CN106168334A - Led光源组件、车灯散热模块和汽车led前大灯系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种LED光源组件、车灯散热模块和汽车LED前大灯系统，涉及车灯技术领域。LED光源组件从上到下依次包括LED芯片和导热件；车灯散热模块从上到下依次包括LED光源组件、导热均温板、翅片散热器和风扇；而汽车LED前大灯系统由车灯散热模块以及反光杯和透镜组成。本发明的LED光源组件、车灯散热模块和汽车LED前大灯系统，利用导热件将LED芯片产生的热量传递到导热均温板，再通过翅片散热器以及风扇所产生的空气对流，使得汽车LED前大灯系统能够迅速传导散热，提高了汽车LED前大灯的发光效率、延长了汽车LED前大灯的使用寿命。

Description

LED光源组件、车灯散热模块和汽车LED前大灯系统
技术领域
本发明涉及车灯技术领域，尤其涉及一种LED光源组件、车灯散热模块和汽车LED前大灯系统。
背景技术
汽车LED前大灯，特别是采用LED-COB作为光源的前大灯由于在环保节能、照明效果和使用寿命方面的突出表现，使其在车灯领域深受各车灯生产厂商和广大车主的青睐。
目前，LED芯片有正装、倒装和垂直三种结构类型。
正装结构：将芯片固晶在基板上，采用键合金丝连接实现芯片供电回路。
倒装结构：将芯片固晶在三氧化二铝(蓝宝石)或是其它金属基板上，在基板顶层电镀金属电路将芯片以串并联方式排列供电。
垂直结构：将垂直芯片固晶在基板上，基板上电镀有电路，利用键合金丝和芯片顶层的电极连接实现回路供电。
为了保证LED-COB光源器件稳定高效地工作，需要将其工作温度控制在一定的范围之内。研究表明：LED-COB光源温度每上升10℃，其发光效率大约下降3％；如果超过LED-COB光源的温度极限，将会导致失效，甚至造成永久性损坏。
在现有的汽车LED灯光设计中，对上述三种结构形式LED芯片的散热设计方案通常是：将LED芯片的散热基板通过导热介质(比如硅脂等粘接材料)帖敷在金属材质的各类散热器上，再通过设置在散热器底部的风扇产生空气对流，由空气对流带走芯片工作时所产生的热量。
然而，传统的散热基板均设置有介电绝缘层。那么，由于LED芯片与散热基板之间存在热阻、散热基板线路层下的介电绝缘层存在热阻、散热基板与散热器之间存在热阻，所以汽车LED前大灯的散热系统中总热阻很大，导致LED芯片的温度难以得到有效控制，大大抑制了LED的发光效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED光源组件、车灯散热模块和汽车LED前大灯系统，以解决现有技术中汽车LED前大灯由于散热系统热阻过大而抑制了LED光源发光效率的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种LED光源组件，从上到下依次包括LED芯片和导热件；所述LED芯片与所述导热件之间通过导热介质固定连接。
优选地，所述导热件为铜支架，所述LED芯片粘接在所述铜支架上，或所述LED芯片通过金属介质共晶固定在所述铜支架上。该技术方案的技术效果在于：由于红铜具有很好的导热性能，同时在铜支架上设置镀层，或者将LED芯片底层的金属反射层共晶在铜支架上，能够在保证散热效果的前体下，提高灯光的反射率。
优选地，所述导热件包括基板和金属层，所述基板封装所述LED芯片，所述金属层通过电镀方式生长在所述基板的下表面。该技术方案的技术效果在于：基板本身为现有技术，采用能够实现热电分离的高导热材料如三氧化二铝(蓝宝石)、硅、氮化硅、氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷等材料将LED芯片封装成一体，基板的顶层金属电镀层作为芯片的线路同时对芯片起固定作用，而电镀于基板底层的金属层本身具有较高的导热系数，其电镀连接方式的接触面积大，厚度尺寸可以设计地相对较小，能够迅速地将热量疏导、散发到与金属层另一面接触的结构中。
进一步，所述LED芯片包括用于发出红色、绿色和蓝色三种颜色的芯片。该技术方案的技术效果在于：LED芯片作为汽车大灯的发光元件，需要根据不同的天气情况改变色温，以便提高灯光的穿透力和驾驶能见度。红色、绿色和蓝色三种颜色的芯片能够满足常见的驾驶照明需求。
进一步，LED光源组件还包括电路控制板、能见度传感器和降雨量传感器；所述能见度传感器和所述降雨量传感器分别与所述电路控制板电连接，所述电路控制板与所述LED芯片连接。该技术方案的技术效果在于：利用能见度传感器、降雨量传感器以及电路控制板，使汽车在行驶过程中根据天气状况，自动地改变大灯的色温，提高能见度和灯光穿透力，避免发生交通事故。
本发明还提供一种车灯散热模块，包括导热均温板、翅片散热器、风扇以及上述的LED光源组件。所述LED光源组件焊接在所述导热均温板的上表面；所述导热均温板的下方依次设置所述翅片散热器和所述风扇；所述导热均温板内设置有密闭的空腔，所述空腔内填充冷却液，且所述空腔的内壁设置毛细芯层。
优选地，所述导热均温板为一个或多个平板或者管状结构，平铺在所述翅片散热器的上端面。该技术方案的技术效果在于：平板或者被压成扁平形状的管状结构的导热均温板接触面积大，所以散热面积也大，平铺在翅片散热器上侧，其散热效率得以大幅提升。
优选地，所述导热均温板为纵向切面呈T字型的立体结构，向下延伸的部分伸入所述翅片散热器内。该技术方案的技术效果在于：立体结构的导热均温板，水平设置部分的下表面、垂直部分的两侧面都与对流空气接触，不仅增加了导热均温板的内腔容积，也增大了散热面积，提高了散热效率。
本发明还提供一种汽车LED前大灯系统，包括反光杯、透镜和上述的车灯散热模块；所述反光杯罩在所述LED光源组件的上方，所述透镜设置在所述反光杯的一侧，所述LED光源组件发出的灯光由所述反光杯反射后从所述透镜射出。
进一步，汽车LED前大灯系统还包括切换板和电磁阀；所述切换板为杠杆结构，所述电磁阀能够驱动所述切换板挡住部分来自所述反光杯的灯光。该技术方案的技术效果在于：电磁阀驱动杠杆结构的切换板，通过切换板控制部分灯光的阻断和通畅，实现车灯远近光的切换。
本发明的有益效果是：利用导热件将LED芯片产生的热量传递到导热均温板，再通过翅片散热器以及风扇所产生的空气对流，使得汽车LED前大灯系统能够迅速传导散热，提高了汽车LED前大灯的发光效率、延长了汽车LED前大灯的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的LED光源组件实施例二中LED芯片的轴测图；
图2为本发明提供的LED光源组件的结构示意图；
图3为本发明提供的车灯散热模块的轴测图；
图4为本发明提供的车灯散热模块实施例一的爆炸图；
图5为本发明提供的车灯散热模块实施例二的爆炸图；
图6为图5中A-A向视图；
图7为本发明提供的车灯散热模块实施例二的导热均温板的纵向切面示意图；
图8为本发明提供的汽车LED前大灯系统的三视图；
图9为本发明提供的汽车LED前大灯系统一种实施方式的爆炸图；
图10为本发明提供的汽车LED前大灯系统另一种实施方式的爆炸图；
图11为本发明提供的汽车LED前大灯系统第三种实施方式的爆炸图。
附图标记：
1-LED芯片； 2-金属层； 3-电路控制板；
4-能见度传感器； 5-降雨量传感器； 6-导热均温板；
7-翅片散热器； 8-风扇； 9-空腔；
10-毛细芯层； 11-反光杯； 12-透镜；
13-切换板； 14-电磁阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种LED光源组件，其中：图1为本发明提供的LED光源组件实施例二中LED芯片的轴测图；图2为本发明提供的LED光源组件的结构示意图。如图1、2所示，LED光源组件的主要结构包括LED芯片1和导热件。其中，LED芯片1与导热件之间通过导热介质固定连接。
LED光源组件实施例一：
在本实施例中，导热件优选地设置为铜支架(未标注)，LED芯片1通过导热能力强的介质粘结在铜支架上，或通过金属介质将LED芯片1共晶固定在铜支架上。由于红铜具有很好的导热性能，该结构设计能够在保证散热效果的前体下，提高灯光的反射率。采用铜支架的LED光源组件适用于正装结构类型的LED芯片1。
LED光源组件实施例二：
在本实施例中，如图1所示，导热件包括基板和金属层2。其中，基板为现有技术，采用能够实现热电分离的高导热材料如三氧化二铝(蓝宝石)、硅、氮化硅、氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷等材料将LED芯片封装成一体，基板的顶层金属电镀层作为芯片的线路同时对芯片起固定作用。而金属层2通过电镀方式生长在LED芯片1的基板下表面。由于金属层2本身具有较高的导热系数，而电镀连接方式的接触面积大，厚度尺寸可以设计地相对较小，能够迅速地将热量疏导、散发到与金属层2另一面接触的结构中。采用电镀金属层2的LED光源组件适用于垂直结构和倒装结构类型的LED芯片1。
在上述实施例的可选方案中，进一步地，LED芯片1包括用于发出红色、绿色和蓝色三种颜色的芯片。由于LED芯片1作为汽车大灯的发光元件，需要根据不同的天气情况改变色温，以便提高灯光的穿透力和驾驶能见度。红色、绿色和蓝色三种颜色的芯片能够满足常见的驾驶照明需求。
在上述实施例的可选方案中，进一步地，如图2所示，LED光源组件还包括电路控制板3、能见度传感器4和降雨量传感器5。其中，能见度传感器4和降雨量传感器5分别与电路控制板3电连接，电路控制板3与LED芯片1连接。能见度传感器4、降雨量传感器5分别实时监测驾驶的天气状况信息，电路控制板3根据该信息数据控制汽车大灯改变灯光颜色和色温，自动地提高能见度和灯光穿透力，避免交通事故的发生。
本发明还提供了一种车灯散热模块，其中：图3为本发明提供的车灯散热模块的外观示意图；图4为本发明提供的车灯散热模块实施例一的爆炸图；图5为本发明提供的车灯散热模块实施例二的爆炸图；图6为图5中A-A向视图；图7为本发明提供的车灯散热模块实施例二的导热均温板的纵向切面示意图。如图3～7所示，车灯散热模块的主要结构包括导热均温板6、翅片散热器7、风扇8以及上述的LED光源组件。具体地，LED光源组件焊接在导热均温板6的上表面，导热均温板6的下方依次设置翅片散热器7和风扇8。其中，导热均温板6内设置有密闭的空腔9，空腔9内填充冷却液，且空腔9的内壁设置毛细芯层10。
导热均温板6内采用相变散热方式及毛细结构传输的原理：如图7所示，冷却液吸纳于空腔9内壁的毛细芯层10中，当LED光源组件发光产生热量时，空腔9上侧壁靠近LED光源组件的部位受热升温，吸附在该部位毛细芯层10的冷却液吸热气化，气相冷却液从毛细芯层10中溢出，流向空腔9的其余部位。同时，由于翅片散热器7和风扇8在导热均温板6的另一面产生了空气对流，降低了空腔9下侧壁的温度，所以气相冷却液在低温的空腔9下侧壁部位放热冷凝液化，液化后的冷却液被吸纳入空腔9下侧壁的毛细芯层10中，并促进空腔9下侧壁周围的冷却液流向空腔9上侧壁。从而完成一个散热冷却循环。
车灯散热模块实施例一：
在本实施例中，如图4所示，优选地，导热均温板6为一个或多个平板、或者被压成扁平的管状结构，平铺在翅片散热器7的上端面。由于平板结构、扁平管状结构的导热均温板6接触面积大，所以散热面积也大，平铺在翅片散热器7上侧，其散热效率得以大幅提升。需要说明的是，当导热均温板6为多个平板结构时，应尽量安装在LED芯片1和电路控制板3的下侧，使其导热功能和效果最大化。
车灯散热模块实施例二：
在本实施例中，如图5、6、7所示，优选地，导热均温板6为纵向切面呈T字型的立体结构，其向下延伸的部分伸入翅片散热器7内。设置为立体结构的导热均温板6，水平设置部分的下表面、垂直部分的两侧面都与对流空气接触，不仅增加了导热均温板6的内腔容积，也增大了散热面积，提高了散热效率。
本发明还提供了一种汽车LED前大灯系统，其中：图8为本发明提供的汽车LED前大灯系统的三视图；图9为本发明提供的汽车LED前大灯系统一种实施方式的爆炸图；图10为本发明提供的汽车LED前大灯系统另一种实施方式的爆炸图；图11为本发明提供的汽车LED前大灯系统第三种实施方式的爆炸图。如图8～11所示，汽车LED前大灯系统的主要结构包括反光杯11、透镜12和上述的车灯散热模块。具体地，反光杯11罩在LED光源组件的上方，透镜12设置在反光杯11的一侧，汽车开启前大灯时，LED光源组件发出的灯光由反光杯11反射后从透镜12射出。
在上述实施例的可选方案中，进一步地，如图9～11所示，汽车LED前大灯系统还包括切换板13和电磁阀14。其中，电磁阀14驱动杠杆结构的切换板13，通过切换板13控制部分灯光的阻断和通畅，实现车灯远近光的切换。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种LED光源组件，其特征在于，从上到下依次包括LED芯片和导热件；
所述LED芯片与所述导热件之间通过导热介质固定连接。
2.根据权利要求1所述的LED光源组件，其特征在于，所述导热件为铜支架，所述LED芯片粘接在所述铜支架上，或所述LED芯片通过金属介质共晶固定在所述铜支架上。
3.根据权利要求1所述的LED光源组件，其特征在于，所述导热件包括基板和金属层，所述基板封装所述LED芯片，所述金属层通过电镀方式生长在所述基板的下表面。
4.根据权利要求1～3任一项所述的LED光源组件，其特征在于，所述LED芯片包括用于发出红色、绿色和蓝色三种颜色的芯片。
5.根据权利要求4所述的LED光源组件，其特征在于，还包括电路控制板、能见度传感器和降雨量传感器；所述能见度传感器和所述降雨量传感器分别与所述电路控制板电连接，所述电路控制板与所述LED芯片连接。
6.一种包括如权利要求1～5任一项所述LED光源组件的车灯散热模块，其特征在于，还包括导热均温板、翅片散热器和风扇；
所述LED光源组件焊接在所述导热均温板的上表面；所述导热均温板的下方依次设置所述翅片散热器和所述风扇；
所述导热均温板内设置有密闭的空腔，所述空腔内填充冷却液，且所述空腔的内壁设置毛细芯层。
7.根据权利要求6所述的车灯散热模块，其特征在于，所述导热均温板为一个或多个平板或者管状结构，平铺在所述翅片散热器的上端面。
8.根据权利要求6所述的车灯散热模块，其特征在于，所述导热均温板为纵向切面呈T字型的立体结构，向下延伸的部分伸入所述翅片散热器内。
9.一种包括如权利要求6～8任一项所述车灯散热模块的汽车LED前大灯系统，其特征在于，还包括反光杯和透镜；
所述反光杯罩在所述LED光源组件的上方，所述透镜设置在所述反光杯的一侧，所述LED光源组件发出的灯光由所述反光杯反射后从所述透镜射出。
10.根据权利要求9所述的汽车LED前大灯系统，其特征在于，还包括切换板和电磁阀；所述切换板为杠杆结构，所述电磁阀能够驱动所述切换板挡住部分来自所述反光杯的灯光。
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