CN203893126U - 一种led背光源散热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于TRIZ理论的LED背光源散热结构,包括半导体制冷器件,所述半导体制冷器件包括P型半导体、N型半导体及导电金属块,本方案采用主动制冷方式大大背光源的散热能力,能将LED灯条的温度降到室温一下,达到了既能对LED进行有效散热,又能降低背光源厚度的目的,使TRIZ物理矛盾得到完美的解决。
Description
技术领域
本实用新型涉及背光技术领域,尤其涉及一种LED背光源散热结构。
背景技术
近年来,由于由于发光二极管具有体积小、耗电量低、使用寿命长、环保、色域广、高亮度等优势,逐渐成为液晶显示器背光的首选光源。然而采用LED作为液晶显示器光源也存在着固有缺陷:LED的输入功率中,有大约70%的输入功率转化为热能,会导致LED和背光源的温度急剧上升,特别是多颗大功率LED同时使用时,发热更严重。
TRIZ是20世纪40年代起源于苏联的一种系统化的技术创新方法论。矛盾矩阵是TRIZ求解技术矛盾的重要工具。2003版矛盾矩阵表是由“运动物体的质量”、“静止物体的质量”、“运动物体的尺寸”、“静止物体的尺寸”等48个通用工程参数和“分割原理”、“抽取原理”、“局部质量原理”等40个发明原理共同组成的一个二维矩阵表。TRIZ理论把技术体系的工程矛盾分为技术矛盾和物理矛盾,为解决物理矛盾,该矛盾矩阵提出四大分离原理,分别是空间原理、时间分离、基于条件的分离和系统级别的分离。
基于空间的分离,一般改变灯条的位置,LED作为光源与背光源其他部件独立开来,固定在系统上,利用光纤等介质,将LED发出的光线导入背光源中,但本方案具体是实施的技术难度大,使光纤作为传导介质,很难保证背光源的亮度与均一性,还可能造成光能利用率低下。
而基于条件的分离,是将矛盾双方在不同的条件下分离来解决问题,可考虑将LED背光源的吸热和散热部分分离,并使热量传递可控,提升散热能力。通过查询TRIZ科学效应与现象知识库,发现半导体制冷可以有效实现上述功能,半导体材料具有明显的帕尔贴效应,是目前最好的此类制冷材料。与常规冷却方式相比较,半导体制冷有以下优势:可把温度降至常温一下;可精确控温;高可靠性;不产生噪音。
为有效解决给LED降温,背光源的体积必须足够大,以提供有效的散热空间,另一方面,为了达到薄型化的要求,背光源的体积(表现为厚度)要求足够小,背光源体积减小与增大之间的矛盾,在TRIZ理论中属于物理矛盾。
实用新型内容
本实用新型就是为了解决上述技术问题,提供了一种通过TRIZ理论总结出的一种LED背光源LED散热结构,有效的解决了LED背光源的体积减小和增大之间的矛盾。
本实用新型的技术方案如下:
一种LED背光源散热结构,包括半导体制冷器件,所述半导体制冷器件包括P型半导体、N型半导体及导电金属块;P型半导体接电源负极,N型半导体接电源正极,在背板左侧的P型半导体和N型半导体上下对称布置,并通过导电金属块将两者连接起来;在背板右侧的P型半导体和N型半导体上下对称布置,分别于导电金属块相连;背板左右两侧的两个P型半导体之间导通连接,背板左右两侧的两个N型半导体之间导通连接,所述导通连接构成一组P-N半导体连接。
进一步的,所述导通连接为在背板上穿孔连接。
进一步的,一组P-N半导体连接对应两颗LED灯。
进一步的,所述P-N半导体连接为多组,每组P-N半导体之间串联连接。
进一步的,在P、N型半导体与背板之间可作绝缘处理。
进一步的,所述绝缘处理为陶瓷处理。
本实用新型与现有技术相比的有益效果是:
本实用新型所述的散热结构有效解决了LED背光源体积减小与增大之间的矛盾,实现了LED背光源吸热与散热部分的分离,采用主动制冷方式大大背光源的散热能力,能将LED灯条的温度降到室温一下,达到了既能对LED进行有效散热,又能降低背光源厚度的目的,使TRIZ物理矛盾得到完美的解决。
附图说明
图1 本实用新型的半导体制冷原理示意图
图2 本实用新型的LED背光源示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型涉及的一种LED背光源散热结构进行进一步描述。
以47英寸液晶显示模块背光源为例,根据热平衡,需要将LED工作中产生的热量全部吸收,计算时以每颗LED灯为一组,这样每一对半导体制冷器需要吸收的热功率为:
半导体材料选用碲化铋,其电学参数如下:
制冷器的制冷系数为:
一组P-N制冷器消耗的电功率为:
设每一组半导体两端的电压为1.5V,则流过半导体两端的电流为:
设半导体的截面积为S,长度为L,两者存在以下关系:
为有效利用材料,设计P型半导体和N型半导体的界面与LED截面相同。LED的外形尺寸为5.6mm*3mm*0.9mm,半导体截面积为:
单个P型或者N型半导体的长度为0.31cm。
如附图1所述,半导体制冷基于帕尔贴效应,当有电流通过不同的导体组成的回路时,除产生不可逆的焦耳热外,将从外界吸收热量,或向外界放出热量,吸收和放出的热量与电流强度成正比。
如附图2所示,本实用新型公开了一种LED背光源散热结构,包括半导体制冷器件,所述半导体制冷器件包括P型半导体、N型半导体及导电金属块;P型半导体接电源负极,N型半导体接电源正极,在背板左侧的P型半导体和N型半导体上下对称布置,并通过导电金属块将两者连接起来;在背板右侧的P型半导体和N型半导体上下对称布置,分别于导电金属块相连;背板左右两侧的两个P型半导体之间导通连接,背板左右两侧的两个N型半导体之间导通连接,所述导通连接构成一组P-N半导体连接。
进一步的,所述导通连接为在背板上穿孔连接。
进一步的,一组P-N半导体连接对应两颗LED灯。
进一步的,所述P-N半导体连接为多组,每组P-N半导体之间串联连接。
进一步的,在P、N型半导体与背板之间可作绝缘处理。
进一步的,所述绝缘处理为陶瓷处理。
对于具体实施方式的理解的描述仅仅是为帮助理解本实用新型,而不是用来限制本实用新型的。本领域技术人员均可以利用本实用新型的思想进行一些改动和变化,只要其技术手段没有脱离本实用新型的思想和要点,仍然在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种LED背光源散热结构,包括半导体制冷器件及背板,其特征在于,所述半导体制冷器件包括P型半导体、N型半导体及导电金属块;P型半导体接电源负极,N型半导体接电源正极,在背板左侧的P型半导体和N型半导体上下对称布置,并通过导电金属块将两者连接起来;在背板右侧的P型半导体和N型半导体上下对称布置,分别于导电金属块相连;背板左右两侧的两个P型半导体之间导通连接,背板左右两侧的两个N型半导体之间导通连接,所述导通连接构成一组P-N半导体连接。
2.根据权利要求1所述的散热结构,其特征在于,所述导通连接为在背板上穿孔连接。
3.根据权利要求1所述的散热结构,其特征在于,一组P-N半导体连接对应两颗LED灯。
4.根据权利要求1所述的散热结构,其特征在于,所述P-N半导体连接为多组,每组P-N半导体之间串联连接。
5.根据权利要求1所述的散热结构,其特征在于,在P、N型半导体与背板之间作绝缘处理。
6.根据权利要求5所述的散热结构,其特征在于,所述绝缘处理为陶瓷处理。
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CN201420310152.7U CN203893126U (zh) | 2014-06-12 | 2014-06-12 | 一种led背光源散热结构 |
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CN104061555A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-09-24 | 成都绿洲电子有限公司 | 一种led背光源散热结构 |
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