير دقيق.
إنه مثل المصباح الكهربائي، الذي سيصبح باهتًا أو حتى يحترق إذا كان ساخنًا جدًا.
1.2). توليد الحرارة من دائرة القيادة ووحدة الطاقة:
بالإضافة إلى رقاقة LED، تُولّد دائرة التشغيل ووحدة الطاقة حرارة أيضًا. تُعتبر دائرة التشغيل بمثابة "قائد" رقاقة LED.
يتحكم هذا النظام في حالة عمل الشريحة، ويستهلك خلال هذه العملية بعض الكهرباء ويولد حرارة. أما وحدة الطاقة، فتقوم بتحويل الطاقة الكهربائية الداخلة إلى طاقة كهربائية مناسبة لشريحة LED.
هذه العملية التحويلية ليست فعالة بنسبة 100%، وسيتم تحويل بعض الطاقة الكهربائية إلى حرارة وتبديدها.
إذا تم حبس كل هذه الحرارة بالداخل، فإن شاشة LED بأكملها ستصبح مثل "موقد صغير"، وستصبح أكثر سخونة.
2. التفاعلات المتسلسلة التي قد تحدث بسبب عدم كفاية تبديد الحرارة لشاشة LED
إذا كان تبديد الحرارة في شاشة LED ضعيفًا، فستكون هناك مشاكل عديدة، تمامًا مثل أحجار الدومينو، حيث يسقط أحدها، ويليه سلسلة من المشاكل. دعونا نتحدث بالتفصيل عن التفاعلات المتسلسلة الناتجة عن ضعف تبديد الحرارة.
1) يتم تقليل أداء شرائح LED بشكل كبير
1.1). سطوع يصبح خافتًا:
رقائق LED حساسة جدًا لدرجة الحرارة. تخيلوا: تعمل الرقاقة بكفاءة في درجات الحرارة العادية، والسطوع كافٍ.
ولكن إذا لم يكن تبديد الحرارة جيدًا وارتفعت درجة الحرارة، فسوف يصبح السطوع أقل وأقل.
على سبيل المثال، أ شاشة عرض LED خارجية ستصبح رمادية اللون وباهتة عندما تشرق الشمس في الصيف، ولا تستطيع عملية تبديد الحرارة مواكبة ذلك.
تصبح الصورة الأصلية الساطعة باهتة، ولا يمكن رؤية المحتوى المعروض بوضوح من مسافة بعيدة.
تُظهر البيانات أنه مع كل زيادة في درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، قد تنخفض كفاءة إضاءة شريحة LED بمقدار 5%-10%. بمجرد انخفاض السطوع، سينخفض تأثير شاشة العرض بالكامل بشكل كبير.
1.2). يصبح اللون فوضويًا:
ستؤدي درجة الحرارة المرتفعة أيضًا إلى انحراف لون شريحة LED. الأمر أشبه بالطلاء. تم ضبط اللون جيدًا، ولكن مع ارتفاع درجة الحرارة، تغير لون الصبغة.
قد يتحول اللون الأحمر إلى برتقالي، وقد يتحول اللون الأزرق إلى أرجواني، وسيصبح لون شاشة العرض بأكملها مشوهًا.
في بعض المناسبات حيث تكون متطلبات اللون عالية بشكل خاص، مثل شاشات LED المستخدمة في منصة العروض والفنون المعارضإذا لم يكن اللون دقيقًا، فسيتم إتلاف التأثير تمامًا.
1.3). يتم تقصير العمر بشكل كبير:
رقائق LED كالبشر. تشيخ أجسامها أسرع في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. كلما ارتفعت درجة الحرارة، تَعَمَّرت مكونات الشريحة أسرع وقُصِّر عمرها الافتراضي.
قد تتعطل شريحة LED التي يمكن استخدامها لمدة 50000 ساعة بعد 20000 ساعة إذا عملت في درجات حرارة عالية لفترة طويلة.
هذا مثل سيارة يمكنها أن تسير مسافة 200 ألف كيلومتر، ولكن إذا كانت تسير بشكل متكرر في ظروف طريق سيئة ودرجات حرارة عالية، فقد يتم التخلص منها بعد 100 ألف كيلومتر.
2) دائرة القيادة في حالة سيئة
2.1). تتعطل المكونات في أي وقت:
المقاومات والمكثفات في دائرة التشغيل تُشبه "القنابل الصغيرة" عند درجات الحرارة العالية، وقد تتعطل في أي لحظة. على سبيل المثال، المكثفات الإلكتروليتية حساسة للغاية لدرجة الحرارة.
ستؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تبخر الإلكتروليتات الموجودة داخلها، مما يؤدي إلى تقليل سعتها، وفي النهاية فشلها المباشر.
بمجرد تعطل هذه المكونات، لن تعمل دائرة القيادة بشكل صحيح، وستواجه الشاشة مشاكل مختلفة، مثل الوميض وتشويه الشاشة وما إلى ذلك.
2.2). نقل الإشارة فوضوي:
ستؤثر درجة الحرارة المرتفعة أيضًا على استقرار دائرة القيادة، مما يجعل نقل الإشارة فوضويًا.
إشارة الصورة التي يُفترض أن تُنقل بدقة قد تتشوّه وتتأخر في درجات الحرارة العالية. وكما هو الحال عند إجراء مكالمة هاتفية، إذا لم تكن الإشارة جيدة، فسيكون الصوت متقطعًا وغير واضح.
في حالة وجود مشكلة في نقل الإشارة لشاشة LED، ستتعطل الصورة وتتشوه، مما يؤثر بشكل خطير على تجربة المشاهدة.
2.3). يزداد خطر حدوث ماس كهربائي بشكل كبير:
قد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أيضًا إلى ذوبان وصلات اللحام في لوحة الدائرة، وهي أشبه بأساسات المنازل، إذ تكون مفكوكة، مما يسهل حدوث مشاكل. بمجرد ذوبان وصلات اللحام، قد يحدث قصر كهربائي في الدائرة.
على أقل تقدير، لن تعمل الشاشة بشكل صحيح، وفي أسوأ الأحوال، قد تُسبب حوادث سلامة كالحرائق. تخيّل لو اشتعلت النيران في شاشة LED خارجية كبيرة بسبب ماس كهربائي؛ ستكون العواقب وخيمة.
3) انخفاض كفاءة وحدة الطاقة
3.1). استهلاك الطاقة في ارتفاع:
تصبح وحدة الطاقة مثل "الرجل الكسول" في درجات الحرارة المرتفعة، وتصبح كفاءة عملها منخفضة بشكل خاص.
يمكنه تحويل طاقة الإدخال بكفاءة إلى الطاقة المطلوبة للشاشة، ولكن عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة، فإنه يستهلك المزيد من الطاقة للحفاظ على طاقة الإخراج.
على سبيل المثال، تكون وحدة الطاقة فعالة بمقدار 90% في درجة حرارة الغرفة، ولكنها قد تكون فعالة بمقدار 85% فقط في درجات الحرارة العالية.
وبهذه الطريقة، سيزداد استهلاك الطاقة للشاشة بشكل كبير، مما لن يؤدي إلى هدر الكهرباء فحسب، بل سيؤدي أيضًا إلى زيادة تكاليف التشغيل.
3.2). التشغيل المتكرر للحماية من ارتفاع درجة الحرارة:
عادةً ما تحتوي وحدة الطاقة على وظيفة حماية من ارتفاع درجة الحرارة. عند ارتفاع درجة الحرارة بشكل كبير، سيتم إيقاف تشغيلها تلقائيًا لتجنب التلف.
ولكن إذا لم يكن تبديد الحرارة جيدًا ولا يمكن خفض درجة الحرارة، فسيتم تشغيل الحماية من الحرارة الزائدة بشكل متكرر.
هذا يشبه شخصًا متعبًا جدًا من العمل ويحتاج إلى استراحة في أي وقت. إذا تم إيقاف تشغيل وحدة الطاقة بشكل متكرر، فستُعاد تشغيل الشاشة أو تتعطل بشكل متكرر، مما يؤثر بشكل خطير على الاستخدام العادي.
4) يتدهور الأداء العام لشاشة العرض
4.1). التوحيد يصبح فوضى:
سيؤدي ضعف تبديد الحرارة إلى اختلاف درجات الحرارة في مناطق مختلفة من شاشة العرض، مثل قطعة القماش؛ بعض الأماكن تكون أغمق، وبعض الأماكن تكون أفتح.
تختلف درجة حرارة شرائح LED في المناطق المختلفة، وسيكون التأثير الضوئي مختلفًا، مما يؤدي إلى سطوع غير متساوٍ واختلافات في اللون.
في بعض المناسبات التي تتطلب تأثيرات عرض عالية، مثل شاشات الإعلان في مراكز التسوق ولوحات النتائج في الملاعبسيؤدي ضعف التوحيد إلى جعل شاشة العرض بأكملها تبدو قبيحة بشكل خاص.
4.2). انخفاض التباين:
تؤثر درجة الحرارة المرتفعة أيضًا على تباين شاشة LED. التباين أشبه بطبقات الصورة. كلما ارتفع التباين، كانت الصورة أوضح وأكثر ثلاثية الأبعاد.
ومع ذلك، فإن تبديد الحرارة بشكل غير كافٍ سيؤدي إلى تقليل التباين، وستصبح الصورة غير واضحة وباهتة، مثل لوحة حبر بدون طبقات.
إن النظر إلى مثل هذه الشاشة سيجعل عينيك متعبة، وسيكون من الصعب رؤية التفاصيل في الصورة.
4.3). وقت استجابة أطول:
سيكون زمن استجابة شريحة LED أطول في درجات الحرارة العالية. يُشبه زمن الاستجابة سرعة رد فعل الإنسان. كلما كان زمن الاستجابة أقصر، كانت الصورة أكثر سلاسة.
ومع ذلك، فإن تبديد الحرارة الضعيف سيؤدي إلى إطالة وقت الاستجابة، مما يؤدي إلى ظهور ظلال وصور لاحقة في الصور الديناميكية.
على سبيل المثال، عند مشاهدة مباراة كرة قدم، تكون حركات اللاعبين سريعة جدًا، ولكن نظرًا لأن شاشة العرض تتمتع بوقت استجابة طويل، فسيكون هناك تشويه على الشاشة، تمامًا كما لو كان اللاعبون يركضون بحركة بطيئة، مما يؤثر بشكل خطير على تجربة المشاهدة.
5) زيادة المخاطر الأمنية
5.1). زيادة خطر الحرائق:
ارتفاع درجة الحرارة عاملٌ مهمٌّ في نشوب الحرائق. سوء تبديد الحرارة يُؤدي إلى تآكل مادة العزل داخل شاشة العرض.
بمجرد تلف مادة العزل، قد يحدث ماس كهربائي، مما يُولّد شرارات كهربائية ويؤدي إلى حريق. وخاصةً في بعض الأماكن المزدحمة، مثل مراكز التسوق والمسارح، فإنّ اندلاع حريق يُسفر عن عواقب وخيمة.
5.2). زيادة خطر التعرض للصدمات الكهربائية:
قد تُذيب درجات الحرارة المرتفعة أيضًا الغلاف الخارجي للسلك، كاشفةً عن السلك المعدني بداخله. بمجرد انكشاف السلك المعدني، قد يتعرض الشخص لصدمة كهربائية إذا لمسه عن طريق الخطأ.
إن الصدمة الكهربائية لن تسبب الأذى للأشخاص فحسب، بل قد تتسبب أيضًا في حوادث سلامة أخرى.
5.3). التداخل الكهرومغناطيسي الخطير:
أداء المكونات الإلكترونية غير مستقر في درجات الحرارة العالية، مما قد يُسبب تداخلًا كهرومغناطيسيًا. يُشبه هذا التداخل "ضوضاء" غير مرئية تؤثر على التشغيل الطبيعي للأجهزة المحيطة.
على سبيل المثال، في المكتب، إذا كانت شاشة العرض LED تعاني من ضعف تبديد الحرارة وتولد تداخلاً كهرومغناطيسياً، فقد يتسبب ذلك في تعطل الكمبيوتر المجاور لها وفشل الطابعة في العمل بشكل صحيح.
3. ما هي طرق تبريد شاشات العرض LED؟
لا تقلق بشأن تبديد حرارة شاشات عرض LED، يمكنك حلها بنفسك بسهولة! الطرق التالية بسيطة وعملية، ويمكنك تشغيلها دون الحاجة إلى أدوات احترافية.
1) طريقة تبديد الحرارة الأساسية:
1.1). دع شاشة العرض LED "تتنفس"
- طريقة:
قم بإزالة جميع الحطام المتراكم حول شاشة العرض (مثل الصناديق الكرتونية، والدمى القماشية، والنباتات الخضراء، وما إلى ذلك)، ولا تدعها تسد مخرج الهواء ومدخل الهواء.
يمكنك أن تتخيل أن شاشة العرض أشبه بشخص يحتاج إلى استنشاق هواء نقي. إذا أحاطت بها أشياء كثيرة، ستختنق، وسترتفع درجة حرارتها بشكل طبيعي.
- المشاهد المناسبة:
شاشة LED داخليةشاشة LED إعلانية على باب المحل.
- تأثير:
إنه مثل فتح نافذة لشاشة العرض، حيث يمكن تبديد الحرارة بشكل أسرع، ويمكن خفض درجة حرارة الشاشة بمقدار 3-5 درجات مئوية، ولن تكون ساخنة جدًا عند اللمس.
وبفضل دوران الهواء، يمكن للمكونات الموجودة داخل شاشة العرض أيضًا أن "تتنفس" بسلاسة أكبر وتتمتع بعمر أطول.
1.2). أبقِ شاشة LED "بعيدًا عن الحائط".
طريقة:
لا تُثبّت الشاشة بإحكام على الحائط، بل اترك مسافة بضعة سنتيمترات. إذا كانت مُعلّقة على الحائط، يُمكنك إضافة حامل لإبعادها عنه.
يمكنك تشبيه الشاشة بمحمصة الخبز. إذا كانت قريبة من الحائط، فلن تُشتت الحرارة، وسيحترق الخبز (الشاشة هنا) (يُسخن أكثر من اللازم).
- المشاهد المناسبة:
شاشة LED للمكاتب، شاشة LED لقاعة المؤتمرات
- تأثير:
يمكن تدفق الهواء من الخلف، وتحسين كفاءة تبديد الحرارة، ولا تتعرض الشاشة لارتفاع درجة الحرارة بسهولة، كما أن عمرها الافتراضي أطول.
والابتعاد عن الحائط يمكن أيضًا أن يمنع الرطوبة الموجودة على الحائط من التأثير على العرض.
1.3) لا تدع مخرج الهواء "يختنق"
- طريقة:
لا تضع أي شيء أمام الشاشة يسد منفذ الهواء، مثل النباتات الخضراء والزينة، إلخ. منفذ الهواء بمثابة "فم" الشاشة. إذا سُدّ، فلن تتمكن الشاشة من تفريغ الحرارة، وستكون غير مريحة.
- المشاهد المناسبة:
شاشات دليل التسوق في مراكز التسوق وشاشات الطلب في المطاعم.
- تأثير:
مخرج الهواء غير مسدود، مما يُخرج الهواء الساخن بسرعة، وتعمل الشاشة بثبات أكبر، ولا تتجمد بسهولة. كما يُقلل دوران الهواء من تراكم الغبار داخل الشاشة.
2) طريقة التحويل منخفضة التكلفة:
2.1). "تركيب مروحة صغيرة" لشاشة العرض LED
- طريقة:
قم بتثبيت مروحة صغيرة خلف أو على جانب شاشة العرض (واجهة USB جيدة، قم بتوصيلها بالكمبيوتر ويمكنك استخدامها)، ثم قم بنفخها باتجاه الشاشة.
يمكنك اعتبار المروحة بمثابة "مكيف هواء صغير" يرسل نسيمًا باردًا إلى شاشة العرض. إذا لم تكن هناك مساحة كافية خلف شاشة العرض، يمكنك شراء مروحة رفيعة جدًا، أو تثبيتها على حامل.
- المشاهد المناسبة:
شاشات عرض LED صغيرة، شاشات المسرح المنزلي.
- تأثير:
عندما تهب المروحة، سوف تتبدد الحرارة، ويمكن أن تنخفض درجة حرارة الشاشة بمقدار 5-8 درجات مئوية، تمامًا مثل تركيب مكيف هواء صغير لشاشة العرض، وهو أمر رائع.
ويكون صوت المروحة عمومًا صغيرًا جدًا، مما لن يؤثر على تجربة المشاهدة.
2.2). قم بتركيب مكيف هواء للشاشة
- طريقة:
قم بتركيب مكيف هواء يمكنه التبريد داخل هيكل شاشة LED الخارجية
- المشهد المناسب:
شاشة إعلانات LED خارجية للصيانة الخلفية
- تأثير:
يمكن خفض درجة حرارة شاشة LED بالكامل بمقدار 6-10 درجات مئوية، ولا تخاف من التعرض لأشعة الشمس في الصيف.
3) طريقة الصيانة اليومية
3.1). "استحم" الشاشة بانتظام
- طريقة:
استخدم فرشاة ناعمة أو مكنسة كهربائية لتنظيف الغبار خلف شاشة LED، وخاصة فتحات المروحة وتبديد الحرارة، ولا تدع الغبار يحجبها.
الغبار كـ"غلاف قطني صغير"، يُغلّف الشاشة بإحكام، فلا تتبدد الحرارة. خصص وقتًا شهريًا لتنظيف الجزء الخلفي من الشاشة.
- تكرار:
نظّفه مرة واحدة شهريًا على الأقل. إذا تراكم الغبار بكثرة، فسيكون تبديد الحرارة ضعيفًا.
- تأثير:
مع وجود غبار أقل، سيكون تبديد الحرارة أكثر سلاسة، وستكون الشاشة ذات عمر أطول، ولن تكون هناك حاجة لاستبدالها بأخرى جديدة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن تنظيف الغبار يمكن أن يمنع تآكل المكونات الداخلية للشاشة.
3.2) التحقق بانتظام من "صحة" الخط
- طريقة:
تأكد من أن أسلاك شاشة LED قديمة أو تالفة، وخاصة الأسلاك التي تربط مصدر الطاقة والمروحة.
في حال وجود مشكلة، استبدلها بسرعة. الأسلاك أشبه "بأوعية دموية" لشاشة العرض.
إذا كانت الأوعية الدموية مسدودة أو مكسورة، فستتعطل شاشة العرض. يمكنك فحص الدائرة كل ثلاثة أشهر للتأكد من عدم وجود أي مناطق سوداء أو صلبة أو مكسورة.
- تكرار:
قم بالفحص مرة كل ربع سنة، فالسلامة هي الأهم.
- تأثير:
في حال عدم وجود أي مشكلة في الدائرة، يعمل نظام التبريد بشكل طبيعي، متجنبًا مخاطر السلامة ومعززًا استخدامه بثقة أكبر. كما أن الفحص الدوري للدائرة يمنع حوادث مثل الحرائق.
3.3) تشغيل وإيقاف الطاقة بشكل معقول؛ لا تدعها "تتعب".
- طريقة:
أطفئ شاشة العرض عند عدم استخدامها؛ لا تتركها مضاءة طوال الوقت، خاصةً عند النوم ليلًا أو الخروج. شاشة العرض LED كالإنسان، تحتاج إلى الراحة أيضًا. إذا كانت مضاءة دائمًا، فستتعب، وسيقصر عمرها الافتراضي.
- المشهد المناسب:
شاشة عرض LED داخلية.
- تأثير:
قلل من توليد الحرارة، وأطال عمر شاشة العرض، ووفر الكهرباء، واقتل عصفورين بحجر واحد. كما أن التشغيل والإيقاف المعقولين للكهرباء يُقلل من تآكل المكونات الداخلية لشاشة العرض.
4. ما هو التحدي الأساسي في تصميم تبديد الحرارة لشاشات العرض LED؟
تصميم تبديد الحرارة لشاشات عرض LED ليس بالأمر السهل، بل يتطلب تحقيق التوازن في جوانب عديدة. دعونا نتحدث عن هذه التحديات الأساسية بالتفصيل.
1) التوازن بين الهيكل وتبديد الحرارة
1.1). التناقض بين اتجاه الرقاقة الفائقة ومساحة تبديد الحرارة
في الوقت الحاضر، يُفضّل الجميع شاشات LED فائقة النحافة وخفيفة الوزن. هذا المظهر جميل، لكنه يُسبب مشاكل كبيرة في تبديد الحرارة.
فكر في الأمر: كلما كانت شاشة العرض أنحف، كلما كانت المساحة المتبقية لتبديد الحرارة أقل.
إنها كغرفة صغيرة. في البداية، كان من الممكن وضع مكيف هواء كبير للتبريد، أما الآن فلا يمكن وضع سوى مروحة صغيرة.
هل يمكن أن يكون تأثير تبديد الحرارة مماثلاً؟ على المصممين بذل جهود حثيثة لتصميم هيكل فعال لتبديد الحرارة في مساحة صغيرة كهذه، مثل جعل المبرد أرق وأكثر كثافة أو استخدام مواد جديدة لتبديد الحرارة.
يمكن تبديد الحرارة في الوقت المناسب لضمان التشغيل الطبيعي للشاشة.
١.٢) التوازن بين العزل وكفاءة تبديد الحرارة (تصميم مقاوم للماء للشاشة الخارجية)
يجب أن تكون شاشات العرض LED الخارجية مقاومة للماء، وإلا ستتكسر عند هطول الأمطار، لذا فإن إحكام الإغلاق مهم جدًا.
ولكن إذا كان الختم محكمًا، فلن تتمكن الحرارة من الخروج، وتقل كفاءة تبديد الحرارة بشكل كبير.
هذا أشبه بوضع معطف واقٍ من المطر على شاشة العرض. مع أنه يمنع المطر، إلا أنه ساخن جدًا لدرجة أنه "يتعرق" دون أن يتبخر.
ويحتاج المصممون إلى إيجاد توازن بين مقاومة الماء وتبديد الحرارة، مثل استخدام مواد وهياكل مانعة للتسرب خاصة.
تأكد من مقاومة الماء مع السماح للحرارة بالحصول على قناة معينة لتبديد الحرارة، أو قم بتصميم بعض قنوات تبديد الحرارة الذكية داخل الشاشة للسماح للحرارة بالتبديد على طول هذه القنوات.
2) القدرة على التكيف البيئي
2.1). انخفاض كفاءة تبديد الحرارة في البيئات ذات درجات الحرارة والرطوبة العالية
في بيئات درجات الحرارة والرطوبة العالية، تنخفض كفاءة تبديد الحرارة لشاشات LED بشكل كبير. وتؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى بطء مادة تبديد الحرارة، مما يقلل من كفاءة العمل.
الرطوبة العالية تجعل الهواء لزجًا، ويصعب تبديد الحرارة. يشبه الأمر شعور الشخص بعدم الراحة في جميع أنحاء جسده في بيئة خانقة وحارة، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة العمل.
بالإضافة إلى ذلك، قد تتسبب الرطوبة العالية أيضًا في حدوث مشكلات تتعلق بالسلامة، مثل حدوث ماس كهربائي داخل شاشة العرض.
لذلك، يحتاج المصممون إلى إيجاد طرق لجعل شاشة العرض تعمل بشكل طبيعي في بيئة ذات درجة حرارة عالية ورطوبة عالية.
على سبيل المثال، استخدم مواد تبديد الحرارة المقاومة لدرجات الحرارة العالية والرطوبة العالية أو صمم بعض هياكل تبديد الحرارة الخاصة لتبديد الحرارة بشكل أسرع.
2.2). الإجهاد الحراري الناتج عن الاختلافات الشديدة في درجات الحرارة
قد تواجه شاشات العرض LED اختلافات كبيرة في درجات الحرارة أثناء الاستخدام، مثل الانتقال من الجو البارد في الخارج إلى الجو الدافئ في الداخل.
سيؤدي هذا الاختلاف في درجات الحرارة إلى إحداث إجهاد حراري داخل شاشة العرض، تمامًا مثل تطبيق قوة غير مرئية على شاشة العرض.
مع مرور الوقت، سيتأثر أداء شاشة العرض وعمرها الافتراضي. فهي كقطعة زجاج، سهلة الكسر عند تعرضها للحرارة والبرودة.
يتعين على المصممين أن يفكروا في كيفية تخفيف هذا الضغط الحراري، مثل استخدام مواد مرنة أو تصميم بعض الهياكل التي يمكنها امتصاص الضغط الحراري بحيث تظل شاشة العرض مستقرة في ظل الاختلافات الشديدة في درجات الحرارة.
3) اللعبة بين التكلفة والأداء
3.1) ضغط تكلفة مواد تبديد الحرارة عالية الجودة
من أجل تحسين كفاءة تبديد الحرارة، يتم استخدام بعض مواد تبديد الحرارة المتطورة في شاشات LED، مثل السوائل النانوية ومواد تغيير الطور.
هذه المواد سهلة الاستخدام حقًا وتتميز بتبديد حراري ممتاز، لكن سعرها مرتفع. يشبه الأمر شراء سيارة فاخرة.
الأداء جيد، لكن سعره مرتفع. على المصممين إيجاد طرق لخفض التكاليف مع ضمان كفاءة تبديد الحرارة.
على سبيل المثال، انظر ما إذا كان من الممكن استخدام بعض المواد الفعالة من حيث التكلفة لتحل محل هذه المواد عالية الجودة أو من خلال تحسين هيكل تبديد الحرارة، تقليل كمية المواد المستخدمة، وبالتالي تقليل التكلفة الإجمالية.
3.2) استهلاك الطاقة لنظام تبديد الحرارة النشط
يمكن لأنظمة تبديد الحرارة النشطة، مثل المراوح وتبريد المياه، أن تعمل بالفعل على تحسين كفاءة تبديد الحرارة، ولكنها ستؤدي أيضًا إلى زيادة استهلاك الطاقة للشاشة.
وهذا يشبه الشخص الذي يركض لتمرين الجسم، لكنه سوف يستهلك أيضًا المزيد من الطاقة.
أثناء السعي لتحقيق الأداء العالي، يتعين على المصممين إيجاد طرق لتقليل استهلاك الطاقة وتحسين كفاءة الطاقة.
على سبيل المثال، استخدم المزيد من المراوح أو مضخات المياه الموفرة للطاقة أو صمم بعض أنظمة التحكم الذكية.
قم بضبط قوة عمل نظام التبريد وفقًا لدرجة حرارة العمل الفعلية للشاشة، بحيث تتمكن الشاشة من إيجاد التوازن الأمثل بين تبديد الحرارة واستهلاك الطاقة.
باختصار، يعد تصميم تبديد الحرارة لشاشات العرض LED مهمة معقدة ومليئة بالتحديات.
يتعين على المصممين إيجاد التوازن في جوانب متعددة مثل الهيكل والبيئة والتكلفة لجعل شاشة العرض جميلة وعملية وفعالة وموفرة للطاقة.
5. الإنجازات المبتكرة في تكنولوجيا تبديد الحرارة لشاشات LED
لقد أحدثت الاختراقات المبتكرة في تكنولوجيا تبديد الحرارة لشاشات LED تغييرات هائلة في هذه الصناعة.
في الماضي، كنا نعاني دائمًا من مشكلة تبديد الحرارة في شاشات LED.
والآن، مع ظهور حيل جديدة مثل ابتكار المواد، وتحسين الهياكل، والإدارة الحرارية الذكية، لم تعد مشكلة تبديد الحرارة مشكلة، ويمكن لشاشات LED أيضًا العمل "ببرودة وسرعة".
1) الابتكار المادي:
1.1). الجرافين وأنابيب الكربون النانوية:
الجرافين وأنابيب الكربون النانوية اسمان يبدوان في غاية التطور التكنولوجي. إنهما أشبه بـ"أبطال خارقين" في عالم تبديد الحرارة، بفضل موصليتهما الحرارية الفائقة.
يُعد الجرافين ببساطة "حصانًا أسود" في مواد تبديد الحرارة. فهو طبقة رقيقة، لكن موصليته الحرارية مذهلة. ولا يُستهان بأنابيب الكربون النانوية، فموصليتها الحرارية ممتازة أيضًا.
مع إضافة الاثنين، ارتفعت كفاءة تبديد الحرارة لشاشات LED بشكل حاد، ولم تعد هناك حاجة للقلق بشأن "إضراب" شاشة العرض بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
1.2). المواد المركبة الجديدة:
بالإضافة إلى الجرافين وأنابيب الكربون النانوية، تتألق مواد مركبة جديدة في مجال تبديد الحرارة. ركائز السيراميك والمواد المركبة المعدنية، تبدو هذه الأسماء "مُعقّدة" للغاية.
ليس لديهم فقط موصلية حرارية جيدة، بل لديهم أيضًا خصائص ميكانيكية ممتازة واستقرار كيميائي.
تمامًا مثل "اللاعب الشامل" لتبديد الحرارة، بغض النظر عن نوع البيئة التي يواجهونها، يمكنهم التعامل معها بسهولة وضمان التشغيل المستقر لشاشة LED.
2) التحسين الهيكلي:
2.1). تقنية التكديس ثلاثية الأبعاد:
تقنية التكديس ثلاثية الأبعاد تُعدّ ببساطة "مضاعفًا" لمساحة تبديد الحرارة. في الماضي، كانت شاشات عرض LED رقيقة للغاية، وكانت مساحة تبديد الحرارة محدودة، لذا لم يكن من الممكن تحسين كفاءتها.
الآن، مع تقنية التكديس ثلاثية الأبعاد، يمكن دمج شريحة LED وهيكل تبديد الحرارة بشكل وثيق، تمامًا مثل "إنشاء" مساحة أكبر لتبديد الحرارة في مساحة محدودة.
وبهذه الطريقة، ستزداد كفاءة تبديد الحرارة بشكل طبيعي، ويمكن لشاشة العرض LED أن تعمل بشكل أكثر "برودة".
2.2). التصميم الحيوي:
يُعد التصميم الحيوي مصدر إلهام طبيعي في مجال تبديد الحرارة. وقد استلهم العلماء فكرة تبديد الحرارة من مخلوقات الطبيعة، مثل تصميم يحاكي بنية سطح جلد القرش.
يمكن للخطوط الدقيقة على سطح جلد القرش تحسين تدفق المياه وتقليل المقاومة. وبالمثل، فإن تطبيق هذا التصميم على تبديد الحرارة في شاشات عرض LED يُحسّن أيضًا تدفق الهواء ويرفع كفاءة تبديد الحرارة.
إنه مثل وضع "طبقة تبديد الحرارة" على شاشة العرض LED، مما يسمح لها بتبديد الحرارة بكفاءة أكبر.
6. الخاتمة
بشكل عام، لا يرتبط تبديد الحرارة باستقرار أداء شاشات العرض LED فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على سلامتها وعمر الخدمة.
إن الفهم الصحيح لأهمية تبديد الحرارة واختيار حل تبديد الحرارة المناسب هي القضايا الأساسية التي يجب على كل مصمم ومشغل لشاشة عرض LED الانتباه إليها.
وأخيرًا، إذا كنت تريد معرفة المزيد عن شاشات العرض LED، الرجاء التواصل معنا.