集成有热传递装置的用于机动车辆显示设备的背光单元及其方法

技术领域

本披露内容涉及用于机动车辆显示设备的背光单元。特别地，背光单元是集成有热传递装置的单件电子部件、适合用于机动车辆显示设备。

背景技术

显示设备通常用于汽车行业以显示车辆信息。显示设备包括照明源以向观察者发射光线，使得显示的信息可以在显示屏上查看。在操作中，照明源产生热，并且仅40％的电功率被转换成光线。其余60％的电功率以热量的形式消散。在汽车应用中，操作的显示设备的温度具有85℃的环境温度。因此，高效的热管理以避免显示系统过热至关重要。

通常，照明源直接定位在显示层和热管理的后面，以通过辐射和经由空气的对流来消散在照明源的加热表面上散开的热。一种众所周知的方法是使用具有良好热导率特性的外壳。然而，该解决方案的缺点在于，具有良好热导率特性的材料(比如铝或镁合金)使显示设备笨重且昂贵。

因此，需要提供一种克服或至少改善上述问题的机动车辆显示设备。此外，通过随后结合附图和本披露内容的背景技术而给出的详细描述和所附权利要求，其他期望的特征和特点将变得显而易见。

发明内容

本披露内容的目的是通过提供独立权利要求的主题来改善机动车辆显示设备的过热的问题。

本披露内容的进一步目的在所附的从属权利要求中阐述。

本披露内容的目的通过一种侧光式机动车辆显示设备(700)来实现，该侧光式机动车辆显示设备包括集成有至少一个热传递装置(100)的背光单元(600)，该至少一个热传递装置(100)包括：

前毛细管，该前毛细管可操作以与背光单元的后侧集成，该前毛细管进一步可操作以从机动车辆显示设备的背光单元的前部消散热；

后毛细管，该后毛细管可操作以定位成远离背光单元的后侧，该后毛细管进一步可操作以从机动车辆显示器的背光单元的后部消散热；以及

相变介质，该相变介质可操作以在热传递过程期间在前毛细管与后毛细管之间流体地转移，

其中，

该相变介质可操作以在热传递过程期间在气态与液态之间相变，以从背光单元的后侧释放潜热。

本披露内容的上述方面的优点产生了一种用于与机动车辆显示设备的背光单元集成的热传递装置，其中该热传递装置包含相变介质，该相变介质能够在热传递过程期间在两个毛细管之间流体地转移。更有利地，本文披露的热传递装置利用两种形式的热传递方法。首先，热传递装置的壁通过传导传递热。其次，相变介质通过对流传递热。因此，由于所披露的热传递装置所实现的热传递的量和热传递的速率，热消散效率得到提高。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的侧光式机动车辆显示设备，其中：

前毛细管和后毛细管通过C形连接器连接，从而形成在前毛细管与后毛细管之间具有间隙的U形热传递装置。

本披露内容的上述方面的优点是产生单件U形热传递装置，该热传递装置具有用于从热源(比如显示设备的热表面)消散热的第一毛细管(即前毛细管)和用于在距热源某个距离处消散热的第二毛细管(即后毛细管)。有利地，上述配置提供了允许前毛细管与后毛细管之间的温度差异的环境，使得相变介质可操作以在热传递过程期间在第一毛细管中蒸发并在第二毛细管中冷凝。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的侧光式机动车辆显示设备，其中：

C形连接器的弯曲半径为热传递装置的直径的至少三倍。

本披露内容的上述方面的优点是实现将前毛细管和后毛细管连接而没有任何尖锐和陡峭的边缘，使得实现了在热传递过程期间相变介质在前毛细管与后毛细管之间的流体转移。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的侧光式机动车辆显示设备，其中：

前毛细管与后毛细管之间的间隙为至少5mm。

本披露内容的上述方面的优点是在前毛细管与后毛细管之间产生差异，以提供允许在前毛细管与后毛细管之间的温度差异的环境，使得相变介质可操作以在热传递过程期间在第一毛细管中转换成气态并在第二毛细管中冷凝。优选地，5mm间隙允许期望的温度差异。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的侧光式机动车辆显示设备，其中：

前毛细管的长度为至少150mm。

本披露内容的上述方面的优点是产生U形热传递装置配置，该配置相对较短，使得U形热传递装置不损失热消散效率。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的侧光式机动车辆显示设备，其中：

后毛细管至少部分地定位在散热器内。

本披露内容的上述方面的优点是响应于相变介质被流体地转移到后毛细管而允许热通过散热器从后毛细管传导并消散到周围空气中。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的侧光式机动车辆显示设备，其中：

在该热传递过程期间，

相变介质在前毛细管内蒸发至气态，以从背光单元的前部消散热；以及相变介质以气态从前毛细管流体地转移到后毛细管。

本披露内容的上述方面的优点是通过经由使用相变介质的对流来提供热消散，以从操作时的机动车辆显示设备的热表面移除热。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的侧光式机动车辆显示设备，其中：

在该热传递过程期间，

响应于相变介质流体地转移到后毛细管，

当潜热从相变介质释放时，相变介质在后毛细管内冷凝至液态。

本披露内容的上述方面的优点是通过对流来提供热消散，使得潜热在相变介质冷凝至液态时被释放。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的侧光式机动车辆显示设备，其中：

前毛细管进一步包括T形杆。

本披露内容的上述方面的优点是提供了用于将热传递装置与另一电子部件集成的手段。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的侧光式机动车辆显示设备，其中：

后毛细管的长度比前毛细管短。

本披露内容的上述方面的优点是适应相变介质在对流期间的体积变化，以增加热消散的效率。

本披露内容的目的通过一种生产根据如本文披露的各方面的侧光式机动车辆显示设备的方法来实现，该方法包括将前毛细管和后毛细管集成在侧光式机动车辆显示设备的背光单元的后侧上。

本披露内容的上述方面的优点是提供一种适用于侧光式显示设备并且更特别地适用于机动车辆显示设备的集成有热传递装置的背光单元。

本披露内容的上述方面的优点产生了集成有热传递装置的背光单元，其克服了如上所述的热消散效率和用于机动车辆显示器的外壳的材料选择的挑战。

本披露内容的目的通过一种组装用于与机动车辆显示器的背光单元集成的热传递组件的方法来实现，该方法包括：

提供用于从机动车辆显示器的背光单元的前部消散热的第一毛细管；

提供用于从机动车辆显示器的背光单元的后部消散热的第二毛细管；

通过C形连接器将第一毛细管的端部连接到第二毛细管的端部，

从而产生在第一毛细管与第二毛细管之间具有间隙的U形热传递装置。

本披露内容的上述方面的优点产生了组装单件U形热传递装置的方法，该热传递装置具有用于从热源(比如显示设备的热表面)消散热的第一毛细管(即前毛细管)和用于在距热源某个距离处消散热的第二毛细管(即后毛细管)。有利地，两个毛细管通过C形连接器连接，该连接器提供光滑、弯曲的通道以允许相变介质在第一毛细管与第二毛细管之间流体地转移。

更有利地，上述配置提供了允许前毛细管与后毛细管之间的温度差异的环境，使得相变介质可操作以在热传递过程期间在第一毛细管中改变成气态并在第二毛细管中冷凝。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的组装用于与背光单元集成的热传递组件的方法，其中该方法进一步包括：

在真空条件下将相变介质填充在U形热传递装置内。

本披露内容的上述方面的优点是提供一种热传递装置，其中相变介质包含在该热传递装置内，用于通过对流进行热消散。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的组装用于与背光单元集成的热传递组件的方法，其中该方法进一步包括：

提供散热器；以及

至少部分地将第二毛细管定位在散热器内。

本披露内容的上述方面的优点是提供了当热传递装置集成在背光单元中时将热从第二毛细管或后毛细管快速消散到周围空气的手段。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的组装用于与背光单元集成的热传递组件的方法，其中该方法进一步包括：

通过一个或多个紧固件将第一毛细管的至少一部分附接到T形杆。

本披露内容的上述方面的优点是包括将第一毛细管附接到T形杆的步骤，以提供将组装的热传递装置与背光单元集成的手段。

本披露内容的目的通过一种组装用于机动车辆的侧光式机动车辆显示设备的方法来实现，该方法包括：

提供至少一个如上所述的或如上所述作为优选的热传递装置；

提供用于机动车辆显示设备的后侧的外壳，该外壳包括至少一个槽；以及

使至少一个热传递装置的至少一部分延伸穿过外壳的至少一个槽，从而产生集成有至少一个热传递装置的侧光式机动车辆显示设备。

本披露内容的上述方面的优点产生了一种组装具有集成有如本文披露的热传递装置的后侧外壳的机动车辆显示设备的方法。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的组装用于机动车辆的侧光式机动车辆显示设备的方法，其中：

至少一个热传递装置的至少一部分为附接到热传递装置的T形杆。

本披露内容的上述方面的优点是提供了用于将热传递装置与机动车辆显示设备集成的手段。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的组装用于机动车辆的侧光式机动车辆显示设备的方法，其中该方法进一步包括：

沿着T形杆的长度粘附发光二极管(LED)阵列。

本披露内容的上述方面的优点是在组装过程中包括使用热传递装置的一部分来产生照明源的步骤。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的组装用于机动车辆的侧光式机动车辆显示设备的方法，其中该方法进一步包括：

邻近T形杆固定光导体，该光导体用于将光线朝向机动车辆显示设备的观察区域透射。

本披露内容的上述方面的优点是在组装过程中包括包含光导体的步骤，使得光导体可操作以接收来自LED阵列的光线，以将光线朝向机动车辆显示设备的观察区域透射。

优选的是如上所述的或如上所述作为优选的组装用于机动车辆的侧光式机动车辆显示设备的方法，其中该方法进一步包括：

沿着T形杆的长度将发光二极管(LED)阵列与光导体的长度对齐，从而提供用于侧光式机动车辆显示器的背光单元。

本披露内容的上述方面的优点是在组装过程中包括产生集成有如本文披露的热传递装置的背光单元的步骤，其中该背光单元适合用作侧光式机动车辆显示器的照明源。

附图说明

本披露内容的其他目的和方面通过以下参考附图对实施例的描述将变得显而易见，在附图中：

图1示出了根据优选实施例的热传递装置。

图2示出了根据优选实施例的热传递组件的分解图。

图3示出了根据优选实施例的热传递组件的立体图。

图4a示出了根据优选实施例的热传递组件的后视图。

图4b示出了根据优选实施例的热传递组件的侧视图。

图5示出了根据优选实施例的背光单元的立体图。

图6示出了根据优选实施例的侧光式机动车辆显示设备的立体图。

图7示出了根据优选实施例的侧光式机动车辆显示设备的侧视图。

图8a示出了根据优选实施例的侧光式机动车辆显示设备的后视图。

图8b示出了根据优选实施例的侧光式机动车辆显示设备的后视图。

图8c示出了根据优选实施例的侧光式机动车辆显示设备的后视图。

在参考以上附图描述的各种实施例中，在若干立体图和/或配置中，相似的附图标记指代相似的部件。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本披露内容或本披露内容的应用和用途。此外，无意受本披露内容的前述背景技术或以下详细描述中呈现的任何理论的约束。本披露内容的目的是提出一种热传递装置，该热传递装置包括相变介质以使用对流从热表面消散热。特别地，热传递装置可以被组装以与侧光式机动车辆显示设备的背光单元集成。

在下文中，术语“机动车辆显示设备”应指能够显示车辆信息的显示设备，其可以包括仪表盘、混合仪表板和数字仪表板的中央显示器。

在本披露内容的上下文中使用的术语“相变(phase change)”或“相变(phasechanging)”可以指材料的聚集相。

在本披露内容的上下文中使用的术语“第一”、“第二”、“第三”等可以指根据各种示例性实施例的对不同元件的修改，但不限于此。这些表达可以用于将一个元件与另一个元件区分开来，而不考虑重要性排序。举例来说，“第一毛细管”和“第二毛细管”可以指示不同的毛细管，而不管顺序或重要性如何。类似地，在不脱离本披露内容的范围的情况下，第一毛细管可以被称为第二毛细管，并且反之亦然。为了清楚和简洁，在描述本披露内容中的各种不同示例性实施例时，“第一毛细管”可以指“前毛细管”并且“第二毛细管”可以指“后毛细管”。

自此以后，在本文的上下文中，术语“第一毛细管”或“前毛细管”可以指更靠近机动车辆显示设备的外壳定位的毛细管，或更靠近如本文所披露的机动车辆显示设备的背光单元定位的毛细管。类似地，术语“第二毛细管”或“后毛细管”可以指距离机动车辆显示设备的外壳更远或某个距离定位的毛细管，或者距离用于与机动车辆显示设备集成的背光单元更远或某个距离定位的毛细管。

参见附图中的图1，其示出了根据优选实施例的热传递装置100，热传递装置100包括第一毛细管102和第二毛细管104。第一毛细管102的端部使用C形连接器连接到第二毛细管104的端部，以产生其间具有间隙X的U形热传递装置100。优选地，C形连接器是热传递装置100的直径的至少三倍，以提供光滑弯曲的通道以允许相变介质(图中未示出)在对流期间在第一毛细管102与第二毛细管104之间流体地传递。优选地，第一毛细管102与第二毛细管104之间的间隙X至少相隔5mm。该间隙X允许第一毛细管或前毛细管102与第二毛细管或后毛细管104之间的温度差异，使得相变介质可操作以在热传递过程期间在第一毛细管中变成气态，并且在第二毛细管中冷凝成液态。

相变介质在几乎真空的条件下被添加到热传递装置100。合适类型的相变介质可以是蒸馏水。相变介质可以在30℃或更高的操作温度下非常迅速地变成气态。在热传递过程期间，相变介质在第一毛细管或前毛细管102内蒸发并转换成气态以从热表面消散热。相变介质可以以气态从第一毛细管或前毛细管102通过C形连接器106流体地转移到第二毛细管或后毛细管104。上述配置产生单个热传递装置100，该热传递装置提供两种形式的热传递方法，即通过经由热传递装置100的壁的传导来消散热，以及通过经由相变介质的蒸发与冷凝之间的相变的对流来消散热。有利地，上述配置通过使用两种形式的热消散方法、由于被传递的热的量和从热表面移除热的热消散的速率提高了热消散效率。

在热传递装置100中使用相变介质的主要优点是实现比相同大小和形状的实心铜或实心铝棒更高的热导率。相比之下，实心铜路以大约390W/m-k传导热导率，而所披露的热传递装置100与实心铜棒的热导率相比可以至少高出五倍。更有利地，将热传递装置100集成到机动车辆显示设备解决了消除了对由笨重且昂贵的导热材料制成的显示器外壳的需求。

图2示出了根据优选实施例的热传递组件200的分解图。在该示例性实施例中，示出了两个热传递组件。热传递组件200包括至少一个如上所披露的热传递装置100，其中至少一个散热器108具有空腔以至少部分地将第二毛细管或后毛细管104定位在散热器108内。散热器108将响应于相变介质被流体地转移到后毛细管104而允许热通过散热器从后毛细管104传导并消散到周围空气中。热传递组件200可以进一步包括至少一个T形杆110。熟练的从业者应当理解，可以使用至少两个合适材料的长形杆来形成T形杆110，或者简单地使用为此目的制造的T形杆100，但不限于此。T形杆110、热传递装置100和散热器108可以通过一个或多个紧固件(比如螺钉)组装或附接在一起作为单个部件。使用T形杆110的优点是提供了将热传递组件200与机动车辆显示设备集成的方式，这将在下面进一步讨论。

如图3所示，该图是根据优选实施例的热传递组件300的立体图，示出了至少部分地定位在散热器108内的第二毛细管或后毛细管104。优选地，散热器108不应覆盖间隙X，如图3所示。

参考图4a，其示出了根据优选实施例的热传递组件400a的后视图400a，热传递组件200、300与机动车辆显示器的后侧外壳402集成。后侧外壳402包括至少一个槽404。至少一个槽404、404'可操作以接纳至少一个热传递组件200、300的一部分。优选地，T形杆110的至少一部分延伸穿过至少一个槽404、404'，以实现将热传递组件与机动车辆显示设备集成。

在如图4b所示的展示了根据优选实施例的热传递组件的侧视图400b的示例性实施例中，两个热传递组件200、300与机动车辆显示设备的后侧外壳402集成，该后侧外壳包括用于使T形杆110、110'延伸穿过其中的至少两个槽400、400'。

在图4a和图4b所示的两个示例性实施例中，后侧外壳402可以由非导热材料(比如塑料)制成。如上所述，本披露内容的发明构思的优点之一是解决具有良好热导率特性的笨重的、昂贵的材料的使用。通过将热传递装置100集成到机动车辆显示设备，外壳可以用非导热材料替换，而不会损害热传递装置100从机动车辆显示设备移除热的热消散效率。

图5示出了根据优选实施例的照明源500的立体图。如图5所示，该图示出了集成有热传递组件200、300的后侧外壳402，其中T形杆的至少一部分延伸穿过后侧外壳402所提供的至少一个槽。发光二极管(LED)阵列502粘附到T形杆110的长度上以产生照明源。优选地，该长度为T形杆110的延伸穿过后侧外壳402所提供的至少一个槽的表面。上述配置的优点是组装了用于与如所披露的热传递组件202集成的侧光式机动车辆显示设备的照明源。以这种方式，由照明源从照明源500产生的热通过热传递装置100的前毛细管102消散，从而导致前毛细管102中的相变介质由于对流而蒸发并转变成气态。作为响应，蒸气通过C形连接器106流体地转移到后毛细管104。以气态的相变介质随着散热器108将来自后毛细管104的热快速消散到周围环境而冷凝成液态，从而实现热消散效率。

图6示出了根据优选实施例的侧光式机动车辆显示设备600的立体图。如上所述，来自热传递组件200、300的T形杆110延伸穿过机动车辆显示器的后侧外壳402的槽，其中LED阵列502粘附到T形杆110的长度以形成照明源500。T形杆110附接到如本文所披露的U形热传递装置100，其中前毛细管102与T形杆110连接。光导体602邻近LED阵列502移位，使得从LED阵列502发出的光线可以透射穿过光导体602。光导体602可以包括反射表面，例如粘附到机动车辆显示设备的非观察侧或后侧的反射箔，使得光线被反射并透射穿过显示层604，如图6所示的箭头所指示的。如图7所示的展示了根据优选实施例的侧光式机动车辆显示设备700的侧视图，机动车辆设备可以包括盖704。从LED阵列502发出的光线透射穿过光导体602并反射穿过显示层604、朝向观察区域702。合适类型的显示层包括液晶显示(LCD)层和薄膜晶体管(TFT)显示层。

图8a示出了根据优选实施例的侧光式机动车辆显示设备800a的后视图。如图8a所示，热传递组件200、303可以沿着后侧外壳402的长度放置，如以上示例性实施例中所披露的。另外，热传递组件200可以安装在机动车辆显示设备的后侧外壳402的本体的一部分上，其中热传递组件200、300的位置对应于光导体602的位置。在本实施例中，热传递组件200、300使用支架固定到后侧外壳402，但不限于此。更有利地，热传递组件200、300与机动车辆显示设备的背光单元集成，并且可操作以在操作时从背光单元消散热。

图8b示出了根据优选实施例的侧光式机动车辆显示设备800b的后视图。除了至少两个热传递组件200、303和200'、300'沿着后侧外壳402的长度放置并使用支架保持到其上之外，第三热传递组件200”、300”可以对应于可能需要热消散的其他电子部件定位，其中至少两个散热器108至少部分地围封后毛细管104。

现在转向图8c，该图示出了根据优选实施例的侧光式机动车辆显示设备800c的后视图，至少两个热组件与后侧外壳402集成，每个热传递组件包括至少两个热传递装置100。每个后毛细管104至少部分地定位在散热器108内。

优选地，每个热传递装置覆盖背光单元的一半宽度，以优化热消散效率。

上述实施例的各方面披露了：装置；组件；以及组装热传递装置100、热传递组件200、300的方法；将热传递组件200、300与机动车辆显示设备的后侧外壳集成并利用热传递组件的至少一部分来提供用于侧光式机动车辆显示设备的背光单元的照明源的方法。包括集成有至少一个热传递装置100的背光单元的侧光式机动车辆显示设备适合安装到机动车辆的车厢上。

因此，可以看出，提供了一种热传递装置，该热传递装置具有的优点是使用相变介质来实现比用于从电子部件消散热的固体热导率棒更高的热导率。进一步地，如所披露的热传递装置可以被组装并集成到显示设备、特别是机动车辆显示设备。更具体地，由于所披露的热传递装置可实现更高的热导率，因此由高热导率材料制成的常规机动车辆显示器外壳可以用塑料外壳替换，从而实现成本效率。此外，热传递装置可以与后侧外壳组装和集成，以产生用于背光单元的照明源，从而产生具有高散热率的更薄或更纤薄的侧光式机动车辆显示设备。虽然在本披露内容的前述详细描述中已经呈现了示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变型。

进一步应当理解的是，示例性实施例仅仅是示例，并不旨在以任何方式限制本披露内容的范围、适用性、操作或配置。相反，前述详细描述将向本领域技术人员提供用于实施本披露内容的示例性实施例的便利路线图，应当理解，在不脱离所附权利要求中阐述的本披露内容的范围的情况下，可以对示例性实施例中描述的元件的功能和布置以及操作方法进行各种改变。

附图标记清单