CN108572035A - 一种温控装置及其控制方法、显示装置 - Google Patents

一种温控装置及其控制方法、显示装置 Download PDF

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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明实施例提供一种温控装置及其控制方法、显示装置，涉及显示装置技术领域，能够解决现有的显示装置由于内部温度升高而导致的使用寿命缩短的问题。本发明实施例提供的温控装置包括：激光器，用于发射激光脉冲；光纤，设置在待测件的待测表面上，用于传导激光脉冲；激光脉冲在光纤中传输时可产生后向散射光；制冷单元，设置在待测件的待测表面上；信号处理单元，连接在激光器和光纤之间，用于接收光纤中的后向散射光，并根据后向散射光获取待测件的当前温度；控制单元，与信号处理单元和制冷单元均连接，用于当待测件的当前温度大于或等于第一预设温度值时，控制制冷单元开启，以使制冷单元对待测件进行降温。本发明用于对显示装置进行控温。

Description

一种温控装置及其控制方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置技术领域，尤其涉及一种温控装置及其控制方法、显示装置。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，手机、平板电脑、液晶电视等显示装置广泛的应用在人们的生活中。目前，大尺寸显示装置市场份额越来越重。然而，大尺寸显示装置，特别是大尺寸OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管)显示器，由于长时间运行时显示器内部温度升高会导致其老化加速，画面品质变差，进而导致其使用寿命缩短。
发明内容
本发明的实施例提供一种温控装置及其控制方法、显示装置，能够解决现有的显示装置由于内部温度升高而导致的显示画面品质变差、使用寿命缩短的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种温控装置，包括：激光器，所述激光器用于发射激光脉冲；光纤，所述光纤设置在待测件的待测表面上，用于传导所述激光脉冲；激光脉冲在光纤中传输时可产生后向散射光；制冷单元，所述制冷单元设置在所述待测件的待测表面上；信号处理单元，所述信号处理单元连接在所述激光器和所述光纤之间，用于接收所述光纤中的后向散射光，并根据所述后向散射光获取所述待测件的当前温度；控制单元，所述控制单元与所述信号处理单元和所述制冷单元均连接，用于当所述待测件的当前温度大于或等于第一预设温度值时，控制所述制冷单元开启，以使所述制冷单元对所述待测件进行降温。
可选的，所述信号处理单元包括第一子单元和第二子单元；所述第一子单元连接在所述激光器和所述光纤之间，用于对所述激光器发射的激光脉冲进行耦合和滤波处理，并根据接收到的所述后向散射光获取斯托克斯光和反斯托克斯光；所述第二子单元连接在所述第一子单元和所述控制单元之间，用于根据所述斯托克斯光和所述反斯托克斯光获取所述待测件的当前温度。
可选的，所述第一子单元为波分复用器。
可选的，所述第二子单元具体用于：根据第一公式获取所述待测件的当前温度；所述第一公式为：
其中，T为待测件的当前温度，T0为待测件的初始温度，h为普朗克常量，c为光在真空中传播速度，△v为拉曼频移量，k为玻尔兹曼常量，Fas-s(T0)为待测件处于初始温度时的拉曼光强比，Fas-s(T)为待测件处于当前温度下的拉曼光强比。
可选的，所述控制单元还用于当所述待测件的当前温度小于或等于第二预设温度值时，控制所述制冷单元关闭。
可选的，所述制冷单元包括多个制冷片，多个所述制冷片串联后与所述控制单元连接；多个所述制冷片的设置路径与所述光纤的设置路径一致。
可选的，所述待测件的待测表面分为多个区域；所述制冷单元包括多个制冷片，每个区域至少包括一个所述制冷片；每个区域的所述制冷片串联后与所述控制单元连接；所述信号处理单元用于根据所述后向散射光及其获取时间，获取所述待测件的不同区域的当前温度；所述控制单元用于当所述待测件的某一区域的当前温度大于或等于所述第一预设温度值时，控制所述待测件的对应区域的所述制冷片开启。
可选的，所述光纤以蛇形弯折状或螺旋状设置在所述待测件的表面上。
可选的，所述制冷片为半导体制冷器。
另一方面，本发明实施例提供一种应用于上述任意一种所述的温控装置的控制方法，所述控制方法包括：向所述光纤发射激光脉冲；接收所述光纤中的后向散射光，并根据所述后向散射光获取所述待测件的当前温度；当所述待测件的当前温度大于或等于第一预设温度值时，控制所述制冷单元开启，以使所述制冷单元对所述待测件进行降温。
可选的，所述根据所述后向散射光获取所述待测件的当前温度具体包括：根据所述后向散射光获取斯托克斯光和反斯托克斯光；根据所述斯托克斯光和所述反斯托克斯光获取所述待测件的当前温度。
再一方面，本发明实施例提供一种显示装置，包括上述任意一种所述的温控装置，其中，所述待测件为所述显示装置的基板或背板。
本发明实施例提供的温控装置及其控制方法、显示装置，所述温控装置包括：激光器，激光器用于发射激光脉冲；光纤，光纤设置在待测件的待测表面上，用于传导激光脉冲；激光脉冲在光纤中传输时可产生后向散射光；制冷单元，制冷单元设置在待测件的待测表面上；信号处理单元，信号处理单元连接在激光器和光纤之间，用于接收光纤中的后向散射光，并根据后向散射光获取待测件的当前温度；控制单元，控制单元与信号处理单元和制冷单元均连接，用于当待测件的当前温度大于或等于第一预设温度值时，控制制冷单元开启，以使制冷单元对待测件进行降温。相较于现有技术，本发明实施例提供的温控装置利用光纤作为温度检测单元，根据拉曼散射原理，分析光纤中激光脉冲的后向散射光中斯托克斯光和反斯托克斯光的光强比值，便可获取待测件的当前温度。同时，将制冷单元设置到待测件的待测表面上，当检测出待测件的待测表面某处温度超出第一预设温度值时，信号处理单元向控制单元发出信号，控制单元控制制冷单元开启，制冷单元对待测件进行降温处理，使待测件工作在合适的温度条件下。由于本发明实施例中可以实时检测待测件的温度并对待测件进行温度调节，这样可以避免待测件长时间工作在高温情况下，从而减缓待测件的老化速度，延长待测件的使用寿命，并提高待测件的显示品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的温控装置的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的温控装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的温控装置的定位原理示意图；
图4为本发明实施例提供的半导体制冷器的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的温控装置的控制方法流程图；
图6为本发明另一实施例提供的温控装置的控制方法流程图；
图7为本发明又一实施例提供的温控装置的控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种温控装置，如图1和图2所示，包括：激光器11，激光器11用于发射激光脉冲；光纤12，光纤12设置在待测件13的待测表面上，用于传导激光脉冲；激光脉冲在光纤中传输时可产生后向散射光；制冷单元14，制冷单元14设置在待测件13的待测表面上；信号处理单元15，信号处理单元15连接在激光器11和光纤12之间，用于接收光纤12中的后向散射光，并根据后向散射光获取待测件13的当前温度；控制单元16，控制单元16与信号处理单元15和制冷单元14均连接，用于当待测件13的当前温度大于或等于第一预设温度值时，控制制冷单元14开启，以使制冷单元14对待测件13进行降温。
其中，所述第一预设温度值为预先设置的值，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不做限定。
当光照射到物质上时会发生散射，散射光中除了与激发光波长相同的弹性成分(瑞利散射)外，还有比激发光的波长长的成分和比激发光的波长短的成分，后一现象统称为拉曼散射。由于拉曼散射非常弱，因而利用普通的光源无法检测出拉曼散射现象，而激光器11发射的激光脉冲具有很好的单色性、方向性，且强度很大，这样可以保证信号处理单元15能够接收到激光脉冲在光纤12内的后向散射光，并对后向散射光进行分析，以获取待测件13的当前温度。需要说明的是，待测件13的当前温度一般为待测件13所有散射点对应的温度中最高的温度。
待测件13可以是显示装置的基板或背板，也可以是其它需要进行温度检测和调控的设备，本发明实施例对此不做限定。
光纤12和制冷单元14均设置在待测件13的待测表面上。本发明实施例对于光纤12和制冷单元14的设置形状不做限定，示例的，可以是按照蛇形弯折状设置，也可以是按照螺旋状设置等。需要说明的是，光纤12和制冷单元14的设置形状可以一致，也可以不一致，本发明实施例对此亦不做限定。
控制单元16用于控制制冷单元14的开启和关闭。控制单元16可以是CPU、FPGA等具有处理功能的器件。
这样一来，相较于现有技术，本发明实施例提供的温控装置利用光纤作为温度检测单元，根据拉曼散射原理，分析光纤中激光脉冲的后向散射光中斯托克斯光和反斯托克斯光的光强比值，便可获取待测件的当前温度。同时，将制冷单元设置到待测件的待测表面上，当检测出待测件的待测表面某处温度超出第一预设温度值时，信号处理单元向控制单元发出信号，控制单元控制制冷单元开启，制冷单元对待测件进行降温处理，使待测件工作在合适的温度条件下。由于本发明实施例中可以实时检测待测件的温度并对待测件进行温度调节，这样可以避免待测件长时间工作在高温情况下，从而减缓待测件的老化速度，延长待测件的使用寿命，并提高待测件的显示品质。
进一步的，参考图1所示，信号处理单元15包括第一子单元151和第二子单元152；第一子单元151连接在激光器11和光纤12之间，用于对激光器11发射的激光脉冲进行耦合和滤波处理，并根据接收到的后向散射光获取斯托克斯光和反斯托克斯光；第二子单元152连接在第一子单元151和控制单元16之间，用于根据斯托克斯光和反斯托克斯光获取待测件13的当前温度。其中，第一子单元151一般为波分复用器(Wavelength Divided Module，WDM)。
参考图1所示，由激光器11发出的激光脉冲经过WDM进入光纤12，光纤12置于待测件13上，激光脉冲在光纤12内部发生散射，其后向散射光经WDM后分理出携带有温度信息的斯托克斯(Stokes)光和反斯托克斯(Anti-stokes)光，之后经过第二子单元152处理后，便可得到待测的温度信息。
其中，Anti-stokes光和Stokes光的光强比F(T)与温度T存在对应关系，具体表述为如下的第二公式：
上式中，λs、λas分别为Stokes光和Anti-stokes光的波长，h为普朗克常量，c为光在真空中传播速度，Δv为拉曼频移量，k为玻尔兹曼常量。
根据上述的第二公式可推导出如下的第一公式，具体为：
其中，T为待测件13的当前温度，T0为待测件13的初始温度，h为普朗克常量，c为光在真空中传播速度，△v为拉曼频移量，k为玻尔兹曼常量，Fas-s(T0)为待测件13处于初始温度时的拉曼光强比，Fas-s(T)为待测件13处于当前温度下的拉曼光强比。
需要说明的是，待测件13的初始温度T0可以是待测件13在未工作时的温度，也可是待测件13在工作初期的温度，本发明实施例对此不做限定。一般情况下，待测件13的初始温度T0可以预先获取。
由上可知，只要测量出温度变化前后的拉曼光强比Fas-s(T0)、Fas-s(T)，结合上述的第一公式，便可解调出待测件13的当前温度T。
进一步的，控制单元16还用于当待测件13的当前温度小于或等于第二预设温度值时，控制制冷单元14关闭。其中，所述第二预设温度值为预先设置的值，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不做限定。需要说明的是，所述第一预设温度值大于所述第二预设温度值。
参考图1所示，制冷单元14包括多个制冷片，多个制冷片串联后与控制单元16连接；多个制冷片的设置路径与光纤12的设置路径一致。在实际应用中，光纤12可以按照蛇形弯折状设置在待测件13的表面上；多个制冷片再按照光纤12的设置路径覆盖在光纤12上。
本发明实施例对于制冷片的具体类型、结构和设置数量等均不作限定。在实际应用中，制冷片可以选用半导体制冷器(Thermo ElectricCooler，TEC)，其结构可以参考图4所示，它由若干个N型和P型半导体排列而成，N、P之间由导线(一般为铜线或铝线)连接形成一个闭合回路，最后用两块绝缘陶瓷片封装起来。TEC是由高掺杂的N型和P型碲化铋(Bi2Te3)组成的热电偶，Bi2Te3元件采用电串联。实际TEC一般包含若干个热电偶，所有热电偶的冷端18集中在一端，热端19集中在另一面，通过电极连在一起，并且夹在两个热电陶瓷中间；当有电流通过时，TEC的冷面会因放热而温度降低，进而达到制冷效果。实际工作时，通过控制TEC两端电流方向和大小，可达到不同的制冷效果。
可选的，参考图2所示，待测件13的待测表面分为多个区域；制冷单元14包括多个制冷片，每个区域至少包括一个制冷片；每个区域的制冷片串联后与控制单元16连接；信号处理单元15用于根据后向散射光及其获取时间，获取待测件13的不同区域的当前温度；控制单元16用于当待测件13的某一区域的当前温度大于或等于第一预设温度值时，控制待测件13的对应区域的制冷片开启。
光时域技术是测量光纤沿线上异常信息的理论基础，其测量原理图如图3所示，当激光器11发出的激光脉冲在光纤12中传输时，由于纤芯折射率的微观不均匀性，在光纤上各点会产生散射。散射是由光纤中非传播的局域密度的不均匀和成分的不均匀所致，这种不均匀性是在拉纤阶段，二氧化硅由熔融态转变为凝固态的过程中形成的。假设激光脉冲进入入射端面经过后向散射后再返回入射端面的时间为t，这段时间内激光脉冲所走的路程为2L，则：2L＝vt；结合折射率定义：n＝c/v，其中n为纤芯折射率，c为光在真空中速度，v为激光脉冲在光纤中传播速度。因此，只要测得后向散射光到达入射端面的时间t，便可定位散射点的位置L，即温度发生改变的位置。
本发明实施例对于待测件13的待测表面分成的区域数量不做限定，同时对每个区域设置的制冷片的数量亦不做限定。示例的，参考图2所示，一般可以按照田字形将待测件13的待测表面分成四个区域，每个区域设置的多个制冷片串联后通过导线17与控制单元16连接；光纤12的设置方式可以参考图1所示。根据上述的光时域反射原理，可以通过获取到后向散射光的时间t，定位出散射点的位置L，再通过判断散射点的所属区域，控制该所属区域内的制冷片工作，以此实现对待测件13分区域温控的目的。
需要说明的是，由于本发明实施例可以实现散射点的精确定位，因而可以将每个制冷片都与控制单元16连接，即多个制冷片相互并联，这样控制单元16可以单独控制每个制冷片的开启和关闭，以此实现每个制冷片设置点的精准温控。
本发明另一实施例提供一种显示装置，包括上述任意一种所述的温控装置，能够起到与上述温控装置同样的温控作用。其中，所述待测件为所述显示装置的基板或背板。
本发明再一实施例提供一种应用于上述任意一种所述的温控装置的控制方法，如图5所示，所述控制方法包括：
步骤501、向光纤发射激光脉冲；
步骤502、接收光纤中的后向散射光，并根据后向散射光获取待测件的当前温度；
步骤503、当待测件的当前温度大于或等于第一预设温度值时，控制制冷单元开启，以使制冷单元对待测件进行降温。
进一步的，所述根据所述后向散射光获取所述待测件的当前温度具体包括：根据所述后向散射光获取斯托克斯光和反斯托克斯光；根据所述斯托克斯光和所述反斯托克斯光获取所述待测件的当前温度。
本发明又一实施例提供一种应用于上述任意一种所述的温控装置的控制方法，用于实现对待测件的整体控温。如图1和图6所示，所述控制方法包括：
步骤601、向光纤发射激光脉冲；
步骤602、接收光纤中的后向散射光，并根据后向散射光获取待测件的当前温度；
步骤603、判断待测件的当前温度是否大于或等于第一预设温度值；若是，则执行步骤604；若否，则执行步骤605；
步骤604、控制制冷单元开启；执行步骤601；
步骤605、判断待测件的当前温度是否小于或等于第二预设温度值；若是，则执行步骤606，若否，则执行步骤601；其中，所述第一预设温度值大于所述第二预设温度值。
步骤606、控制制冷单元关闭。
本发明另一实施例提供一种应用于上述任意一种所述的温控装置的控制方法，用于实现对待测件的局部控温。如图2和图7所示，所述控制方法包括：
步骤701、向光纤发射激光脉冲；
步骤702、接收光纤中的后向散射光，并根据后向散射光获取待测件不同区域的当前温度；
步骤703、判断待测件不同区域的当前温度是否大于或等于第一预设温度值；若是，则执行步骤704；若否，则执行步骤706；
步骤704、定位当前温度大于或等于第一预设温度值的对应区域；
步骤705、控制该区域制冷单元开启；执行步骤701；
步骤706、判断待测件不同区域的当前温度是否小于或等于第二预设温度值；若是，则执行步骤707，若否，则执行步骤701；其中，所述第一预设温度值大于所述第二预设温度值；
步骤707、定位当前温度小于或等于第二预设温度值的对应区域；
步骤708、控制该区域制冷单元关闭。
上述温控装置的控制方法中的各步骤可以参考温控装置中的各个模块或功能的介绍，在此不再赘述，可以达到与温控装置相同的功能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种温控装置，其特征在于，包括：
激光器，所述激光器用于发射激光脉冲；
光纤，所述光纤设置在待测件的待测表面上，用于传导所述激光脉冲；所述激光脉冲在所述光纤中传输时可产生后向散射光；
制冷单元，所述制冷单元设置在所述待测件的待测表面上；
信号处理单元，所述信号处理单元连接在所述激光器和所述光纤之间，用于接收所述光纤中的后向散射光，并根据所述后向散射光获取所述待测件的当前温度；
控制单元，所述控制单元与所述信号处理单元和所述制冷单元均连接，用于当所述待测件的当前温度大于或等于第一预设温度值时，控制所述制冷单元开启，以使所述制冷单元对所述待测件进行降温。
2.根据权利要求1所述的温控装置，其特征在于，所述信号处理单元包括第一子单元和第二子单元；
所述第一子单元连接在所述激光器和所述光纤之间，用于对所述激光器发射的激光脉冲进行耦合和滤波处理，并根据接收到的所述后向散射光获取斯托克斯光和反斯托克斯光；
所述第二子单元连接在所述第一子单元和所述控制单元之间，用于根据所述斯托克斯光和所述反斯托克斯光获取所述待测件的当前温度。
3.根据权利要求2所述的温控装置，其特征在于，所述第一子单元为波分复用器。
4.根据权利要求2所述的温控装置，其特征在于，所述第二子单元具体用于：
根据第一公式获取所述待测件的当前温度；所述第一公式为：
其中，T为待测件的当前温度，T0为待测件的初始温度，h为普朗克常量，c为光在真空中传播速度，△v为拉曼频移量，k为玻尔兹曼常量，Fas-s(T0)为待测件处于初始温度时的拉曼光强比，Fas-s(T)为待测件处于当前温度下的拉曼光强比。
5.根据权利要求1所述的温控装置，其特征在于，所述控制单元还用于当所述待测件的当前温度小于或等于第二预设温度值时，控制所述制冷单元关闭。
6.根据权利要求1所述的温控装置，其特征在于，所述制冷单元包括多个制冷片，多个所述制冷片串联后与所述控制单元连接；
多个所述制冷片的设置路径与所述光纤的设置路径一致。
7.根据权利要求1所述的温控装置，其特征在于，所述待测件的待测表面分为多个区域；所述制冷单元包括多个制冷片，每个区域至少包括一个所述制冷片；每个区域的所述制冷片串联后与所述控制单元连接；
所述信号处理单元用于根据所述后向散射光及其获取时间，获取所述待测件的不同区域的当前温度；
所述控制单元用于当所述待测件的某一区域的当前温度大于或等于所述第一预设温度值时，控制所述待测件的对应区域的所述制冷片开启。
8.根据权利要求1所述的温控装置，其特征在于，所述光纤以蛇形弯折状或螺旋状设置在所述待测件的表面上。
9.根据权利要求6或7所述的温控装置，其特征在于，所述制冷片为半导体制冷器。
10.一种应用于权利要求1至9中任意一项所述的温控装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
向所述光纤发射激光脉冲；
接收所述光纤中的后向散射光，并根据所述后向散射光获取所述待测件的当前温度；
当所述待测件的当前温度大于或等于第一预设温度值时，控制所述制冷单元开启，以使所述制冷单元对所述待测件进行降温。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述后向散射光获取所述待测件的当前温度具体包括：
根据所述后向散射光获取斯托克斯光和反斯托克斯光；
根据所述斯托克斯光和所述反斯托克斯光获取所述待测件的当前温度。
12.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的温控装置，其中，所述待测件为所述显示装置的基板或背板。
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