CN101207112A - 发光二极管散热模块及其所应用的显示装置 - Google Patents

Abstract

一种显示装置，包括一机壳、显示面板以及多个发光二极管散热模块。显示面板与机壳相结合，而多个发光二极管散热模块均设置在机壳内，每一发光二极管散热模块包括一脉冲式热管、多个发光二极管以及多个散热鳍片，且发光二极管提供显示面板所需的光源。脉冲式热管具有一蒸发端与一相对的冷凝端，多个发光二极管个别设置在脉冲式热管上，且发光二极管均位于蒸发端处。多个散热鳍片与脉冲式热管连结，且散热鳍片均位于冷凝端处。

Description

发光二极管散热模块及其所应用的显示装置

技术领域

本发明关于一种散热模块及其所应用的显示装置，特别是一种应用于发光二极管的散热模块及其所应用的显示装置。

背景技术

由于科技的进步，各种电子产品对于功能的需求越来越大，除了桌上型计算机的速度不断升级，可携式移动电子装置例如笔记本计算机、手机、掌上型计算机等个人化的产品也成为重要的发展趋势。然而，随着产品性能越来越强，所使用的电子组件的集成度(integration)越高，造成发热量提高，故散热效能直接影响电子组件的可靠性与使用寿命。

以发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为背光源为例，现行的做法大多为在LED的背面贴上鳍片，或者是使用数根热管，以主动或被动式的方法将热传递至外界。请参照图1，其为传统的发光二极管(LED)散热模块的示意图。传统的LED散热模块10将多个发光二极管11排列设置在金属芯印刷电路板(Metal Core Printed Circuit Board，MCPCB)12上，并在印刷电路板12的下方设置有多个散热鳍片13与印刷电路板12接触，借以将发光二极管11所产生的热导离。然而，若以自然对流的方式进行散热，所需鳍片的数量将会很大，不仅使得体积无法微小化且造成整个散热模块的重量与成本均十分高昂。再者，由于自然对流作用是利用空气的温度不同而造成密度不同进而造成流体流动，当下鳍片附近的空气因为吸热而往上流动，但流至最上方时，本身已经吸收了很多的热量，使得空气温度升高，故上方鳍片附近的散热效果变差。因此，当众多的发光二极管设置在一起时，发光二极管最上一排与最下一排的温度差，往往高达摄氏7-10度左右。若外挂一风扇进行强制对流的散热，因受到风扇本身电机的机构设计影响，位于散热鳍片的中心点没有风量通过，使得发光二极管的均温性无法得到有效的控制。

由于热管(heat pipe)是一种简单却极有效的散热装置，因此已被广泛地应用于各种电子散热产品的需要上。其工作原理是借由工作介质气、液两相间相变化的潜热来传递能量，而工作介质靠内部毛细结构(wick)提供的毛细力流回至蒸发段进行相变化的循环，持续而有效地将热能从热源传输至远处散出。

然而，对于大尺寸的背投影电视而言，使用一般热管作为LED散热模块的散热机制的成效不佳。使用一般热管虽能改善仅使用散热鳍片而产生的发光二极管的均温性不佳的问题，但一般热管仍有其长度(约略是50公分)的限制，一旦热管长度太长(大于50公分)时，则热管内部的工作流体将无法快速的回水，故容易造成热管发生干涸(Dry out)的现象，而使得热管损坏失效。故一般而言，一般热管无法应用于超过20英寸的LED背光模块上。

有鉴于此，如何提供一种可达到多个发光二极管的均温性良好且热传导特性良好的发光二极管散热模块及其所应用的显示装置，实为重要课题之一。

发明内容

因此，为解决上述问题，本发明提出一种发光二极管散热模块及其所应用的显示装置，可有效改善一般热管长度受限的缺点，并增加设计的弹性。再者，可使每一发光二极管的温度保持其均匀性，进而维持显示装置整体的显色功能与可靠度。另外，可有效的减少重量及使用空间。

根据本发明的目的，提出一种发光二极管散热模块，包括一脉冲式热管、多个发光二极管以及多个散热鳍片。脉冲式热管具有一蒸发端与一相对的冷凝端，多个发光二极管个别设置在脉冲式热管上，且发光二极管均位于蒸发端处。多个散热鳍片与脉冲式热管连结，且散热鳍片均位于冷凝端处。

根据本发明的另一目的，提出一种显示装置，包括一机壳、显示面板以及多个发光二极管散热模块。显示面板与机壳相结合，而多个发光二极管散热模块均设置在机壳内，每一发光二极管散热模块包括一脉冲式热管、多个发光二极管以及多个散热鳍片，且发光二极管提供显示面板所需的光源。脉冲式热管具有一蒸发端与一相对的冷凝端，多个发光二极管个别设置在脉冲式热管上，且发光二极管均位于蒸发端处。多个散热鳍片与脉冲式热管连结，且散热鳍片均位于冷凝端处。

如上述的发光二极管散热模块及其所应用的显示装置，其中发光二极管散热模块设置在显示面板的背后，且发光二极管朝向显示面板。脉冲式热管内形成有一密闭空间，且密闭空间内充填有一工作流体，例如是无机化合物、纯水、醇类、酮类、液态金属、冷媒、有机化合物或其混合物之一。其中，工作流体是在蒸发端吸收发光二极管所产生的热量，并蒸发沸腾后产生气泡。气泡将位于蒸发端的工作流体推向冷凝端处并放出热量后，再度回到蒸发端处，完成工作流体的循环流动。

上述的发光二极管设置在脉冲式热管上的设置方式为直接结合、粘合、贴合、焊接或其它等效方式。脉冲式热管包括一外部形状为半圆弧、正矩形、三角形、四边形、梯形、五角形、六角形、八角形、等边多边形或不等边多边形的截面。或者，脉冲式热管包括一内部圆形，一外部方型的截面。

脉冲式热管的材质包括一高热传导材料，例如是铝、铜、钛、钼、银、不锈钢、碳钢或其它合金。上述的显示装置还包括至少一风扇，且风扇设置在靠近散热鳍片处，用以增加热对流效率。再者，上述的显示装置还包括一电路板，其与发光二极管电性连结，且电路板具有一梳状结构，使得发光二极管散热模块分别置入梳状结构的每一齿与齿之间。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为传统的发光二极管散热模块的示意图。

图2A为依照本发明优选实施例的一种发光二极管散热模块的示意图。

图2B为图2A的侧剖面示意图。

图2C为图2A的发光二极管散热模块的脉冲式热管蒸发端处的剖面示意图。

图3为依照本发明优选实施例的一种显示装置的分解示意图。

主要组件符号说明

10：LED散热模块        11、21：发光二极管

12：印刷电路板         13、23：散热鳍片

20：发光二极管散热模块 22：脉冲式热管

24：密闭空间           B：气泡

C：冷凝端              V：蒸发端

W：工作流体    30：显示装置

31：机壳       32：显示面板

33：风扇

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明根据本发明的散热模块及其热管的实施例。

请同时参照图2A与图2B，图2A为依照本发明优选实施例的一种发光二极管散热模块的示意图，而图2B为图2A的侧剖面示意图。如图2A所示，依照本发明优选实施例的发光二极管散热模块20，其包括多个发光二极管21、一脉冲式热管22以及多个散热鳍片23。多个发光二极管21个别设置在脉冲式热管22上，而多个散热鳍片23亦与脉冲式热管22连结。脉冲式热管22的材质包括一高热传导材料，例如是铝、铜、钛、钼、银、不锈钢、碳钢或其它合金。

以下先详细说明脉冲式热管22的运作原理。如图2B所示，脉冲式热管22具有一蒸发端V与一相对的冷凝端C，且多个发光二极管21均位于脉冲式热管22的蒸发端(vaporization section)V处，而散热鳍片23均位于冷凝端(condensation section)C处。脉冲式热管22内形成有一密闭空间24，且密闭空间24内充填有一工作流体W，例如是无机化合物、纯水、醇类、酮类、液态金属、冷媒、有机化合物或其混合物之一。

当脉冲式热管22内的工作流体W在蒸发端V吸收发光二极管21所产生的热量时，位于蒸发端处的工作流体W因受热蒸发沸腾后产生气泡B。由于位于蒸发端V处的气泡增加，而冷凝端C处的气泡少，因此产生一压力差，气泡B迅速将蒸发端吸热的工作流体W从蒸发端V处推向冷凝端C处放热，并再度回到蒸发端V处，完成工作流体W的循环流动，如此可持续而有效地将热量从发光二极管21传输至远处散出。

由于气泡B的产生与消灭造成了驱动工作流体W流动循环的脉冲式推动力(pumping force)，故相较于传统热管受限于毛细结构的毛细力有限而有其长度的限制，本发明的脉冲式热管22可将长度设计至数公尺长，可有效改善一般热管长度不可超过50公分限制的缺点，并增加机构设计的弹性。

请再同时参照图2A与图2B，多个发光二极管21个别设置在脉冲式热管22上，且多个发光二极管21均位于脉冲式热管22的蒸发端V处，而多个散热鳍片23亦与脉冲式热管22连结，且散热鳍片23均位于脉冲式热管22的冷凝端C处，故发光二极管21所产生的热量可直接由脉冲式热管22吸收并快速导离发光二极管21。再者，由于脉冲式热管22内的工作流体W系处于两相(即气相与液相)平衡区，因此脉冲式热管22的温度即为该工作流体W的饱和温度，使得脉冲式热管22的蒸发端可保持几乎均温的状态，进而使得每一发光二极管21的温度可保持其均匀性。

发光二极管21设置在脉冲式热管22上的设置方式可以例如是直接结合(mount)在脉冲式热管22的蒸发端W的表面上，可降低发光二极管21与脉冲式热管22之间的一接触热阻，大幅提高发光二极管散热模块20的热传导能力。然本发明并不限制于此，发光二极管21亦可以粘合、贴合、焊接或其它等效方式设置在该脉冲式热管22上。

再者，请同时参照图2A与图2C，图2C为图2A的发光二极管散热模块的脉冲式热管蒸发端处的剖面示意图。如图2C所示，脉冲式热管22具有一内部圆形，一外部方型的截面，如此可以使发光二极管21的可更有效的与脉冲式热管22的蒸发端V接触。再者，散热鳍片23优选地位于脉冲式热管22的冷凝端C处，用以增加散热面积。或者，亦可外加一风扇(图未示)于靠近散热鳍片23处，可增加热对流效率。

接着，请参照图3，其为依照本发明优选实施例的一种显示装置的分解示意图。本发明优选实施例的一种显示装置30，例如是一背投影电视，包括一机壳31、一显示面板32以及多个发光二极管散热模块20。显示面板12与机壳31相结合，而发光二极管散热模块20设置在机壳31内。发光二极管散热模块20包括多个发光二极管21、一脉冲式热管22以及多个散热鳍片23，其中发光二极管21提供显示面板32所需的光源。

由于图3的发光二极管散热模块20及其发光二极管21、脉冲式热管22以及散热鳍片23等的结构特征、实施态样与功能特征如图2A的发光二极管散热模块20及其发光二极管21、脉冲式热管22以及散热鳍片23所述，故在此便不赘述。

对于大尺寸的背投影电视而言，显示装置30中可能需要使用到数百颗的发光二极管21来提供光源，因此将发光二极管散热模块20置于显示面板32的背后，且发光二极管21朝向显示面板32，使发光二极管21得以提供显示面板32所需的光源，而发光二极管21所产生的热量则借由脉冲式热管22迅速带至脉冲式热管22的冷凝端C散热，并于冷凝端处C使用散热鳍片23来增加散热面积。再者，显示装置30还包括至少一风扇33，且风扇33设置在靠近散热鳍片23处，用以增加热对流效率。

然而，在此需特别注意的是，为了便于说明，图3中并未示出电路板，然电路板实与发光二极管21电性连结，且电路板可例如是具有一梳状结构，并于梳状结构的每一齿与齿之间分别置入一如图2A所示的发光二极管散热模块20。

承上所述，本发明的发光二极管散热模块及其所应用的显示装置，相较于传统热管受限于毛细结构的毛细力有限而有其长度的限制，本发明的脉冲式热管可将长度设计至数公尺长，可有效改善一般热管长度不可超过50公分限制的缺点，且脉冲式热管可以任意的角度摆放，故不受限于任何设置的位置，可增加设计的弹性。再者，因脉冲式热管的蒸发端可保持几乎均温的状态，故可使每一发光二极管的温度保持其均匀性，进而维持显示装置整体的显色功能与可靠度。另外，与传统的仅使用散热鳍片来进行散热的模块相较，使用本发明的发光二极管散热模块进行散热，可有效的减少其重量及使用空间。

然而，本发明并不限于此，如图2C所示的脉冲式热管22，其具有一内部圆形，一外部方型的截面。然脉冲式热管22亦可依照使用者的需求，设计为一内部形状为圆形的截面，并搭配上一外部形状为半圆弧、正矩形、三角形、四边形、梯形、五角形、六角形、八角形、等边多边形或不等边多边形的截面所任意组合而成。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明中。

Claims (17)

1.一种发光二极管散热模块，包括：

一脉冲式热管，具有一蒸发端与一相对的冷凝端；

多个发光二极管，个别设置在该脉冲式热管上，且该些发光二极管均位于该蒸发端处；以及

多个散热鳍片，与该脉冲式热管连结，且该些散热鳍片均位于该冷凝端处。

2.根据权利要求1所述的发光二极管散热模块，其中该脉冲式热管内形成有一密闭空间，且该密闭空间内充填有一工作流体，且该工作流体为无机化合物、纯水、醇类、酮类、液态金属、冷媒、有机化合物或其混合物之一。

3.根据权利要求2所述的发光二极管散热模块，其中该工作流体是在该蒸发端吸收该些发光二极管所产生的热量，并蒸发沸腾后产生气泡，且该气泡将位于该蒸发端的工作流体推向该冷凝端处并放出该热量后，再度回到该蒸发端处，完成该工作流体的循环流动。

4.根据权利要求1所述的发光二极管散热模块，其中该些发光二极管设置在该脉冲式热管上的方式为直接结合、粘合、贴合、焊接或其它等效方式。

5.根据权利要求1所述的发光二极管散热模块，其中该脉冲式热管包括一内部形状为圆形的截面，或该脉冲式热管包括一外部形状为半圆弧、正矩形、三角形、四边形、梯形、五角形、六角形、八角形、等边多边形或不等边多边形的截面。

6.根据权利要求1所述的发光二极管散热模块，其中该脉冲式热管的材质包括一高热传导材料，且该高热传导材料为铝、铜、钛、钼、银、不锈钢、碳钢或其它合金。

7.一种显示装置，包括：

一机壳；

一显示面板，与该机壳相结合；以及

多个发光二极管散热模块，均设置在该机壳内，每该发光二极管散热模块包括：

一脉冲式热管，具有一蒸发端与一相对的冷凝端；

多个发光二极管，个别设置在该脉冲式热管上，且该些发光二极管均位于该蒸发端处；以及

多个散热鳍片，与该脉冲式热管连结，且该些散热鳍片均位于该冷凝端处；

其中该些发光二极管提供该显示面板所需的光源。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其中该些发光二极管散热模块设置在该显示面板的背后，且该些发光二极管朝向该显示面板。

9.根据权利要求7所述的显示装置，其中该脉冲式热管内形成有一密闭空间，且该密闭空间内充填有一工作流体，且该工作流体为无机化合物、纯水、醇类、酮类、液态金属、冷媒、有机化合物或其混合物之一。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其中该工作流体是在该蒸发端吸收该些发光二极管所产生的热量，并蒸发沸腾后产生气泡，且该气泡将位于该蒸发端的工作流体推向该冷凝端处并放出该热量后，再度回到该蒸发端处，完成该工作流体的循环流动。

11.根据权利要求7所述的显示装置，其中该些发光二极管设置在该脉冲式热管上的设置方式为直接结合、粘合、贴合、焊接或其它等效方式。

12.根据权利要求7所述的显示装置，其中该脉冲式热管包括一内部形状为圆形的截面。

13.根据权利要求7所述的显示装置，其中该脉冲式热管包括一外部形状为半圆弧、正矩形、三角形、四边形、梯形、五角形、六角形、八角形、等边多边形或不等边多边形的截面。

14.根据权利要求7所述的显示装置，其中该脉冲式热管的材质包括一高热传导材料，且该高热传导材料为铝、铜、钛、钼、银、不锈钢、碳钢或其它合金。

15.根据权利要求7所述的显示装置，还包括至少一风扇，且该风扇设置在靠近该些散热鳍片处，用以增加热对流效率。

16.根据权利要求7所述的显示装置，还包括一电路板，其与该些发光二极管电性连结，且该电路板具有一梳状结构，且该些发光二极管散热模块分别置入该梳状结构的每一齿与齿之间。

17.根据权利要求7所述的显示装置，其为一背投影电视。

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