TWI412701B - 散熱鈑金件及此散熱鈑金件之應用 - Google Patents

Description

散熱鈑金件及此散熱鈑金件之應用

本發明是有關於一種散熱片，特別是有關於一種散熱鈑金件及此散熱鈑金件之應用。

發光二極體在工作時會伴隨產生高溫，先前技術常使用風扇、散熱片、散熱鰭片，以降低發光二極體熱量之累積。然而，隨著尺寸微小化與效能提升的需求下，發光二極體需要更有效及方便之散熱方式。

舉例而言，輸入發光二極體的能量中，大約只有30%的電能會被轉換成光源，而其他70%的電能則會被轉換成熱量。當發光二極體在工作時，若沒有適時將熱量導出，則會造成發光二極體的溫度升高，進而減弱了發光二極體的發光亮度，甚至會造成發光二極體的損壞，也會縮短發光二極體的使用壽命。

根據平面顯示器的市場趨勢，背光模組採用發光二極體為背光源已成為主流，未來發光二極體電視會朝向大尺寸且薄型化發展，所以側光式(side view type)發光二極體之背光模組將是未來的研發重點。

通常而言，上述背光模組的發光二極體所產生之廢熱會過於集中於平面顯示器之一側，嚴重時，將導致發光二極體之P-N接面之溫度過高，進而造成發光二極體的損壞，也會縮短發光二極體的使用壽命。

因此，業者針對上述問題提供兩種背光模組之習知散熱結構。請參閱第1圖所示，第1圖繪示一種習知散熱結構10之示意圖。第1圖之習知散熱結構10提到一背板11、一發光元件12(Light bar)、一散熱塊13及一導熱管組14。發光元件12放置於散熱塊13之一側，且兩者同時放置於背板11之一面上。導熱管組14放置於背板11之另面。導熱管組14包含導熱管15及導熱管支架16。如此，當發光元件12工作時，發光元件12之熱能可經由散熱塊13傳遞至背板11，背板11再將發光元件12之熱能傳至導熱管15，以便導熱管15將發光元件12之熱能傳送出去，進而產生散熱效果。

然而，此種散熱結構10仍需要提供導熱管支架16來支撐並固定導熱管16，才能使導熱管組14安裝至背板11之另面，不僅組裝程序繁雜，同時需另外準備導熱管支架16，也增加材料成本及儲存成本。

請參閱第2圖所示，第2圖繪示另種習知散熱結構20之示意圖。第2圖之習知散熱結構20提到一背板21、一發光元件22(Light bar)、一L型散熱塊23及一導熱管25。發光元件22放置於L型散熱塊23之一端，且L型散熱塊23之另端與導熱管25皆放置於背板21之同面上。如此，當發光元件22工作時，發光元件22之熱能可經由L型散熱塊23傳遞至背板21，背板21再將發光元件22之熱能傳至導熱管25，以便導熱管25將發光元件22之熱能傳送出去，進而產生散熱效果。

相較於第1圖所提到之散熱結構10，由於第2圖之發光元件22所產生之熱能不需從背板21之一面完全通過背板21之另面才能被傳遞至導熱管25，故，第2圖所提到之散熱結構20提供了較低之熱阻，以致提供較佳之散熱效率。

為了提高更佳之散熱效果，業者仍積極尋找更佳化之散熱結構，以同時兼顧熱傳性、結構強度及低成本的特性，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。

本發明之一目的提供一種散熱鈑金件及此散熱鈑金件之應用，用以提供更佳之散熱效果，藉此降低發光二極體之P-N接面之溫度，進而降低發光二極體導致損壞之機率。

本發明之一目的提供一種散熱鈑金件及此散熱鈑金件之應用，以方便組裝程序，也免除增加材料成本及儲存成本之機會。

本發明之一實施態樣，散熱鈑金件用以接觸一發熱體，包含至少一對折部、二第二片體、二第三片體及二第四片體。對折部一體成型地包含二第一片體，此些第一片體之一側相互連接，此些第一片體之另側分別朝一相同方向延伸，且此些第一片體相互緊貼。此些第二片體分別位於此些第一片體之另側，且此些第二片體分別朝二相反方向水平地延伸。此些第三片體分別一體成型地位於此些第二片體遠離此些第一片體之一側，且分別朝此相同方向延伸。此些第四片體分別一體成型地位於此些第三片體遠離第二片體之一側，且分別朝此些相反方向水平地延伸。

本發明之另一實施態樣，係提供一具上述散熱鈑金件之散熱模組。散熱模組包含一上述散熱鈑金件及一發光模組。發光模組位於散熱鈑金件之一側，包含一基板及多個發光二極體。基板包含一第一表面、一第二表面與一第三表面。第一表面接觸其中一第一片體，第二表面接觸其中一第二片體，第三表面對應於第一表面。此些發光二極體排列於基板的第三表面上。

本發明之又一實施態樣，係提供一具上述散熱鈑金件之背光模組。背光模組包含一背板、一上述之散熱模組、至少一導熱管、一反射片、一導光板及至少一光學膜片。散熱模組中之散熱鈑金件之此些第四片體分別固定於背板上，且背板、第二片體及第三片體共構成一容置空間。一導熱管部分地位於容置空間中，且接觸背板及第二片體。反射片配置於其中一第二片體及背板上。導光板配置於反射片上，且對應於發光模組之此些發光二極體。光學膜片疊設於導光板遠離背板之一側。

本發明之再一實施態樣，係提供一具上述散熱鈑金件之顯示器。顯示器包含一上述之背光模組及一液晶顯示面板。液晶顯示面板位於光學膜片遠離導光板之一側。

綜上所述，本發明散熱鈑金件及此散熱鈑金件之應用中，藉由散熱鈑金件之設計，可引導發光模組所發出之熱能，不需經由背板，直接傳遞至導熱管，藉此提供更佳之散熱途徑。同時，藉由散熱鈑金件之設計，不僅支撐發光模組，也可支撐反射片、導光板及光學膜片，降低另設支撐反射片、導光板及光學膜片之元件之成本。

以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

請參閱第3圖。第3圖繪示本發明散熱鈑金件100於一實施例中之外觀示意圖。

本發明提出一種散熱鈑金件100。此實施例中，此散熱鈑金件100呈立體狀，可由一狹長金屬板經反摺多次所製成。此散熱鈑金件100至少分為一對折部110、二第二片體120、二第三片體130及二第四片體140。對折部110、第二片體120、第三片體130及第四片體140與上述之狹長金屬板具有相同之延伸方向X。

對折部110係狹長金屬板對折後所形成之二第一片體111，此些第一片體111之一側一體成型地相互連接，此些第一片體111之另側分別共同朝一方向D1延伸，且此些第一片體111相互緊貼，使此些第一片體111之間實質上保持零間隙。

此些第二片體120分別一體成型地位於此些第一片體111之另側，且分別背對地朝二相反方向D2、D3水平地延伸。此些第二片體120可與此些第一片體111可大致垂直，但本發明不限於此。此些第三片體130分別一體成型地位於此些第二片體120遠離第一片體111之一側，且分別共同朝此方向D1延伸。此些第四片體140分別一體成型地位於此些第三片體130遠離第二片體120之一側，且分別背對地朝此些相反方向D2、D3水平地延伸。

請參閱第4圖。第4圖繪示本發明應用此散熱鈑金件100之散熱模組300於一實施例中之側視圖。

本發明之一實施例中，上述散熱鈑金件100係用以放置、接觸一發熱體，例如發光模組310。發光模組310放置於散熱鈑金件100之一側，並接觸散熱鈑金件100，故發光模組310與散熱鈑金件100合稱為一散熱模組300。如此，當發光模組310工作時，發光模組310所產生之熱能可經由散熱鈑金件100散布至空氣中，以達散熱之效果。

由於此散熱鈑金件100是由一狹長金屬板經反摺多次而成，散熱鈑金件100具有較多與空氣相接觸之表面積，而且金屬板之厚度有限(可僅達數公釐)，故，相較於第1圖之散熱塊12與第2圖之L型散熱塊23之厚度可達數公分不等，散熱鈑金件100使發光模組310之熱能可快速地沿散熱鈑金件100之表面進行傳遞，以便將熱能散布至空氣中，進而提供更佳之散熱效果。

具體而言，發光模組310包含一基板311及多個發光二極體315。基板311呈板狀，包含一第一表面312、多個第二表面313與一第三表面314。第一表面312與第三表面314相互對應，此些第二表面313環繞第一表面312與第三表面314，且任一第二表面313同時鄰接第一表面312與第三表面314之一側。此外，第一表面312與第三表面314的面積均大於任一第二表面313的面積。此些發光二極體315間隔地排列於基板311的第三表面314上。基板311的第一表面312與第二表面313分別接觸散熱鈑金件100同側之第一片體111及第二片體120。如此，發光模組310之熱能可同時由散熱鈑金件100同側之第一片體111及第二片體120傳入散熱鈑金件100，更可提高散熱模組300之熱傳輸效能。

需瞭解的是，本發明不限制發光模組310之基板311之種類，例如可為硬式印刷電路板(printed circuit board，PCB)、金屬基板(metal core printed circuit board，MCPCB)或軟式印刷電路板(flexible printed circuit board，FPC)。本發明不限發光模組310與散熱鈑金件100之固定方式，例如可藉由鎖固螺栓，將基板311鎖固於散熱鈑金件100之第一片體111上；或者，例如可藉由黏著膠，將基板311貼合於散熱鈑金件100之第一片體111之表面上，或鎖固螺栓與黏著膠之組合。此外，本發明不限制發光二極體315所採用之發光材料之種類，例如可為有機材料、無機材料或有機材料與無機材料之組合。

請參閱第5圖。第5圖繪示本發明此散熱鈑金件100’於又一實施例之側視圖。

當此又一實施例選擇以鎖固螺栓320而將發光模組310之基板311鎖固於散熱鈑金件100之其中一第一片體111時，此散熱鈑金件100更包含多個穿孔112及多個鎖固強化凸塊150。此些穿孔112間隔地位於於上述散熱鈑金件100之對折部110，且沿此散熱鈑金件100之一延伸方向X設置(第3圖)。各穿孔112皆同時貫穿此二第一片體111。此些鎖固強化凸塊150分別貫設有一螺栓孔151。各鎖固強化凸塊150分別間隔地固設於散熱鈑金件100之另一第一片體111之表面上，且此些螺栓孔151分別一一對準穿孔112。

如此，當各鎖固螺栓320自發光模組310之基板311經對折部110之之第一片體111之穿孔112而伸入螺栓孔151時，各鎖固螺栓320將發光模組310之基板311鎖固於散熱鈑金件100上。由於鎖固強化凸塊150可強化對折部110之結構，故，鎖固螺栓320便可更確實地讓發光模組310鎖固於散熱鈑金件100上。

此外，本發明例如可藉由沖壓、焊接或嵌入之方式，將鎖固強化凸塊150固設於第一片體111上，然而，本發明不僅限於此。

請參閱第6圖。第6圖繪示本發明此散熱鈑金件200於另一實施例之側視圖。此另一實施例中，散熱鈑金件200具有二個對折部210、一連接片體250、二第二片體220、二第三片體230及二第四片體240。各對折部210係對折後各自形成二第一片體211，每一對折部210之此二第一片體211之一側係一體成型地相互連接，其另側共同朝一方向D1延伸，且此些第一片體211相互緊貼，使此些第一片體211之間實質上保持零間隙。

連接片體250位於此二對折部210之間，且連接片體250之兩相對側並分別一體成型地連接此二對折部210較鄰近之二第一片體211。此些第二片體220分別一體成型地連接此二對折部210較遠離之二第一片體211，且此些第二片體220分別背對地朝二相反方向D2、D3水平地延伸。此些第三片體230分別一體成型地位於此些第二片體220遠離此些第一片體211之一側，且分別共同朝此方向D1延伸。此些第四片體240分別一體成型地位於此些第三片體230遠離第二片體220之一側，且分別背對地朝此些相反方向D2、D3水平地延伸。

如此，當二上述之發光模組310分別背對地設置於此二對折部210較遠離之二第一片體211時，由於此二對折部210之間具有一間隔空間252，各發光模組310所產生之熱能可另外與間隔空間252之空氣進行熱交換，以提高散熱之效果。

更佳地，此另一實施例中，連接片體250可穿設有一通氣孔251，通氣孔251可使此間隔空間252與一由第二片體220及第三片體230所圍出之容置空間141相互接通，有助間隔空間252的空氣與容置空間141的空氣的相互對流，加強散熱之效果，另外，通氣孔251亦可使溫度較為均勻，不會局部過熱。

請參閱第7圖及第8圖。第7圖繪示本發明應用此散熱鈑金件100之背光模組400於一實施例中之側視圖，為了方便解釋，於圖中省略光學疊層。第8圖繪示本發明應用此散熱鈑金件100之顯示器500於一實施例中之側視圖。

本發明之另一實施例中，此散熱鈑金件100可應用於一背光模組400上。背光模組400可包含一背板410、一上述之散熱鈑金件100、一上述之發光模組310、一或多個導熱管420及一光學疊層430。

散熱鈑金件100之第四片體140分別固定於背板410上，使得背板410、第二片體120及第三片體130之間可共構成一容置空間141。各導熱管420容納於容置空間141中，且至少接觸背板410及第二片體120。光學疊層430依序可包含一反射片431(reflective sheet)、一導光板432(light guide)及一或多個光學膜片433(例如增光膜、擴散片或其組合等等)。反射片431同時配置於其中一第二片體120及背板410上。導光板432疊設於反射片431遠離背板410之一側，且其入光面434對應於發光模組310之發光二極體315。光學膜片433疊設於導光板432遠離背板410之一側。

如此，相較於第1圖之散熱塊13與第2圖之L型散熱塊23，本發明散熱鈑金件100不僅可供放置發光模組310，也可兼提供放置光學疊層430，以便省略另設置支撐光學疊層430之架體。

實際操作上，由於散熱鈑金件100之一第二片體120需具有較大之面積以放置光源模組及光學疊層430，故，散熱鈑金件100之與發光模組310同側的第二片體120之面積可大於與發光模組310不同側的第二片體120之面積，然而本發明不限於此。

此外，散熱鈑金件100之此些第四片體140例如可以藉由鎖固螺栓(圖中未示)而固定於背板410上，但，本發明不限於此。

除了導熱管420分別接觸背板410及第二片體120外，其他實施例中，導熱管420也可同時接觸其兩側之第三片體130，更增加熱能傳導至導熱管420之途徑。此外，一可選擇之選項中，各導熱管420更可藉由導熱膠(圖中未示)分別接觸散熱鈑金件100。

具體而言，此另一實施例中，背板410包括一背板主體411及多個放置平台412(例如凸包)。背板主體411由金屬材料所製成，較佳地，由具高熱傳導係數之金屬材料所製成，例如銅(398 W/mK)、鋁(170 W/mK)等。放置平台412分別間隔地且並列地凸設於背板主體411上，且此些放置平台412共同支撐此光學疊層430(第8圖)。放置平台412可與背板主體411為一體成型，但是本發明不限於此。另外，此些放置平台412與跟發光模組310同側的第二片體120可共同支撐此光學疊層430。

如此，當發光模組310工作時，發光模組310所產生之熱能可經由散熱鈑金件100之第四片體140傳導至背板410，使得熱能可由背板410傳遞至導熱管420或傳遞至空氣中。

此外，各導熱管420可呈「L」字型，在此僅以虛線表示其大致範圍。各導熱管420包含第一管體421與第二管體422。第一管體421位於容置空間141中，且至少接觸背板410及第二片體120。第二管體422可位於背板主體411上，其一端連接第一管體421，另端並穿出散熱鈑金件100靠近放置平台412之第三片體130。

此些導熱管420之第一管體421分別線性地排列於容置空間141中，且此些導熱管420之第一管體421彼此可不相接觸，有助於散熱。此些導熱管420之第二管體422分別相互平行地位於任二放置平台412之間。

如此，當發光模組310工作時，發光模組310所產生之熱能可經由散熱鈑金件100之第二片體120傳導至導熱管420，使得熱能可由導熱管420之第一管體421、第二管體422而傳遞出去。需說明的是，導熱管420內可含有微量液體，微量液體可因為在導熱管420之第一管體421吸熱而成氣體，進而達到散熱的效果，氣體在第二管體422冷卻成液體，液體因為導熱管420內部構造的作用原理(如毛细現象)可又回到第一管體421協助散熱。另外，第二管體422可往遠離發光模組310方向延伸，有助於提供良好的冷卻效果。第二管體422的長度可依實際需求作調整。

此外，本發明之上述之背光模組400也可應用於一光電裝置上。光電裝置之類型包括可攜式產品(如手機、攝影機、照相機、筆記型電腦、遊戲機、手錶、音樂播放器、電子信件收發器、地圖導航器、數位相片、或類似之產品)、影音產品(如影音放映器或類似之產品)、顯示器500、電視、看板、投影機內之面板等。

任舉一例來說，當上述之背光模組400應用於一顯示器500時，顯示器500包含一上述之背光模組400及一液晶顯示面板510。液晶顯示面板510位於光學膜片433遠離導光板432之一側。

請參閱第2圖、第7圖及第9圖所示。第9圖繪示本發明此散熱鈑金件100與第2圖之散熱結構之散熱效能示意圖。第9圖的曲線A及B分別是依據第2圖之散熱結構以及第7圖之散熱結構所做之試驗結果。第9圖的曲線A中之每一符號「▲」代表著一發光模組310之各發光二極體315經第2圖散熱結構之作用後所仍存有之溫度。第9圖的曲線B中之每一符號「□」代表著一發光模組310上之各發光二極體315經第7圖散熱結構之作用後所仍存有之溫度。

由第9圖可知，採用第2圖散熱結構下之各發光二極體315之溫度大致平均處於攝氏66-69度之間，反觀，採用本發明散熱鈑金件100之散熱結構下之各發光二極體315之溫度大致平均處於攝氏64-67度之間。如此，由第9圖可知，採用本發明散熱鈑金件100之散熱結構下之各發光二極體315之溫度大致較採用第2圖散熱結構下之各發光二極體315之溫度低於攝氏2度。故，由此可推論，本發明此散熱鈑金件100相較於第2圖散熱結構下可提供較佳之散熱效果，同時，也可推論本發明此散熱鈑金件100之散熱效果優越於第1圖之散熱結構之散熱效果。

本發明所揭露如上之各實施例中，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內，當可作各種之更動與潤飾，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。

10、20．．．散熱結構

11、21．．．背板

12、22．．．發光元件

13、23．．．散熱塊

14．．．導熱管組

15、25．．．導熱管

16．．．導熱管支架

100、100’、200．．．散熱鈑金件

110、210．．．對折部

111、211．．．第一片體

112．．．穿孔

120、220．．．第二片體

130、230．．．第三片體

140、240．．．第四片體

141．．．容置空間

150．．．鎖固強化凸塊

151．．．螺栓孔

250．．．連接片體

251．．．通氣孔

252．．．間隔空間

300．．．散熱模組

310．．．發光模組

311．．．基板

312．．．第一表面

313．．．第二表面

314．．．第三表面

315．．．發光二極體

320．．．鎖固螺栓

400．．．背光模組

410．．．背板

411．．．背板主體

412．．．放置平台

420．．．導熱管

421．．．第一管體

422．．．第二管體

430．．．光學疊層

431．．．反射片

432．．．導光板

433．．．光學膜片

434．．．入光面

500．．．顯示器

510．．．液晶顯示面板

A、B．．．曲線

C．．．中心線

D1．．．方向

D2、D3．．．相反方向

X．．．延伸方向

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：

第1圖繪示一種習知散熱結構之示意圖。

第2圖繪示另種習知散熱結構之示意圖。

第3圖繪示本發明散熱鈑金件於一實施例中之外觀示意圖。

第4圖繪示本發明應用此散熱鈑金件之散熱模組於一實施例中之側視圖。

第5圖繪示本發明此散熱鈑金件於另一實施例之側視圖。

第6圖繪示本發明此散熱鈑金件於又一實施例之側視圖。

第7圖繪示本發明應用此散熱鈑金件之背光模組於一實施例中之側視圖。

第8圖繪示本發明應用此散熱鈑金件之顯示器於一實施例中之側視圖。

第9圖繪示本發明此散熱鈑金件與第2圖之散熱結構之散熱效能示意圖。

100．．．散熱鈑金件

110．．．對折部

111．．．第一片體

112．．．穿孔

120．．．第二片體

130．．．第三片體

140．．．第四片體

141．．．容置空間

D1．．．方向

D2、D3．．．相反方向

X．．．延伸方向

Claims (8)

1. 一種散熱模組，包含：一散熱鈑金件，包含：至少一對折部，該對折部一體成型地包含二第一片體，該些第一片體之一側相互連接，該些第一片體之另側分別朝一相同方向延伸，且該些第一片體相互緊貼；二第二片體，分別位於該些第一片體之該另側，且該些第二片體分別朝二相反方向水平地延伸；二第三片體，分別一體成型地位於該些第二片體遠離該些第一片體之一側，且分別朝該相同方向延伸；以及二第四片體，分別一體成型地位於該些第三片體遠離該第二片體之一側，且分別朝該些相反方向水平地延伸；以及一發光模組，位於該散熱鈑金件之一側，該發光模組包含：一基板，包含一第一表面、一第二表面與一第三表面，該第一表面接觸該些第一片體其中之一，該第二表面接觸該些第二片體其中之一，該第三表面對應於該第一表面；以及多個發光二極體，排列於該基板的該第三表面上。
2. 如請求項1所述之散熱模組，其中該散熱鈑金件更包含： 一鎖固強化凸塊，固設於該些第一片體其中另一，該鎖固強化凸塊具有一螺栓孔，其中藉由一鎖固螺栓穿過該基板、該些第一片體及該螺栓孔，該發光模組被固定於該散熱鈑金件上。
3. 一種背光模組，包含：一背板；一如請求項1所述之散熱模組，該些第四片體分別固定於該背板上，且該背板、該些第二片體及該些第三片體共構成一容置空間；至少一導熱管，部分位於該容置空間中，且接觸該背板及該些第二片體；一反射片，配置於該些第二片體其中之一及該背板上；一導光板，配置於該反射片上，且對應於該發光模組之該些發光二極體；以及至少一光學膜片，疊設於該導光板遠離該背板之一側。
4. 如請求項3所述之背光模組，其中該背板包括：一背板主體；以及多個放置平台，分別並列地凸設於該背板主體上，且支撐該反射片、該導光板與該光學膜片。
5. 如請求項4所述之背光模組，其中該導熱管呈「L」字型，包含：一第一管體，位於該容置空間中，且接觸該背板及該些第二片體；以及 一第二管體，連接該第一管體，並穿出該些第三片體其中之一。
6. 如請求項5所述之背光模組，其中該第二管體往遠離該些發光模組方向延伸。
7. 如請求項5所述之背光模組，其中該至少一導熱管為多個，該些導熱管之該些第一管體彼此不接觸，該些導熱管之該些第二管體分別相互平行地位於任二該些放置平台之間。
8. 一種顯示器，包含：一如請求項3所述之背光模組；以及一液晶顯示面板，位於該光學膜片遠離該導光板之一側。