CN103929925A - 散热装置和包括该散热装置的电子装置和照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种散热装置和一种包括该散热装置的电子装置和照明装置，该散热装置包括基底（1）和设置在所述基底（1）上的导热结构（2），所述导热结构（2）和所述基底（1）导热连接，其特征在于，所述导热结构（2）的至少一部分由含碳的导热材料制成。

Description

散热装置和包括该散热装置的电子装置和照明装置

技术领域

本发明涉及一种散热装置和一种包括该散热装置的电子装置和照明装置。

背景技术

随着LED芯片技术的快速发展及广泛应用，对LED芯片的散热的要求也越来越高。为了满足对应用于LED芯片的散热装置的高散热效果的要求，具有热导金属材料或具有热导塑料材料特性的散热装置被发明并被广泛应用。

现有技术中的一个解决方案中提出，制造一种具有热导金属材料的散热装置并且应用于LED照明装置的散热。该具有热导金属材料的散热装置采用压铸或者冲压的成型工艺来制造散热装置的主散热结构，并采用涂刷油漆或者阳极氧化的方式对其表面进行处理来保护其表面。采用压铸的成型工艺制造并且表面涂刷油漆的散热装置，其辐射率达0.8，热导率达90W/(K*m)，但该类型散热装置重量较重并且其散热片高度有限，从而导致其散热效果有限。采用冲压工艺制造并且表面经过阳极氧化处理的散热装置，其辐射率可达0.5-0.6，热导率达230W/(K*m)，但该类型散热装置同样具有质量较重，散热片高度有限等缺点，从而导致其散热效果有限。

现有技术中的另一个解决方案提出，制造一种具有石墨材料的散热装置，其表面并无经过特别处理，其辐射率可达0.9，热导率可达150W/(K*m)，该型散热装置具有较好的散热特性，但其机械性能较差并且材料及生产成本较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型的散热装置，这种散热装置具有质量较轻、结构简单、制造生产较为容易并且机械性能较优良等优点。

本发明的第一个目的通过这样一种散热装置来实现，其包括基底和设置在所述基底上的导热结构，所述导热结构和所述基底导热连接，其特征在于，所述导热结构的至少一部分由含碳的导热材料制成。由于碳具有良好的导热性，并且其自身重量相对于金属较轻且价格低廉，因此特别适于构成根据本发明的这种复合型散热装置。因此可以在保持良好散热效果的前提下，通过选择适合的导热材料来使导热结构相对于传统的散热装置而言具有较小的制造成本和/或自重。

在根据本发明的一个优选的设计方案中，所述的散热装置所包括的导热结构还包括至少一个内导热体和分别包围所述至少一个内导热体并与所述至少一个内导热体热连接的至少一个外导热层，所述至少一个外导热层由含碳的导热材料制成，因此，这样的一种散热装置设计和结构都简单并且易于安装。通过这种复合型的构造，可以针对不同的应用环境来有利的选择适合的材料制造内导热体和外导热层，从而提高散热装置的散热效果。

优选的是，该散热装置所包括的至少一个外导热层是以包覆的形式包围着所述至少一个内导热体。在此情况下，外导热层可以尽可能大面积地、特别是完全覆盖在内导热体的外表面上，以实现良好的热接触。这样的形式有助于散热装置将热量有效地从内导热体传递至外导热层，从而形成有效的热量散发的途径。

优选的是，该散热装置所包括的至少一个外导热层是与所述至少一个内导热体以一体化的形式制成的，这样可以确保外导热层与内导热体有效地连接并且形成可靠地热量传递的途径，从而确保该散热装置的可靠性。此外根据该实施方式还可以减少制造过程，并且提高制造精度。

优选的是，该散热装置所包括的至少一个外导热层是通过嵌镶注塑的制造工艺的方式与所述的至少一个内导热体以一体化的结构形式连接并制成，在此情况下，外导热层不仅可以牢固地与内导热体固定在一起。还在外导热层成型的同时不仅确保了连接的可靠性并且由此和内导热体一起共同形成了该散热装置的有效散热途径。

优选的是，该散热装置的基底上的导热结构是以多个散热肋的结构形式设置，此种设置方法在散热装置的基底上提供了较充裕并且有效地散热方式和空间，从而提高了设置该散热肋结构的散热装置的散热效率。

优选的是，设置在该散热装置的基底上的多个散热肋结构还包括作为所述内导热体的多个从所述基底的一侧延伸出的散热柱。散热肋结构也可以是柱形。呈柱形的散热肋结构可以是圆柱体形状的散热肋结构或者是片状的散热肋结构，但不仅限于此两种结构，采用类似该形状的散热肋结构可以增大有效散热面积从而提供有效地散热方式和空间。

优选的是，设置在该散热装置的基底上的多个散热肋结构所包括的外导热层具有厚度为0.8‐4mm的形状特征，这样，具有该厚度的外导热层可以确保其附着力，从而可靠并且稳定地附着在所述内导热体上并与其稳定地连接。

优选的是，多个从该散热装置的基底的一侧延伸出的散热柱具有高度不超过70mm并且半径为1-3mm的形状特征，具有该形状特征的散热柱可以可靠地被外导热层所包围并且提供了有效地与外导热层连接从而向其传递热量的方式。

优选的是，该散热装置所采用的含碳的导热材料是掺杂有石墨粉末的塑料，所采用的石墨粉末具有较低密度并具有优良的热导性能，可以有效地降低该散热装置的重量并能在该散热装置中起到良好的导热和散热的作用。

优选的是，该散热装置所采用的含碳的导热材料是掺杂有石墨粉末的ABS、PC和PPES中任意一种、或者是上述材料的混合物中任意一种，并且，将该材料加工成为填充有石墨粉末的颗粒状后以进一步使用，从而向该散热装置提供适合的机械强度并且提供较好的散热效果。采用该种类型的塑料材料并通过向该塑料材料中掺杂石墨粉末，使其不但具有较低的密度和较高的辐射率，而且还提高了该导热结构的坚固性和稳定性，从而使该散热装置具有优良的散热效果。此外，使用掺杂有石墨粉末的该型导热材料可以很好的替代金属或者一般常规热导塑料材料。

优选的是，该散热装置所包括的内导热体与所包括的基底是通过一体化的形式制成，从而确保了内导热体与基底的稳固的连接。

优选的是，所述基底由与含碳的导热材料不同的所述第一导热材料制成。优选的是，内导热体也由第一导热材料制成。因此采用了金属作为第一导热材料，该第一导热材料可以使用铜或铝合金中任一种作为该第一导热材料。采用该型金属材料不仅降低了散热装置成型后的重量并且也提供了较好的机械性能和良好的导热性能，从而不仅使得该散热装置的安装和加工更为简单和有效而且还形成了较好的散热效果。此外，是通过冷锻的成型工艺的方式将该内导热体和基底以一体化的方式铸造成型。使用冷锻的成型工艺方式有效地降低了加工的成本并为该散热装置提供了良好的机械性能和优良的质量。

优选的是，设置在该散热装置的基底上的散热肋结构是以均匀阵列方式分布，该分布方式可以是波纹状、齿状或者阶梯状的任一种方式、或者是上述方式的混合，但并不限制于上述方式以外的其他任意一种可以产生较好散热效果的阵列分布方式，从而较大的提高了散热肋结构的可变性和设计的简易性。

优选的是，在该散热装置的基底的背离所述导热结构的一侧设置有安装面，该安装面易于在所述的基底上制成并因为采用了金属的第一导热材料而使得具有该安装面的散热装置的基底有较好的机械性能和与需要散热的装置的较容易的连接形式。

此外本发明提出一种电子装置，该电子装置包括在运行过程中产生热量的电子模块，其特征在于，还包括了以上所述的散热装置，其中所述电子模块安装在所述散热装置的安装面上并且与所述安装面热接触，该电子装置所包括散热装置具有石墨材料特性，并且具有该散热装置的电子装置具有质量较轻、较好的导热性能等优点。

本发明还提出一种照明装置，该照明装置包括作为电子模块的发光模块，其特征在于，还包括以上所述的散热装置，其中所述发光模块安装在所述散热装置的安装面上并且与所述安装面热接触，具有所述散热装置的该型照明装置具有质量较轻、散热性能更好等优点。

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实用新型提供进一步的说明。

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示出了本发明所使用的含碳的导热材料；

图2示出了根据本发明的散热装置的基底和内导热体；

图3示出了根据本发明的散热装置的透视图。

具体实施方式

根据本发明的散热装置10包括基底1和设置在基底1上的导热结构2（参见图2和图3），其中导热结构2和基底1导热连接，其特征在于，导热结构2的至少一部分由含碳的导热材料制成。

图1示出了本发明所使用的含碳的导热材料。如图1所示，本发明所述含碳的导热材料是掺杂有石墨粉末的塑料，该含有石墨粉末的导热材料具有良好的导热性能，并且具有密度低、质量轻和良好的可塑性的优点。此外该材料可以是采用例如掺杂有石墨粉末的ABS、PC和PPES中任意一种、或是上述材料的混合物中任意一种的塑料材料，从而向该散热装置10提供适合的机械强度并且提供了较好的散热效果，采用该种类型的塑料材料，并通过向该塑料材料中掺杂石墨粉末，使其不但具有低密度和高辐射率的优点，而且还能提高该导热结构的坚固性和稳定性，从而使散热装置10具有优良的散热效果，并且特别适合安装在承重较小的待散热装置上。由于石墨相对于现有技术中常用的导热塑料和金属价格低廉，因此可以减少根据本发明的散热装置10的制造成本。在本发明的范畴中，使用掺杂有石墨粉末的导热材料替代金属或者常规的热导塑料材料。

图2示出了散热装置的基底1和内导热体21。如图2所示，该基底1和内导热体21均由金属材料制成并且可以有利地以冷锻的成型工艺一体成型。内导热体21在本实施例中具有柱状轮廓，并且均匀分布在基底1的一侧。内导热体21是构成根据本发明的散热装置10的导热结构2的一部分。

金属材料在此作为不同于含碳的导热材料的第一导热材料，第一导热材料可以是例如铜或者铝合金等金属材料。采用此种金属材料制成的基底1具有优良的导热性能，成本更为低廉，并且能提供可靠性更高、更坚固的机械性，从而使得生产加工更简单方便和可靠。

在一个未示出的实施例中，还可以采用其他适合的制造工艺、例如冲压、锻造来制造基底和内导热体。

在一个未示出的实施例中，内导热体也可以设计为多个从基底的一侧延伸出的片状或圆拱形的散热肋结构，但不仅限于此两种结构，由此可以增大有效散热面积从而提供有效地散热方式和空间。

图3示出了采用图1示出的含碳的导热材料和图2示出的该散热装置10的基底1所加工成型的散热装置10。该散热装置10包括了与基底1进行热连接的导热结构2，该导热结构2的至少一部分由含碳的导热材料制成。在一种可能的制造过程中，首先将填充有石墨粉末的塑料颗粒构成的含碳的导热材料后注入到注塑机，然后可以通过嵌镶注塑的成型工艺将该含碳的导热材料固定在不同于含碳的导热材料的第一导热材料上，与由第一导热材料制成的基底1上的内导热体21连接并包覆该内导热体21形成外导热层22。在图中示出的实施例中，该外导热层22的厚度为0.8-4mm，这样，具有该厚度的外导热层22可以确保其附着力，从而可靠并且稳定地附着在所述内导热体21上并与其稳定地连接，并且所述的内导热体21和包覆内导热体21的外导热层22构成导热结构2。

此外，如图3所示，该导热结构2在基底1上被设置为多个散热肋结构，该散热肋结构是以均匀阵列方式分布，该分布方式可以是波纹状、齿状和阶梯状的任一种方式、或者是上述方式的混合，但并不限制于上述方式的其他任意一种可以产生较好散热效果的阵列分布方式，从而较大的提高了散热肋结构的可变性和设计的简易性，并且该散热肋结构包括了作为内导热体21的多个从基底1的一侧延伸出的散热柱，该散热柱可以被成型为圆柱体形状或者是不同于圆柱体形状的片状结构中的任意一种形状，上述的结构都能有效地增大散热柱的散热面积，向该散热装置10提供较好的散热效果，并且该散热柱的高度不超过70mm，其半径为1-3mm，具有该形状特征的散热柱可以可靠地被外导热层22所包覆并且提供了有效地与外导热层22连接从而向其传递热量的方式。在该散热装置10的基底1的背离所述导热结构的一侧设置有安装面，该安装面易于在所述的基底1上制成并因为采用了金属的第一导热材料而使得具有该安装面的散热装置10的基底1有较好的机械性能和与需要散热的装置的较容易的连接形式。

此外本发明提出一种电子装置，该电子装置包括在运行过程中产生热量的电子模块，其特征在于，还包括了以上所述的散热装置10，其中所述电子模块安装在所述散热装置10的安装面上并且与所述安装面热接触，该电子装置所包括散热装置10具有石墨材料特性，并且具有该散热装置10的电子装置具有质量较轻、较好的导热性能等优点。

本发明还提出一种照明装置，该照明装置包括作为电子模块的发光模块，其特征在于，还包括以上所述的散热装置10，其中所述发光模块安装在所述散热装置10的安装面上并且与所述安装面热接触，具有所述散热装置10的该型照明装置具有质量较轻、散热性能更好等优点。

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。

参考标号

Claims (19)

1.一种散热装置（10），包括基底（1）和设置在所述基底（1）上的导热结构（2），所述导热结构（2）和所述基底（1）导热连接，其特征在于，所述导热结构（2）的至少一部分由含碳的导热材料制成。

2.根据权利要求1所述的散热装置（10），其特征在于，所述导热结构（2）包括至少一个内导热体（21）和分别包围所述至少一个内导热体（21）并与所述至少一个内导热体（21）热连接的至少一个外导热层（22），所述至少一个外导热层（22）由含碳的导热材料制成。

3.根据权利要求2所述的散热装置（10），其特征在于，所述至少一个外导热层（22）包覆所述至少一个内导热体（21）。

4.根据权利要求3所述的散热装置（10），其特征在于，所述至少一个外导热层（22）和所述至少一个内导热体（21）一体制成。

5.根据权利要求4所述的散热装置（10），其特征在于，所述至少一个外导热层（22）和所述至少一个内导热体（21）通过嵌镶注塑工艺一体制成。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的散热装置（10），其特征在于，所述导热结构（2）为设置在所述基底（1）上的多个散热肋结构。

7.根据权利要求6所述的散热装置（10），其特征在于，所述散热肋结构包括作为所述内导热体（21）的多个从所述基底（1）一侧延伸出的散热柱。

8.根据权利要求6所述的散热装置（10），其特征在于，所述散热肋结构包括厚度为0.8-4mm的外导热层（22）。

9.根据权利要求7所述的散热装置（10），其特征在于，所述散热柱的高度不超过70mm，所述散热柱的半径为1-3mm。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的散热装置（10），其特征在于，所述含碳的导热材料是掺杂有石墨粉末的塑料。

11.根据权利要求10所述的散热装置（10），其特征在于，所述含碳的导热材料是掺杂有石墨粉末的ABS、PC和PPES中任意一种、或者是上述材料的混合物中任意一种。

12.根据权利要求2-5中任一项所述的散热装置（10），其特征在于，所述至少一个内导热体（21）和所述基底（1）一体制成。

13.根据权利要求1-5中任一项所述的散热装置（10），其特征在于，所述基底（1）由与含碳的导热材料不同的第一导热材料制成。

14.根据权利要求13所述的散热装置（10），其特征在于，所述内导热体（21）也由第一导热材料制成。

15.根据权利要求14所述的散热装置（10），其特征在于，所述第一导热材料是金属。

16.根据权利要求6所述的散热装置（10），其特征在于，所述散热肋结构均匀排布成阵列。

17.根据权利要求1-5中任一项所述的散热装置（10），其特征在于，所述基底（1）的背离所述导热结构（2）的一侧为安装面。

18.一种电子装置，包括在运行过程中产生热量的电子模块，其特征在于，还包括权利要求1-17中任一项所述的散热装置（10），其中所述电子模块安装在所述散热装置（10）的安装面上并且与所述安装面热接触。

19.一种照明装置，包括作为电子模块的发光模块，其特征在于，还包括权利要求1-17中任一项所述的散热装置（10），其中所述发光模块安装在所述散热装置（10）的安装面上并且与所述安装面热接触。