CN208997969U - 一种一体化高效散热及光效优化的led车灯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，包括灯柱壳体、扁平热管、尾部散热鳍片、陶瓷基板、LED芯片、电路板和光学透镜，扁平热管通过胀管方式紧贴灯柱壳体内壁，冷端与尾部散热鳍片焊接，陶瓷基板通过灯柱壳体表面的凹槽底部通孔焊接在扁平热管表面，LED芯片封装在陶瓷基板上，电路板插在扁平热管与灯柱壳体内壁之间的槽道中，与陶瓷基板上的电极线连接，光学透镜摆置在灯柱壳体的凹槽表面上；本实用新型利用扁平热管实现LED高热流散热，并将光学透镜设计与车灯生产工艺结合，实现光源出射光斑可控，并且通过一体化制备，提升车灯散热效果，减少工艺流程，提高生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED车灯制造技术领域，具体涉及一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯及制备方法。
背景技术
LED具有绿色环保、节能高效、工作电压低（3V左右）、安全、寿命长（可达10万小时）、色彩丰富、体积小、响应速度快、耐振动、易维护等显著优点。由于LED光源的诸多优点，LED车灯已经为越来越多的汽车厂商所青睐。然而LED灯热流密度较大，车灯的热管理具有特殊性，需要考虑车灯空间条件以及车灯内腔的环境温度等诸多因素。汽车前大灯内腔容积较小，而传统散热器散热效果有限，难以在狭窄的空间条件下满足散热要求。
根据车灯设计的标准，作为近光灯使用的车灯，出射光斑需要具有清晰的明暗截止线；作为远光灯使用的车灯，出射光斑需要形成汇聚光斑。车灯出射光斑可通过对光学透镜的设计进行控制，然而目前LED车灯尚存在光学透镜设计不成熟，制造工艺复杂等问题。
实用新型内容
有鉴于此，为解决上述现有技术中的问题，本实用新型提供了一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯及制备方法，利用扁平热管实现LED高热流散热，并将光学透镜设计与车灯生产工艺结合，实现光源出射光斑可控，并且通过一体化制备，提升车灯散热效果，减少工艺流程，提高生产效率。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。
一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，包括灯柱壳体、扁平热管、尾部散热鳍片、陶瓷基板、LED芯片和电路板，所述扁平热管通过胀管方式紧贴灯柱壳体内壁，冷端与尾部散热鳍片焊接，所述陶瓷基板通过灯柱壳体表面的凹槽底部通孔焊接在扁平热管表面，所述LED芯片封装在陶瓷基板上，所述电路板插在扁平热管与灯柱壳体内壁之间的槽道中，与陶瓷基板上的电极线连接。
进一步地，还包括光学透镜，所述光学透镜摆置在灯柱壳体的凹槽表面上。
进一步地，所述灯柱壳体是由铝合金材料制成，通过压铸成型或机加工制造，为中空管状壳体，外表面对称设置有凹槽结构，所述凹槽两侧设有注胶口和排气口，底面设有通孔，所述注胶口、排气口和通孔均通过压铸成型或加工成型，所述灯柱壳体的厚度为4～5mm，所述凹槽深度为0.5～1.5mm。
进一步地，所述扁平热管是由铜基材的铜粉材料制成的烧结型吸液芯热管，厚度为0.5～3.5mm。
进一步地，所述灯柱壳体表面凹槽内部通过胶体封装，所述胶体为荧光胶或硅胶，凹槽内部封装涂覆方式为点胶涂覆、保形涂覆或远程涂覆，凹槽和光学透镜之间通过注胶口和排气口注胶封装。
进一步地，若还包括光学透镜，则凹槽和光学透镜之间通过注胶口和排气口注胶封装。
进一步地，所述陶瓷基板厚度为0.2～0.8mm，所述LED芯片和电极线均设置在陶瓷基板的表面，所述LED芯片与电极线连接。
进一步地，所述电路板为PFC柔性电路板，设有正极和负极外接线路，厚度为0.1～0.5mm。
进一步地，所述光学透镜由高透光性材料制成。
一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、利用压铸成型或机加工制造的铝合金灯柱壳体，壳体为中空管状结构，壳体外表面对称设置有凹槽结构，凹槽底面设有通孔，凹槽两侧有注胶口和排气口；
步骤2、在扁平热管表面均匀涂抹导热硅脂，置于灯柱壳体中央孔内，在200～300℃下加热15～30min，使扁平热管胀在灯柱壳体内壁；热管冷端与尾部散热鳍片焊接，三者形成一体结构；
步骤3、通过凹槽底面通孔，将陶瓷基板焊接于扁平热管表面，锡焊温度为160～200℃，LED芯片和电极线设置在陶瓷基板表面；
步骤4、在扁平热管与灯柱壳体内壁之间的槽道内，插入FPC柔性电路板，并将其电极端与陶瓷基板的电极端焊接一起；
步骤5、在凹槽内部采用点胶涂覆、保形涂覆或远程涂覆的封装方式灌胶封装；若所述一体化高效散热及光效优化的LED车灯还包括光学透镜，则在凹槽表面摆置光学透镜，利用凹槽边缘的注胶口和排气口进行注胶封装，形成一体化光学结构，形成一体化光学结构；加热至100～140℃，保温40～90min；灌封时，由注胶口注入荧光胶，另一端排气口用于平衡气压以保证胶体的顺利流入；
步骤6、固化完毕后，即可得到一体化高效散热及光效优化的LED车灯。
与现有技术比较，本实用新型具有如下的优点及效果：
（1）本实用新型相比于一体化的铝基材灯柱壳体，使用热管作为直接的传热介质，可以大幅度提高散热功率，更好的控制LED芯片的工作温度；将陶瓷基板直接焊接于热管上，减少了中间传热的多层热阻；使用的扁平热管，有效地缩短了对称芯片之间的距离，接近常规卤素灯的发光情况，具有更好的中心发光效果。
（2）本实用新型将光学透镜设计与车灯生产工艺结合，在车灯灯柱壳体的加工过程中，同步加工出经光学设计的凹槽，再配合LED陶瓷基板及灌胶封装，实现对车灯光源出射光斑的形状控制；一体化制备出具有光效优化透镜的LED车灯，简化车灯制造工艺，提高生产效率。
附图说明
图1为本实用新型的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯的结构示意图；
图2为本实用新型的LED车灯的灯柱壳体结构示意图。
图3为本实用新型的灯柱壳体上凹槽的结构示意图。
图4为本实用新型的扁平热管及FPC柔性电路板安装结构的截面图。
图5为本实用新型中以点胶涂覆方式封装的LED车灯灯柱的剖视图。
图6为本实用新型中以保形涂覆方式封装的LED车灯灯柱的剖视图。
图7为本实用新型中以远程涂覆方式封装的LED车灯灯柱的剖视图。
图8为本实用新型中未安装光学透镜以点胶涂覆方式封装的LED车灯灯柱的剖视图。
图1至图8中包括：1 灯柱壳体；2 扁平热管；3 尾部散热鳍片；4 陶瓷基板；5 LED芯片；6电路板；7 胶体；8 光学透镜；9排气口；10 硅胶。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型的具体实施作进一步说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，为本实用新型实施例的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，包括灯柱壳体1、扁平热管2、尾部散热鳍片3、陶瓷基板4、LED芯片5、电路板6和光学透镜8，所述扁平热管2紧贴灯柱壳体1内壁，扁平热管2的冷端与尾部散热鳍片3焊接，所述陶瓷基板4通过灯柱壳体1表面的凹槽底部通孔焊接在扁平热管2表面，所述LED芯片6封装在陶瓷基板4上，如图4所示，所述电路板6插在扁平热管2与灯柱壳体1内壁之间的槽道中，与陶瓷基板4上的电极线连接，所述光学透镜8设置在灯柱壳体1的凹槽表面上。
如图2、图3所示，所述灯柱壳体1是由铝合金材料制成，通过压铸成型或机加工制造，为中空管状壳体，外表面对称设置有凹槽结构，所述凹槽两侧设有注胶口和排气口9，底面设有通孔，所述注胶口、排气口9和通孔均通过压铸成型或加工成型，所述灯柱壳体1的厚度为4～5mm，所述凹槽深度为0.5～1.5mm。
优选的，所述扁平热管2是由铜基材的铜粉材料制成的烧结型吸液芯热管，厚度为0.5～3.5mm。
优选的，所述灯柱壳体1表面凹槽内部与凹槽和光学透镜8之间均通过胶体7封装，所述胶体7为荧光胶或硅胶10，凹槽内部封装涂覆方式为点胶涂覆、保形涂覆或远程涂覆，凹槽和光学透镜8之间通过注胶口和排气口9注胶封装。
优选的，所述陶瓷基板4厚度为0.2～0.8mm。
优选的，所述电路板6为PFC柔性电路板，厚度为0.1～0.5mm。
优选的，所述光学透镜8由高透光性材料PMMA制成。
实施例1
一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯的制备方法，包括如下步骤：
（1）利用压铸成型或机加工制造的铝合金灯柱壳体1，壳体为中空管状结构，壳体外表面对称设置有凹槽结构，凹槽底面设有通孔，凹槽两侧有注胶口和排气口9；
（2）在扁平热管2表面均匀涂抹导热硅脂，置于灯柱壳体1中央孔内，在200℃下加热15min，使扁平热管2胀在灯柱壳体1内壁；热管冷端与尾部散热鳍片3焊接，三者形成一体结构；
（3）通过凹槽底面通孔，将陶瓷基板4焊接于扁平热管2表面，锡焊温度为160℃，LED芯片6和电极线设置在陶瓷基板4表面；
（4）在扁平热管与壳体内壁之间的槽道内，插入FPC柔性电路板，并将其电极端与陶瓷基板的电极端焊接一起；
（5）如图5所示，采用点胶涂覆的封装方式灌胶封装，在凹槽内部灌封荧光胶，在凹槽表面摆置光学透镜8，利用凹槽边缘的注胶口和排气口9进行注胶封装，形成一体化光学结构，加热至100℃，保温40min；灌封时，由注胶口注入荧光胶，另一端排气口用于平衡气压以保证胶体的顺利流入；
（6）固化完毕后，即可得到一体化高效散热及光效优化的LED车灯。
实施例2
一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯的制备方法，包括如下步骤：
（1）利用压铸成型或机加工制造的铝合金灯柱壳体1，壳体为中空管状结构，壳体外表面对称设置有凹槽结构，凹槽底面设有通孔，凹槽两侧有注胶口和排气口9；
（2）在扁平热管2表面均匀涂抹导热硅脂，置于灯柱壳体1中央孔内，在300℃下加热30min，使扁平热管2胀在灯柱壳体1内壁；热管冷端与尾部散热鳍片3焊接，三者形成一体结构；
（3）通过凹槽底面通孔，将陶瓷基板4焊接于扁平热管2表面，锡焊温度为200℃，LED芯片6和电极线设置在陶瓷基板4表面；
（4）在扁平热管与壳体内壁之间的槽道内，插入FPC柔性电路板，并将其电极端与陶瓷基板的电极端焊接一起；
（5）如图6所示，采用保形涂覆的封装方式灌胶封装，将荧光胶均匀涂覆于LED芯片5表面，之后在凹槽内部灌封硅胶10，在凹槽表面摆置光学透镜8，利用凹槽边缘的注胶口和排气口9进行注胶封装，形成一体化光学结构，加热至140℃，保温90min；灌封时，由注胶口注入荧光胶，另一端排气口用于平衡气压以保证胶体的顺利流入；
（6）固化完毕后，即可得到一体化高效散热及光效优化的LED车灯。
实施例3
一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯的制备方法，包括如下步骤：
（1）利用压铸成型或机加工制造的铝合金灯柱壳体1，壳体为中空管状结构，壳体外表面对称设置有凹槽结构，凹槽底面设有通孔，凹槽两侧有注胶口和排气口9；
（2）在扁平热管2表面均匀涂抹导热硅脂，置于灯柱壳体1中央孔内，在250℃下加热20min，使扁平热管2胀在灯柱壳体1内壁；热管冷端与尾部散热鳍片3焊接，三者形成一体结构；
（3）通过凹槽底面通孔，将陶瓷基板4焊接于扁平热管2表面，锡焊温度为180℃，LED芯片6和电极线设置在陶瓷基板4表面；
（4）在扁平热管与壳体内壁之间的槽道内，插入FPC柔性电路板，并将其电极端与陶瓷基板的电极端焊接一起；
（5）如图7所示，采用远程涂覆的封装方式灌胶封装，在凹槽内部灌封硅胶10，之后将荧光胶均匀涂覆于硅胶表面，在凹槽表面摆置光学透镜8，利用凹槽边缘的注胶口和排气口9进行注胶封装，形成一体化光学结构，加热至120℃，保温60min；灌封时，由注胶口注入荧光胶，另一端排气口用于平衡气压以保证胶体的顺利流入；
（6）固化完毕后，即可得到一体化高效散热及光效优化的LED车灯。
实施例4
一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯的制备方法，包括如下步骤：
（1）利用压铸成型或机加工制造的铝合金灯柱壳体1，壳体为中空管状结构，壳体外表面对称设置有凹槽结构，凹槽底面设有通孔，凹槽两侧有注胶口和排气口9；
（2）在扁平热管2表面均匀涂抹导热硅脂，置于灯柱壳体1中央孔内，在250℃下加热15min，使扁平热管2胀在灯柱壳体1内壁；热管冷端与尾部散热鳍片3焊接，三者形成一体结构；
（3）通过凹槽底面通孔，将陶瓷基板4焊接于扁平热管2表面，锡焊温度为180℃，LED芯片6和电极线设置在陶瓷基板4表面；
（4）在扁平热管与壳体内壁之间的槽道内，插入FPC柔性电路板，并将其电极端与陶瓷基板的电极端焊接一起；
（5）如图8所示，采用点胶涂覆的封装方式，在凹槽内部灌封荧光胶，不安装光学透镜，加热至120℃，保温40min；
（6）固化完毕后，即可得到一体化高效散热及光效优化的LED车灯。
综上所述，本实用新型的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯及制备方法，利用扁平热管实现LED高热流散热，并将光学透镜设计与车灯生产工艺结合，实现光源出射光斑可控，并且通过一体化制备，提升车灯散热效果，减少工艺流程，提高生产效率。
Claims (9)
1.一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，其特征在于：包括灯柱壳体（1）、扁平热管（2）、尾部散热鳍片（3）、陶瓷基板（4）、LED芯片（5）和电路板（6），所述扁平热管（2）通过胀管方式紧贴灯柱壳体（1）内壁，冷端与尾部散热鳍片（3）焊接，所述陶瓷基板（4）通过灯柱壳体（1）表面的凹槽底部通孔焊接在扁平热管（2）表面，所述LED芯片（5）封装在陶瓷基板（4）上，所述电路板（6）插在扁平热管（2）与灯柱壳体（1）内壁之间的槽道中，与陶瓷基板（4）上的电极线连接。
2.根据权利要求1所述的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，其特征在于：还包括光学透镜（8），所述光学透镜（8）摆置在灯柱壳体（1）的凹槽表面上。
3.根据权利要求1所述的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，其特征在于：所述灯柱壳体（1）由铝合金材料制成，通过压铸成型或机加工制造，为中空管状壳体，外表面对称设置有凹槽结构，所述凹槽两侧设有注胶口和排气口（9），底面设有通孔，所述注胶口、排气口（9）和通孔均通过压铸成型或加工成型。
4.根据权利要求1所述的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，其特征在于：所述扁平热管（2）是由铜基材的铜粉材料制成的烧结型吸液芯热管，厚度为0.5～3.5mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，其特征在于：所述灯柱壳体（1）表面凹槽内部通过胶体（7）封装，所述胶体（7）为荧光胶或硅胶（10），凹槽内部封装的涂覆方式为点胶涂覆、保形涂覆或远程涂覆。
6.根据权利要求5所述的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，其特征在于：凹槽和光学透镜（8）之间通过注胶口和排气口（9）注胶封装。
7.根据权利要求1所述的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，其特征在于：所述陶瓷基板（4）厚度为0.2～0.8mm，所述LED芯片（5）和电极线均设置在陶瓷基板（4）的表面，所述LED芯片（5）与电极线连接。
8.根据权利要求1所述的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，其特征在于：所述电路板（6）为PFC柔性电路板，设有正极和负极外接线路，厚度为0.1～0.5mm。
9.根据权利要求1所述的一种一体化高效散热及光效优化的LED车灯，其特征在于：所述灯柱壳体（1）的厚度为4～5mm，所述凹槽深度为0.5～1.5mm。
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| CN109404853A (zh) * | 2018-11-25 | 2019-03-01 | 华南理工大学 | 一种一体化高效散热及光效优化的led车灯及制备方法 |
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| WO2020103670A1 (zh) * | 2018-11-25 | 2020-05-28 | 华南理工大学 | 一种一体化高效散热及光效优化的led车灯及其制备方法 |
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