[发明专利]一种高效散热的LED背光源装置

说明书

技术领域

本发明涉及电器元件散热装置，尤其涉及的是一种高效散热的LED背光源装置。

背景技术

近年来，液晶显示器(LCD)在尺寸、重量和功耗等方面的优势越来越显著，并逐步取代阴极射线管(CRT)显示器，成为主流的显示器件。液晶面板本身并不能发光，必须依靠来自背光的光线。如图1所示，为使用直下式背光单元液晶显示模块，由液晶屏面板3、光学膜2、背光单元1、机械结构系统4以及驱动电路部分组成。在机械结构的支撑和固定保护的作用下，光线在驱动电路控制下由背光系统发出，通过光学膜的匀光和增亮作用形成具有一定亮度的均匀背光，再利用液晶屏的选择透过功能最终显示各类图像信息。

随着半导体技术的快速发展，LED灯因其低压驱动、高光效、绿色环保等优点而逐渐取代CCFL，广泛应用于液晶显示器的背光单元。LED灯的发光效率大概可以达到30％左右，另有70％左右的能量转化成热，而LED灯作为半导体器件，其发光芯片的性能对温度很敏感，包括可靠性、寿命和发光效率。如图2所示，为飞利浦某型号LED灯寿命与结温(半导体发光芯片P-N结的温度)的关系，当结温从115℃升高至135℃时，寿命从5万小时减少到2万小时。如图3所示，为Cree公司某型号LED灯相对辐射通量与结温关系，当结温从75℃上升到150℃时，LED灯相对辐射通量降低10％。另外结温过高，容易导致LED失效、死灯。因此，做好背光单元的散热处理、降低LED灯的结温能够有效提高LED背光可靠性、延长其寿命、提高发光效率。

对于普通室内使用的显示器，一般尺寸较小、亮度较低(大约300cd/m²)的液晶显示器，其背光单元对散热处理的需求不是很明显，而对于户外使用、高亮度(1000cd/m²)、暴露在高温环境中的显示器而言，背光的散热处理对降低显示器的功耗、延长背光的使用寿命有至关重要的作用。尤其对于机载、军事等用途的液晶显示模块，对背光的发光效率、寿命、可靠性都有较高要求。

如图5所示为焊接有多个LED灯11的PCB灯板13的局部示意图，其中黑色箭头所示为LED发光芯片产生的热在PCB灯板中的传导过程。从图中可以看到，LED灯11的发光芯片产生的热量通过焊接在PCB灯板13上的电极114传递至PCB灯板。在PCB灯板中，热量沿着铜层132向四周扩散，而后分别向上表面和下表面扩散，最后传递到周围空气中。

通常背光单元的处理方式如图4所示，将焊接有多个LED灯11的PCB灯板13安装在结构件的背光腔结构件41内；在PCB灯板13的上表面以及背光腔结构件41的内壁贴覆一层反射率较高的漫反射膜12，用于减少PCB灯板13和背光腔结构件41内壁对光线吸收；在PCB灯板13的下表面与背光腔结构件41底面结构件之间贴覆一层导热性能良好的导热片14，这样LED灯11产生的热量通过PCB灯板13传递给导热片14，再由导热片14传递给背光结构件41，由结构件41传递给周围空气。若外部空间允许，可以在背光腔结构件的外壁上制作散热鳍片45、热沉或其他构造用于散热。

上述从背光灯板下表面进行散热方式虽能在一定程度上降低LED灯11的结温，但是如图5所示，热量从PCB灯板13的上表面传递到下表面，需要通过多个铜层132和绝缘树脂层133，绝缘树脂层133的导热性能较差，因此从LED灯11的电极114到PCB灯板下表面的热阻往往远大于到PCB灯板上表面的热阻。若只考虑了从PCB灯板13的下表面进行散热处理，对于某些功率大、发热多、或者导热能力较差的PCB灯板而言，已经不能满足背光单元的散热需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种高效散热的LED背光源装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种高效散热的LED背光源装置，包括LED灯、PCB灯板、导热材料、白反射片和背光腔结构件，LED灯焊接在PCB灯板上，白反射片贴覆在背光腔结构件的内壁上，导热材料填充在PCB灯板与背光腔结构件之间，背光腔结构件与白反射片上有多个与PCB灯板上LED灯位置相对应的开孔，PCB灯板安装在背光腔结构件的底面外侧，LED灯透过开孔伸入背光腔结构件内。

作为上述方案的进一步改进，导热材料是导热硅脂或导热垫片。

作为上述方案的进一步改进，背光腔结构件选用铜材或铝材制作。

作为上述方案的进一步改进，还包括一层石墨烯薄膜，石墨烯薄膜设置在背光腔结构件与PCB灯板之间，以增加横向导热能力。