CN203893126U - 一种led背光源散热结构 - Google Patents

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

一种LED背光源散热结构

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。