CN102401358B - 冷却体的制造方法、冷却体以及具有该冷却体的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造用于照明装置的冷却体(1)的方法，该方法包括以下步骤：a)提供多个氮化铝陶瓷散热体(2)；b)将多个氮化铝陶瓷散热体(2)放入模具中；c)封闭该模具，并向模具中注入熔融的金属，以使该金属包裹各个氮化铝陶瓷散热体(2)的一部分，其中该金属的熔点低于氮化铝陶瓷散热体(2)的熔点；d)打开该模具，获得冷却体(1)。通过这种方法获得的金属?陶瓷复合型冷却体具有良好的热性能并且其制造成本也相对较低。此外，本发明还涉及一种利用上述方法制造的冷却体以及一种具有该种类型的冷却体的照明装置。

Description

冷却体的制造方法、冷却体以及 具有该冷却体的照明装置
技术领域
本发明涉及一种制造用于照明装置的冷却体的方法。此外，本发明还涉及一种利用上述方法制造的冷却体以及具有该种类型的冷却体的照明装置。
背景技术
在当今的高功率LED产品的热管理系统中，无源冷却装置通常是最常使用的冷却手段。在这种类型的热管理系统中，无源冷却装置的冷却体的以下性能会对其产生影响：热散逸性能，包括表面发射系数和对流能力；以及热传导能力(导热系数)。
已知的一种用于冷却装置的冷却体是由铝合金-384通过拉模铸造工艺制成的。出于防止腐蚀和美观的考虑，通常要对这种冷却体要进行表面处理，例如涂覆油漆。这种冷却体的优点在于其表面发射系数较高，例如在涂覆油漆的情况下大约为0.92-0.96。然而这种表面层的厚度较大并且其导热系数也较低，例如在涂覆油漆的情况下厚度大约为0.2-0.8mm，导热系数小于1W/m*k。同时，由于铝合金-384本身的材料特性，其自身的导热系数也不是很高，大约为92W/m*k。
在现有技术中，也通常由铝合金-6063通过挤压成形工艺制造冷却装置的冷却体。在挤压成形工艺之后，要对其表面进行氧化处理，从而形成一层较薄的氧化膜，大约为0.02mm。该氧化膜具有中等的导热系数，大约46W/m*k。但是由于氧化膜本身的材料特征，其表面发射系数较低，大约为0.20。
此外，在现有技术中还公开了一种由氮化铝材料制成的冷却体，对于氮化铝材料制成的冷却体的表面处理仅仅是对表面进行清洁。该冷却体的表面是正常的氮化铝陶瓷表面，没有任何的附加材料。这种清洁的表面也没有任何涂层。因此整个冷却体都具有相同的较高的导热系数，大约为180W/m*k。同时，这种冷却体的表面发射系数也较高，大约为0.93。然而其缺点也是非常明显的，即原材料成本较高，并且制造难度较大。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种改进了冷却体，这种冷却体的热性能，即表面反射系数、导热系数和对流能力都相对较好，同时其制造成本制造难度都相对较低。
本发明的目的由此实现，即用于照明装置的冷却体的方法包括以下步骤：a)提供多个氮化铝陶瓷散热体；b)将多个氮化铝陶瓷散热体放入模具中；c)封闭模具，并向模具中注入熔融的金属，以使金属包裹各个氮化铝陶瓷散热体的一部分，其中金属的熔点低于氮化铝陶瓷散热体的熔点；d)打开模具，获得冷却体。在根据本发明的方法中，散热体由氮化铝陶瓷制成，氮化铝陶瓷本身具有非常良好的热性能，即大约为0.93的较高的表面反射系数、大约为180W/m*k的较大的导热系数。另一方面，导热体本身由熔点低于氮化铝陶瓷散热体的熔点的金属，例如铜或铝合金制成。这样就在整体上降低了整个冷却体的制造成本，并且同时还具有良好的热性能。
在本发明的一个优选的设计方案中，在步骤a)中提供多个片状的氮化铝陶瓷散热体，以及在步骤b)中将多个片状的氮化铝陶瓷散热体放射状地排布在模具中，并且在步骤c)中将熔融的金属注入到由多个片状的氮化铝陶瓷散热体包围形成的中心区域的一部分或全部中，以形成承载多个氮化铝陶瓷散热体的圆柱体或者圆环；或者将熔融的金属注入到多个片状的氮化铝陶瓷散热体的底端，以形成承载多个氮化铝陶瓷散热体的底板。由此，可以形成一种圆柱形的或者圆环形的导热体，并且在其外圆周表面上具有多个放射状地向外延伸的散热片，或者可以形成底板状的导热板，并且在多个放射状地向外延伸的散热片利用其一个端面竖立在该导热板上。这种结构形式的导热体与周围环境具有尽可能大的接触面积，从而获得良好的对流能力，这更加有助于散热。
在本发明的另一个优选的设计方案中提出，在步骤a)中提供多个柱状的氮化铝陶瓷散热体，以及在步骤b)中将多个片状的或柱状的氮化铝陶瓷散热体平行地排布在模具中，并且在步骤c)中将熔融的金属注入到多个片状的或柱状的氮化铝陶瓷散热体的底端，以形成承载多个氮化铝陶瓷散热体的底板。通过这种方法可以获得传统类型的冷却体，并且这种类型的散热体已经被证实能够良好地进行散热。
在本发明的又一优选的设计方案中提出，在步骤a)中提供多个带有中心孔的片状的氮化铝陶瓷散热体。在步骤b)中将多个带有中心孔的片状的氮化铝陶瓷散热体平行地排布在模具中。在步骤c)中将熔融的金属注入到多个片状的氮化铝陶瓷散热体的各个中心孔中，以形成承载多个片状的氮化铝陶瓷散热体的细长杆。通过这种方法获得了一种结构新颖的冷却体，其具有更加良好的对流能力。
本发明的另一目的通过一种用于照明装置的冷却体实现，该冷却体由导热体和多个散热体构成，其中，多个散热体中的每一个的一部分被包入导热体中，导热体由金属制成，散热体由氮化铝陶瓷制成，其中，导热体的熔点低于氮化铝陶瓷的熔点，其中该金属可以例如是铜或铝合金。由于散热体由氮化铝陶瓷制成，氮化铝陶瓷本身具有非常良好的热性能，即大约为0.93的较高的表面反射系数、大约为180W/m*k的较大的导热系数。另一方面，导热体本身由熔点低于氮化铝陶瓷散热体的熔点的金属，例如铜或铝合金制成。这样就获得了一种金属-陶瓷复合型冷却体，这在整体上降低了整个冷却体的制造成本，并且同时还具有良好的热性能。
在本发明的一个优选的设计方案中，导热体设计成圆柱形或圆环形，以及散热体设计成片状，并且散热体放射状地设置在导热体的圆周上。由此，可以形成一种圆柱形的或者圆环形的导热体，并且在其外圆周表面上具有多个放射状地向外延伸的散热片。
在本发明的另一优选的设计方案中，导热体设计成平坦的底板，以及散热体设计成柱状或片状。散热体竖立在导热体上。
以上两种结构形式的冷却体都具有良好的对流能力和导热性能。
根据本发明的又一设计方案，导热体设计成细长杆，以及散热体设计成带有中心孔的片状散热体，导热体穿过多个散热体的中心孔，从而承载多个散热体。这种结构的冷却体的对流能力相对更好。
本发明的最后的一个目的通过一种具有上述类型冷却体的照明装置实现。通过使用根据本发明的冷却体，能够更好地为照明装置排散热量，同时这种冷却体的制造成本相对较低，这也在整体上降低了照明装置的制造成本。
应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：
图1是根据本发明的方法的流程图；
图2是根据本发明的冷却体的示意图；
图3a-图3c是根据本发明的冷却体的第一实施例的示意图；
图4a-图4c是根据本发明的冷却体的第二实施例的示意图；
图5是根据本发明的冷却体的第三实施例的示意图。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的用于制造冷却体1的方法。在该方法的步骤a中提供多个氮化铝陶瓷散热体2；在步骤b中将多个氮化铝陶瓷散热体2放入模具中；在步骤c中向模具中注入熔融的金属，以使该金属包裹各个氮化铝陶瓷散热体2的一部分，由于金属的熔点低于氮化铝陶瓷散热体2的熔点，因此熔融的金属不会使氮化铝陶瓷散热体2融化，在本发明的设计方案中，该金属为铝合金，其熔点大约在516-654摄氏度之间，而氮化铝陶瓷散热体2的熔点则为2227摄氏度。
图2示出了根据本发明的冷却体的示意图。在图中可见，冷却体1由多个散热体2和导热体3构成，其中导热体3用于将来自发热设备，例如LED的热量传递给散热体2，并通过该散热体2将热量传递到周围环境中。在该设计方案中，导热体3由可熔融的金属，例如铝合金制成，而散热体2则由氮化铝陶瓷制成。
图3a至图3c示出了根据本发明的冷却体的第一实施例的示意图。在该实施例中，导热体3被设计成圆柱形或圆环形的，而多个散热体2放射状地排布在导热体3的圆周上，其中散热体2可以设计成正方形、长方形或者其他的不规则形状的平面散热片或者设计成曲面的散热片。图3b与图3a的区别仅仅在于，导热体3被设计成圆环形。而图3c与图3a的区别仅仅在于散热片2被设计成曲面的。
图4a至图4c示出了根据本发明的冷却体的第二实施例的示意图，在该实施例中，导热体3被设计成多边形或者圆形的底板，多个散热体2竖立在该导热板3上。在图4a中的导热体3是矩形的底板，并且多个彼此平行的散热体2(散热片)竖立在该导热体3上。而图4b中的导热板3是圆形的底板，多个散热体2(散热片)放射状地排布，并且竖立在该导热板3上。图4c中的导热板3是圆形的底板，而区别仅仅在于多个散热体2被设计成柱状，并且彼此平行地竖立在该导热板3上。
图5示出了根据本发明的冷却体的第三实施例的示意图。在该实施例中，散热体2被设计成具有中心孔的圆形散热片。细长杆状的导热体3穿过各个散热片2的中心孔，并使各个散热片2彼此平行地保持在导热体3上。
以上仅为本发明的优选实施例而已，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。
附图标记
1 冷却体
2 散热体
3 导热体

Claims (16)

1.一种制造用于照明装置的冷却体(1)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)提供多个氮化铝陶瓷散热体(2)；
b)将多个所述氮化铝陶瓷散热体(2)放入模具中；
c)封闭所述模具，并向所述模具中注入熔融的金属，以使所述金属包裹各个所述氮化铝陶瓷散热体(2)的一部分，其中所述金属的熔点低于所述氮化铝陶瓷散热体(2)的熔点，多个所述氮化铝陶瓷散热体(2)向外延伸地布置在金属制成的导热体的表面上；
d)打开所述模具，获得所述冷却体(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中提供多个片状的氮化铝陶瓷散热体(2)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤b)中将多个所述片状的氮化铝陶瓷散热体(2)放射状地排布在所述模具中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤c)中将熔融的金属注入到由多个所述片状的氮化铝陶瓷散热体(2)包围形成的中心区域的一部分或全部中，以形成承载多个所述片状的氮化铝陶瓷散热体(2)的圆柱体或者圆环；或者将熔融的金属注入到多个所述片状的氮化铝陶瓷散热体(2)的底端，以形成承载多个所述氮化铝陶瓷散热体(2)的底板。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中提供多个柱状的氮化铝陶瓷散热体(2)。
6.根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，在步骤b)中将多个片状的或柱状的所述氮化铝陶瓷散热体(2)平行地排布在所述模具中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤c)中将熔融的金属注入到多个片状的或柱状的所述氮化铝陶瓷散热体(2)的底端，以形成承载多个所述氮化铝陶瓷散热体(2)的底板。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中提供多个带有中心孔的片状的氮化铝陶瓷散热体(2)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤b)中将多个所述带有中心孔的片状的氮化铝陶瓷散热体(2)平行地排布在所述模具中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤c)中将熔融的金属注入到多个所述片状的氮化铝陶瓷散热体(2)的各个中心孔中，以形成承载多个所述片状的氮化铝陶瓷散热体(2)的细长杆。
11.一种根据权利要求1所述的方法制成的用于照明装置的冷却体(1)，所述冷却体由(1)导热体(3)和多个散热体(2)构成，其特征在于，多个所述散热体(2)的每一个的一部分被包入到所述导热体(3)中，所述导热体(3)由金属制成，所述散热体(2)由氮化铝陶瓷制成，其中，所述导热体的熔点低于所述氮化铝陶瓷的熔点，多个氮化铝陶瓷制成的所述散热体(2)向外延伸地布置在金属制成的所述导热体的表面上。
12.根据权利要求11所述的冷却体，其特征在于，所述导热体(3)设计成圆柱形或圆环形，以及所述散热体(2)设计成片状。
13.根据权利要求12所述的冷却体，其特征在于，所述散热体(2)放射状地设置在所述导热体(3)的圆周上。
14.根据权利要求11所述的冷却体，其特征在于，所述导热体(3)设计成平坦的底板，以及所述散热体(2)设计成柱状或片状，所述散热体(2)竖立在所述导热体(3)上。
15.根据权利要求11所述的冷却体，其特征在于，所述导热体设计成细长杆，以及所述散热体(2)设计成带有中心孔的片状散热体(2)，所述导热体穿过多个所述散热体(2)的中心孔。
16.一种照明装置，其特征在于，所述照明装置具有权利要求11至15中任一项所述的冷却体(1)。
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