本發(fā)明涉及一種顯示器溫度控制裝置及其控制方法。
背景技術：
顯示器的顯示模組在工作過程中會產(chǎn)生大量熱能，這些熱能會導致顯示模組的溫度急劇上升，過高的溫度會對顯示模組中的元器件使用壽命產(chǎn)生不良影響，極端情況下甚至會導致元器件損壞，進而產(chǎn)生質量事故或安全事故。因此，對顯示模組的溫度進行有效控制是顯示器設計制造中的重要部分。
現(xiàn)有顯示器溫度控制的常規(guī)方法是采用高效的散熱片，或進一步增加排熱風扇，通過熱傳導的方式將顯示模組所產(chǎn)生的熱量擴散于環(huán)境中。這種方式雖然可起到一定程度的散熱效果，但其散熱效率較低，且大量熱量散布于周邊環(huán)境中，再加上排熱風扇需要外部能源驅動，導致了能源的浪費。
為了解決上述問題，一篇名為“電子裝置”的中國發(fā)明專利申請（申請?zhí)枮?01410488894.3，公開日為2016/4/20，公開號為cn105517379）公開了一種可用于顯示器散熱的熱電轉化模塊，將顯示器所產(chǎn)生的熱能轉化為電能回收利用。該技術方案所采用的熱電轉化模塊是利用具有高電導率、低熱傳導系數(shù)的熱電晶體材料制造的熱電層來實現(xiàn)，此類熱電材料雖然理論上具有體積小、重量輕、無污染等諸多優(yōu)點，但實際上，該類熱電材料普遍存在能量轉化效率極低、適用溫度范圍過高、制造工藝復雜等致命缺陷，目前仍處于實驗室階段，遠未達到實用化的目標。因此，該專利申請中的技術方案至少在目前是無法商業(yè)化應用的。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術不足，提供一種顯示器溫度控制裝置及其控制方法，基于電磁感應原理進行熱—電轉換，可高效率地將顯示模組產(chǎn)生的熱能轉換為電能回收利用，且整體結構簡單，實現(xiàn)成本低，便于批量化生產(chǎn)應用。
本發(fā)明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：
顯示器溫度控制裝置，所述顯示器包括顯示模組，所述顯示模組具有由顯示電路與背板包夾而成的第一腔體，所述溫度控制裝置包括：
熱交換模塊，其包括第二腔體，第二腔體可與第一腔體之間實現(xiàn)可控的氣體交換；
熱電轉換模塊，其包括第三腔體、移動電磁部件、固定電磁部件、彈性部件、調(diào)理電路；第三腔體為充滿氣體的密閉腔體，其可與第二腔體之間實現(xiàn)熱交換；移動電磁部件可隨第三腔體內(nèi)氣體溫度的變化而移動；彈性部件用于限制移動電磁部件的移動；固定電磁部件用于與移動電磁部件相配合，通過電磁感應將移動電磁部件的動能轉換為電能；調(diào)理電路用于將所產(chǎn)生電能調(diào)理后輸出；
溫度監(jiān)控模塊，用于對第一腔體、第二腔體內(nèi)的溫度進行監(jiān)控；
控制模塊，用于根據(jù)溫度監(jiān)控模塊的監(jiān)控結果對第二腔體與第一腔體之間的氣體交換進行控制。
優(yōu)選地，所述可控的氣體交換通過一組分別與控制模塊電連接的可控閥門實現(xiàn)。
進一步優(yōu)選地，所述可控閥門為：第一～第四閥門，第一閥門連通第一腔體與外界，第二閥門連通第二腔體與外界，第三閥門、第四閥門均連通第一腔體與第二腔體，第三閥門的安裝位置靠近第二腔體與第三腔體的熱交換界面，第四閥門的安裝位置遠離第二腔體與第三腔體的熱交換界面。
優(yōu)選地，所述彈性部件為彈簧。
進一步地，該裝置還包括用于存儲調(diào)理電路所輸出電能的儲能部件。
優(yōu)選地，所述移動電磁部件為與第三腔體動密封連接的柱狀永磁體，其兩端分別位于第三腔體內(nèi)、外；所述固定電磁部件為固定于柱狀永磁體所產(chǎn)生磁場范圍內(nèi)的線圈，該線圈與所述調(diào)理電路電連接。
進一步地，該裝置還包括電流調(diào)節(jié)模塊，可在控制模塊控制下調(diào)節(jié)所述顯示模組的驅動電流。
如上任一技術方案所述裝置的控制方法，當溫度監(jiān)控模塊監(jiān)測到第一腔體內(nèi)溫度等于或高于預設的溫度閾值，控制模塊控制第二腔體與第一腔體進行氣體交換；當?shù)谝磺惑w內(nèi)溫度低于所述溫度閾值，控制模塊控制第二腔體與第一腔體停止氣體交換。
進一步地，該方法還包括：當溫度監(jiān)控模塊監(jiān)測到第一腔體內(nèi)溫度等于或高于預設的溫度閾值，控制模塊控制所述顯示模組的驅動電流降低；當?shù)谝磺惑w內(nèi)溫度低于所述溫度閾值，控制模塊控制所述顯示模組的驅動電流恢復正常。
本發(fā)明顯示器溫度控制裝置可廣泛應用于lcd、led、crt、等離子等各類顯示器，由此可進一步得到以下技術方案：
一種顯示器，包括顯示模組，所述顯示模組具有由顯示電路與背板包夾而成的第一腔體，其特征在于，該顯示器還包括如上任一技術方案所述顯示器溫度控制裝置。
相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明技術方案具有以下有益效果：
本發(fā)明巧妙地利用電磁感應原理進行熱電轉換，具有較高的能量轉換效率，且整體結構簡單，實現(xiàn)成本低，具有極強的實用性，適用于規(guī)?；瘧?。
附圖說明
圖1為本發(fā)明顯示器溫度控制裝置一個具體實施例的結構示意圖；其中各標號含義如下：
1、腔體，2、閥門，3、閥門，4、閥門，5、腔體，6、閥門，7、彈性部件，8、腔體，9、柱狀永磁體，10、線圈。
具體實施方式
針對顯示器的溫度控制，本發(fā)明的思路是利用電磁感應原理來設計熱電轉換方案，將顯示模組所產(chǎn)生的熱量轉換為電能回收利用。相比現(xiàn)有采用尚未成熟的熱電材料的熱電轉換方案，本發(fā)明具有較高的能量轉換效率，且整體結構簡單，實現(xiàn)成本低，具有極強的實用性，適用于規(guī)?；瘧谩?/p>
具體地，所述顯示器包括顯示模組，所述顯示模組具有由顯示電路與背板包夾而成的第一腔體，本發(fā)明溫度控制裝置包括：
熱交換模塊，其包括第二腔體，第二腔體可與第一腔體之間實現(xiàn)可控的氣體交換；
熱電轉換模塊，其包括第三腔體、移動電磁部件、固定電磁部件、彈性部件、調(diào)理電路；第三腔體為充滿氣體的密閉腔體，其可與第二腔體之間實現(xiàn)熱交換；移動電磁部件可隨第三腔體內(nèi)氣體溫度的變化而移動；彈性部件用于限制移動電磁部件的移動；固定電磁部件用于與移動電磁部件相配合，通過電磁感應將移動電磁部件的動能轉換為電能；調(diào)理電路用于將所產(chǎn)生電能調(diào)理后輸出；
溫度監(jiān)控模塊，用于對第一腔體、第二腔體內(nèi)的溫度進行監(jiān)控；
控制模塊，用于根據(jù)溫度監(jiān)控模塊的監(jiān)控結果對第二腔體與第一腔體之間的氣體交換進行控制。
其中，第二腔體可與第一腔體之間的可控氣體交換可通過一組分別與控制模塊電連接的可控閥門實現(xiàn)。進一步優(yōu)選地，所述可控閥門為：第一～第四閥門，第一閥門連通第一腔體與外界，第二閥門連通第二腔體與外界，第三閥門、第四閥門均連通第一腔體與第二腔體，第三閥門的安裝位置靠近第二腔體與第三腔體的熱交換界面，第四閥門的安裝位置遠離第二腔體與第三腔體的熱交換界面。
所述彈性部件是用于限制移動電磁部件的移動，從而將移動電磁部件的部分動能轉化為彈性勢能暫存，其可采用皮筋、彈簧、彈性鋼片等彈性部件。
移動電磁部件與固定電磁部件相配合，可通過電磁感應原理將移動電磁部件的動能轉換為電能；其具體結構可根據(jù)實際情況靈活構建，例如，可采用內(nèi)嵌線圈的活塞作為移動電磁部件，采用永磁體作為固定電磁部件，活塞隨著第三腔體中氣體的膨脹、收縮而移動，在此過程中，活塞中的線圈切割永磁體所產(chǎn)生的磁力線，基于電磁感應原理，線圈中會產(chǎn)生感應電動勢，即可經(jīng)由調(diào)理電路調(diào)理后輸出至其它用電部件或者存儲在儲能部件中。又或者，將線圈作為固定電磁部件，以永磁體作為移動電磁部件。優(yōu)選地，所述移動電磁部件為與第三腔體動密封連接的柱狀永磁體，其兩端分別位于第三腔體內(nèi)、外；所述固定電磁部件為固定于柱狀永磁體所產(chǎn)生磁場范圍內(nèi)的線圈，該線圈與所述調(diào)理電路電連接。
溫度監(jiān)控模塊可利用溫度傳感器構建，例如最常用的熱電偶或熱電阻?？刂颇K可根據(jù)實際情況采用單片機、mcu或dsp來實現(xiàn)，或者直接使用顯示器自身的控制部件。調(diào)理電路用于將線圈中產(chǎn)生的交流電轉換為所需的形態(tài)，其可包括斬波電路、整流電路、濾波電路等。這些都屬于本領域的常用技術手段，其詳細內(nèi)容此處不再贅述。
采用上述裝置進行溫度控制，當溫度監(jiān)控模塊監(jiān)測到第一腔體內(nèi)溫度等于或高于預設的溫度閾值，控制模塊控制第二腔體與第一腔體進行氣體交換，此時，第一腔體內(nèi)的高溫空氣進入第二腔體，第二腔體中的低溫空氣進入第一腔體，第二腔體內(nèi)溫度升高，其熱量交換至第三腔體，第三腔體內(nèi)氣體受熱膨脹做功，推動移動電磁部件移動，一方面，由于電磁感應，移動電磁部件的動能一部分轉化為電能，另一方面，由于彈性部件的存在，移動電磁部件的部分動能轉化為彈性部件的彈性勢能暫存。
當?shù)谝磺惑w內(nèi)溫度低于所述溫度閾值，控制模塊控制第二腔體與第一腔體停止氣體交換。第二腔體內(nèi)溫度降低，第三腔體內(nèi)氣體溫度隨之逐步下降，當達到某個平衡點，移動電磁部件停止移動，然后隨著溫度的進一步降低，移動電磁部件會在彈性部件的作用下反向移動，由于電磁感應，這種反向移動會產(chǎn)生與之前方向相反的電動勢，同樣通過調(diào)理電路調(diào)理后輸出，即彈性部件所儲存的彈性勢能轉化為電能輸出。
為了便于公眾理解，下面以一個具體實施例并結合附圖來對本發(fā)明技術方案進行進一步詳細說明。
如圖1所示，顯示器的顯示模組與顯示器背板包夾而成腔體1，顯示模組工作所產(chǎn)生的熱量會聚集于腔體1中，為防止顯示模組溫度過高，有必要將腔體1中的熱量快速高效地吸收掉。
如圖1所示，本實施例中的溫度控制裝置包括：腔體5，其可通過四個可控閥門：閥門2、閥門3、閥門4、閥門6，實現(xiàn)與腔體1之間的可控氣體交換，四個閥門的控制端均與控制模塊（圖1中未示出）電連接；腔體8，其為充滿氣體的密閉腔體，可與腔體5之間實現(xiàn)良好的熱交換；溫度監(jiān)控模塊（圖中未示出），用于對腔體1、腔體5的溫度分別進行監(jiān)控并將監(jiān)控結果實時傳輸給控制模塊。如圖1所示，本實施例中的移動電磁部件為與腔體8動密封連接的柱狀永磁體9，其兩端分別位于腔體8內(nèi)、外；固定電磁部件為線圈10，其固定于設置于腔體8的外部，且位于柱狀永磁體9所產(chǎn)生的磁場范圍內(nèi)，線圈10與調(diào)理電路（圖中未示出）電連接。
上述裝置的控制過程具體如下：
溫度監(jiān)控模塊對腔體1和腔體5的溫度進行實時監(jiān)控，當腔體1的溫度超過安全溫度閾值時，控制模塊控制閥門6打開，腔體內(nèi)熱空氣進入腔體5，同時，控制閥門2打開，外部空氣進入腔體1；一段時間后關閉閥門6和閥門2；
熱空氣進入腔體5后，與腔體8內(nèi)部的氣體進行熱交換，腔體8內(nèi)部的氣體受熱膨脹做功，推動柱狀永磁體9向外移動，一方面，由于電磁感應，柱狀永磁體9的動能一部分轉化為電能，另一方面，由于彈性部件7的存在，柱狀永磁體9的部分動能轉化為彈性部件7的彈性勢能暫存；
當腔體5內(nèi)熱空氣溫度降低，且低于腔體1內(nèi)空氣溫度時，控制模塊控制閥門6打開，腔體5內(nèi)空氣進入腔體1，同步控制閥門4打開，腔體1內(nèi)熱空氣進入腔體5內(nèi)，形成循環(huán)；
隨著熱交換的持續(xù)進行，腔體5內(nèi)溫度降低，腔體8內(nèi)氣體溫度隨之逐步下降，當達到某個平衡點，柱狀永磁體9停止移動，然后隨著溫度的進一步降低，柱狀永磁體9會在彈性部件7的作用下反向移動，由于電磁感應，這種反向移動會產(chǎn)生與之前方向相反的電動勢，同樣通過調(diào)理電路調(diào)理后輸出，即彈性部件7所儲存的彈性勢能轉化為電能輸出。
經(jīng)過一段時間循環(huán)，當腔體5內(nèi)溫度與腔體1內(nèi)溫度相等時，控制閥門3打開，將腔體5內(nèi)氣體排出至外部。
如此反復循環(huán)控制，顯示模組的溫度可保證始終處于安全范圍內(nèi)。
調(diào)理電路輸出的電能可直接供給顯示器的其它用電部件，或者存儲于儲能部件中（例如蓄電池）。
為了提高溫度控制的效率和精度，可進一步增加可在控制模塊控制下調(diào)節(jié)顯示模組的驅動電流的電流調(diào)節(jié)模塊，當腔體1內(nèi)溫度等于或高于預設的溫度閾值，控制模塊通過電流調(diào)節(jié)模塊控制顯示模組的驅動電流降低；當腔體1內(nèi)溫度低于所述溫度閾值，控制模塊控制通過電流調(diào)節(jié)模塊控制顯示模組的驅動電流恢復正常。