專利名稱：發(fā)光器件組件以及使用該組件的液晶顯示器的背光單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件組件以及使用該組件的液晶顯示器的背光單元。
背景技術(shù)：
通常，發(fā)光二極管(LED)是通過這樣的原理把電變換成光的器件如果使電流以正向流入包括兩種不同半導(dǎo)體的結(jié)，電子和空穴在結(jié)區(qū)復(fù)合以產(chǎn)生光束。所述的LED具有的優(yōu)點(diǎn)在于，其抗沖擊，并且在特定條件下幾乎具有永恒的壽命。
目前已經(jīng)開發(fā)了超越白熾燈的LED。而且，近來已經(jīng)致力于使用高效LED來作為發(fā)光裝置。然而，所述的LED比不上熒光燈的效率，并且看來在短時(shí)間內(nèi)不容易超過熒光的效率。
盡管LED的效率不能與熒光燈的相比，但是LED不包含熒光燈中污染環(huán)境的水銀，以至于對(duì)于環(huán)境保護(hù)來說，有關(guān)LED的研發(fā)蓬勃的發(fā)展。
典型的，將背光照明(背光單元，BLU)提供到液晶顯示器(LCD)設(shè)備的光源是冷陰極熒光燈(CCFL)。然而，CCFL包含水銀并且不是白光，暴露了液晶顯示器的顏色顯示中的限制。
與此同時(shí)，盡管LED是單色光源，并且如果將三個(gè)紅、綠和藍(lán)LED組合，那么可以表示各種色溫，以構(gòu)成優(yōu)秀的LED。
LED的缺點(diǎn)之一是，如果由光變換過程產(chǎn)生的熱量使得元件的溫度，特別是結(jié)上的溫度增加到指定的水平，效率就會(huì)下降而壽命急劇地縮短。因此，將LED保持在低于90攝氏度的工作溫度中是必要的，因?yàn)槠淙秉c(diǎn)隨溫度增加。然而，因?yàn)閺母邷氐降蜏氐臒崃髋c溫度差成比例，熱輻射效率或密度變得下降。為此，用于背光單元的LED的應(yīng)用或者高效發(fā)光需要特殊的熱輻射設(shè)計(jì)。
特別是，在光源使用LED提供背光單元到LCD的情況下，應(yīng)當(dāng)充分利用LCD輕薄的長處，所以必須設(shè)計(jì)熱輻射系統(tǒng)來滿足這些條件。為了滿足在當(dāng)前的元件效率等級(jí)下20英寸以上的LCD所需的亮度級(jí)，需要超過300W/m2的熱輻射容量。
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)LCD上布置的背光單元的示意截面圖。附圖標(biāo)記10是LCD。散熱片(dissipation sheet)(20)被布置在LCD(10)的后表面。在散熱片(20)的后表面上設(shè)置有基片(30)，并且在基片(30)的前面排列有多個(gè)LED(31)。基片(30)在其后表面上附著有后表面片(40)，并且在后表面片(40)的后表面上安裝有多個(gè)冷卻片(41)。
多個(gè)LED是LCD(10)的背光源，并且形成有冷卻片(41)的背面片(40)是冷卻背光源的冷卻裝置。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用LED的背光單元的LCD即使只有熱輻射和自然對(duì)流，也能近似輻射8-9W/m2K。然而，大顯示設(shè)備需要的亮度所帶來的問題是，產(chǎn)生的熱量是現(xiàn)有技術(shù)的四倍，導(dǎo)致這樣的問題，如果周圍環(huán)境溫度是30攝氏度，背面片的溫度上升到幾乎70攝氏度。

發(fā)明內(nèi)容
公開了本發(fā)明以解決前述的問題，并且本發(fā)明的目的是提供發(fā)光器件(LED)組件和使用該組件的液晶顯示器(LCD)的背光單元，其適于通過使用風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻LCD的背光單元和LED組件，并增加熱輻射效率和防止器件的性能下降。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，LED組件包括金屬基片；在金屬基片的上表面上形成的絕緣片；在絕緣片上形成的多個(gè)電極線；焊接接到多個(gè)電極線的上表面和以行和列(lines)排列的LED；在其一個(gè)表面固定到金屬基片下表面的多個(gè)條狀突起，每個(gè)間隔預(yù)定的距離；固定到突起的另一表面的引導(dǎo)部件；和其中裝入風(fēng)扇的風(fēng)扇外殼，用于通過吸入口吸收空氣，并被安置在金屬基片和引導(dǎo)部件的側(cè)面，用于使吸收的空氣通過突起的間隔循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，LED組件包括其上排列有LED和其下形成有多個(gè)條狀突起的主體，每個(gè)間隔預(yù)定的距離；以及吸入風(fēng)扇，其通過多個(gè)突起的間隔注入空氣，以通過吸入空氣來冷卻主體的下部和多個(gè)突起。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，使用LED的用于液晶顯示器(LCD)的背光單元包括安置在具有前表面和后表面的LCD的后表面上的散熱片；安置在散熱片的后表面上的基片，并在其前面排列有多個(gè)LED；和冷卻裝置，其通過把風(fēng)扇吸收的空氣排出到基片的背表面來冷卻基片。


通過參考附圖詳細(xì)描述優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述目的和其他優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見，在附圖中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)布置在LCD上的背光單元的示意截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明LED組件的示意透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明從LED組件產(chǎn)生的熱量的路線示意透視圖；圖4是示意方框圖，其示例了根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步安裝有附加部件的LED組件中被循環(huán)的空氣；圖5a和5b是示意截面圖，用于描述根據(jù)本發(fā)明金屬基片或引導(dǎo)部件上的突起的形成；圖6是根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步安裝有用于排出空氣的風(fēng)扇外殼的氣流的總體圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明用于LCD的背光單元的示意結(jié)構(gòu)截面圖；圖8a和8b是根據(jù)本發(fā)明在背光單元的冷卻裝置上形成的吸入口的布局的示意結(jié)構(gòu)截面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明在背光單元上安裝的冷卻裝置的示意透視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明使用風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻背光單元的冷卻效率的測量圖；和圖11示例了根據(jù)本發(fā)明基于氣流的每個(gè)部分的溫度改變的測量圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的LED組件的示意透視圖。
LED組件包括金屬基片(150)，在金屬基片(150)的上表面上形成的絕緣片(151)在絕緣片(151)上形成的多個(gè)電極線(152a，152b)；焊接接到多個(gè)電極線(152a，152b)的上表面的和以行和列排列的LED(160)；在其一個(gè)表面固定到金屬基片的下表面的多個(gè)條狀突起(301)，每個(gè)間隔預(yù)定的距離；和固定到突起(301)的另一表面的引導(dǎo)部件(310)。
參考圖3，LED組件中安裝有通過吸入口(321)吸收空氣的風(fēng)扇(322)，并進(jìn)一步安置有風(fēng)扇外殼(320)，其中裝入有通過吸入(321)吸收空氣的風(fēng)扇(322)，并被安置在金屬基片(150)和引導(dǎo)部件(301)的側(cè)面，以通過突起(301)的間隔使吸收的空氣循環(huán)。優(yōu)選的，風(fēng)扇(322)是橫流風(fēng)扇(cross flow fan)。
這樣構(gòu)成LED組件以便操作風(fēng)扇(322)通過吸收入口(321)吸入空氣，并且在突起(301)的間隔中使吸入的空氣循環(huán)以強(qiáng)制地冷卻LED(160)產(chǎn)生的熱量，借此提高冷卻效率和防止器件的性能下降。
此時(shí)，LED(160)產(chǎn)生的熱量被傳送到金屬基片(150)，并被沿著金屬基片(150)的底表面循環(huán)的空氣冷卻。
現(xiàn)在，參考圖3，通過風(fēng)扇外殼(320)的吸入口(321)在‘A’方向吸入的空氣用來冷卻金屬基片(150)，并在‘B’方向被排出。
而且，從金屬基片(150)輻射的熱量也被傳送到突起(301)，其隨后通過接觸的空氣被冷卻以完成散熱鰭片(fin)功能。
圖4是根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步布置有附加部件的LED組件中被循環(huán)的空氣的示例方框圖，其中由風(fēng)扇外殼(320)的風(fēng)扇吸收的空氣被冷卻單元(400)冷卻，并且冷卻的空氣沿著金屬基片的底表面(150a)流動(dòng)以進(jìn)一步增強(qiáng)LED組件的輻射效果。
換句話說，優(yōu)選地，圖2和3的LED組件被進(jìn)一步布置有冷卻單元以便冷卻空氣，并把冷卻的空氣送到風(fēng)扇外殼(320)的吸入口。優(yōu)選地，進(jìn)一步安裝循環(huán)管(410)以便把已經(jīng)沿著金屬基片的底表面(150a)流動(dòng)的空氣送到冷卻單元(400)，并接著空氣被排出。當(dāng)然，冷卻單元(400)和風(fēng)扇外殼(320)的吸入口經(jīng)一個(gè)管子被連接以便冷卻單元(400)的冷卻的空氣經(jīng)該管子被引入到風(fēng)扇外殼的吸收入口中。
圖5a和5b是根據(jù)本發(fā)明用于描述在金屬基片或引導(dǎo)部件上形成的突起的示意截面圖。圖5a的金屬基片(150)被蝕刻以形成突起(301)，并且突起(301)和金屬基片(150)被整體形成。圖5b的引導(dǎo)部件(310)和突起(301)被整體形成。
圖6是根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步安置有用于排出空氣的風(fēng)扇外殼的氣流的總體圖，其中金屬基片(150)其下安裝有風(fēng)扇外殼(320)以便空氣吸入，并且金屬基片(150)其上形成有風(fēng)扇外殼(450)以便排出空氣。
換句話說，用于吸入空氣的風(fēng)扇外殼(320)的風(fēng)扇(322)用來便于經(jīng)吸收入口(321)吸入空氣，而風(fēng)扇外殼(350)的風(fēng)扇(352)作用來便于經(jīng)排出(351)排出空氣。通過排出空氣的風(fēng)扇外殼(320)，空氣沿著金屬基片(150)快速流動(dòng)，來更有效地冷卻金屬基片(150)。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的LED組件包括其上排列有LED、其下形成有多個(gè)條狀突起的主體，每個(gè)突起間隔預(yù)定的距離；和吸入風(fēng)扇，其通過多個(gè)突起的間隔注入空氣，以通過吸收空氣來冷卻主體的下部和多個(gè)突起。而且，在主體的一個(gè)側(cè)表面上形成吸入風(fēng)扇，并在主體的另一個(gè)側(cè)表面上形成有排氣扇，以吸取通過多個(gè)突起引入的空氣。
優(yōu)選地，吸入風(fēng)扇、多個(gè)突起和排氣扇與外界密封隔絕，以便從吸入風(fēng)扇吸入的空氣被排氣扇經(jīng)多個(gè)突起排出，并且被吸入風(fēng)扇再次吸入。
在吸入風(fēng)扇和排氣扇之間，還安裝有冷卻單元，用于冷卻排氣扇排出的空氣和用于把冷卻的空氣送到吸入風(fēng)扇。
圖7是根據(jù)本發(fā)明用于LCD的背光單元的示意結(jié)構(gòu)截面圖。
使用LED的用于液晶顯示器(LCD100)的背光單元包括安置在具有前表面和后表面的LCD(100)的后表面上的散熱片(120)；安置在散熱片(120)的后表面上的基片(130)并在其前面排列有多個(gè)LED(131)；和冷卻裝置(200)，其通過把風(fēng)扇(250)吸收的空氣排出到基片的后表面(130)來冷卻基片(130)。
根據(jù)本發(fā)明的背光單元用來通過用風(fēng)扇(250)吸收空氣強(qiáng)制地冷卻其上安排多個(gè)LED(131)的基片(130)?；?130)由金屬構(gòu)成并增強(qiáng)LED(131)產(chǎn)生的熱量的輻射效率。
冷卻單元(200)包括背表面片(210)，在其一側(cè)附著于基片(130)的背表面上，基片前面安排多個(gè)LED，而在其后表面上突起有多個(gè)散熱鰭片(211)，每個(gè)間隔預(yù)定的距離；引導(dǎo)部件(220)附著于多個(gè)散熱鰭片(211)的末端并在散熱鰭片中形成間隔；風(fēng)扇(250)布置在基片(130)的下面以便通過背表面片(210)和引導(dǎo)部件(220)排出吸入的空氣；和風(fēng)扇外殼(270)，其固定在LCD(100)和引導(dǎo)部件(220)的下面并具有吸入空氣的吸入口，并且其中安裝有風(fēng)扇(250)。
優(yōu)選地，多個(gè)散熱鰭片(211)，背表面片(210)和引導(dǎo)部件(220)由金屬構(gòu)成以增強(qiáng)冷卻效率。
圖8a和8b是根據(jù)本發(fā)明在背光單元的冷卻裝置上形成的吸入口的布局的示意結(jié)構(gòu)截面圖。
參考圖8a，冷卻單元(200)的吸入口(261)形成在風(fēng)扇外殼(270)的下面，或如圖8b所示，吸收入口(262)形成在與LED(100)的前表面平行的風(fēng)扇外殼(270)的前表面上。
圖9是根據(jù)本發(fā)明在背光單元上安裝的冷卻裝置的示意透視圖。根據(jù)本發(fā)明在背光單元的冷卻裝置(200)上布置的背表面片(210)被附著于基片(130)的后表面，其上前面安排有多個(gè)LED(131)。
而且，在背表面片(210)上形成的多個(gè)散熱鰭片(211)的末端附著有引導(dǎo)部件，并在散熱鰭片中形成有間隔。
如果布置在基片(130)下面的風(fēng)扇(250)在背表面片(210)和引導(dǎo)部件(220)中充入吸入的空氣，吸入的空氣經(jīng)過沿著背表面片(210)的散熱鰭片形成的間隔并經(jīng)排出口(265)被排出到外部。
優(yōu)選地，風(fēng)扇是橫流風(fēng)扇。換句話說，橫流風(fēng)扇比軸流風(fēng)扇噪聲小，卻產(chǎn)生更大量的氣流，因此本發(fā)明采用橫流風(fēng)扇。
圖10是根據(jù)本發(fā)明使用風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻背光單元的冷卻效率的測量圖。
回到圖9，首先，基片溫度隨散熱鰭片高度(h)和間隙(d)被增加而上升。盡管增加和減少散熱鰭片厚度(T)不會(huì)影響基片溫度，但是，如在本發(fā)明中，風(fēng)扇上氣流的增加會(huì)明顯降低基片的溫度。
隨后，可以注意到，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)中使用散熱鰭片來冷卻背光單元，使用風(fēng)扇來強(qiáng)制冷卻空氣的結(jié)構(gòu)增加了冷卻效率。
圖11示例了根據(jù)本發(fā)明基于氣流的每個(gè)部分的溫度改變的測量圖。
參考圖11，前面安排有多個(gè)LED的基片的溫度，通過排出口排出的空氣的溫度和背表面片的最大溫度隨著氣流的增加而下降。
換句話說，應(yīng)該明白的是，如果使用風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻空氣，那么可以增加背光單元的冷卻效率。
可供參考，圖中背光單元的熱輻射量是680W/m2，相對(duì)于各自空氣流分成幾塊的每個(gè)部分的理論數(shù)據(jù)值已通過移動(dòng)相關(guān)部分進(jìn)行了測量。
基于前述顯而易見，根據(jù)本發(fā)明發(fā)光器件(LED)組件和使用該組件的液晶顯示器(LCD)的背光單元具有的優(yōu)點(diǎn)在于，風(fēng)扇被用于強(qiáng)制冷卻LED組件和LCD的背光單元以增加熱輻射效率和防止器件性能下降。
盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以作出各種改變、替換和變換。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管組件，其包括金屬基片；在金屬基片的上表面形成的絕緣片；在絕緣片上形成的多個(gè)電極線；電連接到多個(gè)電極線的上表面并以行和列排列的發(fā)光二極管；在其一個(gè)表面固定到金屬基片的下表面的多個(gè)條狀突起，每個(gè)間隔預(yù)定的距離；固定到突起的另一表面的引導(dǎo)部件；和風(fēng)扇外殼，其中裝入風(fēng)扇用于通過吸入口吸入空氣，并安置在金屬基片和引導(dǎo)部件的側(cè)表面，以使吸入的空氣通過突起的間隔循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，進(jìn)一步包括冷卻單元，用于冷卻空氣和用于把冷卻的空氣送到風(fēng)扇外殼的吸入口。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，進(jìn)一步包括循環(huán)管，其用于把從多個(gè)突起中的間隔排出的空氣送到冷卻單元。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，其中該風(fēng)扇是橫流風(fēng)扇。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，其中金屬基片和突起是整體形成的。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，其中該引導(dǎo)部件和突起是整體形成的。
7.一種發(fā)光二極管組件，其包括主體，其上排列有發(fā)光二極管，其下形成有多個(gè)條狀突起，每個(gè)間隔預(yù)定的距離；和吸入風(fēng)扇，其通過多個(gè)突起的間隔注入空氣，以通過吸入空氣來冷卻主體的下部和多個(gè)突起。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管組件，其中在主體的側(cè)表面上形成吸入風(fēng)扇，并且在主體的另一個(gè)側(cè)表面上進(jìn)一步安裝排氣扇，以吸收多個(gè)突起中引入的空氣并排出空氣。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管組件，其中吸入風(fēng)扇、多個(gè)突起和排氣扇與外界密封隔絕，使得從吸入風(fēng)扇吸入的空氣被排氣扇經(jīng)多個(gè)突起排出，并被吸入風(fēng)扇再次吸入。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管組件，其中，在吸入風(fēng)扇和排氣扇之間，進(jìn)一步安裝有冷卻單元，用于冷卻由排氣扇排出的空氣和用于把冷卻的空氣送到吸入風(fēng)扇。
11.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管組件，其中風(fēng)扇是橫流風(fēng)扇。
12.一種使用發(fā)光二極管的液晶顯示器(LCD)的背光單元，其包括安置在具有前表面和后表面的LCD的后表面上的散熱片；安置在散熱片的后表面上的基片，并且在其前面排列有多個(gè)發(fā)光二極管；和冷卻裝置，其通過把風(fēng)扇吸入的空氣排出到基片的后表面來冷卻基片。
13.如權(quán)利要求12所述的背光單元，其中該冷卻單元包括背表面片，在其一側(cè)附著于基片的背表面上，基片前表面安排多個(gè)發(fā)光二極管和在其后表面上突起有多個(gè)散熱鰭片，每個(gè)散熱鰭片間隔預(yù)定的距離；引導(dǎo)部件，其附著于多個(gè)散熱鰭片的末端并在散熱鰭片中形成間隔；風(fēng)扇，其被布置在基片的下面，以通過背表面片和引導(dǎo)部件排出吸入的空氣；和風(fēng)扇外殼，其固定在發(fā)光二極管和引導(dǎo)部件的下面，并具有用于吸入空氣的吸入口，并且在其中安裝有風(fēng)扇。
14.如權(quán)利要求13所述的背光單元，其中冷卻單元的吸入口形成在風(fēng)扇外殼的下面，或者形成在與發(fā)光二極管的前表面平行的風(fēng)扇外殼的前表面上。
15.如權(quán)利要求12所述的背光單元，其中該風(fēng)扇是橫流風(fēng)扇。
16.如權(quán)利要求12所述的背光單元，其中基片由金屬構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求13所述的背光單元，其中多個(gè)散熱鰭片和后表面以及引導(dǎo)部件由金屬構(gòu)成。
全文摘要
一種發(fā)光器件組件和使用該組件的液晶顯示器的背光單元，其中風(fēng)扇被用于強(qiáng)制冷卻發(fā)光二極管組件和LCD的背光單元，以增加熱輻射效率和防止器件性能下降。
文檔編號(hào)H05B33/00GK1760734SQ20051011374
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者李昇敏, 張峻豪, 李泰熹 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社