CN206036973U - 散热设备和用于机动车辆的光学模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及散热设备（1）和用于机动车辆的光学模块。所述散热设备包括：第一部件（2），所述第一部件包括多个翅片（3）并且被以针对其热交换能力选择的金属材料通过挤压方法生成；至少一个第二部件（4），所述至少一个第二部件由热塑性材料制成，并且包括用于将所述设备固定在光学模块上的至少一个固定装置（5），第二部件（4）被包覆模制到第一部件（2）上。

Description

散热设备和用于机动车辆的光学模块

技术领域

本实用新型特别涉及机动车辆照明设备的技术领域并且特别公开了装配在该种类车辆中的前灯。

更具体地，本实用新型的目的是旨在装配在至少一个机动车辆光学模块中的散热设备。更精确地，该设备是翅片式散热器类型的。该种类的设备允许基于由热空气沿着翅片相对于重力的自然向上运动引起的对流而使由光学模块的光源生成的热耗散。

背景技术

车辆前灯大致由透明外部透镜所闭合的壳体组成，一个或多个光束穿过所述透明外部透镜而出现。该壳体保持至少一个光学模块，所述至少一个光学模块主要地包括光源和光学系统，所述光学系统能够改变由光源生成的光的至少一个参数，以用于将光束发射通过光学模块。光学系统包括光学部件，所述光学部件例如由以下各项组成，即，反光镜、透镜、漫反射部件或准直仪或能够改变由光源生成的光的参数中的至少一个的任何其它设备，所述参数诸如为其平均反射和/或其方向。

由于其较低的能量消耗和获得的照明质量，因而技术发展倾向于偏爱由至少一个LED(发光二极管)组成的光源的使用。LED不全方向地发光，而是与其它光源相比以更方向性方式发光。LED的紧凑尺寸和其方向性光辐射允许光学模块的尺寸被减小和其结构被简化，同时此外使其更容易在壳体中形成一体。与LED相关联的光学系统允许由LED直接地发出的光沿着光在光学模块外部出现的总方向再发送，所述总方向特别对应于前灯发出的光束的发射方向。

然而，在操作过程中，LED产生可以损害其操作的热，因为LED的温度上升越多，LED的光通量下降越多。

在本领域已知的是，LED设置有散热器，散热器有利地设置有翅片，散热器被布置成鳍状散热器或类似的元件。该种类的散热器特别被组织成支撑安装在电子控制板上的LED，并且包括多个整体上平坦的翅片。该耗散器允许被光源耗散的热被传导至耗散器翅片。这些翅片允许优化在其表面和空气之间发生的热交换，从而当空气与翅片接触时，所述空气被再加热。

待克服的第一个困难是，识别最优化由翅片提供的热交换表面和配置有对于其冷却必要的装置的光学模块的整体尺寸之间的折中。还应该考虑到，LED冷却装置的布置依赖于LED冷却装置根据其操作功率而生成的热，但是还依赖于可获得的尺寸。

为优化由翅片提供的热交换表面，在本领域已知的是散热设备用金属材料制成。该种类材料的使用涉及特定的制造步骤，诸如压铸或条带弯曲等，并且可能要求许多零件的装配。

另一困难是将各种复杂形式的该种类的设备集成在光学模块的内侧。特别地，这涉及以简单的工业方式获得需要的形式，使得设备可以适于光学模块的形式并且执行诸如固定至模块的固定功能的功能。

为解决可获得的尺寸和由金属材料制成的翅片的一体化的该问题，通常建议通过压铸金属材料而制造散热设备。

然而，虽然该种类的制造方法提供生产改变的和复杂的形式的自由，但是由于与原材料相比铸造材料的热性能的损耗，因而该制造方法涉及对使用的材料的约束，并且因此将选择限制至具有较高热交换能力的材料。当最优化设备和空气之间的热交换时，金属材料仍然是最好的材料。此外，与脱模相关联的限制不允许一组翅片通过完全优化的交换表面而被实现。

实用新型内容

本实用新型的目标是通过供应旨在装配在至少一个光学模块中的散热器而克服这些缺点，所述至少一个光学模块包括具有简单设计、紧凑尺寸和有效冷却性能的机动车辆照明和/或信号指示设备。

本实用新型实现该目标在于散热设备以通过包覆模制而被添加的两个零件被实现：一个零件承担用于冷却的翅片，并且通过挤压金属材料而形成；另一个零件承担固定装置，并且以热塑性材料制成以被包覆模制到第一零件上。

因此，本实用新型的目的涉及旨在装配在至少一个机动车辆光学模块中的散热设备。设备包括：

-第一部件，所述第一部件包括多个翅片并且被以针对其热交换能力选择的金属材料通过挤压方法生成；

-至少一个第二部件，所述至少一个第二部件由热塑性材料制成，并且包括用于将所述散热设备固定在光学模块上的至少一个固定装置，第二部件被包覆模制到第一部件上。

散热设备因此包括两个部件，每个部件都以一种材料并且根据与其在设备中的功能相关的方法被生成。

第一部件通过挤压金属材料而被生成的事实表示，设备和周围空气之间的热交换从而被优化并且与其通过压铸而被生产相比很大程度上被改进，同时由于第一部件被第二部件包覆模制而允许更容易一体形成至任何类型的光学模块中。

此外，包覆模制方法允许很快和容易生产，在第二部件添加至第一部件的同时发生对第二部件的生产。

金属材料有利地从包括以下各项的组中选择：铝、镁、铜和这些材料中的至少一个的合金。金属材料优选地是铝。与以压铸的铝制成的散热器相比，挤压成型的铝散热器呈现大约两倍的导热率。

根据优选实施例，热塑性材料是导热的。

因此，与已知的设备相比，根据本实用新型的设备提供双重优点：根据本实用新型的设备具有与设备的机加工的便利性组合而整体上仍然增加的热性能。

该热塑性材料可以包括从具有以下各项的组中选择的热塑性树脂：聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚邻苯二甲酰胺、聚(丙烯酸)。该热塑性材料可以同样地包括从具有以下各项的组中分别或组合选择的填充物：纳米颗粒、硫化锌、 氮化硼、碳基颗粒、铜和铜合金(黄铜)。

本实用新型同样地涉及包括根据本实用新型的至少一个散热设备的机动车辆光学模块。

模块优选地包括具有至少一个发光二极管的至少一个光源。

本实用新型同样地涉及用于旨在装配在至少一个机动车辆光学模块中的散热设备的生产方法。方法包括以下步骤：

-包括多个翅片的第一部件被以针对其热交换能力选择的金属材料借助于挤压方法生成；

-以热塑性材料形成的至少一个第二部件被包覆模制到第一部件上，第二部件包括将设备固定到光学模块上的至少一个装置。

从包括铝、镁、铜和这些材料中的至少一个的合金的组中选择的金属材料被有利地使用。

根据优选实施例，导热的热塑性材料被使用。

例如可以使用包括从具有以下各项的组中选择的热塑性树脂的热塑性材料：聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚邻苯二甲酰胺、聚(丙烯酸)。包括从具有以下各项的组中单独或组合选择的填充物的热塑性材料也可以被使用：纳米颗粒、硫化锌、氮化硼、碳基颗粒、铜和铜合金(黄铜)。

附图说明

通过研读以示例方式而非以任何限制性方式提供的附图将更容易理解本实用新型，其中：

图1图示了在三维空间中观察到的根据本实用新型的散热设备的示例性实施例。

图2图示了穿过图1的设备的横向截面。

具体实施方式

现在参照图示了根据本实用新型的散热设备1的示例性实施例的图1。

散热设备1包括：

-第一元件2，所述第一元件包括多个翅片3并且被以针对其热交换能力选择的金属材料通过挤压方法生成；

-至少一个第二部件4，所述至少一个第二部件由热塑性材料制成，并且包括将设备1固定在光学模块上的至少一个固定装置5；第二部件4被包覆模制到第一部件2上。

第一部件2的主要功能是耗散由诸如发光二极管(LED)的光源生成的热。

为此，第一部件2包括携带在基部上的多个翅片3。基于由热空气沿着翅片相对于重力自然向上运动引起的对流，翅片允许由光学模块的光源生成的热被耗散。

因此，翅片3越精细，第一部件2可以包括越多的翅片3并且，因此，第一部件与空气的交换表面越大，允许优化在翅片的表面和空气之间发生的热交换，从而当空气与翅片接触时，所述空气被再加热。

第一部件2被通过挤压方法生成，由于该种类的方法允许非常精细的翅片被生成，从而最大化第一部件2和空气之间的交换表面。该种类的挤压方法是以下过程，在所述过程中，压缩材料被迫使穿过具有待获得的零件的横截面的模具。从而，第一部件2被连续形成。根据图1图示的示例，通道的截面对应于图2所示的第一部件2的形状。

来自光源和由第一部件2回收的热朝翅片3传输使得热交换发生。

为此，第一部件2被以针对其热交换能力选择的金属材料生成，即，其将获得的热朝在这种情况下为空气的另一环境转移的能力。

因此，下述金属材料中的一个被优选地用于产生第一部件2：铝、镁、铜和这些材料中的至少一个的合金。

第一部件2，热交换器，旨在被固定到光学模块上。

为此，设备1包括具有用于将设备1固定到光学模块上的至少一个固定装置5的第二部件4。

根据图1的示例，设备包括五个固定装置5，每个固定装置都由能够接收诸如铆钉、螺钉等的系统的孔组成。

根据另一示例性实施例，固定装置5例如是接合装置。

热塑性材料被使用以产生该第二部件4。实际上，该材料允许零件通过模制被生成，并且能使零件具有被精细地生产的复杂形状。

为将该第二部件4增加至第一部件2，第二部件4被包覆模制到第一部件2上。这也允许第二部件4在部件4被添加至第一部件2的同时被生成。

例如，第一部件2可以被放置在压缩模型的腔中，然后热塑性材料可以定位在腔中。模型被闭合，并且压力被施加以使材料流动，使得材料适合腔的形状，同时对第一部件2包覆模制。

第一部件2同样地可以被放置在注射模型的腔中。模型然后被闭合，并且热塑性材料以此方式被喷射，使得热塑性材料适合腔的形状，同时对第一部件2包覆模制。

该种类的包覆模制的结果如图2所示。

根据图2的示例性实施例，第一部件2包括从支撑所述翅片的基部垂直于翅片延伸的侧向延伸部。这些延伸部允许保持部件2、4从而便于包覆模制。

此外，这些延伸部允许第一部件2的其余部分处于自由状态，使得所述其余部分执行其与空气热交换的热交换器的功能并且很好地执行其散热功能。

根据优选实施例，使用的热塑性材料是导热的，以改善散热设备1的热性能，使该设备成为较高热性能设备。

该设备1提供与在本领域已知的设备相比双重的优点：设备1具有与设备的机加工的便利性组合而整体上增加的热性能。

本领域的技术人员熟悉导热的热塑性材料。

在本实用新型的框架中，热塑性材料优选地被选择，其导热率大于10W.m^-1.K^-1。导热率表示在1开/米的温度梯度下每单位表面和时间内转移的热能的量。

包括热塑性树脂和填充物的热塑性材料可以被使用，其特性、形状和尺寸被选择以增加单独有树脂时的导热率。

从包括以下各项的组中选择的热塑性树脂可以被使用：聚酰胺、 聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚邻苯二甲酰胺、聚(丙烯酸)。

从包括以下各项的组中选择的填充物可以被使用：纳米颗粒、硫化锌、氮化硼、碳基颗粒、铜和铜合金(黄铜)。

下述导热的热塑性材料可以被使用，例如：

-诸如文件US7902283中描述的组合物。该种类的组合物包括聚酰胺基体(matrix)和分散在基体中的硫化锌。

-诸如文件WO0196458中描述的组合物。该种类的组合物包括具有颗粒的基体，颗粒的形状和尺寸被选择以获得具有较低填充率的导热率。

-诸如文件US6162849中描述的组合物。该种类的组合物包括热塑性聚合物，热塑性聚合物在重量上至少60％是至少50微米的平均尺寸的氮化硼粉末和粘合剂的混合物。该种类的组合物具有大于15W.m^-1.K^-1的导热率。

-诸如文件US8685534中描述的组合物。该种类的组合物包括树脂基体和具有增加的导热率的填充物。具有增加的导热率的填充物与基体连续形成有机-无机复合物，并且填充物具有在3和100之间的纵横比。填充物大致地均匀分布在基体中并且基本在相同方向上对准。

-诸如文件US821662中描述的组合物。该种类的组合物包括高度结构化的树脂基体和具有较高导热率的填充物。具有较高导热率的填充物具有在1nm和1000nm之间的长度，并且具有在3和100之间的纵横比。

-诸如文件KR101139412中描述的组合物。该种类的组合物包括重量占30％至80％的热塑性树脂，重量占10％至60％的包括球形和板形的绝缘填充物的混合物和重量占10％至50％的无机纤维。

根据本实用新型的散热设备1旨在装配在机动车辆前灯的至少一个光学模块中。

本实用新型同样地涉及包括根据本实用新型的至少一个散热设备1的机动车辆光学模块。

该光学模块可以同样地包括具有至少一个发光二极管(LED)的 至少一个光源。

本实用新型同样地涉及生成根据本实用新型的散热设备1的方法。方法包括以下步骤：

-包括多个肋部3的第一部件2被以针对其热交换能力选择的金属材料借助于挤压方法生成；

-通过以热塑性材料形成的至少一个第二部件4而在第一部件上执行包覆模制，第二部件4包括用于将设备1固定在光学模块上的至少一个固定装置5。

根据优选实施例，导热的热塑性材料被使用。

例如，包括从具有以下各项的组中选择的热塑性树脂的导热的热塑性材料可以被使用：聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚邻苯二甲酰胺、聚(丙烯酸)。

该树脂可以与从具有以下各项的组中单独或组合选择的填充物相关联：纳米颗粒、硫化锌、氮化硼、碳基颗粒、铜和铜合金(黄铜)。

Claims (4)

1.一种散热设备(1)，所述散热设备用于装配在至少一个机动车辆光学模块中，其特征在于，所述散热设备包括：

-第一部件(2)，所述第一部件包括多个翅片(3)并且被以针对其热交换能力而选择的金属材料通过挤压方法生成；

-至少一个第二部件(4)，所述至少一个第二部件由热塑性材料制成，并且包括用于将所述散热设备固定在光学模块上的至少一个固定装置(5)，第二部件(4)被包覆模制到第一部件(2)上。

2.根据权利要求1所述的散热设备，其特征在于，

热塑性材料是导热的。

3.一种用于机动车辆的光学模块，其特征在于：

所述光学模块包括根据前述权利要求中的任一项所述的至少一个散热设备(1)。

4.根据权利要求3所述的用于机动车辆的光学模块，其特征在于，包括具有至少一个发光二极管的至少一个光源。