CN117916687A - 用于头戴式可穿戴设备的热管理 - Google Patents

Abstract

提供了用于可穿戴计算设备中的热管理的系统和方法。在可穿戴计算设备中包括的热管理策略提供由安装在可穿戴计算设备的外壳或壳体内的电子部件产生的热的耗散，以维持电子部件的可操作性，维持可穿戴计算设备的功能和/或可操作性，并在用户穿戴可穿戴计算设备的同时维持用户舒适。外壳包括材料的多层堆叠，材料的多层堆叠包括嵌入在隔绝层内的热层。热层可以被成形以便引导热在期望方向上扩散，以将表面触摸温度维持在可允许范围内，并将内部外壳温度维持在电子部件的操作范围内。

Description

用于头戴式可穿戴设备的热管理

技术领域

本说明书总体上涉及可穿戴设备中的热管理，并且具体地涉及包括电子部件的头戴式可穿戴计算设备中的热管理。

背景技术

可穿戴计算设备可以包括例如头戴式可穿戴设备、手腕穿戴可穿戴设备、手穿戴可穿戴设备吊挂等。头戴式可穿戴设备可以包括例如智能眼镜、头戴装置、护目镜、耳塞等。手腕/手穿戴式可穿戴设备可以包括例如智能手表、智能手环、智能戒指等。可穿戴计算设备可以包括提供可穿戴计算设备的功能的各种类型的电子部件。这些电子部件可能在操作期间产生热，在热未被有效耗散的情况下这可能使部件的操作劣化、影响可穿戴计算设备的功能性、产生用户不适等。可穿戴计算设备的壳体内可用于安装这些电子部件的体积可能由于可穿戴计算设备的形状因素、电子部件在受约束的安装体积内提供期望功能的必要布置以及其他此类因素而在某种程度上受到约束。因此，这种类型的安装环境可能不容易适应用于热的耗散的传统系统和方法。与这些类型的可穿戴计算设备相关联的形状因素中能够提供热管理的壳体或外壳可以维持电子部件和可穿戴计算设备的功能以及用户舒适。

发明内容

根据本文描述的实施方式的系统和方法可以将热管理策略包含到可穿戴计算设备中，这些热管理策略提供有效的热耗散和扩散，同时还保持用于安装电子部件的内部体积并保留可穿戴计算设备的期望的总体形状因素。在一些一般方面中，限定内部体积和外部形状因素的薄壁外壳可以包含嵌入在内层和外层内的成形或赋形(contoured)中间层。中间层可以具有比内层和外层相对更高的导热特性，使得中间层限定用于扩散和/或耗散由安装在薄壁外壳内的电子部件产生的热的热路径。诸如例如热成形、压缩模制、增材制造等的制造技术可以提供此类薄壁外壳的制造，同时保持内部安装体积以及可穿戴计算设备的期望外部形状因素。

在下面的附图和描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。其他特征根据描述和附图以及根据权利要求将变得明显。

附图说明

图1A示出了由用户穿戴的示例可穿戴设备。

图1B是前视图，并且图1C是图1A中所示的示例头戴式可穿戴设备的后视图。

图1D是由用户穿戴的在图1B和图1C中所示的头戴式可穿戴设备的前视图。

图2A是示例头戴式可穿戴设备的示例框架的透视图。

图2B是示例头戴式可穿戴设备的示例框架的俯视图。

图2C是示例头戴式可穿戴设备的示例框架的第一侧视图，并且图2D是示例头戴式可穿戴设备的示例框架的第二侧视图。

图3A是图2A至图2D中所示的示例框架的示例臂部的在图2A中所示的区段A的透视图。

图3B是图3A的沿线B-B获取的剖视图。

图3C是图2A至图2D中所示的示例框架的示例前框架部的透视图。

图3D是图3C的沿线D-D获取的剖视图。

图3E是形成在图3A至图3D中所示的示例外壳的材料的示例叠层的示意图。

图4A至图4C是示出在示例发热部件的操作期间示例外壳的表面温度的表面温度绘制图。

具体实施方式

本公开涉及提供可穿戴计算设备中的热管理的系统和方法。根据本文描述的实施方式的系统和方法提供了将热管理系统包含或集成到可穿戴计算设备的外壳或壳体中。根据本文描述的实施方式的系统和方法提供由安装在可穿戴计算设备的外壳或壳体内的电子部件产生的热的耗散，以维持电子部件的可操作性，维持可穿戴计算设备的功能和/或可操作性，并且在用户穿戴可穿戴计算设备的同时维持用户舒适。

图1A示出了穿戴多个不同的可穿戴设备的用户，这些可穿戴设备包括呈智能眼镜或增强现实眼镜的形式的示例头戴式可穿戴设备100，包括显示能力和计算/处理能力。图1A中所示的示例可穿戴设备还包括呈耳塞的形式的另一示例头戴式可穿戴设备196和呈智能手表的形式的示例手腕穿戴可穿戴设备198。在下文中，仅出于讨论和说明的目的，将关于呈头戴式可穿戴计算设备或智能眼镜或增强现实眼镜的形式的可穿戴计算设备来描述系统和方法。本文将要描述的原理可以应用于其他类型的可穿戴计算设备。

图1B是图1A中所示的示例头戴式可穿戴设备100的前视图，并且图1C是图1A中所示的示例头戴式可穿戴设备100的后视图。图1D是由用户穿戴的示例头戴式可穿戴设备100的前视图。示例头戴式可穿戴设备100包括框架110。框架110包括前框架部120和通过相应的铰链部140可旋转地联接到前框架部的一对镜腿臂部130。前框架部120包括包围呈镜片127的形式的相应光学部的镜圈部123，其中桥接部129连接这些镜圈部123。臂部130在相应镜圈部123的铰链部140处例如可枢转地或可旋转地联接到前框架部120。在一些示例中，镜片127是矫正/处方镜片。在一些示例中，镜片127是包括不必需包含矫正/处方参数的玻璃和/或塑料部的光学材料。

在一些示例中，可穿戴设备100包括显示设备104，该显示设备104能够例如在输出耦合器105处输出视觉内容，使得视觉内容对用户可见。设置在框架110的一部分中。在图1B和图1C中所示的示例中，仅出于讨论和说明的目的，显示设备104被设置在两个臂部130中的一个中。显示设备104可以被设置在两个臂部130中的每一个中，以提供内容的双目输出。

在一些示例中，显示设备104可以是透视近眼显示器。在一些示例中，显示设备104可以被配置为将来自显示源的光投射到用作以一角度(例如，30至45度)安置的分束器的提词器玻璃的一部分上。分束器可以允许反射和透射值，这些反射和透射值允许部分反射来自显示源的光，同时透射通过剩余的光。这样的光学设计可以允许用户例如通过镜片127看到与显示设备104输出的内容(例如，数字图像、用户界面元素、虚拟内容等)一并的世界中的物理项目二者。在一些实施方式中，波导光学器件可以用于描绘显示设备104上的内容。

在一些示例中，头戴式可穿戴设备包括音频输出设备106(诸如，例如，一个或多个扬声器)、照明设备108、感测系统111、控制系统112、至少一个处理器114和面向外的图像传感器116或相机116中的一个或多个。在一些示例中，头戴式可穿戴设备100可以包括注视跟踪设备115，该注视跟踪设备115包括例如一个或多个传感器117，以检测和跟踪眼睛注视方向和移动。可以处理由注视跟踪设备115捕获的数据以检测和跟踪注视方向和移动作为用户输入。在一些示例中，感测系统111可以包括各种感测设备，并且控制系统112可以包括各种控制系统设备，这些控制系统设备包括例如可操作地联接到控制系统112的部件的一个或多个处理器114。在一些示例中，控制系统112可以包括提供在可穿戴计算设备100与其他外部设备之间的信息的通信和交换的通信模块。

在一些示例中，上面关于示例头戴式可穿戴设备100描述的电子部件中的一些或全部被收纳在由框架110的前框架部120和/或镜腿臂部130限定的相应外壳或壳体内。许多因素可以影响这些类型的电子部件在由前框架部120和/或镜腿臂部130限定的相应外壳或壳体中的放置和/或安装。这些因素之一可以包括例如电子部件相对于相应外壳或壳体内可用的安装体积的尺寸和/或配置。这些因素中的另一个可以包括与该特定部件的功能相关联的电子部件的安装位置。这可以包括例如：定位音频输出设备106使得由音频输出设备106输出的音频信号被引导到用户的耳朵，定位图像传感器116以捕获图像传感器116的视场内的物理环境的图像数据，以及其他此类因素。

由于诸如与头戴式可穿戴设备100的框架110相关联的形状因素、内部配置等的考虑，单独地或与上述安装因素一起，难以将典型的热管理/热耗散策略包含到头戴式可穿戴设备100中。例如，在受形状因素、可用内部安装体积等更少约束的安装环境中，可以实现诸如散热器、风扇、热凝胶、热管、金属热耗散结构等元件以将安装温度维持在或低于设定温度阈值限制。缺少这些类型的热管理/热耗散元件可能使得难以将安装的部件维持在或低于最大阈值操作温度。这可能导致电子部件的操作以及由头戴式可穿戴设备100提供的对应体验的热节流(thermal throttling)。缺少这些类型的热管理/热耗散元件和电子部件的持续操作可能导致框架110的外部部分/表面处的局部热点超过期望的触摸温度阈值。这可能导致用户的不适，特别是在用户的头部处或附近的区域中。这可能在可观的时间量内不利地影响头戴式可穿戴设备的可穿戴性，从而使功能和/或效用劣化。

因此，在没有有效的热管理的情况下，由于被收纳在由前框架部120和/或臂部130限定的外壳或壳体内的电子部件的操作而产生的热可能会使电子部件的可操作性/功能和/或头戴式可穿戴设备100的可操作性/功能劣化。根据本文描述的实施方式的系统和方法提供了将热管理系统包含到具有稍微有限的形状因素的这种外壳或壳体中的问题的方案，以保持电子部件和/或其中安装有电子部件的可穿戴设备的可操作性和/或功能，并且在使用头戴式可穿戴设备期间保持用户的舒适。根据本文描述的实施方式的系统和方法提供了包含和/或集成到由头戴式可穿戴设备的前框架部和/或镜腿臂部限定的一个或多个壳体或外壳中的一个或多个热管理设备。在一些示例中，头戴式可穿戴设备呈一副智能眼镜或增强现实眼镜的形式。根据本文描述的实施方式的系统和方法可以利用材料处理技术来制造表现出非均质热特性的消费产品壳体或外壳。在一些示例中，热缓解设备沿着壳体或外壳的表面分布，以促进由安装在外壳或壳体内的电子部件产生的热到环境的热耗散。使用材料/材料处理来生产具有这种非均质热特性的壳体或外壳可以允许优化对环境的热耗散，同时允许具有动态热输出/耗散要求的电子部件根据特定体验的输出的需要来操作。

图2A是用于头戴式可穿戴设备的示例框架210的透视图。框架210可以与图1A至图1D中所示的示例头戴式可穿戴设备100或其他头戴式可穿戴设备一起使用。图2B是示例框架210的俯视图，图2C是示例框架210的第一侧视图，并且图2D是示例框架210的第二侧视图。图2A至图2D中所示的示例框架210包括前框架部220，该前框架部220通过前框架部220的铰链部240(即，第一铰链部240A和第二铰链部240B)在相应的镜圈部223(即，第一镜圈部223A和第二镜圈部223B)处联接到臂部230(即，第一臂部230A和第二臂部230B)。特别地，第一臂部230A在第一铰链部240A处联接到第一镜圈部223A。第二臂部230B在第二铰链部240B处联接到前框架部220的第二镜圈部223B。在一些示例中，桥接部229在第一镜圈部223A和第二镜圈部223B之间延伸。前框架部220可以限定具有一个或多个内部空间的壳体或外壳，头戴式可穿戴设备的电子部件可以收纳在所述一个或多个内部空间中。第一臂部230A和/或第二臂部230B中的一者或两者可以限定具有一个或多个内部空间的壳体或外壳，头戴式可穿戴设备的电子部件可以被收纳在所述一个或多个内部空间中。因此，前框架部220的至少一些部分和/或镜腿臂部230中的一个或两个可以是至少部分中空的，以在其中限定一个或多个内部空间，电子部件可以被收纳在所述一个或多个内部空间中。

图2A至图2D中所示的示例框架210包括被收纳在框架210的第一臂部230A的内部部分中的一个或多个示例部件250。一个或多个示例部件250被收纳在前框架部220的内部部分中，并且特别地，被收纳在第一镜圈部223A的内部部分中，靠近第一铰链部240A。一个或多个示例部件250被收纳在第二臂部230B的内部部分中。示例部件250可以是例如上述示例头戴式可穿戴设备100的电子部件和/或在示例框架210内限定的内部安装体积中操作的同时选择性地产生热的其他类型的部件。仅出于讨论和说明的目的示出了示例部件250。与所示类似或不同地布置的更多或更少的部件和/或部件的组合可以被安装在示例框架210内限定的内部空间中/收纳在这些内部空间中。本文将要描述的原理能够被应用于布置在示例框架210的其他内部部分内限定的其他内部空间中的其他电子部件和/或部件的组合。类似地，本文将要描述的原理可以应用于其他类型的可穿戴设备中的热管理和热耗散。

如上所述，各种示例部件250的操作可能在由前框架部220和/或臂部230限定的相应外壳内的集中区域中产生热。在没有适当的热管理措施的情况下，由一个或多个部件250的操作产生的热可能导致局部热点，特别是在框架210的形状因素和相关联的受约束安装体积内。在一些情况下，安装在框架210内的部件的持续操作可以产生足够的热以创建局部热点，这些局部热点导致用户不适和/或超过可允许的触摸温度阈值。这些局部热点还可能影响一个或多个部件250的操作和/或头戴式可穿戴设备100的总体操作。例如，处于或高于对应操作温度阈值的一个或多个部件的操作温度可能使得有必要对一个或多个部件的操作进行节流，以及对头戴式可穿戴设备100的一个或多个功能特征进行对应节流。根据本文描述的实施方式的系统和方法可以通过在相应的外壳内沿横向方向移动和/或扩散由一个或多个部件产生的热来解决由于部件250中的一个或多个的操作而产生的热点的问题，以维持部件250中的一个或多个的操作。这可以包括在相应外壳的材料内横向地扩散热，同时使热隔绝以免向相应外壳的一个或多个外表面外平移。这可以将相应外壳中的内部温度维持在设定操作范围内，同时还减少或基本上消除框架210的外表面处的热点，这些热点否则将超过用于头戴式可穿戴设备100的穿戴中的用户舒适的温度阈值。在一些示例中，以这种方式扩散热允许热点随时间变平，从而提供随时间基本上一致的热耗散。

图3A是图2A至图2D中所示的示例框架210的臂部230中的一个的示例性区段的拉近(close in)半透明视图。特别地，图3A是示例框架210的臂部230A的图2A中所示的区段A的拉近半透明视图。图2B是图3A的沿线B-B获取的剖视图。图3C是图2A至图2D中所示的示例框架210的前框架部220的半透明视图。图3D是图3C的沿线D-D获取的剖视图。图3E示意性地示出了形成在图3A至图3D中所示的示例外壳之一的材料的示例叠层。仅出于讨论和说明的目的，图3A至图3D示出了示例部件250在限定于示例框架210的臂部230内和示例框架210的前框架部220内的内部安装体积内的安装。本文将要描述的原理能够被应用于示例框架210的其他部件和/或其他部分。

当头戴式可穿戴设备100由用户穿戴时，图3A和图3B中所示的臂部230的区段被取向成使得臂部230的第一侧231(即，面向用户侧)面向用户的头部，并且臂部230的第二侧232(即，面向世界侧)面向物理环境。如图3A和图3B中所示，臂部230的结构形成限定内部空间350或内部体积350的壳体300或外壳300。由臂部230限定的外壳300的结构包括由定位于第一(内)层310与第二(外)层320之间的中间层330形成的材料。在图3A和图3B中所示的示例布置中，示例部件250在与框架210的臂部230的第一侧231对应的位置处安装在内部空间350中。

在一些示例中，由臂部230的结构限定的外壳300可以是具有集成到或包含到或嵌入到结构中的热管理元件的复合或增材材料外壳。在一些示例中，热管理元件被配置为允许针对部件在相应外壳内的特定部位处的特定安装而定制热的扩散和/或耗散。在一些示例中，第一层310可以限定外壳300的内表面，并且第二层320可以限定外壳300的外表面。在一些示例中，第一层310可以由具有相对低的导热特性(例如，相对低的导热系数)的材料(诸如例如聚碳酸酯基材料、塑料基材料、树脂基材料、环氧基材料和其他此类材料)制成。在一些示例中，第二层320可以由具有相对低的导热特性(例如，相对低的导热系数)的材料(诸如例如聚碳酸酯基材料、塑料基材料、树脂基材料、环氧基材料和其他此类材料)制成。在一些示例中，中间层330可以包括具有相对高的导热特性(诸如例如相对高的导热系数)的材料。例如，中间层330可以包括具有与第一层310和/或第二层320的导热特性相比相对高的导热特性的材料。在一些示例中，第一层310和/或第二层320可以在中间层330的相反侧上限定隔绝层。

在一些示例中，中间层330可以被配置为提供不同水平的导热率。例如，中间层330可以包括多个区段。在一些示例中，多个区段可以由具有不同导热特性或不同导热系数的不同材料制成。在一些示例中，多个区段可以具有不同形状和/或尺寸和/或配置以提供不同导热特性。在一些示例中，多个区段可以基于它们的相应导热特性来布置，以在期望的方向上引导热。

在图3A和图3B中所示的示例中，中间层330包括第一区段331和第二区段332。在图3A和图3B中所示的示例布置中，中间层330的第一区段331的材料的导热系数可以相对较高，诸如具有提供由部件250中的一个或多个部件产生的热的扩散的热特性的材料。具有被配置为扩散热的热特性的材料可以是导热率大于至少一个相邻/邻接材料的导热率的材料。特别地，导热率可以大于每个相邻/邻接材料的导热率。在该示例布置中，第二区段332的导热系数可以相对低。在一些示例中，第二区段332可以由具有几乎不提供传导性的热特性的材料形成，以便抑制热的进一步扩散。具有被配置为抑制进一步扩散热的热特性的材料可以是导热率小于至少一个相邻/邻接材料的导热率的材料。特别地，导热率可以小于每个相邻/邻接材料的导热率。因此，中间层330的第一区段可以被认为是热层或导热层，并且中间层330的第二区段332可以被认为是非热层或隔绝层。在一些示例中，第二区段可以由与第一层310和/或第二层320中的一者或两者类似或基本上相同的材料形成。在一些示例中，中间层330的第二区段332的材料可以表现出隔绝特性，使得来自第一区段331的热不被传播到中间层330的第二区段332中和通过中间层330的第二区段332。

在一些示例中，第一区段331可以被配置成以期望的方式(包括例如相对于一个或多个部件250的期望方向、以期望的速率等)提供热的扩散或耗散。例如，第一区段331的形状可以使由一个或多个部件250产生的热在期望的方向上朝向外壳300的期望部分被抽吸。第一区段331的形状以及第一区段331的周边部与第二区段332的对应周边部之间的界面可以由于第二区段332的导热特性而抑制热从第一区段331进一步扩散或耗散到第二区段332中。因此，第一区段331的与对应的周边第二区段332邻接的边界可以将任何剩余热维持在外壳300的与中间层330的第一区段331对应的部分中。在一些示例中，热沿着中间层330的第一区段331的扩散或耗散的速率可以是基于例如中间层330的第一区段331的材料的导热率。例如，可以在中间层330中使用具有各种不同导热特性的各种不同材料，以提供不同水平的导热率。

图3B示出了由一个或多个部件250产生的热在箭头L的方向上沿着中间层330的第一区段331的横向扩散或耗散。在第一区段331和第二区段332的边界(例如，参见图3B中所示的区域C)处抑制热的进一步扩散或耗散，在这些边界处，第一区段331的周边部邻接区段332的对应周边部。如图3B的小图部分中所示，由一个或多个部件250产生的热通过中间层330的第一区段331被抽吸远离一个或多个部件，并且在方向L1上扩散或耗散。由于与中间层330的第一区段331的材料的导热特性相比第二区段332的材料的相对低的导热特性，抑制了在方向L2上从第一区段331进一步扩散到第二区段332中。类似地，由于与中间层330的第一区段331的材料的导热特性相比第一层310和/或第二层320的材料的相对低的导热特性，抑制了热在箭头T的方向上从中间层330的第一区段331平移扩散或耗散到第一层310和/或第二层320中。

基于与第一层310和/或第二层320的材料的导热特性相比中间层330的材料的相对高的导热特性，由一个或多个部件250产生的热(在图3B中的箭头L1的方向上)的横向扩散允许热通过中间层330扩散和耗散并且基本上被维持在中间层330中。也就是说，与第一层310和/或第二层320的导热特性相比中间层330的相对高的导热特性抑制(在图3B中的箭头T的方向上)的平移热扩散。这可以将热基本上维持在中间层330中，并且将第二层320的外表面(限定图3A和图3B中所示的示例框架210的臂部230的外表面)维持在或低于阈值触摸温度，从而在头戴式可穿戴设备100的使用中保持用户舒适。这还可以抑制热通过第一层310进入内部空间350，从而将外壳300内的内部空间350维持在或低于被安装在内部空间350中的一个或多个部件250的阈值操作温度。

在图3B中所示的示例中，一个或多个部件250至少部分地接触中间层330的第一区段331。也就是说，在图3B中所示的示例布置中，第一层310的一部分被切除，使得一个或多个部件250能够至少部分地接触中间层330的第一区段331。在一些示例中，一个或多个部件250可以安装在第一层310上，其中中间层330的第一区段331的材料插设在一个或多个部件250与中间层330的第一区段331之间。当以这种方式布置时，来自在内层310的与一个或多个部件250对应的部分处产生的热点的热可以被传递到中间层330的第一区段331的对应部分中并且如上所述在箭头L1的方向上横向扩散。

在一些示例中，中间层330的配置可以将热在期望方向上的扩散或耗散引导到外壳300的期望区域或部分等。例如，第一区段331的与中间层330的第二区段332的对应周边部337邻接的形状或周边轮廓335可以引导由一个或多个部件250产生的热在期望方向上朝向外壳300的与中间层330的第一区段331的周边轮廓335对应的期望部分的扩散或耗散。如上所提及，热可以通过第一区段331扩散或耗散，并且可以基于中间层330的第一区段331和第二区段332的相对热特性而被抑制扩散或耗散到第二区段332中。因此，可以至少部分地通过第一区段331相对于形成外壳300的结构的中间层330的第二区段332的形状和/或轮廓来控制热的扩散和/或耗散。

可以采用类似的途径来提供在示例框架210的前框架部220中的热的扩散或耗散。当头戴式可穿戴设备100由用户穿戴时，图3C和图3D中所示的前框架部220被取向成使得：前框架部220的第一侧221(即，面向用户侧)面向用户的头部，并且前框架部220的第二侧222(即，面向世界侧)面向物理环境。前框架部220的结构形成限定内部空间385或内部体积385的壳体380或外壳380。在图3C和图3D中所示的示例中，仅出于讨论和说明的目的，一个或多个部件250被安装在前框架部220的靠近铰链部240的一部分中。

由前框架部220限定的外壳380的结构可以包括与上面关于图3A和图3B中所示的臂部230描述的材料的叠层类似的材料的叠层。也就是说，材料可以包括定位于第一(内)层310与第二(外)层320之间的中间层330。前框架部220的材料可以与臂部230的材料相同/类似或不同。如上所述，前框架部220的结构可以包括复合或增材材料外壳，该复合或增材材料外壳具有集成到或包含到或嵌入到结构中的热管理元件，从而允许针对外壳380内的特定部位处的部件的特定安装而定制热的扩散和/或耗散。在一些示例中，第一层310可以限定外壳380的内表面，并且第二层320可以限定外壳380的外表面。中间层330可以包括具有特别是与第一层310和/或第二层320的导热特性相比相对高的导热特性的材料。在一些示例中，第一层310和/或第二层320可以在外壳380的中间层330的相反侧上限定隔绝层。

图3C和图3D中所示的中间层330的结构可以在概念上类似于上面关于图3A和图3B描述的中间层330的结构，包括：由具有相对高的导热特性的材料制成的第一区段331，以提供由一个或多个部件250产生的热的扩散或耗散；以及具有相对更低的导热特性(即，几乎不提供导热)的第二区段332，使得来自第一区段331的热不被传播到中间层330的第二区段332中和通过中间层330的第二区段332。

如上所述，第一区段331可以被配置成以期望的方式(包括例如相对于一个或多个部件250的期望方向、以期望的速率等)提供热的扩散或耗散。这可以允许系统将内部空间385中的温度维持在或低于一个或多个部件的阈值操作温度，并且将前框架部220的外表面处的触摸温度维持在或低于触摸温度阈值。例如，第一区段331的形状可以使由一个或多个部件250产生的热在期望的方向上朝向外壳300的期望部分(诸如，远离用户的面部)被抽吸到外壳的其中没有安装部件的部分等中。第一区段331的形状以及第一区段331的周边部与第二区段332的对应周边部之间的界面可以由于第二区段332的导热特性而抑制热从第一区段331进一步扩散或耗散到第二区段332中。

与上面关于图3A和图3B描述的臂部230中的横向热耗散一样，中间层330的第一区段331和第二区段332的配置(即，形状、周边轮廓、厚度等)提供由安装在外壳380的内部空间385中的一个或多个部件250产生的热的横向扩散，同时抑制热的平移扩散。例如，中间层330的第一区段331和第二区段332可以被配置为将由一个或多个部件产生的热被抽吸远离用户的面部并进入到外壳380的其中没有安装部件或安装很少部件的部分中。

中间层330的第二区段332的相对更低的导热特性以及第一层310和第二层320的与中间层330相比相对更低的导热特性将热基本上维持在中间层330的第一区段331中。这可以将第二层320的外表面(限定示例框架210的前框架部220的外表面)维持在或低于阈值触摸温度，从而在头戴式可穿戴设备100的使用中保持用户舒适。这还可以抑制热通过第一层310进入内部空间385，从而将外壳380内的内部空间385维持在或低于安装在内部空间385中的一个或多个部件250的阈值操作温度。

如上所提及，在一些示例中，第一层310和/或第二层320可以包括具有相对低的导热特性的材料。在一些示例中，第一层310和/或第二层320可以提供隔绝特性。在一些示例中，第一层310和/或第二层320可以包括聚碳酸酯基材料、塑料基材料、树脂基材料、环氧基材料以及可以具有相对低的导热特性并提供一定水平的隔绝特性的其他此类材料。在一些示例中，第一层310和第二层310是基本上相同的材料。在一些示例中，第一层和第二层320是不同的材料。

在一些示例中，中间层330的至少一部分包括具有相对高的导热特性的材料。此类材料可以包括例如铝基材料、铜基材料、石墨基材料以及能够在形成外壳300的材料的分层堆叠内提供导热的其他材料。在一些示例中，中间层330的至少一部分包括具有相对低的导热特性的材料。此类材料可以包括例如聚碳酸酯基材料、塑料基材料、树脂基材料、环氧基材料以及可以具有相对低的导热特性并提供一定水平的隔绝特性的其他此类材料。在一些示例中，中间层330包括多个区段，该多个区段包括：由具有相对高的导热特性的材料制成的至少一个区段(即，第一区段331)，和由具有相对低的导热特性的材料制成的至少一个区段(即，第二区段332)。

上述热管理策略可以通过在复合或增材材料外壳内包含内层来实现，这些内层使得能够定制调谐其中安装有发热部件的外壳(即，上述外壳300、380和其他此类外壳)内的横向(扩散)和法线(穿透)热路径。当以这种方式配置时，较小的内部体积(即，内部空间350、385)可以容纳离外壳的外表面更近的发热部件的安装，同时还平衡热负载。上述热管理策略可以提供其中安装有发热部件的设备的增加的热耗散表面积，并且使由安装在其中的部件产生的热点变平，从而增加高功率体验的操作时间(以及特别是连续操作时间)，并且允许由具有较小总体形状因素的设备执行总体较高的功率体验。这在图4A和图4B中所示的表面温度绘制图中示出。

图4A(1)是其中安装有发热部件的示例壳体或外壳(诸如上述示例壳体或外壳300、380)或其他此类外壳或壳体的第一侧的表面温度绘制图，并且图4A(2)是其中安装有发热部件的示例壳体或外壳(诸如上述示例壳体或外壳300、380)或其他此类外壳或壳体的第二侧的表面温度绘制图。在图4A(1)和图4A(2)中，外壳由包括多个塑料基层的层叠材料的堆叠制成。如图4A(1)中所示，在没有如上所述的热缓解策略的情况下，发热部件的操作在外壳的安装侧上产生具有大约114摄氏度的峰值温度的热点。在图4A(1)和图4A(2)中所示的示例中，外壳材料经历大约89摄氏度的温度梯度。

图4B(1)是其中安装有发热部件的如图4B(3)中所示的示例外壳(诸如上述示例外壳300、380)或其他此类外壳的第一侧的表面温度绘制图，并且图4B(2)是其中安装有发热部件的如图4B(3)中所示的示例外壳(诸如上述示例外壳300、380)或其他此类外壳的第二侧的表面温度绘制图。在图4B(1)和图4B(2)中，外壳由层叠材料的堆叠制成，该层叠材料的堆叠包括：由塑料基材料形成的内层和外层；以及包括铝材料的在内层与外层之间的中间层。在该示例中，中间层基本上完全包含在外壳的第一层与第二层的匹配表面之间，如图4B(3)中所示。如图4B(1)中所示，通过包含如上所述的嵌入的铝基层，发热部件的操作将外壳的安装侧上的热点的峰值温度减小到大约42摄氏度。在图4B(1)至图4B(3)中所示的示例中，如所示的添加包括铝材料的中间层将温度梯度降低到大约4摄氏度。

图4C(1)是其中安装有发热部件的如图4C(3)中所示的示例外壳(诸如上述示例外壳300、380)或其他此类外壳的第一侧的表面温度绘制图，并且图4C(2)是其中安装有发热部件的如图4C(3)中所示的示例外壳(诸如上述示例外壳300、380)或其他此类外壳的第二侧的表面温度绘制图。在图4C(1)和图4C(2)中，外壳由层叠材料的堆叠制成，该层叠材料的堆叠包括：由塑料基材料形成的内层和外层；以及包括铝材料的在内层与外层之间的中间层。特别地，在该示例中，中间层由结构化铝和塑料材料制成，从而在铝材料放置的区域中限定热路径。也就是说，在该示例中，中间层被赋形或成形以便在外壳中在期望的方向上引导热的扩散或耗散，如图4C(3)中所示。如图4C(1)中所示，通过包含如上所述的嵌入式铝结构化层，发热部件的操作将外壳的安装侧上的热点的峰值温度减小到大约54摄氏度，并且允许对热耗散表面的特定控制。在图4C(1)至图4C(3)中所示的示例中，如所示的添加包括铝材料的中间层将温度梯度降低到大约27摄氏度。

在诸如示例头戴式可穿戴设备100(以及具有相对小的形状因素的其他此类设备)的设备中，为了维持期望的相对小的形状因素，头戴式可穿戴设备100的外壳(诸如示例外壳300、380或其他此类外壳)的典型总体厚度可以在约6.0mm与约15mm之间，其中典型壁厚在约0.6mm与0.8mm之间。传统的材料制作技术不提供将上述类型的热管理措施嵌入到这些类型的薄壁外壳的结构中，同时仍然提供内部安装体积，并且维持期望的相对小的形状因素。

在一些示例中，热成形技术或压缩模制技术可以被适配来生产包括上述示例热管理措施的薄壁外壳(诸如上述外壳300、380或其他此类外壳)。也就是说，热成形技术可以用于生产材料的结合分层堆叠，该材料的结合分层堆叠包括例如塑料基薄膜、热材料片(例如，铝片、铜片、石墨片或其他此类材料)和另一塑料基薄膜。如上所述，热材料片可以被模切(die cut)，使得热材料的形状和/或轮廓将提供用于热耗散的期望热路径。分层膜可以被定位于模具上，其中向模具施加热和/或压力和/或真空以形成具有嵌入作为内层的热材料的材料的结合/层压堆叠。所得的材料的结合/层压堆叠可以形成非均质薄壁外壳。在一些示例中，增材制造技术可以被适配来生产包括上述示例热管理措施的薄壁外壳(诸如上述外壳300、380或其他此类外壳)。例如，增材制造可以用于生产包括上述热材料的薄热结构。可以将呈例如热层的形式的烧结金属基质添加到包括塑料基层的材料的层状堆叠中，以形成期望的外壳。所得的材料的层状堆叠可以形成非均质薄壁外壳。另外，烧结金属基质热结构可以被插入到注射模制机中，用于围绕热层包覆模制或插入模制塑料或其他高流动材料，以产生非均质薄壁外壳。这些制造方法可以产生薄壁结构，这些薄壁结构具有呈智能眼镜或增强现实眼镜的形式的头戴式可穿戴设备所需的总体相对小的形状因素，同时提供热管理/热扩散和耗散，并且还保持内部空间/安装体积以容纳外壳内的部件。

在下文中，描述了一些示例。

示例1：一种可穿戴计算设备可以包括：框架；以及由框架的一部分形成的外壳，外壳限定内部空间。外壳可以包括：限定外壳的内表面的第一层；限定外壳的外表面的第二层；以及定位于第一层与第二层之间的中间层。中间层可以包括：第一区段，第一区段包括第一材料，第一材料具有被配置为扩散由安装在外壳中的内部空间中的至少一个发热部件产生的热的热特性；以及第二区段，第二区段包括第二材料，第二材料具有被配置为抑制热通过外壳进一步扩散的热特性。

示例2：根据示例1所述的可穿戴计算设备，其中所述可穿戴计算设备是头戴式可穿戴计算设备。框架可以包括：前框架部；可旋转地联接到前框架部的第一端部的第一臂部；以及可旋转地联接到前框架部的第二端部的第二臂部。

示例3：根据示例2所述的可穿戴计算设备，其中外壳被限定在前框架部、第一臂部或第二臂部中的至少一个中。

示例4：根据前述示例中任一项所述的可穿戴计算设备，其中第一层可以是聚碳酸酯基材料。第二层可以是聚碳酸酯基材料。中间层的第一区段可以是铝材料、铜材料或石墨材料中的一种。中间层的第二区段可以是聚碳酸酯基材料。第一层、第二层、中间层的第一区段以及中间层的第二区段中的每一个的材料可以与第一层、第二层、中间层的第一区段及中间层的第二区段中的剩余三个的材料分开实现。

示例5：根据前述示例中任一项所述的可穿戴计算设备，其中中间层的第一区段的第一材料的导热系数大于中间层的第二区段的第二材料的导热系数。

示例6：根据前述示例中任一项所述的可穿戴计算设备，其中中间层的第一区段的第一材料的导热系数大于第一层的导热系数；和/或中间层的第一区段的第一材料的导热系数大于第二层的导热系数。

示例7：根据前述示例中任一项所述的可穿戴计算设备，其中外壳包括压缩模制的非均质热耗散外壳，压缩模制的非均质热耗散外壳包括材料的结合分层堆叠，材料的结合分层堆叠包括第一层、第二层和中间层。

示例8：根据示例7所述的可穿戴计算设备，其中第一层是薄膜塑料基层；中间层是热材料的赋形片，热材料的赋形片限定从至少一个发热部件通过外壳的热路径；并且第二层是薄膜塑料基层。

示例9：根据示例1至示例6中任一项所述的可穿戴计算设备，其中外壳包括由材料的层压堆叠形成的烧结非均质热耗散外壳。第一层可以是塑料基层。中间层可以是烧结金属基质层。第二层可以是塑料基层。

示例10：根据前述示例中任一项所述的可穿戴计算设备，其中中间层的第一区段的周边轮廓对应于外壳中的用于扩散由至少一个发热部件产生的热的热路径。

示例11：根据前述示例中任一项所述的可穿戴计算设备，其中中间层的第二区段的周边轮廓与中间层的第二区段的周边轮廓互补，使得第一区段与第二区段之间的边界抑制热的进一步扩散。

示例12：一种头戴式可穿戴计算设备可以包括框架。框架可以包括：前框架部；以及联接到前框架部的相反端部的一对臂部。头戴式可穿戴计算设备可以包括由前框架部或该一对臂部中的一个臂部中的至少一个形成的外壳，该外壳限定内部空间。外壳可以包括：限定外壳的内表面的第一层；限定外壳的外表面的第二层；以及定位于第一层与第二层之间的中间层，中间层包括热层。热层的形状可以限定用于扩散由安装在外壳中的内部空间中的至少一个发热部件产生的热的热路径。热层的导热系数可以大于第一层的导热系数，并且大于第二层的导热系数，以便抑制热从热层平移扩散到第一层和第二层中。

示例13：根据示例12所述的头戴式可穿戴设备，其中中间层包括与热层横向相邻定位的隔绝层，其中热层的导热系数大于隔绝层的导热系数，以便抑制热从热层横向扩散到隔绝层中。

示例14：根据示例12或示例13所述的头戴式可穿戴计算设备，其中热层的周边轮廓对应于外壳中的用于扩散由至少一个发热部件产生的热的热路径；并且隔绝层的周边轮廓与热层的周边轮廓互补，使得热层与隔绝层之间的边界抑制热的进一步扩散。

示例15：根据示例12至示例13中任一项所述的头戴式可穿戴计算设备，其中第一层可以是聚碳酸酯基材料。第二层可以是聚碳酸酯基材料。中间层的热层可以是铝材料、铜材料或石墨材料中的一种。中间层的隔绝层可以是聚碳酸酯基材料。第一层、第二层、中间层的热层和中间层的隔绝中的每一个的材料可以与第一层、第二层、中间层的热层和中间层的隔绝层中的剩余三个的材料分开实现。

示例16：根据示例12至示例14中任一项所述的头戴式可穿戴计算设备，其中外壳包括压缩模制的非均质热耗散外壳，压缩模制的非均质热耗散外壳包括材料的结合分层堆叠，材料的结合分层堆叠包括第一层、第二层和中间层。第一层可以是薄膜塑料基层。热层可以是热材料的赋形片，热材料的赋形片限定从至少一个发热部件通过外壳的热路径。第二层可以是薄膜塑料基层。

示例17：根据示例12所述的头戴式可穿戴计算设备，其中外壳包括由材料的层压堆叠形成的烧结非均质热耗散外壳。第一层可以是塑料基层。热层可以是烧结金属基质层。第二层可以是塑料基层。

本文公开的特定结构和功能细节出于描述示例实施例的目的仅仅是代表性的。然而，示例实施例可以以许多替代形式体现，并且不应被理解为仅限于本文阐述的实施例。

本文使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制实施例。如本文使用的，除非上下文另有清楚指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”还旨在包括复数形式。还将理解，术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”当在本说明书中使用时指定所提及的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。

将理解，当元件被称为“联接”、“连接”到另一元件或“响应”于另一元件或在另一元件“上”时，该元件可以直接联接、连接到该另一元件或响应于该另一元件或在该另一元件上，或者也可以存在中间元件。相比之下，当元件被称为“直接联接”、“直接连接”到另一元件或“直接响应”于另一元件或者“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任何或所有组合。

为了易于描述，本文中可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，以描述如图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。将理解，空间相对术语旨在涵盖除图中描绘的取向之外的设备在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的设备翻转，那么被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将被取向为在其它元件或特征“上方”。因此，术语“下方”可以涵盖上方和下方两个取向。设备可以以其他方式被取向(旋转70度或处于其它的取向)，并且本文使用的空间相对描述符可以被相应地解释。

本文参考剖视图描述构思的示例实施例，剖视图是示例实施例的理想化实施例(和中间结构)的示意图。因此，应预料到作为例如制造技术和/或公差的结果而引起的从图示的形状的变化。因此，描述的构思的示例实施例不应被理解为限于本文示出的区域的特定形状，而是将包括例如由制造而引起的形状的偏差。因此，附图中示出的区域在本质上是示意性的，并且它们的形状不旨在示出设备的区域的实际形状，并且不旨在限制示例实施例的范围。

将理解，尽管术语“第一”、“第二”等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。因而，在不偏离当前实施例的教导的情况下，“第一”元件可以被命名为“第二”元件。

除非另外定义，否则本文使用的术语(包括技术和科学术语)具有如这些构思所属的领域的普通技术人员通常理解的相同含义。还将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些术语应该被解释为具有与它们在相关领域和/或本说明书的场境中的含义一致的含义，并且将不在理想化或过于正式的意义上解释，除非在本文明确地如此定义。

虽然如本文描述的已经说明了所述实施方式的某些特征，但对于本领域技术人员而言现在将想到很多修改、替代、改变以及等同物。因此，应理解，随附权利要求书旨在涵盖如落入实施方式的范围内的此类修改和改变。应当理解，它们仅以示例而非限制的方式呈现，并且可以进行形式和细节上的各种改变。可以以除了互斥组合之外的任何组合来组合本文描述的装置和/或方法的任何部分。本文描述的实施方式可以包括所描述的不同实施方式的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。

Claims (17)

1.一种可穿戴计算设备，包括：

框架；

由所述框架的一部分形成的外壳，所述外壳限定内部空间，所述外壳包括：

第一层，所述第一层限定所述外壳的内表面；

第二层，所述第二层限定所述外壳的外表面；以及

中间层，所述中间层定位于所述第一层与所述第二层之间，所述中间层包括：

第一区段，所述第一区段包括第一材料，所述第一材料具有被配置为扩散由安装在所述外壳中的所述内部空间中的至少一个发热部件产生的热的热特性；以及

第二区段，所述第二区段包括第二材料，所述第二材料具有被配置为抑制热通过所述外壳进一步扩散的热特性。

2.根据权利要求1所述的可穿戴计算设备，其中，所述可穿戴计算设备是头戴式可穿戴计算设备，并且其中，所述框架包括：

前框架部；

第一臂部，所述第一臂部可旋转地联接到所述前框架部的第一端部；以及

第二臂部，所述第二臂部可旋转地联接到所述前框架部的第二端部。

3.根据权利要求2所述的可穿戴计算设备，其中，所述外壳被限定在所述前框架部、所述第一臂部或所述第二臂部中的至少一个中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴计算设备，其中，

所述第一层是聚碳酸酯基材料；

所述第二层是聚碳酸酯基材料；

所述中间层的所述第一区段是铝材料、铜材料或石墨材料中的一种；

所述中间层的所述第二区段是聚碳酸酯基材料。

5.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴计算设备，其中，所述中间层的所述第一区段的所述第一材料的导热系数大于所述中间层的所述第二区段的所述第二材料的导热系数。

6.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴计算设备，其中，

所述中间层的所述第一区段的所述第一材料的导热系数大于所述第一层的导热系数；和/或

所述中间层的所述第一区段的所述第一材料的导热系数大于所述第二层的导热系数。

7.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴计算设备，其中，所述外壳包括压缩模制的非均质热耗散外壳，所述压缩模制的非均质热耗散外壳包括材料的结合分层堆叠，所述材料的结合分层堆叠包括所述第一层、所述第二层和所述中间层。

8.根据权利要求7所述的可穿戴计算设备，其中，

所述第一层是薄膜塑料基层；

所述中间层是热材料的赋形片，所述热材料的赋形片限定从所述至少一个发热部件通过所述外壳的热路径；并且

所述第二层是薄膜塑料基层。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的可穿戴计算设备，其中，所述外壳包括由材料的层压堆叠形成的烧结非均质热耗散外壳，其中：

所述第一层是塑料基层；

所述中间层是烧结金属基质层；并且

所述第二层是塑料基层。

10.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴计算设备，其中，所述中间层的所述第一区段的周边轮廓对应于所述外壳中的用于扩散由所述至少一个发热部件产生的热的热路径。

11.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴计算设备，其中，所述中间层的所述第二区段的周边轮廓与所述中间层的所述第二区段的所述周边轮廓互补，使得所述第一区段与所述第二区段之间的边界抑制热的进一步扩散。

12.一种头戴式可穿戴计算设备，包括：

框架，所述框架包括：

前框架部；以及

一对臂部，所述一对臂部联接到所述前框架部的相反的端部；

外壳，所述外壳是由所述前框架部或所述一对臂部中的一个臂部中的至少一个形成的，所述外壳限定内部空间，所述外壳包括：

第一层，所述第一层限定所述外壳的内表面；

第二层，所述第二层限定所述外壳的外表面；以及

中间层，所述中间层定位于所述第一层与所述第二层之间，所述中间层包括热层，

其中，所述热层的形状限定用于扩散由安装在所述外壳中的所述内部空间中的至少一个发热部件产生的热的热路径，并且

其中，所述热层的导热系数大于所述第一层的导热系数，并且大于所述第二层的导热系数。

13.根据权利要求12所述的头戴式可穿戴设备，其中，所述中间层包括与所述热层横向相邻定位的隔绝层，其中所述热层的导热系数大于所述隔绝层的导热系数。

14.根据权利要求12或13所述的头戴式可穿戴计算设备，其中，

所述热层的周边轮廓对应于所述外壳中的用于扩散由所述至少一个发热部件产生的热的热路径；并且

所述隔绝层的周边轮廓与所述热层的周边轮廓互补，使得所述热层与所述隔绝层之间的边界抑制热的进一步扩散。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的头戴式可穿戴计算设备，其中，

所述第一层是聚碳酸酯基材料；

所述第二层是聚碳酸酯基材料；

所述中间层的所述热层是铝材料、铜材料或石墨材料中的一种；并且

所述中间层的所述隔绝层是聚碳酸酯基材料。

16.根据权利要求12至14中任一项所述的头戴式可穿戴计算设备，其中，所述外壳包括压缩模制的非均质热耗散外壳，所述压缩模制的非均质热耗散外壳包括材料的结合分层堆叠，所述材料的结合分层堆叠包括所述第一层、所述第二层和所述中间层，其中，

所述第一层是薄膜塑料基层；

所述热层是热材料的赋形片，所述热材料的赋形片限定从所述至少一个发热部件通过所述外壳的热路径；并且

所述第二层是薄膜塑料基层。

17.根据权利要求12所述的头戴式可穿戴计算设备，其中，所述外壳包括由材料的层压堆叠形成的烧结非均质热耗散外壳，其中：

所述第一层是塑料基层；

所述热层是烧结金属基质层；并且

所述第二层是塑料基层。