CN102313225B

CN102313225B - 具有增强热耗散能力的照明设备

Info

Publication number: CN102313225B
Application number: CN2011101692970A
Authority: CN
Inventors: 中野贵博; 神圆勉; 西井孝仁; 西谷大祐; 堀井泰聪
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: JP2012003982A; JP5071527B2; DE102011077658A1; US8816587B2; US20110309750A1; CN102313225A

Abstract

一种照明设备设计为以多个点亮模式选择性激活光源。该照明设备包括具有热传导性的多个电路板以及多个点亮电路，所述点亮电路中的每一个点亮电路用于以所述点亮模式中所选择的一个点亮模式激活该光源。所述点亮电路安装在所述电路板上以使得在激活光源时，归因于所述点亮电路中正在激活所述光源的至少一个点亮电路中生产的热，所述电路板的温度彼此不同。该照明设备还包括将所述电路板耦合到一起以在彼此间传递热的连接器，从而增强热耗散。

Description

具有增强热耗散能力的照明设备

技术领域

本发明总体上涉及照明设备，例如可以用于机动车辆中的头灯，并且尤其涉及设计为改善由电路元件在操作期间生成的热的耗散的照明设备。

背景技术

已知有多个点亮模式，在这些点亮模式之间根据需要对用作给定区域的照明体的灯的操作进行切换。例如，安装在机动车辆中的头灯通常在向短范围区域发射光束的近光模式和向长范围区域发射光束的远光模式之间切换。诸如微光或者夜视(商标)系统的点亮系统也是已知的，其以IR(红外)模式操作以发射红外光，从而提高车辆驾驶者在黑暗或者恶劣的天气中的视觉和视距。并且，还已知点亮系统用于诸如机动车辆的移动对象中并且以DRL(日间行车灯)模式操作以在日间接通照明体或者以位置模式操作以接通照明体，来改善操作者对移动对象的宽度的视觉。

诸如机动车辆的大多数移动对象通常受到要安装灯或者点亮控制设备的位置或者空间的限制。因而，需要减小灯或者点亮控制设备的尺寸。通过在单个电路板上制造用于各自点亮模式的多个点亮电路来实现点亮设备的尺寸缩减。

点亮电路在单个电路板上的集成将导致布置点亮电路的密度增大，这导致耗散由点亮电路产生的热所需的电路板的区域减小。这使得热累积在电路板中，因而导致点亮控制设备的部件温度升高以及点亮灯的故障。为了克服这样的问题，日本专利早期公开No.2000-195331教导了将诸如散热器的热辐射器安装在电路板上以在电路板外部释放热。

然而，安装热辐射器将占用电路板的区域，因而妨碍点亮控制设备的尺寸缩减并且还导致点亮控制设备的重量和生产成本增加。

此外，点亮模式的组合彼此不同的点亮控制设备的制造要求制备多个电路板，在这些电路板的每一个上制成用于点亮模式的不同组合之一的点亮电路，这也将导致电路板的类型和制造成本增加。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种设计为以多个点亮模式选择性激活光源的改进结构的照明设备，其具有改善的热耗散能力和/或允许减小尺寸、重量和制造成本。

根据实施例，提供一种用于机动车辆中的诸如头灯的照明设备。所述照明设备包括：(a)待以多个点亮模式选择性激活的光源；(b)具有热传导性的多个电路板；(c)多个点亮电路，每一个点亮电路用于以所述点亮模式中所选择的一个点亮模式激活所述光源，所述点亮电路安装在所述电路板上以使得在激活所述光源时，归因于所述点亮电路中正在激活所述光源的至少一个点亮电路中生成的热，所述电路板的温度彼此不同；以及(d)将所述电路板热连接到一起以在彼此间传递热的连接器。

在需要以这些点亮模式中所选择的一个点亮模式激活光源时，这些点亮电路中相对应的一个点亮电路供应有来自电源的电功率。供应有电功率的点亮电路将生成热。该热被传递至电路板并在整个电路板上扩散，从而导致其温度升高。电路板表现出热传导性(即热耗散能力)并且因而用作热辐射器，从而将至少一部分热耗散到外部。

在激活光源时，这些电路板的温度将不同。这将使剩余热量从温度已经升高的电路板经由连接器传递到较低温度的电路板。然后将剩余热量耗散到外部。换句话说，已被传递热的电路板用作热辐射器。这使得在照明设备中不需要诸如散热器的附加的热辐射器，因而实现减小照明设备的尺寸、重量和/或生产成本。

这些电路板分别具有安装在其上的点亮电路。这导致与在每一个电路板上安装多个电路的情况相比，需要在一个电路板上制造的电路数量的减少，换句话说，待制造于每一个电路板上的电路组合的减少，这导致用于管理用于制造照明设备的电路板的元件数量减少。

用于同时激活点亮模式的一些点亮电路可以分别安装在电路板上。这确保了电路板之间温度差异的稳定性。具体而言，在向一个电路板供应电功率时，不向其它电路板供应电功率。因此，这个电路板由于通过激活其点亮电路生成的热而导致温度升高，而其他电路板保持温度。这导致这个电路板与其他电路板之间的温度差异，因而使一部分热从这个电路板传递到其他电路板。其他电路板用作热辐射器以辐射该部分热。

例如，待同时激活的一些点亮模式是法律规定禁止同时使用的模式。可选地，存在待分别于日间和夜间使用的点亮模式，以分别发射可见光和不可见光，或者同时使用在物理上不可行的，即用于激活单个光源。

热连接这些电路板的连接器也可以设计为将它们电耦合，因此不需要附加的电连接器并且导致构成照明设备的元件减少。这实现减小照明设备的尺寸、重量或者生产成本。

在将这些点亮电路的诸如电子器件的元件划分为用于执行对于这些点亮电路公共的操作的公共操作组以及用于单独执行这些点亮电路中的操作的单独操作组的情况下，这些电路板中的至少一个电路板具有安装在其上的该公共操作组以及单独操作组中的一个单独操作组，而其他电路板也可设计为仅具有安装在其上的经由所述连接器与公共操作组电耦合的其他单独操作组。这样的元件设置减小了每一个电路板上仅安装单独操作组所需的区域，因而减小了照明设备的整体尺寸。公共操作组可以由用于向光源供应电功率或者保护光源免受物理或者电学损坏的元件构成。

根据实施例的另一方面，提供一种照明设备，包括：(a)待以多个点亮模式选择性激活的光源；(b)具有热传导性的多个电路板；(c)多个点亮电路，每一个点亮电路用于以所述点亮模式中所选择的一个点亮模式激活所述光源，所述点亮电路安装在所述电路板中所选择的一些电路板上，以使得在激活所述光源时，归因于所述点亮电路中正在激活所述光源的至少一个点亮电路中生成的热，所述电路板的温度彼此不同；(d)具有热传导性的至少一个虚拟电路板；以及(e)热连接所述电路板和所述虚拟电路板以在彼此间传递热的连接器。

具体而言，所述虚拟电路板上没有安装电子元件，从而不生成热，这将导致其本身与其他电路板之间的温度差异。因此，虚拟电路板用作从其耗散从其他电路板传递的热的热辐射器。

这些电路板中的每一个电路板由表现出热传导性的陶瓷衬底和作为金属板的金属基衬底之一制成。

附图说明

通过以下给出的详细描述并且根据本发明优选实施例的附图将更加完整地理解本发明，然而，不应该将本发明局限于特定实施例而应仅是出于解释和理解目的。

在附图中：

图1所示为根据第一实施例示例为机动车头灯的照明设备的截面图；

图2所示为安装在图1的照明设备中的点亮控制设备的局部截面透视图；

图3所示为图2的点亮控制设备的内部结构的纵向截面图；

图4所示为图2的点亮控制设备的内部结构的俯视截面图；

图5是图2的点亮控制设备的变型形式的纵向截面图；

图6所示为根据第二实施例的点亮控制设备的局部截面透视图；

图7所示为图6的点亮控制设备的内部结构的纵向截面图；以及

图8所示为图6的点亮控制设备的内部结构的俯视截面图。

具体实施方式

参照附图，几个视图中类似的附图标记指代类似的元件，特别是参照图1，示出了根据第一实施例的照明设备1。如在此所涉及的，将照明设备1设计为机动车辆的头灯。图2示出了控制头灯1的点亮的点亮控制设备10。

头灯1设计为选择性地以诸如近光模式、远光模式、IR模式、位置模式和DRL模式的多个点亮模式操作。以下将头灯1描述为选择性地以近光模式、DRL模式和位置模式操作。头灯1通常附接到车辆前方的右侧和左侧。如图1清楚显示的，头灯1装配有点亮控制设备10、第一光源20、第二光源30和头灯壳体40。

图3所示为点亮控制设备10的内部结构的截面侧视图。图4是点亮控制设备10的截面俯视图。

点亮控制设备10响应于车辆驾驶者的手动操作以接通或者关断第一光源20和第二光源30，从而实现选择一个点亮模式。如图2到图4所示的，点亮控制设备10装配有第一电路板11、第二电路板12、连接器13、树脂框14、第一金属盖体15和第二金属盖体16。

如在此所指出的，点亮控制设备10安装在头灯1内以仅控制其操作，但是可以替换地用作用于控制多个头灯的操作的公共控制器。

第一电路板11具有制造于其上的控制第一光源20的接通或者关断的点亮电路。具体而言，第一电路板11装配有用于控制到第一光源20的电功率供应以选择性建立DRL模式和位置模式的第一驱动器(即点亮电路)。类似地，第二电路板12具有安装于其上的接通或者关断第二光源30并且控制到第二光源30的电功率供应以建立近光模式的第二驱动器(即点亮电路)。第一和第二驱动器均由多个元件构成，即实现每一个点亮模式的电子器件以及连接这些电子器件的导线。出于简化说明，图2仅示出了一个点亮电路(即第一驱动器)。

第一和第二电路板11和12均由例如氧化铝层叠衬底的氧化铝陶瓷衬底制成并且具有安装在衬底表面上的电子器件以及在衬底上和内侧延伸的导线。第一和第二电路板11和12设置在点亮控制设备10内并且具有经由空气间隙彼此面对的主表面。换句话说，第一和第二电路板11和12实质上彼此并行地延伸。

第一和第二电路板11和12均可以可选地由铝基衬底或者其它类似材料制成。铝基衬底是其上形成有树脂绝缘层和传导电路(即第一和第二驱动器中的相应一个)的铝金属板。

连接器13电连接于包括第一和第二电路板11和12的第一和第二驱动器的电路之间以建立电信号在其间的传输。连接器13还用于实现第一和第二电路板11和12之间的热传递。

每一个连接器13是例如由通常用作电导线的铝、红铜、黄铜制成的圆柱体并且竖直延伸。从图3可以看出，每一个连接器13延伸穿过第一和第二电路板11和12并且直接或者经由热传导构件间接固定到该第一和第二电路板11和12，该热传导构件用于实现其本身与第一和第二电路板11和12之间的热传导。每一个连接器13还直接或者间接经由电传导构件电接合到安装在第一和第二电路板11和12上的电路的导线。可以将每一个连接器13可选地设计为板形或者其它形状。

树脂框14、第一金属盖体15和第二金属盖体16限定出点亮控制设备10的外壳或者壳体，该点亮控制设备10具有其中设置有第一和第二电路板11和12的内部腔室。

树脂框14具有形成于其上的电连接器14A，该电连接器14A由树脂构成并被设计为插槽以与通往诸如安装在车辆中的存储蓄电池的电源120的内部电源线51以及向第一和第二光源20和30供应电功率的第一和第二驱动线电连接。连接器14A具有安装在其中的导体或者销17，该导体或销建立第一和第二电路板11和12、内部电源线51、以及第一和第二驱动线52和53之间的电连接。如图3和4所示，树脂框14还具有整体形成于其上的中空壳体框14B。中空壳体框14B具有正方形或者矩形形状。壳体框14B具有形成于其四个侧壁之一上的连接器14A并且其内壁暴露于其中设置有第一和第二电路板11和12以及连接器13的内部腔室。

第一和第二金属盖体15和16均由具有开口端部和闭合端部(即底部)的中空的方形体或者盒体形成。第一和第二金属盖体15和16均由诸如铝的热传导材料制成。第一和第二金属盖体15和16经由壳体框14B在其开口端部彼此接合。换句话说，壳体框14B用作保持器以紧固地接合第一和第二电路板11和12以限定点亮控制设备10的壳体。

由树脂框14、第一金属盖体15以及第二金属盖体16形成的壳体可以填充有诸如硅胶的热传导材料。可建议的是，热传导材料可以设置在壳体内部第一和第二电路板11和12的至少一个与第一和第二金属盖体15和16之一之间的热连接中。

以每一个DRL模式和位置模式激活或者点亮第一光源20。换句话说，第一光源20作为灯(也被称为侧标记灯、宽度指示灯或者小灯)用于DRL模式和位置模式二者。以近光模式激活或者点亮第二光源30。第一和第二光源20和30装配有要耗散由第一和第二光源20和30的点亮而产生的热的热辐射器21和31。第一和第二光源20和30可以由通常在机动车辆中使用的已知照明体或者灯来实现。

头灯1还包括其中设置有点亮控制设备10、第一光源20和第二光源30的头灯壳体40。头灯壳体40具有接合到其侧壁的头灯连接器41。头灯连接器41电连接于在头灯壳体40内部延伸的内部电源线51和通往诸如安装在车辆中的蓄电池的电源120的外部电源线54之间。

以下将参照图1至图4描述头灯1的点亮操作以及从点亮控制设备10的热耗散。以下的讨论将涉及头灯1以DRL模式接通的示例。

在车辆的操作者以DRL模式执行用于激活头灯1的操作时，向点亮控制设备10输入DRL模式信号。然后第一电路板11上的第一驱动器将从电源120经由外部电源线54、头灯连接器41、内部电源线51和销17供应的电流转换为驱动电流，从而以DRL模式接通第一光源20。驱动电流从第一驱动器经由第一驱动线52传输到第一光源20。然后第一光源20以DRL模式接通。

在第一光源20处于DRL模式时，不向第二电路板12的第二驱动器供应电流，以使得其处于闲置状态。因此，不从第二电路板12向第二光源30传输驱动电流。

随后，在车辆的操作者将DRL模式切换到近光模式时，在将驱动电流从第二电路板20的第二驱动器经由第二驱动线53传输至第二光源30的同时，停止从第一电路板11到第一光源20的电流供应。然后接通第二光源30并且以近光模式点亮。

可选地，在车辆的操作者将DRL模式切换到位置模式时，将从第一电路板11供应至第一光源20以实现DRL模式的驱动器电流改变为以位置模式点亮第一光源20所需的电流。然后第一光源20以位置模式基于这样改变的驱动电流操作。

在头灯1以DRL模式操作时，如上所述，第一电路板11的第一驱动器继续将从诸如蓄电池的电源120馈送的电流转换为用于第一光源20的驱动电流。这将使第一驱动器的电子器件产生热，该热又会经由导线在整个第一驱动器上扩散。该热也传递到第一电路板11，使得第一电路板11的温度将上升。第一电路板11的一部分热辐射到位于第一电路板11周围的介质(例如空气或者硅胶)并且然后传递到第一金属盖体15和第二金属盖体16。热最终从第一和第二金属盖体15和16耗散出点亮控制设备10。

在DRL模式下，不向第二电路板12的第二驱动器供应电流，使得第二电路板12的温度并不上升，因而导致第一电路板11和第二电路板12之间的温度差。如上所述，连接器13接合于在第一和第二电路板11和12之间以使得热将在二者之间传递。因而在每一个连接器13中产生温度梯度，因而使热从较高温度的第一电路板11传递到较低温度的第二电路板12。因此，没有从第一电路板11直接耗散的一部分热经由连接器13传递到第二电路板12。

与第一电路板11类似，传递到第二电路板12的热辐射到位于第二电路板12周围的介质(例如空气或者硅胶)并且然后传递到第一金属盖体15和第二金属盖体16。

有时同时激活主要在夜间使用的近光模式和位置模式。由实现位置模式的第一电路板11的第一驱动器产生的热量通常小于由实现近光模式的第二电路板12的第二驱动器产生的热量，因为由第一驱动器消耗的电功率较小，因而导致第一和第二电路板11和12之间的温度差。这将使较高温度的第二电路板12的一部分热经由较低温度的第一电路板11耗散到外部。

根据上面的讨论显然的，点亮控制设备10的结构被设计为使得连接器13用于从第一和第二电路板11和12中温度较高的一个向另一个传递热能，以使得热将从第一和第二电路板11和12二者辐射。换句话说，在例如第一电路板11的温度高于第二电路板12时，第二电路板12作为辐射器板或者散热器工作以增强由第一电路板11产生的热的耗散。这不需要点亮控制设备10中附加的热辐射器，因而实现灯1的整体尺寸或者重量减小。

第一和第二驱动器分别设置在第一和第二电路板11和12上。这与全部所需的电子器件都集成在单个电路板的情况相比，减少了需要制造在第一和第二电路板11和12的每一个上的电子器件，换句话说，减少了要制造在第一和第二电路板11和12的每一个上的电子器件的组合，这减少了用于管理用于制造点亮控制设备10的电路板的元件数量。

如上所述，连接器13用于将第一和第二电路板11和12热耦合到一起并且还电连接第一和第二驱动器，因而不需要具有这样两个特征的分立构件并且减少点亮控制设备10(即灯1)的尺寸和生产成本。

通过第一电路板11的第一驱动器选择性地以DRL模式和位置模式激活第一光源20，然而可选地，灯1可以设计为分别经由第一驱动器和第二驱动器来实现DRL模式和位置模式，或者包括用于DRL模式和位置模式中的任意一个的附加点亮电路(即驱动器)。

通过第二电路板12的第二驱动器以近光模式激活第二光源30，然而，也可以设计为实现远光模式和/或IR模式。

灯1还可以设计为具有三个或者更多电路板，这些电路板具有制造在其上的点亮电路以激活三个或者更多光源来选择性地建立多个点亮模式。

优选地，根据头灯1所使用的地区的法律规定来选择待由第一和第二电路板11和12的每一个承担的点亮模式的组合。例如，安装在第一和第二电路板11和12上的第一和第二驱动器优选定位为使得控制互斥模式(由地区交通规则限制)的驱动器不定位于相同的电路板上。此外，第一和第二电路板11和12的第一和第二驱动器优选定位为使得控制诸如日间和夜间模式的互斥点亮模式的驱动器不定位于相同的电路上。第一和第二电路板11和12的第一和第二驱动器优选定位为使得控制用于发出可见光和不可见光的点亮模式的驱动器不定位于相同的电路板上。而且，第一和第二电路板11和12的第一和第二驱动器优选定位为使得对于同时使用在物理上不可行的点亮模式(例如用于第一和第二光源20和30的点亮模式)的驱动器不定位于相同的电路板上。

图5说明了点亮控制设备10的变型。图1到图4中使用的相同附图标记将指代相同的元件，并且在此将省去对其的详细解释。

点亮控制设备10装配有第二电路板12A，该第二电路板12A上未制造电子器件。实现点亮模式所需的全部电子器件都安装在第一电路板11上。第二电路板12A用作虚拟电路板，换句话说，仅用作从其耗散由第一电路板11生成的热的热辐射器。

在能够将第一和第二电路板11和12的第一和第二驱动器的电子器件划分为用于执行对于第一和第二驱动器公共的操作的公共操作组以及用于在第一和第二驱动器中单独执行操作的单独操作组的情况下，可以将公共操作组以及单独操作组中的一个安装在第一和第二电路器11和12之一上，而将单独操作组中的另一个安装在第一和第二电路板11和12的另一个上。在这种情况下，第二驱动器可以使用第一驱动器的公共操作组的电子器件来激活第二光源20。电子器件的这样设置允许第二电路板12上安装第二驱动器所需的区域减小，因而实现灯1的整体尺寸减小。公共操作组可以由用于向第一和第二光源20和30供应电功率或者保护第一和第二光源20和30免受物理或者电损坏的电子器件构成。

图6到图8示出根据第二实施例的点亮控制设备110。与第一实施例中使用的相同附图标记将指代相同的元件，并且在此将省略对其的详细解释。

点亮控制设备110主要包括第一电路板111、第二电路板112、连接器113、树脂框14、第一金属盖体15和第二金属盖体16。

从图中可以看出，第一和第二电路板111和112以一间隔彼此分开排列并且彼此水平平齐。第一和第二电路板111和112与第一实施例的第一和第二电路板11和12的材料相同并且具有安装在其上的与第一和第二电路板11和12相同的驱动器。

如图6到图8清楚示出的，每一个连接器113基本上为C形并且在第一和第二电路板111和112之间延伸。具体而言，如图7所示的，每一个连接器113包括沿横跨(即直角)第一和第二电路板111和112的主表面的方向延伸的直立部分113A以及连接于直立部分113A的端部的水平部分(也被称为梁)。使连接器113和连接器113的电子器件耦合到一起的材料与第一实施例中的相同。点亮控制设备110的其它构造与第一实施例的点亮控制设备10的构造相同，并且在此省略对其的详细解释。

尽管按照优选实施例公开了本发明以方便对其进行更好的理解，但是应该意识到，在不偏离本发明的原理的情况下可以按照各种方式实施本发明。因此，应该理解本发明包括在不偏离由所附权利要求阐述的本发明的原理的情况下的全部可能实施例以及对所示出的实施例的修改。

照明设备1可以设计为激活三个或者更多光源并且装配有三个或者更多电路板，每个电路板具有光源驱动电路(即驱动器)或者一个或多个电路板作为虚拟电路板以用作热辐射器。

以上将照明设备1描述为汽车的头灯，然而，其可以设计用于其它移动对象。

Claims

1.一种照明设备，包括：

将以多个点亮模式选择性激活的光源；

具有热传导性的多个电路板；

多个点亮电路，每一个点亮电路用于以所述点亮模式中所选择的一个点亮模式激活所述光源，用于实现被禁止同时使用的点亮模式的点亮电路分别安装在所述电路板上以使得在激活所述光源时，将热从所述点亮电路中的正在激活所述光源的点亮电路传递到其他点亮电路；以及

将所述电路板热连接到一起以在彼此间传递热的连接器。

2.如权利要求1所述的照明设备，其中，在给定的规定下提供被禁止同时使用的点亮模式。

3.如权利要求1所述的照明设备，其中，实现待于日间和夜间使用的点亮模式的点亮电路分别安装在不同的电路板上。

4.如权利要求1所述的照明设备，其中，实现待发出可见光和不可见光的点亮模式的点亮电路分别安装在不同的电路板上。

5.如权利要求1所述的照明设备，其中，所述连接器电连接于所述点亮电路之间。

6.如权利要求2所述的照明设备，其中，将所述点亮电路的元件划分为用于执行对于所述点亮电路公共的操作的公共操作组以及用于单独执行所述点亮电路中的操作的单独操作组，并且其中所述电路板中的至少一个电路板具有安装于其上的所述公共操作组，以及所述单独操作组中的一个单独操作组，而其余的电路板上仅安装有经由所述连接器与所述公共操作组电耦合的其余的单独操作组。

7.如权利要求1所述的照明设备，其中，所述电路板中的每一个电路板由其上安装有所述点亮电路中相对应的一个点亮电路的陶瓷衬底和作为金属板的金属基衬底的其中之一制成。

8.如权利要求1所述的照明设备，其中，所述光源在由从电源馈送的电功率激活时发出光。

9.一种照明设备，包括：

待以多个点亮模式选择性激活的光源；

具有热传导性的多个电路板；

多个点亮电路，每一个点亮电路用于以所述点亮模式中所选择的一个点亮模式激活所述光源，用于实现被禁止同时使用的点亮模式的点亮电路分别安装在所述电路板上以使得在激活所述光源时，将热从所述点亮电路中的正在激活所述光源的点亮电路传递到其他点亮电路；

具有热传导性的至少一个虚拟电路板；以及

热连接所述电路板和所述虚拟电路板以在彼此间传递热的连接器。

10.如权利要求9所述的照明设备，其中，所述电路板中的每一个电路板由其上安装有所述点亮电路中相对应的一个点亮电路的陶瓷衬底和作为金属板的金属基衬底的其中之一制成。

11.如权利要求9所述的照明设备，其中，所述光源在由从电源馈送的电功率激活时发出光。