一种薄型液晶投影显示LED偏光光源及液晶电视 |
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| 申请号 | CN202410103857.X | 申请日 | 2024-01-25 | 公开(公告)号 | CN117631423B | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 广州金迪电子有限公司; 广州日朗电子科技有限公司; | 发明人 | 毕永杞; 唐双喜; 徐丽丽; 孙春彦; 李浪舟; 吴振宇; 钟海兵; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于LED偏光 光源 技术领域，公开了一种薄型 液晶 投影显示LED偏光光源及液晶电视，LED偏光光源包括PBS板和蜂窝透镜板，还包括光源板，光源板与PBS板的入光侧贴合相连，光源板中设置有多个入射光源孔，入射光源孔从上向下依次设置有多个横向组，每个横向组入射光源孔均分别对准PBS板的一个进光区；入射光源孔中设置有LED发光单元，入射光源孔的孔口处设置有 准直 聚光结构；光源板与PBS板相贴合的一面上开设有 散热 槽，散热槽中设置有散 热管 ，各相互连通的散热管中设置有 冷却液 ；本发明通过在光源板上设置散热槽和散热管，使得光源板和PBS板贴合在一起也不会因为散热问题而无法正常工作，进一步减小了LED偏光光源的厚度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种薄型液晶投影显示LED偏光光源，包括PBS板（2）和蜂窝透镜板（4），所述PBS板（2）的出光侧间隔均匀粘贴有1/2波长延迟膜（3），所述蜂窝透镜板（4）位于PBS板（2）粘贴有 |
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| 说明书全文 | 一种薄型液晶投影显示LED偏光光源及液晶电视技术领域[0001] 本发明属于LED偏光光源及应用领域，具体涉及一种薄型液晶投影显示LED偏光光源及液晶电视。 背景技术[0002] 在液晶投影显示行业，早期使用的发光光源主要是金卤灯和高压氙灯，使用这种发光光源的偏光光源存在发量热大的厚度大的问题，导致能量浪费和制造成本增加，且使用这种偏光光源的产品厚度较大，不能满足客户需求。 [0003] 为了解决上述问题，申请号为CN201710063647.2的发明专利公开了一种薄型液晶投影显示LED偏光光源，包括LED背光电路板、带有反射碗或其他准直聚光结构阵列、PBS板、1/2波长延迟膜、蜂窝透镜板。可以将LED阵列发出的光线汇聚成准直光线，经过PBS板及1/2波长延迟膜，转换成偏振方向一致的线偏振光，为液晶屏提供几乎能够全部利用的线偏振光源。蜂窝透镜板可以增加出光均匀性，并使光源的出光角度满足投影光路的特殊要求。 [0004] 上述专利提供的LED偏光光源与早期使用金卤灯和高压氙灯作为发光光源的偏光光源相比，具有能效比高、节能环保、节约成本和厚度较小的优点。但是这种LED偏光光源考虑到散热要求，其LED发光单元、准直聚光结构和PBS板之间均具有一定的距离，仍然存在厚度较大的问题，有待进一步改进。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种薄型液晶投影显示LED偏光光源及液晶电视，旨在改善现有液晶投影显示LED偏光光源，由于其LED发光单元、准直聚光结构和PBS板之间均具有一定距离，仍然存在厚度较大的问题。 [0006] 为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种薄型液晶投影显示LED偏光光源，包括PBS板和蜂窝透镜板，所述PBS板的出光侧间隔均匀粘贴有1/2波长延迟膜，所述蜂窝透镜板位于PBS板粘贴有1/2波长延迟膜的一侧，所述PBS板的入光侧粘贴有与1/2波长延迟膜一一对应的反射膜，还包括光源板，所述光源板与PBS板的入光侧贴合相连，所述光源板中设置有多个入射光源孔，多个所述的入射光源孔呈矩形阵列排布，所述入射光源孔从上向下依次设置有多个横向组，每个横向组入射光源孔均分别对准PBS板的一个进光区；所述入射光源孔中设置有LED发光单元，所述入射光源孔的孔口处设置有准直聚光结构；所述光源板与PBS板相贴合的一面上开设有散热槽，所述散热槽包括底部横向散热槽、顶部横向散热槽和竖向蒸发散热槽；所述底部横向散热槽和竖向蒸发散热槽均被PBS板覆盖，所述底部横向散热槽、顶部横向散热槽和竖向蒸发散热槽中分别设置有底部横向散热管、顶部横向散热管和竖向蒸发散热管，所述底部横向散热管和顶部横向散热管通过竖向蒸发散热管连通，相互连通的管路中设置有冷却液。 [0007] 进一步的，所述底部横向散热槽和底部横向散热管位于最下方横向组入射光源孔的下方，且靠近该横向组入射光源孔设置；所述竖向蒸发散热槽沿着左右方向依次设置有多个，每个竖向蒸发散热槽中各设置有一个竖向蒸发散热管。 [0008] 进一步的，所述光源板上的入射光源孔从左向右依次设置有多个纵向组，每个纵向组入射光源孔的左侧或右侧均设置有一个竖向蒸发散热管，且各竖向蒸发散热管一一对应地靠近各纵向组入射光源孔设置。 [0009] 进一步的，所述光源板上的入射光源孔从左向右依次设置有多个纵向组，每个纵向组入射光源孔的两侧均设置有一个靠近该纵向组入射光源孔的竖向蒸发散热管。 [0011] 进一步的，所述顶部横向散热管位于PBS板的上方，所述顶部横向散热管为矩形管，所述顶部横向散热槽的前端和上端均开口设置，使得所述顶部横向散热管只有下端管壁和背面管壁与顶部横向散热槽的槽壁接触，所述顶部横向散热管的上端管壁和前面管壁均暴露在空气中。 [0012] 进一步的，所述光源板上开设的散热槽还包括两个竖向回流散热槽，这两个竖向回流散热槽分别位于各竖向蒸发散热管的左右两侧，且这两个竖向回流散热槽均不被PBS板覆盖；两个所述的竖向回流散热槽中各设置有一个竖向回流散热管，所述竖向回流散热管的上端和下端分别与顶部横向散热管和底部横向散热管相连通。 [0013] 按照本发明的第二方面，提供一种液晶电视，所述液晶电视具有上述薄型液晶投影显示LED偏光光源。 [0014] 进一步的，所述液晶电视还具有壳体和散热风机，所述壳体的上端设置有散热翅片板，所述散热翅片板与顶部横向散热管接触相连；所述顶部横向散热管中设置有辅助散热内管，所述散热风机的出风口与辅助散热内管相连。 [0015] 进一步的，所述液晶电视另外还具有温度检测模块、功率调节模块和散热控制模块，所述散热风机、温度检测模块和功率调节模块均与散热控制模块电性相连；所述温度检测模块包括n个用于检测光源板不同位置温度的温度传感器，所述温度传感器将检测的温度数据实时传递给散热控制模块，所述散热控制模块对接收到的温度数据进行计算，得到实时平均温度T； [0017] 所述调节系数的计算公式为： [0018] ； [0019] 其中，为调节系数， 为阈值温度， 为当前温度， 为温度斜率， 为温度变化率， 表示对温度变量进行微分， 表示对时间变量进行微分，为自然常数； [0020] 当 时，减小所述LED背光电路板的功率，增加所述散热风机的风速；当 时，增大所述LED背光电路板的功率，减小所述散热风机 的风速； [0021] 其中，所述LED背光电路板的功率 的计算公式为： [0022] ； [0023] 所述散热风机的风速 的计算公式为： [0024] ； [0025] 其中， 为LED的当前功率， 为LED的最大功率，为经验系数，为环境光强度， 为当前风速， 为最大风速。 [0026] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： [0027] 1、本发明提供的薄型液晶投影显示LED偏光光源，通过在光源板上设置散热槽和散热管，可有效吸收并散发光源板和PBS板的热量，使得光源板和PBS板贴合在一起也不会因为散热问题而无法正常工作，进一步减小了LED偏光光源的厚度。 [0029] 3、本发明提供的液晶电视通过设置散热风机、温度检测模块和功率调节模块均与散热控制模块，可程序控制散热风机的启停，使液晶电视运行在安全的温度范围内，可有效提高液晶电视的使用寿命和安全性。 [0030] 4、本发明提供的液晶电视具有散热风机，顶部横向散热管中设置有辅助散热内管，散热风机的出风口与辅助散热内管相连，启动散热风机，散热风机向辅助散热内管中吹风，带走辅助散热内管的热量，提高了顶部横向散热管的散热效果，使得液晶电视能够在更高的环境温度中稳定运行，提高了液晶电视的适用性。附图说明 [0031] 图1是本发明所提供的薄型液晶投影显示LED偏光光源的结构示意图； [0032] 图2是本发明所提供的薄型液晶投影显示LED偏光光源的光源板的一种结构示意图； [0033] 图3是本发明所提供的薄型液晶投影显示LED偏光光源的光源板的另一种结构示意图； [0034] 图4是本发明所提供的薄型液晶投影显示LED偏光光源与液晶电视的液晶屏的相对位置图； [0036] 图6是发明所提供的液晶电视的温度控制系统的工作流程图。 [0037] 图中：1、光源板；101、入射光源孔；102、LED发光单元；103、准直聚光结构；2、PBS板；3、1/2波长延迟膜；4、蜂窝透镜板；5、反射膜；6、底部横向散热管；7、顶部横向散热管；8、竖向蒸发散热管；9、竖向回流散热管；10、辅助散热内管；11、液晶屏。 具体实施方式[0038] 下面结合附图和具体实施例，做进一步的说明： [0039] 实施例1 [0040] 本实施例提供一种薄型液晶投影显示LED偏光光源，如图1所示，包括光源板1、PBS板2和蜂窝透镜板4，PBS板2的出光侧间隔均匀粘贴有1/2波长延迟膜3，蜂窝透镜板4位于PBS板2粘贴有1/2波长延迟膜3的一侧，PBS板2的入光侧粘贴有与1/2波长延迟膜3一一对应的反射膜5。光源板1与PBS板2的入光侧贴合相连，光源板1中设置有多个入射光源孔101，多个入射光源孔101呈矩形阵列排布，入射光源孔101从上向下依次设置有多个横向组，每个横向组入射光源孔101均分别对准PBS板2的一个进光区。入射光源孔101中设置有LED发光单元102，入射光源孔101的孔口处设置有准直聚光结构103。准直聚光结构103将LED发光单元102发出的光线汇聚成准直光线，由于入射光源孔101对准PBS板2的进光区，所以入射光源孔101中的LED发光单元102及其准直聚光结构103也与PBS板2的进光区对齐。LED发光单元102发出的光线汇聚成准直光线后进入PBS板2对应的进光区，经过PBS板2和1/2波长延迟膜3的作用，射出的光线全部成为方向一致的线偏振光。 [0041] 如图1、图2和图3所示，光源板1与PBS板2相贴合的一面上开设有散热槽，散热槽包括底部横向散热槽、顶部横向散热槽、竖向蒸发散热槽和竖向回流散热槽，其中，竖向蒸发散热槽沿着左右方向依次设置有多个，竖向蒸发散热槽的上端和下端分别与顶部横向散热槽和底部横向散热槽相连通；竖向回流散热槽设置有两个，这两个竖向回流散热槽分别位于各竖向蒸发散热管8的左右两侧，竖向回流散热槽的上端和下端分别与顶部横向散热槽和底部横向散热槽相连通。各散热槽中，底部横向散热槽和各竖向蒸发散热槽均被PBS板2覆盖。底部横向散热槽、顶部横向散热槽、竖向蒸发散热槽和竖向回流散热槽中分别设置有底部横向散热管6、顶部横向散热管7、竖向蒸发散热管8和竖向回流散热管9，各散热管使用相同的导热性好的材料制成，如合金、陶瓷等。竖向蒸发散热管8和竖向回流散热管9的上下两端分别与顶部横向散热管7和底部横向散热管6连通，相互连通的管路中设置有冷却液。 [0042] 如图1、图2和图3所示，底部横向散热管6、顶部横向散热管7、竖向蒸发散热管8和竖向回流散热管9均为矩形管，其中，底部横向散热管6和竖向蒸发散热管8的管壁的三个面与所在散热槽的三个槽壁接触，其管壁的第四个面与PBS板2的板面接触。顶部横向散热管7位于PBS板2的上方，顶部横向散热槽的前端和上端均开口设置，使得顶部横向散热管7只有下端管壁和背面管壁与顶部横向散热槽的槽壁接触，顶部横向散热管7的上端管壁和前面管壁均暴露在空气中，如此可有效提高顶部横向散热管7的散热效果。两个竖向回流散热槽和设置在这两个竖向回流散热槽中的竖向回流散热管9也不被PBS板2覆盖。 [0043] 在一些示范性实施例中，如图2所示，底部横向散热槽和底部横向散热管6位于最下方横向组入射光源孔101的下方，且靠近该横向组入射光源孔101设置，如此使得底部横向散热管6可更好地吸收入射光源孔101中LED发光单元102产生的热量。光源板1上的入射光源孔101从左向右依次设置有多个纵向组，每个纵向组入射光源孔101的右侧均设置有一个竖向蒸发散热管8，且各竖向蒸发散热管8一一对应地靠近各纵向组入射光源孔101设置，如此使得竖向蒸发散热管8可更好地吸收入射光源孔101中LED发光单元102产生的热量。 [0044] 在一些示范性实施例中，如图3所示，光源板1上的入射光源孔101从左向右依次设置有多个纵向组，每个纵向组入射光源孔101的两侧均设置有一个靠近该纵向组入射光源孔101的竖向蒸发散热管8。 [0045] 在一些示范性实施例中，竖向蒸发散热管8的设置数量N可根据下列公式进行确定：N×Q=W×（1‑a%），该公式中，Q为单根竖向蒸发散热管8单位时间的散热量，W为光源板1上各LED发光单元102的总功率，a为不设置散热管时光源板1的散热系数。Q通过实验进行确定，进行该实验时，光源板1的温度为安全使用范围内的最高温度。a也通过实验进行确定，进行该实验时，首先将光源板1升温至安全使用范围内的最高温度，然后各LED发光单元102通电，运行一段时间，如1分钟、2分钟等，测量光源板1的温升，对于光源板1温升与光源板1比热容的乘积与各LED发光单元102总功率与运行时间的乘积，即可得到所需的光源板1的散热系数a。 [0046] 在一些示范性实施例中，顶部横向散热管7的一端设置有与顶部横向散热管7主体内部连通的圆管部，该圆管部远离顶部横向散热管7主体的一端封口设置，该圆管部中设置有活塞、弹簧和按压开关，弹簧和按压开关均位于活塞远离顶部横向散热管7主体的一侧，且弹簧位于活塞和按压开关之间。该圆管部的封口端壁上设置有接近开关，且该接近开关的检测头位于圆管部中，接近开关的长度方向沿着圆管部的轴向方向。各散热管吸热升温时，其内部空气压力会增大，会推动活塞压紧弹簧。按压开关和接近开关的位置关系为：活塞在压紧弹簧的过程中，先被接近开关检测到，再与按压开关接触。按压开关和接近开关均与LED发光单元102的供电电路相连，但二者的功能不同，接近开关用于控制降低LED发光单元102的功率，按压开关用于关闭LED发光单元102。通过圆管部、活塞、弹簧、按压开关和接近开关的设置，可防止因内部压力过大而发生散热管裂开的问题。 [0047] 弹簧的弹性系数为k，弹簧在非受压状态下其靠近活塞的一端与按压开关之间的距离为L，散热管道中的安全压强为Pmax，活塞面的面积为S，则弹性系数为k和距离为L满足下列公式：b×k×L=Pmax×S，该公式中，b为安全系数，在1.1‑1.3之间选择。 [0048] 本发明提供的薄型液晶投影显示LED偏光光源的工作原理：LED发光单元102发出的光线汇聚成准直光线后进入PBS板2对应的进光区，经过PBS板2和1/2波长延迟膜3的作用，射出的光线全部成为方向一致的线偏振光，线偏振光在蜂窝透镜板4的作用下被散开。LED发光单元102工作时产生的热量传递给光源板1，光源板1和与光源板贴合的PBS板2温度升高，底部横向散热管6和竖向蒸发散热管8吸收光源板1和PBS板2的热量，对各自内部存放的冷却液加热，冷却液受热蒸发加快，蒸发后的气态冷却液进入顶部横向散热管7中散热液化，液化后的冷却液部分通过竖向蒸发散热管8的上端口回流至竖向蒸发散热管8中，部分通过竖向回流散热管9回流到底部横向散热管6中。当光源板1的温度较高，且使用的冷却液的沸点较低时，冷却液通过竖向蒸发散热管8的上端口回流将会遇阻，通过竖向回流散热管 9回流到底部横向散热管6将成为主要的回流方式，同时竖向回流散热管9也具有辅助气态冷却液散热液化的作用。所以，通过在光源板1上设置散热槽和散热管，可有效吸收并散发光源板1和PBS板2的热量，使得光源板1和PBS板2贴合在一起也不会因为散热问题而无法正常工作，如此，可进一步减小LED偏光光源的厚度，使得使用该LED偏光光源的产品更薄。 [0049] 此外，光源板1上设置的散热结构是无动力蒸发自循环式散热结构，不需要消耗额外的电能，也能具有良好的散热效果。 [0050] 实施例2 [0051] 一种液晶电视，如图4所示，液晶电视具有实施例1提供的薄型液晶投影显示LED偏光光源和液晶屏11，液晶屏11位于蜂窝透镜板4远离PBS板2的一侧。 [0052] 在一些示范性实施例中，液晶电视壳体的上端设置有散热翅片板，散热翅片板与顶部横向散热管7接触相连，通过散热翅片板可提高顶部横向散热管7的散热效果，进一步提高了光源板1上设置的散热结构的散热效果。 [0053] 在一些示范性实施例中，如图4所示，液晶电视的壳体中还设置有散热风机，顶部横向散热管7中设置有辅助散热内管10，散热风机的出风口与辅助散热内管10的一端相连，辅助散热内管的另一端设置有贯穿顶部横向散热管7管壁的出气接头。启动散热风机，散热风机向辅助散热内管10中吹风，带走辅助散热内管10的热量，提高了顶部横向散热管7的散热效果，如此进一步提高了液晶电视的散热效果，使得液晶电视能够在更高的环境温度中稳定运行，提高了液晶电视的适用性。 [0054] 在一些示范性实施例中，如图4、图5和图6所示，液晶电视另外还具有温度检测模块、功率调节模块和散热控制模块，散热风机、温度检测模块和功率调节模块均与散热控制模块电性相连。温度检测模块包括4个或6个或8个用于检测光源板1不同位置温度的温度传感器，温度传感器将检测的温度数据实时传递给散热控制模块，散热控制模块对接收到的温度数据进行计算，得到实时平均温度T。平均温度T通过公式n×T=d1T1+d1T1+d3T3+……+dnTn进行计算，该公式中，T1到Tn分别为第一个温度传感器到第n个温度传感器检测到的温度值，d1到dn分别为第一个温度传感器到第n个温度传感器的修正系数。修正系数通过实验进行确定，进行该试验时，保温密封光源板1，启动LED发光单元102，先运行2‑5分钟，使得热量在光源板1上传播开，然后每隔10秒钟记录一次每个传感器的检测温度值，记录10组。光源板1所在的环境温度为T0，运行功率为W，运行时间为t，则根据公式W×t=cm(T‑T0)可计算出每个记录时间点时光源板1的平均温度，使得每个时间点的d1T1=T、d1T1=T……dnTn=T，可求得每个时间点的d1、d1……dn，10个时间点求平均值，即可得到实际工作中使用的各温度传感器的修正系数。散热控制模块中预设有第一温度阈值T1、第二温度阈值T2和温升速度阈值P1，第二温度阈值T2大于第一温度阈值T1，第一温度阈值T1可选择60摄氏度，第二温度阈值T2可选择80摄氏度。当散热控制模块计算出的实时平均温度T达到第一温度阈值T1时，每隔10秒统计一次实时温升速度P2，当P2≥P1时，散热控制模块控制散热风机启动，加快散热。启动散热风机后若P2仍然大于等于P1，散热控制模块向功率调节模块发送信号，功率调节模块降低LED发光单元102的发光功率。当散热控制模块计算出的实时平均温度T达到第二温度阈值T2时，散热控制模块向液晶电视的主控芯片发送过热关机信号，主控芯片接收到信号后控制液晶电视关机，如此可有效保护液晶电视。 [0055] 所以，本发明提供的液晶电视通过设置散热风机、温度检测模块和功率调节模块均与散热控制模块，可程序控制散热风机的启停，使液晶电视运行在安全的温度范围内，可有效提高液晶电视的使用寿命和安全性。 [0056] 在一些示范性实施例中，根据所述实时平均温度T和预设的温度阈值计算调节系数，所述散热控制模块根据所述调节系数动态调整LED背光电路板的功率输出和散热风机的风速； [0057] 所述调节系数的计算公式为： [0058] ； [0059] 其中，是调节系数，用于调整LED的最大功率与当前功率之间的关系，为阈值温度，在积分中表示温度的下限， 为当前温度，在积分中表示温度的上限，为温度斜率， 为温度变化率，即温度随时间的变化率， 表示对温度变量进行微 分， 表示对时间变量进行微分，为自然常数； [0060] 当 时，减小所述LED背光电路板的功率，增加所述散热风机的风速；当 时，增大所述LED背光电路板的功率，减小所述散热风机 的风速； [0061] 其中，所述LED背光电路板的功率 的计算公式为： [0062] ； [0063] 所述散热风机的风速 的计算公式为： [0064] ； [0065] 其中， 为LED的当前功率， 为LED的最大功率，为经验系数，用于调整LED的功率与环境光强度的关系， 为环境光强度，表示周围环境的亮度水平，其影响人眼对LED亮度的感知， 为当前风速， 为最大风速。 [0066] 具体地，通过温度传感器实时监测LED背光电路板的温度，并将温度数据发送到控制模块。控制模块根据接收到的温度数据计算实时平均温度T。将实时平均温度T与预设的温度阈值进行比较。根据实时平均温度T与预设的温度阈值的比较结果，计算调节系数。调节系数可以根据实际需要进行设定，例如，当实时平均温度高于阈值时，调节系数较大，当实时平均温度低于阈值时，调节系数较小。散热控制模块根据调节系数动态调整LED背光电路板的功率输出和散热风机的风速。调节系数的变化将影响功率输出和风速的调整幅度，使得LED背光电路板的温度保持在预设的温度阈值范围内。通过温度传感器持续监测LED背光电路板的温度，并将温度数据反馈到控制模块。控制模块根据反馈的温度数据和预设的温度阈值，重复上述步骤，实现散热系统的动态调整和持续优化。可以有效地控制LED背光电路板的温度，避免过热情况的发生，同时提高散热系统的能效和稳定性。 [0067] 当 时，减小所述LED背光电路板的功率（例如，可以通过调节LED的电流或PWM占空比来实现），增加所述散热风机的风速（例如，可以通过提高散热风机的转速或调整风扇控制策略来实现）。反之，当 时，增大所述LED背 光电路板的功率，减小所述散热风机的风速，以达到最佳的散热效果和能效。本实施例中，通过调节系数 以及环境光强度可以动态调整LED的功率，可以实现更好的视觉效果和能源效率。例如，当环境光较强时，为了使LED在视觉上保持足够的对比度，需要降低LED的功率； 而当环境光较弱时，增加LED的功率以提高可见度。以及，通过调节系数 动态调整散热风机的风速，可以实现对散热风机风速的精确控制，有助于减小误差、提高散热效率，并确保系统在各种温度条件下都能稳定运行。 [0068] 以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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