CN202546687U

CN202546687U - Led灯条散热装置、背光模组及显示器件

Info

Publication number: CN202546687U
Application number: CN2012202085509U
Authority: CN
Inventors: 张文浩; 梁恒镇
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Hefei BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Hefei BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2022-05-09

Abstract

本实用新型涉及显示技术领域，提供了一种LED灯条散热装置、背光模组及显示器件。所述LED灯条散热装置包括：LED灯条、制冷模块和散热背板，其中，制冷模块是由热电材料制成P-N结阵列，制冷模块的制冷端与LED灯条临近，制冷模块的放热端与散热背板临近。本实用新型中，通过将热电材料制成P-N结阵列，应用于液晶显示器件背光源LED灯条的热量吸收，有效解决了LED灯条长时间工作的散热问题。

Description

LED灯条散热装置、背光模组及显示器件

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别涉及一种LED灯条散热装置、背光模组及显示器件。

背景技术

在目前的平板显示器件中LCD（Liquid Crystal DisPlay，液晶显示器）已占据主流地位，而在现有的LCD器件中，由于LCD面板本身不能发光，因而背光源是LCD器件中不可缺少的组成部分。在LCD背光源中，冷阴极荧光灯（CCFL，Cold Cathode Fluorescent Lamp）曾经占据着统治地位，但由于LED（Light Emitting Diode，发光二极管）具有宽色域、高调光率及长寿命等优点，近来已被开发作为新型的LCD背光源，并已在一些台式LCD显示器以及LCD电视中得到应用。现有技术中，通常选用LED灯条作为背光源对LCD面板进行照射，无论是直下式还是侧入式背光，LED持续发光产生的热量都会对显示质量产生一定影响，如某些白光LED在高温时发光效率会降低或会发生色偏、又或者面板中的液晶在LED灯条放热的影响下会产生偏转异常而导致漏光等不良，这些均严重影响了显示器件的持续工作能力和显示效果。因此，LED灯条的散热是背光模组必须要解决的问题。

但是目前的LED灯条散热多采用机械散热方式，即首先通过导热部件（通常为散热片）将热量导出，再通过运动组件（通常为风扇或压缩机）将热量发散出去实现制冷。这种方式中，如不采用运动组件，仅靠导热部件导出热量的散热效果不佳；而如果采用运动组件，由于运动组件的机械运动，会产生噪音和震动，且机械组件结构相对复杂，体积较大，使用寿命有限，压缩机还可能存在氟化物污染等问题，严重影响显示器件工作效果。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

针对上述缺点，本实用新型为了解决现有技术中LED灯条散热效果不佳的问题，提供了一种LED灯条散热装置、背光模组及显示器件。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型具体采用如下方案进行：

首先，本实用新型提供一种LED灯条散热装置，所述散热装置包括：LED灯条、制冷模块和散热背板，其中，所述制冷模块是由热电材料制成P-N结阵列，所述制冷模块的制冷端与所述LED灯条临近，所述制冷模块的放热端与所述散热背板临近。

优选地，所述热电材料为室温段应用的热电材料。

优选地，所述热电材料中采用Bi₂Te₃作为基底材料。

优选地，所述散热背板为大面积散热器件。

优选地，所述P-N结阵列中，每一P-N结的N型支阵列的一端连接正极性电源线、另一端与P型支阵列的一端直接通过电极相互连接，P型支阵列的另一端连接负极性电源线；N型支阵列和P型支阵列直接通过电极相互连接的部分构成所述制冷模块的制冷端，而N型支阵列和P型支阵列分别连接电源线的部分构成上述制冷模块的放热端。

优选地，所述制冷模块的制冷端与所述LED灯条直接贴合，所述制冷模块的放热端与所述散热背板直接贴合。

优选地，在所述LED灯条与所述制冷模块之间以及所述制冷模块与所述散热背板之间均形成有导热绝缘层。

优选地，所述制冷模块为直接在所述LED灯条背面形成的热电薄膜。

另一方面，本实用新型还同时提供了一种背光模组，所述背光模组包括如上所述的LED灯条散热装置。

再一方面，本实用新型还同时提供一种显示器件，所述显示器件包括如上所述的背光模组。

（三）有益效果

本实用新型中，通过将热电材料制成P-N结阵列，应用于液晶显示器件背光源LED灯条的热量吸收，有效解决了LED灯条长时间工作的散热问题，避免了LED灯发光效率随温度升高而降低、以及面板中液晶受LED发热影响而偏转异常出现漏光等问题，改进了显示器件长时间工作时的显示效果。同时使用热电材料制冷不需要运动组件，具有结构简单、体积小、重量轻、无污染、使用寿命长、无噪音和无震动等诸多优点。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例中LED灯条散热装置的结构示意图；

图2为本实用新型中热电材料的P-N结散热原理结构示意图；

图3为本实用新型的另一个实施例中LED灯条散热装置的结构示意图。

附图中主要元件符号说明：

1：LED灯条；2：制冷端；3：放热端；4：热绝缘层；5：第一金属电极层；6：Bi₂Te₃材料层；7：第二绝缘层；8：第二金属电极层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

考虑到现有的机械气冷散热方式存在噪音、震动、体积大、寿命有限等缺陷，以及水冷散热方式存在成本高、安全性低等缺陷，本实用新型中采用了一种新型的散热方式，即利用热电材料构成制冷模块对LED灯条进行散热。

其中，热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料，1823年发现的塞贝克（Seebeck）效应和1834年发现的帕尔帖（Peltier）效应为热电能量转换器和热电制冷的应用提供了理论依据，具体地，利用热电材料的帕尔帖效应，即当有一电流通过两种不同材料的接触处时，在该接触处会相较于另一侧的常温段产生一定的低温差（温差通常在20K以上），因而可以实现利用电能来对器件降温的效果。

目前热电材料的选择可依其运作温度分为三类：（1）碲化铋（Bi₂Te₃）及其合金：这是目前被广为使用于热电致冷器的材料，其最佳运作温度<500K；（2）碲化铅及其合金：这是目前被广为使用于热电发电的材料，其最佳运作温度大约在700K左右；（3）硅锗合金：此类材料亦常应用于热电产生器，其最佳运作温度大约为1000K。

本实用新型的实施例中，通过将室温段应用的热电材料（如Bi₂Te₃等）制成P-N结阵列的制冷模块，应用于LED灯条的散热装置中，其中，制冷模块的制冷端与LED灯条临近，制冷模块的放热端与散热背板临近，有效地解决了背光模组的散热问题。下面结合各附图对本实用新型的各实施例做进一步的说明。

实施例1

在图1所示的实施例1中，LED灯条1的背面直接形成有制冷模块，所述制冷模块是由Bi₂Te₃热电材料制成P-N结阵列，其中，制冷模块的制冷端2与LED灯条1直接贴合，制冷模块的放热端3与散热背板（可以为任何一种散热器件，优选为大面积散热器件）直接贴合，通过制冷模块的制冷端2吸收LED灯条1发出热量使LED灯条1温度降低，而同时放热端3因背板及散热器件的热传导会有一定的升温（因绝大多数热量会因帕尔帖效应而消耗掉，放热端3的温度上升不会太高），放热端3处的热量可传递至背板而快速散发出去。图1中，右侧的三根曲线由上至下分别表示LED灯条电源线、N型支阵列电源线、P型支阵列电源线。

具体地，制冷模块的制冷原理进一步参见图2。图2中，N型支阵列的一端连接正极性电源线、另一端与P型支阵列的一端直接通过电极相互连接，P型支阵列的另一端连接负极性电源线，电源线中箭头方向表示电流方向。其中，N型支阵列进行Se（硒）掺杂，通常为Bi₂(Te_1-xSe_x)₃，P型支阵列进行Sb（锑）掺杂，通常为(Bi_1-ySb_y)₂Te₃；其中，上述分子式中的x、y均表示掺杂元素的百分比含量，0＜x≤1，0＜y≤1。当电流从该P-N结中流过时，N型支阵列和P型支阵列直接通过电极相互连接的部分会吸收热量（因帕尔帖效应产生低温差）从而构成制冷模块的制冷端2；而N型支阵列和P型支阵列分别连接电源线的部分构成制冷模块的放热端3（因热传导导致有一定升温，需要释放这部分热量）。通过这种方式，制冷模块一端吸热，从而将LED灯条产生的热量快速吸收，避免热量对LED灯或面板中的液晶产生影响；同时放热端的升温通过导热绝缘层传递至散热背板即可较快散发。

实施例2

在图3所示的实施例2中，LED灯条与制冷模块并不直接接触、制冷模块与散热背板也不直接接触，在LED灯条与制冷模块之间以及制冷模块与散热背板之间均形成有导热绝缘层。通过制冷模块的制冷端2吸收LED灯条1发出热量使LED灯条1温度降低，而同时放热端3因背板及散热器件的热传导会有一定的升温（因绝大多数热量会因帕尔帖效应而消耗掉，放热端3的温度上升不会太高），放热端3处的热量可通过导热绝缘层传递至背板而快速散发出去。这样，在进行散热的同时保证了电器件之间的绝缘，避免了器件用电的相互影响，保证了制冷模块使用的安全性。

此外，采用实施例2的方式还可以直接在LED灯条背面形成薄膜型的制冷模块，进一步控制制冷模块的体积。制冷模块的热电薄膜的制备方法为：

1）在LED灯条1背面涂覆第一导热绝缘层4；

2）沉积或溅射形成第一金属电极层5，通过光刻使第一金属电极层5形成为多个短电极（用于直接连接N型支阵列和P型支阵列）；

3）沉积或溅射形成Bi₂Te₃材料层6，并以Sb（锑）在P型支阵列区域进行P型渗透掺杂，以Se（硒）在N型支阵列区域进行N型渗透掺杂，分别得到多个P型支阵列和多个N型支阵列，其中，一个P型支阵列和一个N型支阵列通过一个第一金属电极层中的短电极直接连接形成一个P-N结（在本步骤，也可以分别形成P型和N型Bi₂Te₃的材料层，再经过多次刻蚀得到P-N结阵列）；

4）采用PECVD方法镀上第二绝缘层7（如Si₃N₄等），然后通过光刻使多个P型支阵列和多个N型支阵列未连接的另一端暴露出来；

5）沉积或溅射形成第二金属电极层8，随后通过光刻将P型支阵列和N型支阵列间的第二金属电极层的电极线分开，并分别接上相应引线，完成热电薄膜的制备。

在本实用新型中，同时提供了一种背光模组，其包括上述LED灯条散热装置。更进一步地，本实用新型实施例还提供了一种显示器件，采用上述背光模组作为光源，所述显示器件可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。

本实用新型通过将室温段应用的热电材料（如Bi₂Te₃）制成P-N结阵列，应用于液晶显示器件背光源LED灯条的热量吸收，有效解决了LED灯条长时间工作的散热问题，避免了LED灯发光效率随温度升高而降低、以及面板中液晶受LED发热影响而偏转异常出现漏光等问题，改进了显示器件长时间工作时的显示效果。同时使用热电材料制冷不需要运动组件，具有结构简单、体积小、重量轻、无污染、使用寿命长、无噪音和无震动等诸多优点。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的实际保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种LED灯条散热装置，其特征在于，所述散热装置包括：

LED灯条、制冷模块和散热背板，其中，所述制冷模块是由热电材料制成P-N结阵列，所述制冷模块的制冷端与所述LED灯条临近，所述制冷模块的放热端与所述散热背板临近。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述热电材料为室温段应用的热电材料。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述热电材料采用Bi₂Te₃作为基底材料。

4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热背板为大面积散热器件。

5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述P-N结阵列中，每一P-N结的N型支阵列的一端连接正极性电源线、另一端与P型支阵列的一端直接通过电极相互连接，P型支阵列的另一端连接负极性电源线；N型支阵列和P型支阵列直接通过电极相互连接的部分构成所述制冷模块的制冷端，而N型支阵列和P型支阵列分别连接电源线的部分构成上述制冷模块的放热端。

6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述制冷模块的制冷端与所述LED灯条直接贴合，所述制冷模块的放热端与所述散热背板直接贴合。

7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，在所述LED灯条与所述制冷模块之间以及所述制冷模块与所述散热背板之间均形成有导热绝缘层。

8.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，所述制冷模块为直接在所述LED灯条背面形成的热电薄膜。

9.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括如权利要求1-8任一项所述的LED灯条散热装置。

10.一种显示器件，其特征在于，所述显示器件包括如权利要求9所述的背光模组。