CN112146060B - 一种低熔点合金相变散热led汽车大灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，属于灯具散热技术领域。本发明LED汽车大灯包括灯体本体、与灯体本体相连接的LED芯片以及用于给LED芯片降温的温控装置，温控装置包括壳体，壳体内设置第一散热结构，第一散热结构与壳体之间形成用于填充低熔点合金的相变容腔，低熔点合金的相变温度为70℃。本发明克服现有LED汽车前大灯散热性能不佳导致LED芯片使用寿命较低的不足，在温控装置的壳体内设置第一散热结构，第一散热结构可以实现热传导散热，同时在壳体内填充低熔点合金，在熔化时进行流动传热，且利用合金相变达到控温的目的，实现了散热与控温的结合，在改善散热效果同时，通过合金相变起到很好的控温作用。

Description

一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯

技术领域

本发明属于灯具散热技术领域，更具体地说，涉及一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯。

背景技术

现有大功率LED汽车前大灯的散热主要依靠传统的铝散热片，散热效果不好，或者采用风扇散热，风扇不仅耗电，且风扇的电机本身也在产生热量，长时间工作，在夏天容易使LED芯片温度过高而被烧坏，影响灯具的使用寿命。

针对上述问题，现有技术中已有相关技术方案公开，如专利申请号：2016100350447，申请日：2016年4月13日，发明创造名称为：一种相变散热LED照明灯，该申请案的相变散热LED照明灯包括壳体，壳体内设置有LED灯，壳体内还设置有散热器，LED灯与散热器贴合，散热器内设置有容纳腔，容纳腔内填充有相变液，该方案可以使得LED灯在长时间使用条件下温度能够保持在50℃以下范围内，同时也在整体上提高了散热的效率。

但是上述方案中的相变液中含有多种化学组分，其中如丙酮之类的化学组分有毒易燃易挥发，存在安全隐患，不适合用于汽车前大灯中作为相变散热材料使用，而且其热量主要通过相变蓄在装置中，并未达到把热量彻底散出去的目的，散热效果不佳。

综上所述，如何克服现有LED汽车前大灯散热性能不佳导致LED芯片使用寿命较低的不足，是现有技术中亟需解决的技术难题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明克服现有LED汽车前大灯散热性能不佳导致LED芯片使用寿命较低的不足，提供了一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，在温控装置的壳体内设置第一散热结构，第一散热结构可以实现热传导散热，同时在壳体内填充低熔点合金，低熔点合金在熔化前通过热传导散热，在熔化后通过流动散热，提高散热速度，且利用合金相变时吸收大量热量达到控温的目的，通过两种散热方式与相变控温的结合，可以提高散热速度，改善散热效果，提高LED芯片的使用寿命。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，包括灯体本体、与灯体本体相连接的LED芯片以及用于给LED芯片降温的温控装置，温控装置包括壳体，壳体内设置第一散热结构，第一散热结构与壳体之间形成用于填充低熔点合金的相变容腔，低熔点合金的相变温度为70℃。

作为本发明更进一步的改进，LED芯片安装在壳体的底壁上，壳体的上壁上设有至少两个向上伸出的容膨结构，容膨结构形成的膨胀腔与相变容腔相连通。

作为本发明更进一步的改进，容膨结构由壳体的上壁向上突出设置形成。

作为本发明更进一步的改进，容膨结构的纵截面为圆角矩形或圆角梯形。

作为本发明更进一步的改进，相邻两个容膨结构之间通过过渡结构连接，过渡结构水平设置。

作为本发明更进一步的改进，第一散热结构包括第一散热柱，第一散热柱一端安装在底壁上，另一端从上壁穿过。

作为本发明更进一步的改进，底壁上还设有第二散热结构，第二散热结构包括第二散热柱，第二散热柱与底壁上安装的LED芯片相对设置。

作为本发明更进一步的改进，沿第一散热柱和/或第二散热柱周向环形布置第一散热片和/或第二散热片，第一散热片和/或第二散热片相对上壁向上突出设置。

作为本发明更进一步的改进，第一散热片和/或第二散热片与上壁之间还设有密封片。

作为本发明更进一步的改进，底壁上还设有卡槽，卡槽用于安装LED芯片。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，在温控装置的壳体内设置第一散热结构，第一散热结构可以实现热传导散热，同时在壳体内填充低熔点合金，利用合金相变达到控温的目的，同时低熔点合金在固态与液态时都是热的良导体，本身也在传热，在相变为液态后受汽车颠簸的作用会加剧热传导，通过两种散热方式的结合，可以提高散热速度，改善散热效果，通过合金相变时会大量吸热，起到很好的控温作用，提高LED芯片的使用寿命。

(2)本发明的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，在汽车运行过程中或者发动机启动后，用于安装LED芯片的壳体会产生一定的颠簸与振动，低熔点合金液化并随着壳体的颠簸而发生振荡，低熔点合金在相变容腔内涌动，尤其是低熔点合金液面会有波浪翻滚，此时容膨结构促进合金液面与容膨结构的换热，也促进液态合金与第一散热结构之间的换热。

(3)本发明的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，容膨结构设置在壳体的上壁上，并相对上壁向外伸出，容膨结构与外界空气之间还存在对流传热，汽车运行会加剧对流换热，低熔点合金在膨胀腔内得到有效降温，当容膨结构数量增多时，其本身呈波浪形布置，也有利于提高低熔点合金在膨胀腔内的流动性，促进相变散热。

(4)本发明的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，第一散热柱和/或第二散热柱贯穿壳体的上壁设置，散热片沿中心的散热柱环形布置一圈，可以使相变容腔内的热量呈辐射状散发至壳体外部，壳体外部的空气对流可以增强传热效果；只将部分散热柱布置在壳体内，可以减少液态合金在相变容腔内流动所受阻力，在满足散热的同时为相变容腔预留足够空间以容纳低熔点合金。

(5)本发明的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，本实施例中第一散热片和/或第二散热片与上壁之间还设有密封片，由于散热片沿中间的散热柱环形布置，其与上壁表面具有较大接触面积，此时在散热片底部安装密封片，利用散热片将密封片进一步抵压在上壁上，且散热片环形布置，密封片均匀受力，可以进一步提高温控装置的密封性。

附图说明

图1为本发明中温控装置的结构示意图；

图2为本发明的低熔点合金相变散热LED汽车大灯中壳体的俯视图；

图3为本发明中壳体(第二散热结构)的剖视图；

图4a为本发明中第二散热结构的俯视图；

图4b为本发明中第一散热结构的俯视图；

图5为本发明中壳体(第一散热结构)的剖视图；

图6为本发明中壳体(矩形容膨结构)的剖视图；

图7为本发明中壳体(倒梯形容膨结构)的剖视图；

图8为本发明中壳体(梯形容膨结构)的剖视图；

图9为本发明中壳体(容膨结构和第一散热结构)的剖视图；

图10为本发明中第二散热柱的俯视图；

图11为本发明中温控装置的结构示意图。

附图标记：

100、第一散热结构；110、第一散热柱；111、第一散热片；120、相变容腔；200、第二散热结构；210、第二散热柱；211、第二散热片；300、容膨结构；310、膨胀腔；400、壳体；410、侧壁；411、上壁；412、底壁；413、卡槽；414、密封片。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

结合图1和图6，本实施例的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，包括灯体本体、与灯体本体相连接的LED芯片以及用于给LED芯片降温的温控装置，温控装置包括壳体400，壳体400内设置第一散热结构100，第一散热结构100与壳体400之间形成用于填充低熔点合金的相变容腔120，低熔点合金的相变温度为70℃。

现有技术中通常采用铝片传导散热，散热速度慢，LED芯片容易烧坏，使用寿命降低。现有技术中也有采用相变液通过气液两相之间的变化进行热量传递，达到散热控温的目的，但是，通常相变液包含多种化学组分，在液态物质蒸发为气态时，会挥发大量有毒有害气体，给环境带来污染，同时还可能会对灯体结构产生化学腐蚀等损害，反而得不偿失。

而本实施例中LED汽车大灯，在温控装置的壳体400内设置第一散热结构100，第一散热结构100可以实现热传导散热，同时在壳体400内填充低熔点合金，利用合金相变达到控温的目的，通过两种散热方式的结合，可以提高散热速度，改善散热效果，提高LED芯片的使用寿命。

具体在本实施例中，所指低熔点合金是指熔点温度范围为70℃的易熔合金，通常采用一定比例的铋、镉、锡、铅、镝、铟等元素作为主要成分，组成不同的共晶型低熔点合金，本实施例中低熔点合金包括如下质量百分比的组分：50％Bi，27％Pb，13％Sn，10％Cd，其所形成的合金熔点温度T₀为70℃。

进一步地，为了促进散热，本实施例中LED芯片安装在壳体400的底壁412上，壳体400的上壁411上设有至少两个向上伸出的容膨结构300，容膨结构300形成的膨胀腔310与相变容腔120相连通，具体如图6所示。

具体在本实施例中，在壳体400的上壁411上设置容膨结构300具有以下效果：

(1)用于控温的低熔点合金在熔化后体积会有所膨胀，本实施例中容膨结构300形成的膨胀腔310可用于容纳从相变容腔120中溢流出的液态合金，优选的，本实施例中相变容腔120内填充的低熔点合金占整个相变容腔120体积的90％，以防止低熔点合金融化后溢流，避免因溢流导致壳体400密封性降低；

(2)在汽车运行过程中，或者发动机启动后，用于安装LED芯片的壳体400会产生一定的颠簸与振动，当灯体温度过高时，壳体400内的低熔点合金液化，并随着壳体400的颠簸而发生振荡，低熔点合金在相变容腔120内涌动，尤其是低熔点合金液面会有波浪翻滚，此时容膨结构300促进合金液面与容膨结构300的换热，也促进了液态合金与第一散热结构100之间的换热；

(3)容膨结构300设置在壳体400的上壁411上，并相对上壁411向外伸出，容膨结构300与外界空气之间还存在对流传热，汽车运行会加剧对流换热效率，低熔点合金在膨胀腔310内得到有效降温，同时，容膨结构300在上壁411上相邻设置，当容膨结构300数量增多时，其本身呈波浪形布置，也有利于提高低熔点合金在膨胀腔310内的流动性，促进相变散热。

作为一种实施方式，本实施例的相变散热LED汽车大灯，其中的容膨结构300还可由壳体400的上壁411向上突出设置形成，即壳体400的上壁411在加工时按照容膨结构300生产，可避免另行安装容膨结构300带来的密封性差的问题。

进一步地，结合图6至图8，本实施例中容膨结构300的纵截面为圆角矩形或圆角梯形，本实施例中所指“纵截面”是指垂直于LED芯片的方向，具体在本实施例中，容膨结构300可以宽度上下一致的圆角矩形结构，具体如图9所示，也可以为上小下大的圆角梯形结构，或者为上大下小的圆角倒梯形结构。当容膨结构300为上小下大的圆角梯形结构时，便于液态合金涌入膨胀腔310内，促进液态合金的流动，具体如图8所示；当容膨结构300为上大下小的圆角倒梯形结构时，膨胀腔310内可容纳的液态合金更多，低熔点合金相变吸收热量也更多，具体如图7所示。

此外，为了避免液态合金涌入膨胀腔310时受阻，本实施例中相邻两个容膨结构300之间通过过渡结构311连接，过渡结构311水平设置，本实施例中过渡结构311所指“水平设置”是指相对LED芯片平行设置，以使相变容腔120内壁光滑无阻。结合图4b和图5，作为一种实施方式，本实施例中第一散热结构100包括第一散热柱110，第一散热柱110一端安装在底壁412上，另一端从上壁411穿过，即本实施例中的第一散热柱110一部分位于相变容腔120内，另一部分位于壳体400外部。

进一步地，结合图3和图4a，本实施例中底壁412上还设有第二散热结构200，第二散热结构200包括第二散热柱210，第二散热柱210与底壁412上安装的LED芯片相对设置。作为一种实施方式，本实施例中的第二散热柱210一部分位于相变容腔120内，另一部分也位于壳体400外部，第二散热柱210位于相变容腔120的中心位置，且第二散热柱210相对第一散热柱110尺寸较大。

优选的，沿第一散热柱110和/或第二散热柱210周向环形布置第一散热片111和/或第二散热片211，第一散热片111和/或第二散热片211相对上壁411向上突出设置。

值得说明的是，本实施例中第一散热柱110和第二散热柱210贯穿壳体400的上壁411设置，在位于壳体400外部的第一散热柱110和第二散热柱210周向布置第一散热片111和/或第二散热片211，具有以下作用或目的：

(1)一方面散热片可以进一步增强热传导散热，散热片沿中心的散热柱环形布置一圈，可以使相变容腔120内的热量呈辐射状散发至壳体400外部，壳体400外部的空气对流可以增强传热效果；

(2)另一方面，灯体结构本身体积并不够大，因此相变容腔120所能容纳的低熔点合金有限，为了减少液态合金在相变容腔120内流动所受阻力，只将部分散热柱布置在壳体400内，将辐射状分布的散热片布置在壳体400外部，在满足散热的同时为相变容腔120预留足够空间以容纳低熔点合金。

优选的，本实施例中第一散热片111和/或第二散热片211与上壁411之间还设有密封片414，由于散热片沿中间的散热柱环形布置，其与上壁411表面具有较大接触面积，此时在散热片底部安装密封片414，利用散热片将密封片414进一步抵压在上壁414上，且散热片环形布置，密封片414均匀受力，可以进一步提高温控装置的密封性和安全稳定性。

此外，本实施例中在壳体400的底壁412上还卡槽413，卡槽413用于安装LED芯片，卡槽413的设置可以在一定程度上对壳体400壁厚进行减薄，也有利于底壁412与LED芯片之间的直接传导传热，提高散热效率。

作为一种实施方式，本实施例中壳体400以及内部的散热结构均为铝材制成，铝材导热性能好，有利于系统传热。

以上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精神和范围。

Claims (7)

1.一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，其特征在于：包括灯体本体、与所述灯体本体相连接的LED芯片以及用于给所述LED芯片降温的温控装置，所述温控装置包括壳体(400)，所述壳体(400)内设置第一散热结构(100)，所述第一散热结构(100)与所述壳体(400)之间形成用于填充低熔点合金的相变容腔(120)，所述低熔点合金的相变温度为70℃；

所述LED芯片安装在所述壳体(400)的底壁(412)上，所述壳体(400)的上壁(411)上设有至少两个向上伸出的容膨结构(300)，所述容膨结构(300)形成的膨胀腔(310)与所述相变容腔(120)相连通；

所述容膨结构(300)由所述壳体(400)的上壁(411)向上突出设置形成；

相邻两个所述容膨结构(300)之间通过过渡结构(311)连接，所述过渡结构(311)水平设置。

2.根据权利要求1所述的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，其特征在于：所述容膨结构(300)的纵截面为圆角矩形或圆角梯形。

3.根据权利要求1所述的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，其特征在于：所述第一散热结构(100)包括第一散热柱(110)，所述第一散热柱(110)一端安装在所述底壁(412)上，另一端从所述上壁(411)穿过。

4.根据权利要求3所述的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，其特征在于：所述底壁(412)上还设有第二散热结构(200)，所述第二散热结构(200)包括第二散热柱(210)，所述第二散热柱(210)与所述底壁(412)上安装的LED芯片相对设置。

5.根据权利要求4所述的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，其特征在于：沿所述第一散热柱(110)和/或第二散热柱(210)周向环形布置第一散热片(111)和/或第二散热片(211)，所述第一散热片(111)和/或第二散热片(211)相对所述上壁(411)向上突出设置。

6.根据权利要求5所述的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，其特征在于：所述第一散热片(111)和/或第二散热片(211)与所述上壁(411)之间还设有密封片(414)。

7.根据权利要求1～6任一项所述的一种低熔点合金相变散热LED汽车大灯，其特征在于：所述底壁(412)上还设有卡槽(413)，所述卡槽(413)用于安装所述LED芯片。

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