CN107448866A - 一种led灯组件及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及照明领域，具体而言，涉及一种LED灯组件及汽车。一种LED灯组件，用于运输工具上，LED灯组件包括前照灯，前照灯包括LED基体和散热装置，LED基体设置有导热腔，散热装置包括输送管、散热盘管，输送管一端与导热腔连通，输送管另一端与散热盘管连通，且输送管、导热腔、散热盘管共同形成循环流道，循环流道内设置有液态金属。液态金属的热导率高，可以确保高功率密度的LED基体的散发的热量被迅速转移。液态金属的粘度低，可以在小孔径的导热腔、输送管内流动，减小LED灯组件占用的体积。本发明实施例解决了LED灯组件的高功率密度散热问题，可以满足汽车前照灯的尺寸要求。

Description

一种LED灯组件及汽车

技术领域

本发明涉及照明领域，具体而言，涉及一种LED灯组件及汽车。

背景技术

目前通用LED冷却技术是金属翅片风冷、热管、水冷，由于散热效率低以及结构的原因，由此而限制了LED的发光效率以及LED的应用领域，同时也会降低器件的寿命。因此LED灯散热仍然是目前LED大规模商业化的一个主要障碍。

据此，发明人发明了一种LED灯散热装置，提高LED灯的散热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED灯组件及汽车，其旨在改善现有的LED灯散热效率低、特别是解决大功率密度的LED灯散热效率低的问题。

本发明提供一种技术方案：

一种LED灯组件，用于运输工具上，LED灯组件包括前照灯，前照灯包括LED基体和散热装置，LED基体设置有导热腔，散热装置包括输送管、散热盘管，输送管一端与导热腔连通，输送管另一端与散热盘管连通，且输送管、导热腔、散热盘管共同形成循环流道，循环流道内设置有液态金属。

在本发明的其他实施例中，上述循环流道配置有用于控制液态金属流动的驱动泵。

在本发明的其他实施例中，上述散热装置还包括能探测液态金属的温度、流速的传感器，传感器设置于散热装置。

在本发明的其他实施例中，上述LED基体包括LED芯片及基体柱，LED芯片设置于基体柱周壁，导热腔设置于基体柱。

在本发明的其他实施例中，LED基体包括多个LED芯片及基板，多个LED芯片设置于基板的外壁，导热腔设置于基板。

在本发明的其他实施例中，上述输送管弯曲设置。

在本发明的其他实施例中，LED灯组件包括多个所述前照灯，多个前照灯并联或串联。

在本发明的其他实施例中，上述LED灯组件还包括日行灯，日行灯与散热盘管接触。

在本发明的其他实施例中，上述LED前照灯的LED基体外径小于5mm，LED基体长度小于6mm。

本发明还提供一种技术方案：

一种汽车，汽车包括上述的LED灯组件。

本发明实施例提供的LED灯组件及汽车的有益效果是：

液态金属的热导率高，可以确保高功率密度的LED基体的散发的热量被迅速转移；同时，可以满足较小体积的LED基体散发的热量可以被转移，确保LED基体的寿命以及稳定性。

液态金属的粘度低、流动性好，可以在孔径很小(1mm内)的导热腔内流动；再次满足较小体积的LED基体的热量可以被转移。其次，液态金属可以在孔径很小输送管内流动，减小LED灯组件占用的体积。本发明实施例的散热装置以液态金属外运式散热取消了现有技术中的散热电扇，整个产品无安装障碍，及整个系统十分稳定可靠。改变了散热电扇需要直接安装于前照灯的安装方式，将散热电扇外引安装于由散热盘管等构成的散热器上。

本发明实施例解决了LED灯组件的散热问题，可以将LED基体的尺寸做到很小，LED灯组件应用于汽车前照灯总成时，国标对前照灯有若干规定，其中前照灯的LED基体尺寸是影响其余规定的一个重要因素，本发明的实施例可以满足上述前照灯的尺寸要求，LED灯组件直接替换原装卤钨灯泡，在原来的灯具上整个产品快捷升级而光型不变。

本发明实施例实现了高功率密度LED灯组件的外运式散热，不需要借助原灯具的较大空间的散热，可以根据LED作为新一代光源的自身特点，对汽车前照灯总成产品从内在到外形的设计做出了新的创新。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例一提供的LED灯组件的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的LED基体第一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的多个前照灯与散热装置连接的结构示意图；

图4本发明实施例二提供的LED灯组件的结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的LED基体的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的基板的一种结构示意图；

图7为本发明实施例二提供的基板的另一种结构示意图。

图标：100-LED灯组件；102-液态金属；103-日行灯；110-LED基体；111-导热腔；112-LED芯片；113-基体柱；120-散热装置；121-输送管；122-散热盘管；200-LED灯组件；202-反光碗；210-LED基体；211-基板；212-LED芯片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的LED灯组件100的结构示意图，请参阅图1，本实施例提供一种LED灯组件100，LED灯组件100应用于运输工具上。LED灯组件100包括前照灯(图中未标出)，前照灯包括LED基体110和散热装置120，LED基体110设置有导热腔111，散热装置120包括输送管121、散热盘管122，输送管121一端与导热腔111连接，输送管121另一端与散热盘管122连接，且输送管121、导热腔111、散热盘管122共同形成循环流道(图中未标出)，循环流道内设置有液态金属102。

详细地，在本发明的实施例中，上述的LED灯组件100应用于汽车的车灯；可以理解的是，在本发明的其他实施例中，LED灯组件100也可以应用于火车、轮船、摩托车甚至飞机等其他交通工具。

导热腔111设置于LED基体110的支架，输送管121的一端与导热腔111连通，另一端与散热盘管122连通。

输送管121的内腔、导热腔111以及散热盘管122的内腔共同组成一个循环流道，液态金属102能在该循环流道内流动，液态金属102可以将LED基体110的热量带走为其降温。

图2为本发明实施例提供的LED基体110第一视角的结构示意图，请一并参阅图1、图2。

在本实施例中，LED基体110包括LED芯片112、基体柱113，LED芯片112(半导体材料芯片)设置于基体柱113的外周壁，基体柱113内设置导热腔111。

进一步地，在本实施例中，为了使LED基体110的设计趋近于点光源，基体柱113的形状为圆柱体，LED基体110的支架为圆柱体，LED芯片112粘贴于基体柱113四周形成柱形的发光体。可以理解的是，在本发明的其他实施例中，LED基体110也可以为三棱柱、四方柱或者多棱柱等其他形状。

导热腔111设置于基体柱113内，在本实施例中，基体柱113为U形柱，导热腔111为圆形孔，导热腔111为U形腔体；液态金属102能够从导热腔111的一端进入导热腔111内，从另一端流出。

可以理解的是，在本发明的其他实施例中，基体柱113也可以为柱形体等其他各种形状，导热腔111的截面也可以为其他形状。例如，导热腔111的截面为六边形、三角形等，本发明对导热腔111孔的形状不做限定。进一步地，本发明不对基体柱113的形状做出限定，例如，以U形回路为基础，基体柱113可以纵向或者横向弯折设计，其目的在于，当基体柱113需要贴两组LED芯片112时，使其相对位置及各自位置符合GB15766.1——2008的规定。

进一步地，在本发明的其他实施例中，导热腔111也可以在基体柱113内形成多个循环通路，多个循环通路也可以增加换热面积。

本发明实施例提供的LED灯组件100应用于汽车，前照灯的LED基体110外径小于5mm，LED基体110长度小于6mm。进一步地，LED基体110外径小于2.5mm，LED基体110长度小于5mm；或者，在本发明的其他实施例中，LED基体110的形状以及尺寸可以根据其应用的实际情况而定。

可以理解的是，在本发明的其他实施例中，LED基体110为其它形状，例如方形，其等效直径小于5mm，LED基体110长度小于6mm。

承上所述，散热装置120包括输送管121、散热盘管122，输送管121内容纳有部分液态金属102。输送管121、导热腔111以及散热盘管122形成供液态金属102循环流动的循环流道。

在本实施例中，输送管121为软管。进一步地，在其他实施例中，输送管121的内壁可以镀一层防止液态金属102腐蚀的氧化膜层或聚四氟乙烯膜层。

在本实施例中，输送管121弯曲设置。进一步地，输送管121可以为螺旋状，或者盘旋安装于运输工具的其他位置。

在本发明的实施例中，液态金属102采用中国科学院理化技术研究所刘静教授团队研发的液态金属102。进一步地，液态金属102可以为镓、钠、钾、镓铟锡合金或者钠钾合金的金属流体，液态金属102也可以为液体金属镓或其合金，镓合金为在室温下可熔化的液体金属镓与锡、铋或者铟组成的合金。

液态金属102不易蒸发，不易泄露，安全无毒，物化性质稳定，易回收。是一种非常安全的流动介质，可以保证散热装置120高效长期的稳定运行。

液态金属102具有远高于水、空气及许多非金属介质的热导率，因此，液态金属102的传热效率远高于水、空气等。散热装置120可以实现更加高效的热量输送及极限散热能力。

此外，液态金属102的粘度较低，因此，液态金属102在输送管121内的流动性能佳。

基于液态金属102的高热导率、低粘度。本发明实施例提供的LED灯组件100的LED基体110的尺寸可以很小，LED基体110外径小于2.5mm，LED基体110长度小于5mm。同时，在LED基体110的尺寸较小的同时能够满足LED基体110发光体的功率较大。

因为，发光体的功率大，LED基体110散发的热量会很高，温度会升高。此外，LED基体110体积较小，热量会聚集，急需降温。LED基体110内设置的导热腔111内流动有液态金属102，高热导率的液态金属102可以将LED基体110散发的高热量带走。

进一步地，液态金属102的粘度低、流动性好、流动阻力小，所以，即使导热腔111的体积较小，液态金属102也可以在导热腔111内快速流动，不会滞留。此外，液态金属102也可以在外径很小的输送管121内腔内流动，从而缩小LED灯组件100占用的空间。

我国也在2011年发布并于2012年开始实施了GB25991《汽车用LED前照灯》标准。该标准中规定了使用LED前照灯的光型、光通量、色坐标等一系列技术指标，配光要求与GB4599一致。

近光灯既要照明而且要具备防眩光功能，因此各法规标准中对近光灯的配光有严格的要求。要求远光灯能提供较大的光强以实现远距离照明，并在横向范围内有足够的照明。

所以，需要LED基体110的尺寸具有要求，在本实施例中，LED基体110外径小于2.5mm，LED基体110长度小于5mm。

承上所述，通过液态金属102、散热装置120与LED基体110的配合，可以将LED基体110的尺寸缩得很小，近似于点光源的设计。且该光源的尺寸是汽车前照灯的必要条件。

进一步地，在本发明的实施例中，前照灯可以为远光灯与近光灯分离式设计，在其他实施例中，前照灯也可以为远光灯与近光灯一体式结构。

在本实施例中，循环流道配置有用于控制液态金属102流动的驱动泵(图中未示出)。进一步地，循环流道上也可以按照需求配置多个驱动泵。在本实施例中，驱动泵为电磁泵，在其他实施例中，也可以为机械泵，或者基于电润湿效应的电润湿泵，基于磁热效应的自循环泵等。进一步地，LED基体110也可配置多个循环流道，一个循环流道配置一个驱动泵。

可以理解的是，在本发明的其他实施例中，液态金属102流动也可以通过其他方式进行控制，例如通过控制输送管121内的压力进而控制液态金属102流动，或者利用自身的热差进行对流流动等。

在其他实施例中，散热装置120还包括能探测液态金属102的温度、流速的传感器(图中未示出)，传感器设置于散热装置120。通过传感器感测液态金属102的温度、流速等，以检测LED基体110的散热情况，从而可选择地调节LED基体110的功率。进一步地，散热装置120还包括控制系统(图中未示出)，LED基体110通过控制系统进行控制LED基体110的功率。

在其他实施例中，LED基体110的LED芯片112可以具有多个不同功率的状态，控制系统根据实际使用过程中对前照灯亮度的需求调节LED基体110的亮度。此外，控制系统也可以根据传感器检测到的液态金属102的温度以及流速判断LED基体110散发热量的情况，进而判断是否要调节LED基体110的功率。控制系统可以与汽车的电脑主板连接。在使用过程中，冷却充分，可以提升LED基体110的功率，而提高前照灯的亮度，当冷却不够或者系统障碍时，控制系统降低LED基体110的功率进入保护模式。

请再次参阅图1，在本实施例中，LED灯组件100还包括日行灯103，日行灯103与散热装置120的散热盘管122接触。详细地，在本实施例中，日行灯103均分贴设于散热盘管122的外壁。在本发明的其他实施例中，日行灯103也可以采用透明光导材料塑造成各种轮廓状，光导材料两端的LED灯贴设于散热盘管122的外壁。

相对于前照灯而言，日行灯103的功率较小。因此，日行灯103散发的热量较小，将日行灯103与散热盘管122接触设置，可以利用散热盘管122内的液态金属102将日行灯103散发的热量带走。对散热装置120再次利用。

承上述，输送管121与散热盘管122连接，在本发明的实施例中，散热盘管122设置为来回曲折结构或者S型设置，增加液态金属102在循环流道内的流动距离，增加散热盘管122与空气的接触面积，通过空气将液态金属102的热量带走。进一步地，散热盘管122的外壁设置有S型散热翅片，相邻两S型散热翅片之间设置有空气可穿过的缝隙。大大增加空气与散热盘管122的接触面积，利于散热。

相应地，散热盘管122的腔体截面可为六边形、三角形等，或者设置为螺旋腔。螺旋腔可以增大散热盘管122的体积。增加液态金属102与散热盘管122的接触面积，进而增大换热面积，增加换热效率。散热盘管122也可形成多个循环通路，多个循环通路也可以增加换热面积。

在本发明的其他实施例中，LED灯组件100还可以包括换热器，换热器与散热盘管122连接，为散热盘管122更好地散热；例如，换热器可以采用风冷体系、空冷体系或者水冷体系等。进一步地，LED灯组件100应用于汽车总成时，换热器可以采用设置于汽车发动机的冷却系统。换言之，散热盘管122与汽车发动机的冷却系统连接，通过汽车发动机的冷却系统将散热盘管122的液态金属102的温度降低。

进一步地，LED灯组件100可以包括多个前照灯，多个前照灯可以并联或者串联。前照灯也可以包括多个LED基体110，多个前照灯包括的多个LED基体110与散热装置120匹配连接。图3为本发明实施例提供的多个前照灯与散热装置120连接的结构示意图，请参阅图3，相应地，每个LED基体110均设置有导热腔111，散热装置120的输送管121均与多个导热腔111连接，使散热装置120为多个LED基体110散热。

本发明实施例提供的LED灯组件100的工作原理如下：

输送管121的两端分别与设置于LED基体110的导热腔111连通，输送管121与散热盘管122连接，输送管121内设置有液态金属102。液态金属102能够在导热腔111、输送管121内流动。LED基体110散发的热量通过液态金属102带走，液态金属102与散热盘管122换热后降温，降温后的液态金属102流入导热腔111内再次将LED基体110散发的热量带走进行循环。

本发明实施例提供的LED灯组件100的主要优点在于：

液态金属102的热导率高，可以确保高功率的LED基体110的散发的热量被迅速转移；同时，可以满足较小体积的LED基体110散发的热量可以被转移，确保LED基体110的寿命以及稳定性。

液态金属102的粘度低、流动性好，可以在孔径很小(1mm内)的导热腔111内流动；再次满足较小体积的LED基体110的热量可以被转移。其次，液态金属102可以在孔径很小输送管121内流动，减小LED灯组件100占用的体积。

本发明实施例解决了LED灯组件100的散热问题，可以将LED基体110的尺寸做到很小，LED灯组件100应用于汽车前照灯总成时，国标对前照灯有若干规定，其中前照灯的LED基体110尺寸是影响其余规定的一个重要因素，本发明的实施例可以满足上述前照灯的尺寸要求，解决了汽车前照灯关于配光标准的一个重要技术问题。

可以理解的是，在本发明的其他实施例中，LED灯组件100也可以用于其他交通运输领域。此外，LED基体110的也可也以为其他尺寸。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的LED灯组件200的结构示意图，图5为本发明实施例二提供的LED基体210的结构示意图，请参阅图4、图5。

本实施例提供一种LED灯组件200，本实施例提供的LED灯组件200与实施例一提供的LED灯组件100的主要区别在于前照灯(图中未示出)与前照灯不同。

前照灯包括LED基体210、反光碗202，LED基体210安装于反光碗202。反光碗202用于反射LED基体210发出的光。

进一步地，LED基体210包括多个LED芯片212及基板211，多个LED芯片212设置于基板211的外壁，导热腔111设置于基板211。LED芯片212发光部位的尺寸为：宽度小于5mm，长度小于6mm，进一步地，宽度小于2.5mm，长度小于5mm。

图6为本发明实施例二提供的基板211的一种结构示意图，请参阅图6，在本实施例中，LED基体210包括3个LED芯片212，2个LED芯片212贴设于基板211的上表面，另一个LED芯片212设置于基板211的下表面。基板211为中空的类半圆体，导热腔111为类半圆体的腔体，输送管121与导热腔111连通，导热腔111内设置有液态金属102。

图7为本发明实施例二提供的基板211的另一种结构示意图，请参阅图7，进一步地，3个LED芯片212可以对应三个导热腔111，LED芯片212与导热腔111一一对应，三个导热腔111相互导通。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，基板211可以为其它形状，本发明对导热腔111的形状不作限定。导热腔111的形状以及路径可以根据LED芯片212的位置而在基板211上相应灵活布置。在其他实施例中，导热腔111的也可以在基板211内形成多个通路，多个通路可以增加换热面积。

LED灯组件200可以有多个前照灯，多个前照灯可以并联或者串联设置，多个前照灯包括的LED基体210与散热装置120匹配连接。汽车前照灯集中使用多块LED芯片212作为发光源进行标准光型设计，为近光设计可以加设挡板，该LED芯片212可为大功率，发光强度大。

此外，在其他实施例中，散热盘管122可以沿反光碗202远离LED基体210的一侧盘旋设置。散热盘管122的外缘周可以设置环形排布的LED信号灯(图中未示出)，LED信号灯可以与散热盘管122接触，进而将LED信号灯散发的热量带走。

进一步地，带有散热翅片的散热盘管122可以设置于汽车前照灯总成的迎风面，也可以引出设置。

实施例二提供的LED灯组件200通过与反光碗202的匹配设置，形成散热与光分布的一体式综合设计，可以作为汽车前照灯总成的发光单元，亮度高、散热好、配光标准、形状多样，组合安装方便。

与实施例一相比，实施例二提供的LED灯组件200使新一代汽车前照灯总成能以全新光源、全新设计、全新结构呈现，从而将开创一个完全按照LED光源特点设计的汽车前照灯总成之全新的设计模式。

本发明还提供一种汽车，汽车包括上述的LED灯组件100(200)。进一步地，以LED灯组件100(200)为核心的前照灯总成安装于汽车。

以上所述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。

Claims (10)

1.一种LED灯组件，用于运输工具上，其特征在于，所述LED灯组件包括前照灯，所述前照灯包括LED基体和散热装置，所述LED基体设置有导热腔，所述散热装置包括输送管、散热盘管，所述输送管一端与所述导热腔连通，所述输送管另一端与所述散热盘管连通，且所述输送管、所述导热腔、所述散热盘管共同形成循环流道，所述循环流道内设置有液态金属。

2.根据权利要求1所述的LED灯组件，其特征在于，所述循环流道配置有用于控制所述液态金属流动的驱动泵。

3.根据权利要求1所述的LED灯组件，其特征在于，所述散热装置还包括能探测所述液态金属的温度、流速的传感器，所述传感器设置于所述散热装置。

4.根据权利要求1所述的LED灯组件，其特征在于，所述LED基体包括LED芯片及基体柱，所述LED芯片设置于所述基体柱周壁，所述导热腔设置于所述基体柱。

5.根据权利要求1所述的LED灯组件，其特征在于，所述LED基体包括多个LED芯片及基板，多个所述LED芯片设置于所述基板的外壁，所述导热腔设置于所述基板。

6.根据权利要求1所述的LED灯组件，其特征在于，所述输送管弯曲设置。

7.根据权利要求1所述的LED灯组件，其特征在于，所述LED灯组件包括多个所述前照灯，多个所述前照灯并联或串联。

8.根据权利要求1所述的LED灯组件，其特征在于，所述LED灯组件还包括日行灯，所述日行灯与所述散热盘管接触。

9.根据权利要求4或5所述的LED灯组件，其特征在于，所述LED基体外径小于5mm，所述LED基体长度小于6mm。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求1-9任一项所述的LED灯组件。