[发明专利]液晶显示监视器的光源冷却器

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及小型冷却装置，尤其是涉及液冷装置。

2.相关技术的描述

计算机通常与监视器或显示器一起使用。这种监视器在不太明亮的地方通常可提供良好的黑白或彩色图象。然而，如果照射于显示器的外界光线太亮，则强光或从屏幕反射的光会使人在观察屏幕上显示的信息时非常疲劳。在苛刻的光照环境中，诸如在室外和/或在日光直射下，基本上不可能看清屏幕上的显示。而且，这些显示器较低的背照明使得沿某一角度观察显示屏时很难看清它们。

因体积小、重量轻而受青睐的一种计算机监视器是背照明液晶(LC)显示器。通常位于显示器液晶板后面的一光源发出光线，这些光线必定通过液晶板而向外朝使用者照射。在光源和液晶板之间通常设有漫射体，以提供均匀的背照明，从而使使用者不会看到液晶板后面的光源。

如果液晶显示屏幕后面的光源发出更多的光线，则信号(屏幕上显示的信息)与干扰(杂光)之比会显著提高。这进而使得使用者即使在最亮的地方也容易和可以看清显示。增强的光线也允许使用者相对于屏幕正前方位置从更宽的角度观察屏幕。但是，增强射过液晶板的光线所需要的背光源要比目前所使用的亮得多。

使用更亮的光源会存在若干问题。第一个问题在于，增大射过屏幕的光线量同时也会显著增大液晶板所吸收的热能。这种长时间过量的热暴露会使液晶板失效。

显著增大所发出的光线量的第二个问题在于，光源过热的危险也增大了。为避免此类过热，必须将大量的热消散到监视器或显示器壳的外面。传统的传热装置完全不适于处理在这种紧凑环境中的此类高容量热能。

提高光源功率的第三个问题在于，随着光源温度超过一定值，光源的效率(即相对于所消耗的功率而发出的光)会降低。而且，温度的提升会降低光源的使用寿命，因而，温度越高，各次故障间的平均时间越短。

授予Schraith等人的美国专利No.3,330,130揭示了一种用于荧光灯的冷却装置。但是，这种系统对于液晶显示器来说显然太过笨重，并且对于亮到足以提供所需背照明的光源来说，它缺乏消散足够的热量以冷却该光源所必需的传热特性。

发明概要

本发明提供一种用于光源、尤其是液晶显示器光源的冷却系统，该冷却系统使用一个其中设置光源的容器。该容器还容纳有冷却剂，该冷却剂基本充满容器内除冷却器部件所占据空间以外的所有空间。冷却剂的沸点在该装置所工作的所有外界压力下均高于光源的最高工作温度。这样，该冷却系统可作为一个“单相”系统工作，也就是说，光源的热量通过传导传递至流体，并通过自然对流循环传递至容器外壁，然后通过经过外壁的空气对流传递至外界环境。

冷却剂容器设置成使光源发出的光照射到显示屏上。最好，容器是一刚性结构，并具有一透明或半透明的玻璃或塑料前窗，来自光源的光可通过它到达显示屏。该窗口气密地密封于一刚性金属容器，该容器形成一个供光源设于其中的空间。容器中所选用的冷却剂最好选用具有红外线(IR)和/或紫外线(UV)过滤特性，既阻隔朝显示屏照射的红外光，同时又保持可部分透过可见光。因此，容器可阻挡红外线中的热辐射，从而保护显示屏，同时又允许可见光进行照明。

在光源工作过程中，容器中的液体冷却剂从光源吸收热量，同时也因吸收从光源发出的穿过容器的红外光的热量而被加热。这种热量通过传导而传递通过冷却剂流体，并通过对流而从容器消散到外界空气。在容器的外侧上可使用散热翅片或散热刺，以增加热量消散的表面积，从而增进热量的消散。这些散热刺可以直接形成于容器表面中，也可以是分离的但通过任何传统方式连接于容器外表面。在较佳实施例中使用散热刺，在一个实施例中，散热刺由单片传热材料形成，它折成波形而形成多个延伸翅片。

在较佳实施例中，光源是一荧光灯管，它设置在容器内并浸于液体冷却剂中。这种配置允许冷却整个光源表面，并允许光源和冷却剂直接接触以实现更好的热传递。最好选用绝缘的冷却剂，以防短路。容器内还设有一柔性的气胆，其中含有可压缩的气体。该气胆在一定外界温度下占据容器内一定量的空间。随着光源温度升高并加热周围的冷却剂，冷却剂膨胀。然而，气胆的柔性使得气胆和其中所含的气体很容易被膨胀的冷却剂压缩，从而为膨胀的冷却剂提供增加的体积。可压缩的气胆可防止该刚性包绕容器内产生可能对包绕容器施加应力的任何显著的压力升高。