CN113007616A - 一种pcb灯板和背光模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PCB灯板和背光模组，该PCB灯板包括PCB板、位于PCB板上按规则排布的发光单元、设置于该PCB板相邻两行发光单元之间的散热孔，其中相邻散热孔沿Y轴方向的间距随着散热孔与所述PCB板中心点距离的增大而增大；本发明提供的PCB灯板，通过设置散热孔，将产生的热应力通过孔洞的作用释放；以PCB板中心点为中心，相邻两散热孔沿Y轴方向间距逐渐增大，使得PCB板中心的散热孔更密集，而越靠近PCB中心，热应力越大，通过密集的散热孔提高散热效率，从而减小翘曲；同时PCB中心散热孔密集也可以减轻PCB灯板自身重量，从另一方面减少翘曲。

Description

一种PCB灯板和背光模组

技术领域

本发明涉及背光源领域，尤其涉及一种PCB灯板和背光模组。

背景技术

随着消费升级，中高端和高端电视越来越受到市场的青睐，而中高端和高端电视有着超薄型化、HDR技术，高分辨率，高对比度，高亮度，高色域等优点，而其上述优点需要相对应的背光模组支撑，其中很多方案均采用了含有Local-dimming LED灯板方案，如图1所示；灯板的PCB板在受热时，大量热量瞬间传递到铜箔以及基板中，两者受热产生膨胀，由于铜箔与基板的膨胀系数差异较大，必然会导致两者的膨胀量不一致，因而产生强大热应力，致使PCB板翘曲；可以理解的是，不同材料组合，形成PCB板，PCB通常是树脂+增强材料(如玻纤)+铜箔的复合物，在X、Y方向，由于受到玻璃纤维布的钳制，以致热膨胀系数(CTE)不大，如图2所示，PCB板的X、Y方向在温度从133.31℃变化到164.54℃时，该PCB板在X、Y方向上尺寸变形的变化量为3.425μm/(m·℃)；如图3所示，PCB板的Z方向在温度从160.26℃变化到241.98℃时，该PCB板在Z方向上尺寸变形的变化量为7.714μm/(m·℃)，PCB板Z方向上在200℃的尺寸变化将近10μm，为X、Y方向的2倍；另外灯板方案受尺寸大，材质、自身重量影响，灯板比灯条更容易因热应力变形翘曲问题，在对PCB板进行固晶的工艺过程中，需要将固晶后的PCB板进行回流焊，回流焊中的高温使得PCB板受热翘曲，PCB板的中心部位的热应力相对于其他部位的热应力释放速度更慢，最终导致PCB板中心部位翘曲最严重，而由于背光更薄的趋势，应用端对灯板翘曲度的要求更严苛，因此，寻求一种合理有效地解决灯板翘曲度问题的方法是薄化背光模组研究的热点。

发明内容

本发明提供一种PCB灯板和背光模组，主要解决的技术问题是：现有技术中灯板容易因受热而产生热应力，致使PCB板变形翘曲问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种PCB灯板，包括：PCB板，位于所述PCB板上按规则排布的发光单元，设置于所述PCB板相邻两行发光单元之间的散热孔；

相邻散热孔沿Y轴方向的间距随着散热孔与所述PCB板中心点距离的增大而增大。

可选的，所述散热孔的中心位于相邻两行发光单元的中心线上。

可选的，所述PCB板包括小于PCB板面积的PCB中心区域，所述中心区域长、宽的比值相等所述PCB板长、宽的比值；

在所述中心区域内，所述相邻两散热孔沿Y轴方向的间距满足第一预设条件；在所述中心区域外，所述相邻两散热孔沿Y轴方向的间距满足第二预设条件。

可选的，所述第一预设条件包括：所述相邻两散热孔沿Y轴方向间距p≥(m+1)/(m+2)*W，m为靠近所述PCB板X轴的第m个孔，所述W为所述PCB板相邻两列的发光单元的间距。

可选的，第二预设条件包括：

所述相邻两散热孔沿Y轴方向间距k≥(2n+3)/(n+5)*W，n为靠近所述PCB板X轴的第n个孔，所述W为所述PCB板相邻两列的发光单元的间距。

可选的，所述PCB板上最外侧的相邻a行发光单元之间、以及最外侧的相邻a列发光单元之间，所述a≥2，且所述a为正整数。

可选的，所述散热孔的直径d＝1/b*min(W，L)，所述b为正整数，所述W为所述PCB板相邻两列的发光单元的间距，所述L为所述PCB板相邻两行的发光单元的间距。

可选的，所述PCB灯板还包括IC器件，所述IC器件位于所述中心区域外，且沿所述PCB板的轴线对称。

可选的，所述PCB板包括敷铜区，所述敷铜区为网格状。

进一步，本发明还提供一种背光模组，背光模组包括上述如上所述的PCB灯板。

有益效果

本发明提供一种PCB灯板和背光模组，该PCB灯板包括PCB板、位于PCB板上按规则排布的发光单元、设置于该PCB板相邻两行发光单元之间的散热孔，其中以PCB板中心点为中心，相邻散热孔沿Y轴方向的间距随着散热孔与所述PCB板中心点距离的增大而增大；本发明提供的PCB灯板，通过设置散热孔，将产生的热应力通过孔洞的作用释放；以PCB板中心点为中心，相邻两散热孔沿Y轴方向间距逐渐增大，使得PCB板中心的散热孔更密集，而PCB中心处的热量散热效率较低，通过密集的散热孔提高散热效率，从而减小翘曲；同时PCB中心散热孔密集也可以减轻PCB灯板自身重量，从另一方面减少翘曲。

附图说明

图1为现有技术提供的一种灯板的结构示意图；

图2为现有技术提供的一种PCB板的X、Y方向尺寸随着温度变化而变化的示意图；

图3为现有技术提供的一种PCB板的Z方向尺寸随着温度变化而变化的示意图；

图4为本发明实施例一提供的一种PCB灯板的结构示意图一；

图5为本发明实施例一提供的一种PCB灯板的结构示意图二；

图6为本发明实施例一提供的一种PCB灯板的结构示意图三；

图7为本发明实施例一提供的一种PCB灯板的中心区域的结构示意；

图8为本发明实施例一提供的一种PCB灯板的结构示意图四；

图9为本发明实施例一提供的一种PCB灯板的IC器件放置示意图；

图10为本发明实施例一提供的一种PCB板敷铜区的示意图一；

图11为本发明实施例一提供的一种PCB板敷铜区的示意图二；

图12为本发明实施例二提供的一种PCB灯板的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被理解，下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，本实施例中图4中的PCB板201为矩形，PCB板201的中心点为该PCB板201对角线的交点；

以通过PCB板201的中心点并平行于PCB板201的短边方向的直线为X轴；

以通过PCB板201的中心点并平行于PCB板201的长边方向的直线为Y轴。

实施例一：

可以理解的是，不同材料组合，形成PCB板，PCB通常是树脂+增强材料(如玻纤)+铜箔的复合物，在X、Y方向，由于受到玻璃纤维布的钳制，以致热膨胀系数(CTE)不大，但PCB板厚度Z轴方向应由于无任何拘束而变得非常大，因此PCB中的机械应力及各种材料在湿、热处理过程中的不同CTE形成残留热应力造成PCB的翘曲。

为了解决上述问题，本实施例提供了一种PCB灯板，如图4所示，该PCB灯板包括PCB板201，位于PCB板上按规则排布的发光单元202，设置于PCB板201相邻两行发光单元202之间的散热孔203，其中以PCB板201的X轴为中心线，相邻两散热孔203沿Y轴方向的间距随着散热孔203与PCB板201X轴的距离的增大而增大，在本实施例中，每行散热孔203是以X轴为基准对称设置，通过散热孔203对PCB灯板进行产生的热应力进行释放。

在本实施例中，发光单元202按规则排布，可以是按矩阵阵列排布，如图4所示；在一些实施例中，发光单元202按规则排布，也可以是相邻两行发光单元202错位排布，如图5所示。

值得注意的是，如图4中PCB板201为长方形，散热孔203设置在相邻两行发光单元202之间，在相邻两行发光单元202之间的散热孔203沿Y轴方向随着距离PCB板201X轴的距离增大，散热孔203越稀疏，即靠近PCB板201X轴的散热孔203较为密集。较优的，散热孔203的中心点位于同一水平线上且位于相邻两行发光单元202的中心线上，如图4所示。在一些实施例中，相邻两行发光单元202的散热孔203也可以不位于同一水平线上，呈上下错位排布，如图6所示，第一行和第二行发光单元202之间设置有散热孔203，相邻两个散热孔203分别位于相邻两行发光单元202中心线的上下两侧。

需要说明的是，在本实施例中，PCB板201上包括PCB中心区域204，该中心区域204指的是，在PCB板201上以PCB中心点为中心的规则区域，较优的，该中心区域204的形状与PCB板201的形状相同，在本实施例中，该中心区域204也为长方形，中心区域204的面积小于PCB板201的面积，其中，中心区域204长A、宽B的比值等于PCB板201长C、宽D的比值，即A：B＝C：D，例如，如图7所示，中心区域204长A、宽B均等于PCB板201长C、宽D的1/2。在PCB板201的中心区域204内，相邻散热孔203沿Y轴的间距满足第一预设条件；在中心区域204外，相邻两散热孔203沿Y轴的间距满足第二预设条件；在本实施例中，将中心区域204视作PCB板201的中心，设置中心区域204内和中心区域204外的相邻两散热孔203沿Y轴方向的条件不同，其中，中心区域204外的相邻两散热孔203沿Y轴方向的间距大于中心区域204内的相邻两散热孔203沿Y轴方向的间距，即可规律地得出随着散热孔203与PCB板201中心点距离的增大，该散热孔203与相邻散热孔203之间的沿Y轴方向的间距也增大。

具体的，第一预设条件包括相邻两散热孔203沿Y轴方向的间距p≥(m+1)/(m+2)*W，m为靠近PCB板X轴的第m个孔，W为PCB板201相邻两列的发光单元202的间距。如图7所示，假设PCB长为10，宽为8，PCB板201的中心区域204长为5，宽为4，PCB板201相邻两列的发光单元202的间距为1，靠近PCB板X轴两侧的第1个散热孔203沿Y轴方向的间距p1＝2/3*1＝2/3；靠近PCB板X轴的第2个散热孔203与第1个散热孔203沿Y轴方向的间距p2＝3/4；靠近PCB板X轴的第3个散热孔203与第2个散热孔203沿Y轴方向的间距p3＝4/5，依次类推，中心区域204内的散热孔203间距依次增大。

第二预设条件包括相邻两散热孔203沿Y轴方向的间距k≥(2n+3)/(n+5)*W，n为靠近PCB板X轴的第n个孔，W为PCB板201相邻两列的发光单元202的间距，承接上例，靠近PCB板X轴的第4个散热孔203位于中心区域204外，该第4个散热孔203与第3个散热孔203沿Y轴方向的间距k4＝11/9*1＝11/9，靠近PCB板X轴的第5个散热孔203与第4个散热孔203沿Y轴方向的间距k6＝13/10；如图7中，PCB板201上最外侧两行发光单元202之间的散热孔203均位于中心区域204外，则最外侧两行发光单元202之间，靠近PCB板X轴两侧的第1个散热孔203沿Y轴方向的间距k1＝5/6，靠近PCB板X轴的第2个散热孔203与第1个散热孔203沿Y轴方向的间距k2＝1……

在一些实施例中，第一预设条件中的相邻两散热孔203Y轴方向间距p还可以满足其他距离公式，只要使得中心区域204内的散热孔203距离PCB板X轴的距离越大，相邻两散热孔203沿Y轴方向间距越大，例如散热孔203间距p≥(m+1)/(2m+1)*W；同理，第二预设条件中的相邻两散热孔203沿Y轴方向间距k还可以满足其他距离公式，只要使得中心区域204外的相邻两散热孔203沿Y轴方向间距增大间隔大于中心区域204内的相邻两散热孔203沿Y轴方向间距增大间隔，例如散热孔203间距k≥n+1/n*W。

值得注意的是，PCB板201上最外侧的相邻a行发光单元202之间、以及最外侧的相邻a列发光单元202之间未设置散热孔203，a≥2，且a为正整数，该a的值可以根据PCB板201的大小进行灵活调整；如图8所示，该PCB板201上的最外的相邻两行发光单元202之间不包括散热孔，最外侧的相邻两列发光单元202之间也没有散热孔203；在其他实施例中，可以是PCB板201上的最外相邻三行发光单元202之间以及最外侧相邻三列发光单元202之间没有散热孔203；在本实施例中，最外侧相邻a行发光单元202之间、以及最外侧的相邻a列发光单元202之间不包括散热孔203，是因为最外侧的发光单元202产生的热量可以沿PCB外侧边缘散出；当然，在一些实施例中，PCB板201上最外侧的相邻a行发光单元之间、以及最外侧的相邻a列发光单元之间也可以按照第二预设条件设置散热孔203，以加快散热。

在本实施例中，散热孔203的直径d＝1/b*min(W，L)，b为正整数，W为PCB板201相邻两列的发光单元202的间距，L为PCB板201相邻两行的发光单元202的间距，例如PCB板201相邻两列的发光单元202的间距W为2，PCB板201相邻两行的发光单元202的间距L为3，则直径d＝1/b*W，该b的值可以根据实际需求进行灵活调整，例如b＝4或5或6等，假设b＝5时，则直径d＝2/5。

在本实施例中，PCB灯板还包括IC器件205，还可以通过调整IC器件205的放置位置来减小PCB灯板的翘曲，其中IC器件205位于PCB板201的背面该背面为与发光单元所在面相反的面。可以理解的是，IC器件205产生的热应力大于发光单元202产生的热应力，因此，本实施例将IC器件205放置PCB板201中心区域204外，以减小IC器件205对PCB板201中心的热应力，同时通过中心区域204外的散热孔203和PCB外侧边缘散出IC器件205的热量。较优的，IC器件205沿PCB板的轴线对称放置，呈一列或多列，其可以是沿PCB板的Y轴对称，也可以是沿PCB板的X轴对称；如图9所示，图9中虚线围成的矩形区域为PCB背面的IC器件的设置位置示意图，IC器件205沿PCB板的Y轴和X轴对称，以减小因重量不均导致的翘曲影响。

应当理解的是，PCB板201表面包括包含铜箔的敷铜区，本实施例中的敷铜区为PCB板201的背面，即该PCB板固定发光单元的正面不设敷铜区，本实施例中通过对在整块铜箔上进行局部去铜处理，减小铜箔面积，消除原大块铜箔面周边集中产生的热应力，从而减少翘曲，较优的，PCB板201的敷铜区为网格状，该网格状可以是横竖垂直相交的网格，如图10所示，图10中的黑色区域为PCB板201去铜后的效果，也可以是斜交的网格，如图11所示；可以理解的是，当PCB板201的敷铜区为网格状，LED设置位于非去铜区。

本实施例提供一种PCB灯板，可以通过三个方面来减少热应力，第一：设置散热孔，该散热孔沿Y轴平行排布，设置于相邻两行发光单元之间，且散热孔越靠近PCB中心，散热孔的间距越大，由于PCB中心的热量的散热效率低于PCB外侧边缘热量散热效率，通过中心区域内和中心区域外散热孔间距的不同设置方式，使得中心区域内的散热孔更为密集，中心区域外的散热孔较为稀疏，本实施例中，通过设置散热孔，将产生的热应力通过孔洞的作用释放，且减轻灯板的自身重量，较少翘曲；

进一步，将IC器件放置在中心区域外，且沿PCB板Y轴对称，将IC器件放置PCB板中心区域外，可以减小IC器件对PCB板中心的热应力，通过中心区域外的散热孔和PCB外侧边缘散出IC器件的热量，呈对称排布可以避免因重量不均产生的翘曲；还通过局部去铜处理，减少整块铜箔面产生的热应力。

实施例二：

本实施例提供一种较为具体的PCB灯板，如图12所示，该PCB灯板包括长方形的PCB板201，位于PCB板201上按矩阵阵列排布的LED，PCB板201相邻两行的LED的间距为L，PCB板201相邻两列的发光单元202的间距为W，PCB板201上包括中心区域204，该中心区域204的长、宽均为PCB板201长、宽的1/3。PCB灯板背面还包括IC器件205，该IC器件205位置位于中心区域204外，沿Y轴对称放置成两列，将IC器件205放置在中心区域204外，减少IC器件205产生的热应力对PCB的影响。

在本实施例中，在将LED固定在PCB板201之前，还可以通过设计PCB敷铜结构来较小敷铜的应力。具体的，在PCB中背面大块敷铜进行小块去铜处理，图12中虚线围成的斜线区域为PCB背面敷铜区去铜后的效果示意图，有效减少敷铜面积，小块排布成网格状，即该PCB板201的敷铜为网格状，以减少大块敷铜的应力，从小减少翘曲。

在PCB板201相邻两行发光单元202之间设置散热孔203，以PCB板201的中心点为中心，相邻两散热孔203沿Y轴方向间距逐渐增大，且该散热孔203是以X轴为基准对称设置。在此，对散热孔203的设置方式进行具体说明，其中散热孔203的直径d＝1/5*min(W，L)。散热孔203的孔点均位于相邻两行发光单元202中心线上，相邻两散热孔203沿Y轴方向间距不等，越靠近PCB板201的X轴，相邻两散热孔203沿Y轴方向间距越小，其中在中心区域204内，相邻两散热孔203沿Y轴方向间距p≥(m+1)/(2m+1)*W，m为靠近PCB板X轴的第m个孔。在中心区域204外，相邻两散热孔203沿Y轴方向间距k≥(2n+3)/(n+5)*W，n为靠近PCB板X轴的第n个孔；同时，在本实施例中，PCB板201上最外侧相邻两行发光单元202之间，以及最外侧的相邻两列发光单元202之间未设置散热孔203。由于PCB板201中心的热量的散热效率低于PCB外侧边缘热量散热效率，本实施例中通过设置密集的散热孔203来释放热应力，以减小翘曲，中心区域204外的热应力可以PCB灯板外侧边缘的空气流通和较为稀疏散热孔203释放。

本实施例提供一种具体的PCB灯板，敷铜区为网格状的PCB，按矩阵排列的LED，在PCB中心区域内和中心区域外，散热孔沿Y轴排布、位于相邻两行LED中心线上，相邻两散热孔间距不等距，且越靠近PCB中心点间距越小，且PCB板上最外两行两列发光单元之间未设置散热孔；同时将PCB灯板背面的IC器件放置在中心区域外，沿Y轴对称放置；通过PCB的网格状敷铜区设计、散热孔不等距设计、以及IC器件放置位置设计来减小PCB的应力，从而减少翘曲。

实施例三：

本实施例提供一种背光模组，包括上述实施例一或实施例二中的PCB灯板，该PCB灯板包括PCB板，位于所述PCB板上按规则排布的发光单元，设置于所述PCB板相邻两行发光单元之间的散热孔；相邻散热孔沿Y轴方向的间距随着散热孔与所述PCB板中心点距离的增大而增大。该PCB灯板的具体结构如上述实施例一或实施例二所述，在此不再一一赘述。

应当理解的是，本实施例提供的PCB灯板示背光领域(可以是电视、显示器、手机等终端的背光模组)。此时可以将其应用于背光模组。还可应用于按键背光领域、拍摄领域、家用照明领域、医用照明领域、装饰领域、汽车领域、交通领域等。应用于按键背光领域时，可以作为手机、计算器、键盘等具有按键设备的按键背光光源；应用于拍摄领域时，可以制作成摄像头的闪光灯；应用于家用照明领域时，可以制作成落地灯、台灯、照明灯、吸顶灯、筒灯、投射灯等；应用于医用照明领域时，可以制作成手术灯、低电磁照明灯等；应用于装饰领域时可以制作成各种装饰灯，例如各种彩灯、景观照明灯、广告灯；应用于汽车领域时，可以制作成汽车车灯、汽车指示灯等；应用于交通领域时，可以制成各种交通灯，也可以制成各种路灯。上述应用仅仅是本实施例所示例的几种应用，应当理解的是PCB灯板的应用并不限于上述示例的几种领域。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种PCB灯板，其特征在于，所述PCB灯板包括：

PCB板，位于所述PCB板上按规则排布的发光单元，设置于所述PCB板相邻两行发光单元之间的散热孔；

相邻散热孔沿Y轴方向的间距随着散热孔与所述PCB板X轴的距离的增大而增大。

2.如权利要求1所述的PCB灯板，其特征在于，所述散热孔的中心位于相邻两行发光单元的中心线上。

3.如权利要求1所述的PCB灯板，其特征在于，所述PCB板包括小于PCB板面积的PCB中心区域，所述中心区域长、宽的比值相等所述PCB板长、宽的比值；

在所述中心区域内，相邻两散热孔沿Y轴方向的间距满足第一预设条件；在所述中心区域外，所述相邻两散热孔沿Y轴方向的间距满足第二预设条件。

4.如权利要求3所述的PCB灯板，其特征在于，所述第一预设条件包括：

所述相邻两散热孔沿Y轴方向的间距p≥(m+1)/(m+2)*W，m为靠近所述PCB板X轴的第m个孔，所述W为所述PCB板相邻两列的发光单元的间距。

5.如权利要求3所述的PCB灯板，其特征在于，所述第二预设条件包括：

所述相邻两散热孔沿Y轴方向的间距k≥(2n+3)/(n+5)*W，n为靠近所述PCB板X轴的第n个孔，所述W为所述PCB板相邻两列的发光单元的间距。

6.如权利要求1所述的PCB灯板，其特征在于，所述PCB板上最外侧的相邻a行发光单元之间、以及最外侧的相邻a列发光单元之间未设置所述散热孔，所述a≥2，且所述a为正整数。

7.如权利要求1所述的PCB灯板，其特征在于，所述散热孔的直径d＝1/b*min(W，L)，所述b为正整数，所述W为所述PCB板相邻两列的发光单元的间距，所述L为所述PCB板相邻两行的发光单元的间距。

8.如权利要求1所述的PCB灯板，其特征在于，所述PCB灯板还包括IC器件，所述IC器件位于所述中心区域外，且沿所述PCB板的轴线对称。

9.如权利要求1所述的PCB灯板，其特征在于，所述PCB板包括敷铜区，敷铜区为网格状。

10.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括上述如权利要求1-9任一项所述的PCB灯板。

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