TWI381131B - 光模組之散熱裝置 - Google Patents

Description

光模組之散熱裝置

本發明係關於一種散熱裝置，尤其是一種可針對各種具有發光功能且容易產生高熱之光模組進行散熱的光模組之散熱裝置。

目前常見之習知光模組，例如各式燈具、背光模組或其他具有發光功能之裝置等，在實際運作的過程中容易產生高熱，因此，習知光模組通常會結合一散熱裝置，並利用該散熱裝置進行散熱，以便延長習知光模組之使用壽命。

以「燈具」型式的習知光模組之散熱模組為例，如中華民國公告第M339636號「LED燈散熱結構(一)」新型專利案。該習知光模組之散熱模組具有一燈具本體，該燈具本體設有數個發光二極體及一燈罩，另於該燈具本體凸設有數個散熱片。藉此，當各該發光二極體因通電而產生熱量時，即可利用各該散熱片輔助該發光二極體所產生的熱量迅速擴散。

然而，上述習知光模組之散熱模組的散熱片雖然可吸收各該發光二極體因通電後所產生的熱量。惟由於各該散熱片周邊沒有其他輔助散熱之設計，使該散熱片吸收熱量後仍無法迅速地進行熱交換；因此，導致該散熱片吸收各該發光二極體所產生之熱量後，仍容易造成該散熱片過度積熱等問題，進而嚴重影響該燈具之整體散熱效果，令該燈具之使用壽命降低。

又以「背光模組」型式的習知光模組之散熱模組為例，由於目前常見之液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)通常具有一背光模組，以便藉由該背光模組提供背光源，使該液晶顯示器具有顯示功能；另外，液晶顯示器之背光模組大致可區分為〝直下式背光模組〞及〝側光式背光模組〞兩種，而不論何種型式之背光模組皆必須結合一散熱裝置，以利用該散熱裝置提供散熱功能，如此方可確保該背光模組可正常運作。

舉例而言，請參照第1圖所示，為中華民國申請第95118265號「平面顯示器之背光源散熱模組」發明專利，係揭示一種〝直下式背光模組〞之散熱裝置，該散熱裝置7包含一散熱基板71及一背光源組72。該散熱基板71之一側表面設有數個鰭片711及數個散熱槽道712；該背光源組72結合該散熱基板71，且該背光源組72設有數個光源721；藉此，該背光源組72之光源721作動時所產生之熱量，可利用該鰭片711及該散熱槽道712進行散熱，以延長該背光源組72之使用壽命。

然而，前述習知散熱裝置7僅利用該鰭片711及散熱槽道712進行散熱，並無其他可確實將熱氣流導引至外界空間的結構設計，使得熱氣流容易盤旋於該液晶顯示器內部，導致該散熱裝置7之散熱效果不佳。

請參照第2圖所示，為中華民國公開第200901865號「側入光式背光模組之散熱器」發明專利，係揭示一種〝側光式背光模組〞之散熱裝置，該散熱裝置8係設於一背光模組之一導光板外側，並包含有一熱導管組81及一散熱片82，該熱導管組81具有至少一熱導管811，該至少一熱導管811充填有熱傳介質；該散熱片82結合該熱導管組81；藉此，該熱導管組81之熱導管811可供結合數個發光二極體83，各該發光二極體83作動時所產生之熱量，則可利用該熱導管組81傳導至該散熱片82，以便利用該散熱片82進行散熱。

然而，前述習知散熱裝置8主要係藉由設置大面積之散熱片82，並配合該熱導管組81以提供各該發光二極體83進行散熱；惟該散熱片82卻佔據過多空間，導致該散熱裝置8應用於液晶顯示器時，容易造成液晶顯示器體積增加，而不易朝向輕薄方向研發設計；另外，該散熱裝置8僅利用該熱導管組81及散熱片82進行散熱，並無其他可供將熱氣流導引至外界空間的結構設計，使得熱氣流容易盤旋於該液晶顯示器內部，導致該散熱裝置8之散熱效果不佳；再者，該熱導管組81於使用前必須充填熱傳介質，亦造成該散熱裝置8在製造使用上的便利性不佳。

請參照第3圖所示，為中華民國公告第M294189號「散熱框」新型專利，係揭示一種〝側光式背光模組〞之散熱裝置，該散熱裝置9具有鋁材質之一框體91，該框體91之外周緣設有數個散熱片92；另外，該框體91之內側週邊可結合數個發光二極體93；藉此，各該發光二極體93作動時所產生之熱量可利用該框體91傳導至該散熱片92，並配合該散熱片92進行散熱。

然而，該散熱裝置9同樣無其他可供將熱氣流導引至外界空間的結構設計，使得熱氣流亦容易盤旋於該液晶顯示器內部；再者，當比較前述兩種可應用於〝側光式背光模組〞的習知散熱裝置8、9時，由於後者之散熱裝置9並未設置如同前者之散熱裝置8的大面積散熱片82，因此，當該散熱裝置9應用於液晶顯示器時，該框體91及散熱片92雖可不至於佔據過多空間；惟亦由於該散熱裝置9之散熱片92的面積較小，而一般藉由該散熱片92進行散熱時，其散熱效果之優劣取決該散熱片92之面積，故該習知散熱裝置9的散熱效果仍相當有限。

本發明目的係針對上述各種習知光模組之散熱裝置的缺點進行改良，以提供一種散熱效果更佳的散熱裝置。

本發明次一目的係提供一種光模組之散熱裝置，用以有效地將光模組作動時所產生的熱量導引至外界空間。

本發明另一目的係提供一種光模組之散熱裝置，使散熱裝置應用於光模組時不會佔據過多空間。

根據本發明光模組之散熱裝置，係包含：一框座，包含數個結合部及數個連接部，各該結合部分別連接任二相鄰的連接部，各該連接部分別具有一第一端及一第二端，該第一端及該第二端各與相鄰之結合部相互連接；數個導流件，分別設於該框座之各連接部的同一側表面，各該導流件分別包含一散熱基板，該散熱基板之一側形成一導流槽道，該導流槽道自該連接部之第一端延伸至第二端，且該導流槽道之二端各形成一開口；及數個散熱風扇，分別結合該框座之結合部且位於各該導流件的開口之間，各該散熱風扇分別設有數個導風孔，各該導風孔與該導流件之各導流槽道相互連通；其中各該導流槽道係透過各該散熱風扇相互連通以形成一氣流環道。

本發明光模組之散熱裝置可應用於如燈具或背光模組等各種具有發光功能之光模組，以便針對該光模組實際運作過程中所產生的高熱提供一散熱作用，以延長該光模組之使用壽命，為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文係以「背光模組」為例(應用於其他光模組之方式亦大致相同)，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第4及5圖所示，本發明光模組之散熱裝置係包含一框座1、數個導流件2及數個散熱風扇3。該框座1可用於結合在液晶顯示器4(liquid crystal display，LCD)的預定位置(例如導光板一側)；各該導流件2結合該框座1，並可供結合數個光源5(例如發光二極體等)；各該散熱風扇3結合於各該導流件2之間，用以導引氣流流通於各該導流件2，以便針對各該光源5進行散熱。

該框座1包含數個結合部11及數個連接部12，且該框座1較佳為可導熱之材質所製成。各該結合部11分別連接任二相鄰的連接部12；各該連接部12分別具有一第一端121及一第二端122，該第一端121及該第二端122各與相鄰之結合部11相互連接。本發明之框座1主要係應用於各種光模組(如圖所示係揭示該光模組為液晶顯示器4)，因此，該框座1可依實際需求而為適當形狀；舉例而言，如第4及5圖所示之實施例中，該結合部11及該連接部12皆為四個，其中該四個連接部12可為矩形排列，該四個結合部11分別與該四個連接部12相互連接，使該框座1可形成一矩形框體，且該四個結合部11係位於該框座1的四個角隅位置。

各該導流件2分別設於該框座1之各連接部12的同一側表面，各該導流件2分別包含一散熱基板21，該散熱基板21之一側形成一導流槽道22，該導流槽道22自該連接部12之第一端121延伸至第二端122，其中該導流槽道22之二端各形成一開口221。本發明之導流件2的數量可對應該框座1之連接部12數量；舉例而言，如第4及5圖所示之實施例中，該導流件2係為四個，該四個導流件2分別結合於該框座1之四個連接部12的同一側表面，該結合方式可採用一體成型或可拆裝組合等方式為之，且各該四個導流件2之導流槽道22二端所分別形成的開口221皆朝向相對應之該框座1的結合部11。

各該散熱風扇3分別結合該框座1之結合部11，該結合方式較佳可採用黏合、焊接、鎖固或其他可達到相同固定目的之技術手段，使各該散熱風扇3可分別位於二相鄰該導流件2之導流槽道22的開口221之間；另外，各該散熱風扇3分別具有一扇框31，該扇框31設有數個導風孔311，其中至少一導風孔311可作為入風孔，而其他導風孔311則可作為出風孔，各該導風孔311與該導流件 2之各導流槽道22相互連通；又，該扇框31內部亦設有一扇輪32，該扇輪32係用以導引氣流流通於各該導風孔311。本發明之散熱風扇3可依實際需求選用適當數量，該散熱風扇3之數量較佳係對應該框座1之結合部11數量；舉例而言，如第4及5圖所示之實施例中，該散熱風扇3係為四個，該四個散熱風扇3分別結合該框座1之四個結合部11。

本發明光模組之散熱裝置可依實際使用需求而選用不同型式之散熱風扇3，例如「鼓風式散熱風扇」或「軸流式散熱風扇」等，其中：如第5圖所示，當該散熱風扇3為「鼓風式散熱風扇」時，該散熱風扇3之扇框31係具有一環牆312，該環牆312設有二個該導風孔311；另外，該環牆312結合一上蓋313，該上蓋313設有一個該導風孔311；又，前述設於該環牆312之二個該導風孔311係分別與二相鄰導流件2之開口221相對，而設於該上蓋313之一個該導風孔311則朝向外界空間。藉此，該散熱風扇3實際使用時，前述設於該環牆312之二個該導風孔311可作為出風孔，而設於該上蓋313之一個該導風孔311可作為入風孔，使本發明光模組之散熱裝置可提供更為多樣化的散熱機制。另外，請再參照第4及5圖所示，前述設於該環牆312之二個該導風孔311的尺寸可為不同大小，其中尺寸較大之導風孔311可朝向如第4圖所示之距離較長的導流槽道22；而尺寸較小之導風孔311可朝向如第4圖所示之距離較短的導流槽道22；當本發明光模組之散熱裝置應用於「寬螢幕」之液晶顯示器4時，即可提供更為平均的散熱效果。

如第6及7圖所示，當該散熱風扇3為「軸流式散熱風扇」時，該散熱風扇3之扇框31於該扇輪32的軸向上設有二個該導風孔311，其中一個該導風孔311係為入風孔，另一個該導風孔311係為出風孔；另外，如第7圖所示，各該散熱風扇3的扇框31與該框座1的各結合部11之間形成一氣流通道33；藉此，該散熱風扇3實際作動時，該扇輪32所導引氣流可經由該氣流通道33流通於各該導流件2之導流槽道22。

本發明光模組之散熱裝置的框座1及導流件2可進一步包含如下所述之其他結構特徵，且所揭示之數種不同結構特徵亦可視需求相互組合或個別使用，並應用於如同前述之具有「鼓風式散熱風扇」或「軸流式散熱風扇」的散熱裝置(以下僅以鼓風式散熱風扇為例提出說明)，使本發明光模組之散熱裝置的功能更趨近於完善，其中：如第8圖所示，各該導流件2之散熱基板21之一側可形成數個鰭片23，該導流槽道22可形成於各該鰭片23之間；其中各該鰭片23較佳可如圖所示垂直於該散熱基板21，以便提升整體導熱效果；藉此，可利用各該鰭片23增加散熱面積，以進一步提升本發明光模組之散熱裝置的散熱效果。

如第9圖所示，各該導流件2另分別包含用以封閉該導流槽道22的一封閉件24，該封閉件24結合該散熱基板21；藉此，可確保各該散熱風扇3所導入之氣流不會經由該導流槽道22之二端開口221以外的部位散逸至外界空間，以確保該氣流可順利將傳導至該散熱基板21的熱量傳遞至外界空間，因此，同樣可提升本發明光模組之散熱裝置的散熱效果。

如第10圖所示，該框座1之各結合部11的外周緣可形成一側凸緣111；藉此，使該散熱風扇3結合該框座1之結合部11時，該側凸緣111可供該散熱風扇3抵接固定，以增加該散熱風扇3與該框座1之結合部11之間的結合穩固性。

如第11圖所示，該散熱風扇3可依實際需求選用適當數量，如圖所示之實施例係揭示該散熱風扇3之數量為二個，且該二個散熱風扇3分別設置於該框座1之對角位置；藉此，本發明光模組之散熱裝置仍可維持一定之散熱效果，並降低製造成本。

請配合參照前揭各圖式，本發明光模組之散熱裝置於實際使用時，該框座1可用於結合在光模組的預定部位(如燈具或背光模組之發光源部位)，於如圖所示之實施例中，係揭示該框座1結合於該液晶顯示器4，該導流件2之散熱基板21可供結合該液晶顯示器4之背光模組的數個光源5，其中該導流槽道22位於該散熱基板21之一側，各該光源5則位於該散熱基板21之另一側；再者，由於各該導流件2之導流槽道22的開口221與各該散熱風扇3之扇框31的導風孔311相互連通，故各該導流槽道22彼此之間可透過各該散熱風扇3相互連通以整合成為一氣流環道(未標示)；藉此，當各該光源5在實際運作產生熱量時，各該散熱基板21可用以吸收各該光源5所產生之熱量，同時，各該散熱風扇3亦可配合自外界空間導引氣流流通於該散熱基板21之一側的導流槽道22，以利用熱交換作用，並進一步藉由氣流將各該光源5所產生之熱量散發至外界空間，以避免熱氣流盤旋於該液晶顯示器4內部，故可提供較佳之散熱效果，進而延長各該光源5之使用壽命。

更詳言之，藉由前揭之結構特徵，本發明光模組之散熱裝置可達到如下所述之數種散熱機制及諸多特點(可選擇使用「鼓風式散熱風扇」或「軸流式散熱風扇」)，且將各該散熱風扇3區分為一第一散熱風扇3a、一第二散熱風扇3b、一第三散熱風扇3c及一第四散熱風扇3d，進而提出說明：

1、請參照第5及12圖所示，以使用「鼓風式散熱風扇」為例，本發明散熱裝置於使用時，較佳可控制該散熱風扇3交替作動，以提升各該散熱風扇3之使用壽命；舉例而言，可事先控制該第一散熱風扇3a及第三散熱風扇3c同時運作，該第二散熱風扇3b及第四散熱風扇3d則暫時停止運作，此時，係以該第一散熱風扇3a及第三散熱風扇3c設於該上蓋313之導風孔311作為入風孔，以便將外界氣流經由該入風孔導入至該扇框31，再以該第一散熱風扇3a及第三散熱風扇3c設於該環牆312之導風孔311作為出風孔，使氣流可經由該出風孔進入該導流件2之導流槽道22，當氣流流通於該導流槽道22時，即可進一步將各該光源5所產生之熱量導引至該第二散熱風扇3b及第四散熱風扇3d，由於該第二散熱風扇3b及第四散熱風扇3d並未運作，因此，氣流即可順利經由該第二散熱風扇3b及第四散熱風扇3d之導風孔311散發至外界空間。當經過一預定時間後(依使用者實際需求設定該時間之長短)，如第13圖所示，再控制先前作動之該第一散熱風扇3a及第三散熱風扇3c停止運作，並改由控制該第二散熱風扇3b及第四散熱風扇3d重覆上述之散熱機制。整體而言，各該散熱風扇3即可〝交替運作〞，在仍可達到預定散熱效果的條件下，可更有效避免該散熱風扇3因長時間運作而損壞。

2、請再參照第14圖所示，並以使用「軸流式散熱風扇」為例，假設各該光源5於實際運作過程中容易過熱時，更可控制各該散熱風扇3同時作動，以便全面性進行散熱，例如：控制該第一散熱風扇3a及第三散熱風扇3c之扇輪32正向旋轉，以便將外界空間之氣流導入至該導流槽道22；並配合控制該第二散熱風扇3b及第四散熱風扇3d之扇輪32反向旋轉，以便將該導流槽道22更為快速地導引至外界空間(可配合軸流式散熱風扇之扇輪特性，例如其扇輪反轉時可改變原先氣流行進方向)，故可更有效避免各該光源5因過熱而損壞，進而提供較佳之散熱效果。

3、假設各該散熱風扇3之導風孔311堆積過多灰塵時，亦可藉由控制各該散熱風扇3反向旋轉，並配合軸流式散熱風扇3之扇輪32的特性，使該氣流在通過該導風孔311至外界空間的過程中，可順便同時去除堆積在該導風孔311內之灰塵，進而可確保該導風孔311不會形成阻塞而影響其進風量。

4、假設當其中一散熱風扇3損壞時，由於仍可控制其他尚未損壞之散熱風扇3持續作動，或可增加未損壞之散熱風扇3的轉速，故可確保各該光源5不會因過熱而損壞。

本發明光模組之散熱裝置可利用數個散熱風扇3搭配數個導流件2之導流槽道22所形成的氣流環道結構設計，可用以針對光模組之數個光源5進行散熱；另外，更可進一步藉由控制各該散熱風扇3交替作動所形成的散熱機制，使氣流可循環流通於該導流槽道22，以便有效降低結合於各該散熱基板21之數個光源5的溫度，提供更為完善之散熱作用，進而達到提升散熱效果之功效。

本發明光模組之散熱裝置可利用數個散熱風扇3確實將氣流導引至外界空間，避免熱氣流盤旋於光模組內部(如圖所示之該液晶顯示器4的背光模組內部)，使各該光源5可正常運作，進而達到提升使用壽命之功效。

本發明光模組之散熱裝置相較於習知散熱裝置8，並無須設置大面積之散熱片82，並僅利用數個散熱風扇3搭配數個導流件2即可達到較佳之散熱效果；因此，本發明光模組之散熱裝置在應用於光模組時不會佔據過多空間，而具有易於安裝使用及輕薄短小等功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

[本發明]

1．．．框座

11．．．結合部

111．．．側凸緣

12．．．連接部

121．．．第一端

122．．．第二端

2．．．導流件

21．．．散熱基板

22．．．導流槽道

221．．．開口

23．．．鰭片

24．．．封閉件

3．．．散熱風扇

3a．．．第一散熱風扇

3b．．．第二散熱風扇

3c．．．第三散熱風扇

3d．．．第四散熱風扇

31．．．扇框

311．．．導風孔

312．．．環牆

313．．．上蓋

32．．．扇輪

33．．．氣流通道

4．．．液晶顯示器

5．．．光源

〔習知〕

7‧‧‧散熱裝置

71‧‧‧散熱基板

711‧‧‧鰭片

712‧‧‧散熱槽道

72‧‧‧背光源組

721‧‧‧光源

8‧‧‧散熱裝置

81‧‧‧熱導管組

811‧‧‧熱導管

82‧‧‧散熱片

83‧‧‧發光二極體

9‧‧‧散熱裝置

91‧‧‧框體

92‧‧‧散熱片

93‧‧‧發光二極體

第1圖：習知第一種光模組之散熱裝置的立體分解圖。

第2圖：習知第二種光模組之散熱裝置的立體外觀圖。

第3圖：習知第三種光模組之散熱裝置的立體外觀圖。

第4圖：本發明光模組之散熱裝置的組合剖視圖。

第5圖：本發明光模組之散熱裝置的局部立體分解圖。

第6圖：本發明光模組之散熱裝置具有軸流式散熱風扇的局部立體分解圖。

第7圖：本發明光模組之散熱裝置具有軸流式散熱風扇的局部剖視圖。

第8圖：本發明光模組之散熱裝置具有鰭片的局部立體分解圖。

第9圖：本發明光模組之散熱裝置具有封閉件的局部立體分解圖。

第10圖：本發明光模組之散熱裝置具有側凸緣的局部立體分解圖。

第11圖：本發明光模組之散熱裝置選用兩個散熱風扇時的組合剖視圖。

第12圖：本發明光模組之散熱裝置使用第一、第三散熱風扇進行散熱時的使用狀態參考圖(一)。

第13圖：本發明光模組之散熱裝置使用第二、第四散熱風扇進行散熱時的使用狀態參考圖(一)。

第14圖：本發明光模組之散熱裝置於進行散熱時的使用狀態參考圖(二)。

1．．．框座

11．．．結合部

12．．．連接部

121．．．第一端

122．．．第二端

2．．．導流件

21．．．散熱基板

22．．．導流槽道

221．．．開口

3．．．散熱風扇

31．．．扇框

311．．．導風孔

312．．．環牆

32．．．扇輪

4．．．液晶顯示器

5．．．光源

Claims (11)

1. 一種光模組之散熱裝置，包含：一框座，包含數個結合部及數個連接部，各該結合部分別連接任二相鄰的連接部，各該連接部分別具有一第一端及一第二端，該第一端及該第二端各與相鄰之結合部相互連接；數個導流件，分別設於該框座之各連接部的同一側表面，各該導流件分別包含一散熱基板，該散熱基板之一側形成一導流槽道，該導流槽道自該連接部之第一端延伸至第二端，且該導流槽道之二端各形成一開口；及數個散熱風扇，分別結合該框座之結合部且位於各該導流件的開口之間，各該散熱風扇分別設有數個導風孔，各該導風孔與該導流件之各導流槽道相互連通；其中各該導流槽道係透過各該散熱風扇相互連通以形成一氣流環道。
2. 依申請專利範圍第1項所述之光模組之散熱裝置，其中各該散熱風扇分別具有一扇框，該扇框內部設有一扇輪，且該扇框具有一環牆，該環牆設有二個該導風孔，並於該環牆結合一上蓋，該上蓋設有一個該導風孔，所述設於該環牆之二個該導風孔係分別與二相鄰導流件之開口相對。
3. 依申請專利範圍第2項所述之光模組之散熱裝置，其中設於該環牆之二個該導風孔的尺寸不同。
4. 依申請專利範圍第1項所述之光模組之散熱裝置，其中各該散熱風扇分別具有一扇框，該扇框內部設有一扇輪，且該扇框於該扇輪的軸向上設有二個該導風孔。
5. 依申請專利範圍第4項所述之光模組之散熱裝置，其中各該散熱風扇的扇框與該框座的各結合部之間形成一氣流通道。
6. 依申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之光模組之散熱裝置，其中各該導流件之散熱基板一側形成數個鰭片，該導流槽道形成於各該鰭片之間。
7. 依申請專利範圍第6項所述之光模組之散熱裝置，其中各該鰭片垂直於該散熱基板。
8. 依申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之光模組之散熱裝置，其中各該導流件之散熱基板分別結合用以封閉該導流槽道的一封閉件。
9. 依申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之光模組之散熱裝置，其中該框座之各結合部的外周緣形成一側凸緣，該散熱風扇抵接固定該側凸緣。
10. 依申請專利範圍第6項所述之光模組之散熱裝置，其中該框座之各結合部的外周緣形成一側凸緣，該散熱風扇抵接固定該側凸緣。
11. 依申請專利範圍第8項所述之光模組之散熱裝置，其中該框座之各結合部的外周緣形成一側凸緣，該散熱風扇抵接固定該側凸緣。