EP3081848A1 - Heat-dissipating device for optical module with high thermal efficiency - Google Patents

Heat-dissipating device for optical module with high thermal efficiency Download PDF

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EP3081848A1
EP3081848A1 EP16164762.3A EP16164762A EP3081848A1 EP 3081848 A1 EP3081848 A1 EP 3081848A1 EP 16164762 A EP16164762 A EP 16164762A EP 3081848 A1 EP3081848 A1 EP 3081848A1
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EP
European Patent Office
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optical module
thermoplastic material
thermally conductive
group
copper
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Withdrawn
Application number
EP16164762.3A
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German (de)
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Inventor
Marc Brassier
Jean-Claude Puente
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Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21V29/76Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section
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    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to the field of lighting devices for a motor vehicle in particular, and particularly include projectors equipping such vehicles.
  • the subject of the invention is a heat dissipation device intended to equip at least one optical module of a motor vehicle.
  • This device is more precisely of the finned heat sink type.
  • Such a device can dissipate the heat produced by a light source of the optical module, from a convection obtained by natural upward movement of the hot air with respect to gravity along the fins.
  • Automotive headlamps are generally composed of a housing that is closed by a transparent wall through which emerge one or more light beams.
  • This housing houses at least one optical module, mainly comprising a light source and an optical system capable of modifying at least one parameter of the light generated by the light source for the emission of the light beam by the optical module.
  • the optical system comprises optical components which consist, for example, of a reflector, a lens, a scattering element or a collimator, or even any other device able to modify at least one of the parameters of the light generated by the light source, such as its average reflection and / or direction.
  • LEDs do not radiate omnidirectionally but in a more directive way than other light sources.
  • the small size of the LEDs and their directional light radiation can reduce the size and simplify the structure of the optical module, with the advantage of facilitating their integration inside the housing.
  • the optical system associated with the LEDs makes it possible to send back the light directly emitted by the LED in a general direction of emergence of the light outside the optical module, which corresponds in particular to that of emission of the light beam by the projector.
  • the LEDs produce heat that is detrimental to their operation because the higher the LED temperature, the lower the luminous flux.
  • a heat sink advantageously provided with fins, arranged as a finned radiator or the like.
  • a heat sink is in particular organized in support of the LED installed on an electronic control board, and comprises a plurality of generally flat fins.
  • This dissipator makes it possible to conduct the heat dissipated by the light source to the fins of the dissipator. These fins make it possible to optimize the heat exchange that takes place between their surface and the air, which thus heats in contact with the fins.
  • a first difficulty to overcome is to find a compromise between the optimization of the heat exchange surface offered by the fins and the overall size of the optical module equipped with the means necessary for its cooling. It is also to be taken into account that the arrangement of the LED cooling means is dependent on the heat they generate according to their operating power, but also on the size.
  • the heat dissipating device made of metallic material.
  • the use of such a material involves particular manufacturing processes such as injection molding or strip folding ... and may require the assembly of many parts.
  • Another difficulty is to integrate such a device in various and complex forms within the optical module.
  • it is a question of obtaining, in a simple and industrial way, the desired shapes to adapt to the shapes of the optical module and to carry out functions such as the fixing functions of the module.
  • the object of the invention is to remedy these drawbacks by providing a heat sink intended to equip at least one optical module that comprises a lighting and / or signaling device for a motor vehicle, of simple design, with a limited space requirement. and with efficient cooling performance.
  • the invention achieves this in that the heat dissipating device is made of two parts reported by molding: one carrying the fins for cooling, made by extrusion of metal material, the other carrying fastening means, made of thermoplastic material to be overmolded on the first part.
  • the heat dissipation device thus comprises two elements made of a material each and according to a method related to its function within the device.
  • the heat exchanges between the device and the surrounding air are thus optimized and greatly improved compared to their injection molding, while at the same time allowing easy integration into any type. optical module, by overmolding the first element by the second element.
  • the overmoulding process allows a simple and fast manufacturing, the realization of the second element being done at the same time as it is reported on the first element.
  • the metallic material is chosen from the group comprising: aluminum, magnesium, copper, and an alloy of at least one of these materials.
  • the metallic material is aluminum.
  • an extruded aluminum radiator has a thermal conductivity of the order of twice.
  • thermoplastic material is thermally conductive.
  • the device according to the invention then has a double advantage over known devices: it has an even greater thermal performance combined with ease of machining of the complete device.
  • thermoplastic material may then comprise a thermoplastic resin selected from the group comprising: polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphthalamide, polyacrylic acid. It may also comprise fillers chosen alone or in combination in the group comprising: nano particles, zinc sulphide, boron nitride, particles based on carbon, copper and copper alloy (brass).
  • a thermoplastic resin selected from the group comprising: polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphthalamide, polyacrylic acid. It may also comprise fillers chosen alone or in combination in the group comprising: nano particles, zinc sulphide, boron nitride, particles based on carbon, copper and copper alloy (brass).
  • the invention also relates to an optical module of a motor vehicle, comprising at least one heat dissipation device according to the invention.
  • the module preferably comprises at least one light source comprising at least one light emitting diode.
  • a metal material chosen from the group comprising: aluminum, magnesium, copper, and an alloy of at least one of these materials is used.
  • thermoplastic material is used.
  • thermoplastic material comprising a thermoplastic resin chosen from the group comprising: polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphthalamide, polyacrylic acid.
  • thermoplastic material comprising fillers chosen alone or in combination in the group comprising: nano particles, zinc sulphide, boron nitride, carbon-based particles, copper and copper alloy (brass).
  • FIG. 1 illustrates an exemplary embodiment of the heat dissipation device 1 according to the invention.
  • the primary function of the first element 2 is to dissipate the heat produced by a light source, such as a LED light emitting diode.
  • the fins allow to dissipate the heat produced by the light source of the optical module, from a convection obtained by natural upward movement of hot air with respect to gravity along the fins.
  • the finer fins 3 are, the more the first element 2 may comprise fins 3, and therefore, the greater its exchange surface with air is important, to optimize the heat exchange that takes place between them. surface and air, which heats up in contact with the fins.
  • the first element 2 is produced by an extrusion process, because such a method makes it possible to produce very thin fins, thus maximizing the exchange surface between the first element 2 and the air.
  • Such an extrusion process is a process in which a compressed material is forced through a die having the section of the workpiece to be obtained. The first element 2 is thus continuously formed.
  • the section of the die corresponds to the shape of the first element 2 represented on the figure 2 .
  • the heat from a light source, and recovered by the first element 2, is transmitted to the fins 3 so that the heat exchange takes place.
  • the first element 2 is made of a metal material selected for its heat exchange capacity, that is to say its ability to transfer the heat acquired to another medium here air.
  • one of the following metallic materials is preferably used to manufacture the first element 2: aluminum, magnesium, copper, and an alloy of at least one of these materials.
  • the first element 2, heat exchanger, is intended to be fixed on an optical module.
  • the device 1 comprises a second element 4 comprising at least one attachment means 5 of the device 1 on the optical module.
  • the device comprises five fastening means 5 each consisting of an orifice, adapted to receive a system such as a rivet, a screw, etc.
  • the fastening means 5 are latching means for example.
  • thermoplastic material is used. Indeed, this material makes it possible to manufacture parts by molding, and makes it possible to finely create pieces of complex shapes.
  • the second element 4 is overmolded on the first element 2. This also makes it possible to manufacture the second element 4 at the same time as this element 4 is related to the first element 2 .
  • the first element 2 may be placed in the impression of a compression mold, and then thermoplastic material may be placed in the impression. The mold is closed, and a pressure is applied to make the material flow so that it takes the shape of the impression while overmolding the first element 2.
  • first element 2 it is also possible to place the first element 2 in the cavity of an injection mold. Then, the mold is closed, and the thermoplastic material is injected so that it takes the form of the impression while overmolding the first element 2.
  • the first element 2 has lateral extensions, extending perpendicularly to the fins from the base supporting the latter. These extensions make it possible to favor the maintenance of elements 2, 4 and overmoulded.
  • the thermoplastic material used is thermally conductive, so as to improve the thermal performance of the heat dissipating device 1, making this device a device with high thermal efficiency.
  • This device 1 then has a double advantage over known devices: it has an increased thermal performance combined with ease of machining of the complete device.
  • thermoplastic thermally conductive materials Those skilled in the art know thermoplastic thermally conductive materials.
  • thermoplastic material whose thermal conductivity is greater than 10 Wm -1 .K -1 is preferably chosen.
  • Thermal conductivity is the amount of heat transferred per unit area and time under a temperature gradient of 1 kelvin per meter.
  • thermoplastic material comprising a thermoplastic resin and fillers whose nature, shape and size are chosen to increase the thermal conductivity of the resin alone can be used.
  • thermoplastic resin selected from the group consisting of polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphthalamide, polyacrylic acid can be used.
  • fillers chosen from the group comprising: nano particles, zinc sulphide, boron nitride, carbon-based particles, copper and copper alloy (brass).
  • the heat dissipation device 1 according to the invention is intended to equip at least one motor vehicle headlight optical module.
  • the invention also relates to an optical module of a motor vehicle, comprising at least one heat dissipation device 1 according to the invention.
  • This optical module may also include at least one light source comprising at least one LED.
  • thermoplastic material is used.
  • thermoplastic material comprising a thermoplastic resin selected from the group: polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphthalamide, polyacrylic acid.

Abstract

L'invention concerne un dispositif de dissipation de chaleur 1 destiné à équiper au moins un module optique de véhicule automobile. Le dispositif comporte : - un premier élément 2 comportant une pluralité d'ailettes 3 et réalisé, par un procédé d'extrusion, en un matériau métallique sélectionné pour sa capacité d'échange thermique ; - au moins un second élément 4 réalisé en une matière thermoplastique, comportant au moins un moyen de fixation 5 du dispositif sur le module optique, le second élément 4 étant rapporté sur le premier élément 2 par surmoulage.The invention relates to a heat dissipation device 1 for equipping at least one optical module of a motor vehicle. The device comprises: a first element 2 comprising a plurality of fins 3 and produced, by an extrusion process, in a metallic material selected for its heat exchange capacity; at least one second element 4 made of a thermoplastic material, comprising at least one fixing means 5 of the device on the optical module, the second element 4 being attached to the first element 2 by overmolding.

Description

La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'éclairage pour véhicule automobile notamment, et relèvent notamment des projecteurs équipant de tels véhicules.The present invention relates to the field of lighting devices for a motor vehicle in particular, and particularly include projectors equipping such vehicles.

Plus particulièrement, l'invention a pour objet un dispositif de dissipation de chaleur destiné à équiper au moins un module optique de véhicule automobile. Ce dispositif est plus précisément du type dissipateur de chaleur à ailettes. Un tel dispositif permet de dissiper la chaleur produite par une source lumineuse du module optique, à partir d'une convection obtenue par déplacement ascendant naturel de l'air chaud au regard de la gravité le long des ailettes.More particularly, the subject of the invention is a heat dissipation device intended to equip at least one optical module of a motor vehicle. This device is more precisely of the finned heat sink type. Such a device can dissipate the heat produced by a light source of the optical module, from a convection obtained by natural upward movement of the hot air with respect to gravity along the fins.

Les projecteurs automobiles sont généralement composés d'un boîtier qui est fermé par une paroi transparente à travers laquelle émergent un ou plusieurs faisceaux lumineux. Ce boîtier loge au moins un module optique, comprenant principalement une source lumineuse et un système optique apte à modifier au moins un paramètre de la lumière générée par la source lumineuse pour l'émission du faisceau lumineux par le module optique. Le système optique comprend des composants optiques qui sont par exemple constitués d'un réflecteur, d'une lentille, d'un élément diffusant ou d'un collimateur, voire tout autre organe apte à modifier au moins l'un des paramètres de la lumière générée par la source lumineuse, tel que sa réflexion moyenne et/ou sa direction.Automotive headlamps are generally composed of a housing that is closed by a transparent wall through which emerge one or more light beams. This housing houses at least one optical module, mainly comprising a light source and an optical system capable of modifying at least one parameter of the light generated by the light source for the emission of the light beam by the optical module. The optical system comprises optical components which consist, for example, of a reflector, a lens, a scattering element or a collimator, or even any other device able to modify at least one of the parameters of the light generated by the light source, such as its average reflection and / or direction.

L'évolution des techniques tend à favoriser l'utilisation de sources lumineuses constituées d'au moins une DEL (Diode Electroluminescente), en raison de leur faible consommation en énergie et de la qualité de l'éclairage obtenu. Les DEL ne rayonnent pas de manière omnidirectionnelle mais de manière plus directive que les autres sources lumineuses. Le faible encombrement des DEL et leur rayonnement lumineux directif permettent de réduire l'encombrement et de simplifier la structure du module optique, avec pour avantage de faciliter leur intégration à l'intérieur du boîtier. Le système optique associé aux DEL permet de renvoyer la lumière directement émise par la DEL suivant une direction générale d'émergence de la lumière hors du module optique, qui correspond notamment à celle d'émission du faisceau lumineux par le projecteur.The evolution of techniques tends to favor the use of light sources consisting of at least one LED (Electroluminescent Diode), because of their low energy consumption and the quality of the lighting obtained. LEDs do not radiate omnidirectionally but in a more directive way than other light sources. The small size of the LEDs and their directional light radiation can reduce the size and simplify the structure of the optical module, with the advantage of facilitating their integration inside the housing. The optical system associated with the LEDs makes it possible to send back the light directly emitted by the LED in a general direction of emergence of the light outside the optical module, which corresponds in particular to that of emission of the light beam by the projector.

Cependant en cours de fonctionnement, les DEL produisent de la chaleur qui est nuisible à leur fonctionnement, car plus une DEL monte en température, plus son flux lumineux diminue.However, during operation, the LEDs produce heat that is detrimental to their operation because the higher the LED temperature, the lower the luminous flux.

Il est connu de munir les DEL d'un dissipateur de chaleur, avantageusement muni d' ailettes, agencé en radiateur à ailettes ou organe analogue. Un tel dissipateur de chaleur est notamment organisé en support de la DEL installée sur une carte électronique de commande, et comporte une pluralité d'ailettes globalement planes. Ce dissipateur permet de conduire la chaleur dissipée par la source lumineuse aux ailettes du dissipateur. Ces ailettes permettent d'optimiser l'échange thermique qui a lieu entre leur surface et l'air, qui se réchauffe ainsi au contact des ailettes.It is known to provide the LEDs with a heat sink, advantageously provided with fins, arranged as a finned radiator or the like. Such a heat sink is in particular organized in support of the LED installed on an electronic control board, and comprises a plurality of generally flat fins. This dissipator makes it possible to conduct the heat dissipated by the light source to the fins of the dissipator. These fins make it possible to optimize the heat exchange that takes place between their surface and the air, which thus heats in contact with the fins.

Une première difficulté à surmonter est de trouver un compromis entre l'optimisation de la surface d'échange thermique offerte par les ailettes et l'encombrement global du module optique équipé des moyens nécessaires à son refroidissement. Il est aussi à prendre en compte que l'agencement des moyens de refroidissement des DEL est dépendant de la chaleur qu'elles génèrent selon leur puissance de fonctionnement, mais aussi de l'encombrement.A first difficulty to overcome is to find a compromise between the optimization of the heat exchange surface offered by the fins and the overall size of the optical module equipped with the means necessary for its cooling. It is also to be taken into account that the arrangement of the LED cooling means is dependent on the heat they generate according to their operating power, but also on the size.

Pour optimiser la surface d'échange thermique offerte par les ailettes, il est connu de réaliser le dispositif de dissipation de chaleur en matériau métallique. L'utilisation d'un tel matériau implique des procédés de fabrication particuliers tels que le moulage par injection ou le pliage de feuillard... et peuvent nécessites l'assemblage de nombreuses pièces.To optimize the heat exchange surface offered by the fins, it is known to produce the heat dissipating device made of metallic material. The use of such a material involves particular manufacturing processes such as injection molding or strip folding ... and may require the assembly of many parts.

Une autre difficulté est d'intégrer un tel dispositif dans des formes diverses et complexes à l'intérieur du module optique. En particulier, il s'agit d'obtenir, de façon simple et industrielle, les formes souhaitées pour s'adapter aux formes du module optique et pour porter des fonctions telles que les fonctions de fixation au module.Another difficulty is to integrate such a device in various and complex forms within the optical module. In particular, it is a question of obtaining, in a simple and industrial way, the desired shapes to adapt to the shapes of the optical module and to carry out functions such as the fixing functions of the module.

Pour remédier à ce problème d'encombrement et d'intégration des ailettes réalisées en matériau métallique, il est habituellement proposé de réaliser le dispositif de dissipation de chaleur par moulage par injection (die-casting) de matériau métallique.To overcome this problem of size and integration of the fins made of metallic material, it is usually proposed to produce the heat dissipation device by injection molding (die-casting) of metallic material.

Cependant, un tel procédé de fabrication, s'il offre de la liberté dans la réalisation de forme variées et complexes, implique une contrainte sur la matière utilisée du fait d'une perte de performance thermique de la matière moulée par rapport au matériau brut, et donc limite le choix de matière ayant une forte capacité d'échange thermique. Les matériaux métalliques restent les meilleurs matériaux pour optimiser les échanges thermiques entre le dispositif et l'air. Par ailleurs, les contraintes liées au démoulage ne permettent pas de réaliser un ensemble d'ailettes ayant une surface d'échange parfaitement optimisée.However, such a manufacturing method, if it offers freedom in the realization of varied and complex shapes, implies a constraint on the material used due to a loss of thermal performance of the molded material with respect to the raw material, and therefore limits the choice of material having a high heat exchange capacity. Metallic materials remain the best materials to optimize heat exchange between the device and the air. Furthermore, the constraints associated with demolding do not allow to achieve a set of fins having a perfectly optimized exchange surface.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un dissipateur de chaleur destiné à équiper au moins un module optique que comporte un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile, de conception simple, avec un encombrement limité, et avec des performances de refroidissement efficace.The object of the invention is to remedy these drawbacks by providing a heat sink intended to equip at least one optical module that comprises a lighting and / or signaling device for a motor vehicle, of simple design, with a limited space requirement. and with efficient cooling performance.

L'invention y parvient en ce que le dispositif de dissipation de chaleur est réalisé en deux parties rapportées par surmoulage : l'une portant les ailettes pour le refroidissement, réalisée par extrusion en matériau métallique, l'autre portant des moyens de fixations, réalisée en matière thermoplastique pour être surmoulée sur la première partie.The invention achieves this in that the heat dissipating device is made of two parts reported by molding: one carrying the fins for cooling, made by extrusion of metal material, the other carrying fastening means, made of thermoplastic material to be overmolded on the first part.

Ainsi, l'objet de l'invention concerne un dispositif de dissipation de chaleur destiné à équiper au moins un module optique de véhicule automobile. Le dispositif comporte :

  • un premier élément comportant une pluralité d'ailettes et réalisé, par un procédé d'extrusion, en un matériau métallique sélectionné pour sa capacité d'échange thermique ;
  • au moins un second élément réalisé en une matière thermoplastique, comportant au moins un moyen de fixation du dispositif sur le module optique, le second élément étant rapporté sur le premier élément par surmoulage.
Thus, the object of the invention relates to a heat dissipation device for equipping at least one optical module of a motor vehicle. The device comprises:
  • a first element comprising a plurality of fins and made, by an extrusion process, of a metallic material selected for its heat exchange capacity;
  • at least one second element made of a thermoplastic material, comprising at least one means for fixing the device to the optical module, the second element being attached to the first element by overmolding.

Le dispositif de dissipation de chaleur comporte ainsi deux éléments réalisés en une matière chacun et selon un procédé en relation avec sa fonction au sein du dispositif.The heat dissipation device thus comprises two elements made of a material each and according to a method related to its function within the device.

Du fait de la réalisation en extrusion du matériau métallique du premier élément, les échanges thermiques entre le dispositif et l'air environnant sont ainsi optimisés et grandement améliorés par rapport à leur réalisation en moulage par injection, tout en permettant une intégration facilitée dans tout type de module optique, grâce au surmoulage du premier élément par le second élément.Due to the fact that the metallic material of the first element is extruded, the heat exchanges between the device and the surrounding air are thus optimized and greatly improved compared to their injection molding, while at the same time allowing easy integration into any type. optical module, by overmolding the first element by the second element.

Par ailleurs, le procédé de surmoulage permet une fabrication simple et rapide, la réalisation du second élément se faisant en même temps qu'il est rapporté sur le premier élément.Moreover, the overmoulding process allows a simple and fast manufacturing, the realization of the second element being done at the same time as it is reported on the first element.

De façon avantageuse, le matériau métallique est choisi dans le groupe comprenant : aluminium, magnésium, cuivre, et un alliage d'au moins un de ces matériaux. Préférentiellement, le matériau métallique est de l'aluminium. Par rapport à un radiateur réalisé en aluminium moulé, un radiateur en aluminium extrudé présente une conductivité thermique de l'ordre du double.Advantageously, the metallic material is chosen from the group comprising: aluminum, magnesium, copper, and an alloy of at least one of these materials. Preferably, the metallic material is aluminum. Compared to a radiator made of cast aluminum, an extruded aluminum radiator has a thermal conductivity of the order of twice.

Selon un mode de réalisation préféré, la matière thermoplastique est thermiquement conductrice.According to a preferred embodiment, the thermoplastic material is thermally conductive.

Le dispositif selon l'invention comporte alors un double avantage par rapport aux dispositifs connus : il possède une performance thermique encore accrue combinée à une facilité d'usinage du dispositif complet.The device according to the invention then has a double advantage over known devices: it has an even greater thermal performance combined with ease of machining of the complete device.

Cette matière thermoplastique peut alors comporter une résine thermoplastique choisie dans le groupe comprenant : polyamide, polyéthylène, polyéthylène téréphtalate, polybutylène téréphtalate, polyphtalamide, poly(acide acrylique). Elle peut également comporter des charges choisies seules ou en combinaison dans le groupe comprenant : nano particules, sulfure de zinc, nitrure de bore, particules à base de carbone, cuivre et alliage de cuivre (laiton).This thermoplastic material may then comprise a thermoplastic resin selected from the group comprising: polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphthalamide, polyacrylic acid. It may also comprise fillers chosen alone or in combination in the group comprising: nano particles, zinc sulphide, boron nitride, particles based on carbon, copper and copper alloy (brass).

L'invention concerne également un module optique de véhicule automobile, comportant au moins un dispositif de dissipation de chaleur selon l'invention.The invention also relates to an optical module of a motor vehicle, comprising at least one heat dissipation device according to the invention.

Le module comporte préférentiellement au moins une source lumineuse comprenant au moins une diode électroluminescente.The module preferably comprises at least one light source comprising at least one light emitting diode.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un dispositif de dissipation de chaleur destiné à équiper au moins un module optique de véhicule automobile. Le procédé comporte les étapes suivantes:

  • on réalise un premier élément comportant une pluralité d'ailettes, au moyen d'un procédé d'extrusion à partir d'un matériau métallique sélectionné pour sa capacité d'échange thermique ;
  • on réalise un surmoulage sur le premier élément d'au moins un second élément en une matière thermoplastique, le second élément comportant au moins un moyen de fixation du dispositif sur le module optique.
The invention also relates to a method of manufacturing a heat dissipation device for equipping at least one optical module of a motor vehicle. The method comprises the following steps:
  • producing a first element comprising a plurality of fins, by means of an extrusion process from a metal material selected for its heat exchange capacity;
  • overmolding is carried out on the first element of at least one second element made of a thermoplastic material, the second element comprising at least one means for fixing the device on the optical module.

Avantageusement, on utilise un matériau métallique choisi dans le groupe comprenant : aluminium, magnésium, cuivre, et un alliage d'au moins un de ces matériaux.Advantageously, a metal material chosen from the group comprising: aluminum, magnesium, copper, and an alloy of at least one of these materials is used.

Selon un mode de réalisation préféré, on utilise une matière thermoplastique thermiquement conductrice.According to a preferred embodiment, a thermally conductive thermoplastic material is used.

On peut par exemple utiliser une matière thermoplastique comprenant une résine thermoplastique choisie dans le groupe comprenant : polyamide, polyéthylène, polyéthylène téréphtalate, polybutylène téréphtalate, polyphtalamide, poly(acide acrylique). Et on peut utiliser une matière thermoplastique comprenant des charges choisies seules ou en combinaison dans le groupe comprenant : nano particules, sulfure de zinc, nitrure de bore, particules à base de carbone, cuivre et alliage de cuivre (laiton).For example, it is possible to use a thermoplastic material comprising a thermoplastic resin chosen from the group comprising: polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphthalamide, polyacrylic acid. And it is possible to use a thermoplastic material comprising fillers chosen alone or in combination in the group comprising: nano particles, zinc sulphide, boron nitride, carbon-based particles, copper and copper alloy (brass).

L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles :

  • La figure 1 illustre un exemple de réalisation du dispositif de dissipation de chaleur selon l'invention, vu en trois dimensions.
  • La figure 2 illustre une coupe transverse du dispositif de la figure 1.
The invention will be better understood on reading the appended figures, which are provided by way of examples and are in no way limiting, in which:
  • The figure 1 illustrates an embodiment of the heat dissipation device according to the invention, seen in three dimensions.
  • The figure 2 illustrates a cross-section of the device of the figure 1 .

On se réfère maintenant à la figure 1 qui illustre un exemple de réalisation du dispositif de dissipation de chaleur 1 selon l'invention.We now refer to the figure 1 which illustrates an exemplary embodiment of the heat dissipation device 1 according to the invention.

Le dispositif de dissipation de chaleur 1 comporte :

  • un premier élément 2 comportant une pluralité d'ailettes 3 et réalisé, par un procédé d'extrusion, en un matériau métallique sélectionné pour sa capacité d'échange thermique ;
  • au moins un second élément 4 réalisé en une matière thermoplastique, comportant au moins un moyen de fixation 5 du dispositif 1 sur le module optique, le second élément 4 étant rapporté sur le premier élément 2 par surmoulage.
The heat dissipation device 1 comprises:
  • a first element 2 comprising a plurality of fins 3 and produced by a method extrusion, made of a metallic material selected for its heat exchange capacity;
  • at least one second element 4 made of a thermoplastic material, comprising at least one fixing means 5 of the device 1 on the optical module, the second element 4 being attached to the first element 2 by overmolding.

Le premier élément 2 a pour fonction principal de dissiper la chaleur produite par une source lumineuse, telle qu'une diode électroluminescente DEL.The primary function of the first element 2 is to dissipate the heat produced by a light source, such as a LED light emitting diode.

Il comporte à cet effet une pluralité d'ailettes 3 portées par une base. Les ailettes permettent de dissiper la chaleur produite par la source lumineuse du module optique, à partir d'une convection obtenue par déplacement ascendant naturel de l'air chaud au regard de la gravité le long des ailettes.It comprises for this purpose a plurality of fins 3 carried by a base. The fins allow to dissipate the heat produced by the light source of the optical module, from a convection obtained by natural upward movement of hot air with respect to gravity along the fins.

Ainsi, plus les ailettes 3 sont fines, plus le premier élément 2 peut comporter d'ailettes 3, et donc, plus sa surface d'échange avec l'air est importante, permettant d'optimiser l'échange thermique qui a lieu entre leur surface et l'air, qui se réchauffe ainsi au contact des ailettes.Thus, the finer fins 3 are, the more the first element 2 may comprise fins 3, and therefore, the greater its exchange surface with air is important, to optimize the heat exchange that takes place between them. surface and air, which heats up in contact with the fins.

Le premier élément 2 est réalisé par un procédé d'extrusion, car un tel procédé permet de produire des ailettes très fines, maximisant ainsi la surface d'échange entre le premier élément 2 et l'air. Un tel procédé d'extrusion est un procédé au cours duquel un matériau compressé est contraint de traverser une filière ayant la section de la pièce à obtenir. On forme ainsi en continu le premier élément 2. Selon l'exemple illustré sur la figure 1, la section de la filière correspond à la forme du premier élément 2 représenté sur la figure 2.The first element 2 is produced by an extrusion process, because such a method makes it possible to produce very thin fins, thus maximizing the exchange surface between the first element 2 and the air. Such an extrusion process is a process in which a compressed material is forced through a die having the section of the workpiece to be obtained. The first element 2 is thus continuously formed. According to the example illustrated in FIG. figure 1 , the section of the die corresponds to the shape of the first element 2 represented on the figure 2 .

La chaleur issue d'une source lumineuse, et récupérée par le premier élément 2, est transmise vers les ailettes 3 pour qu'ait lieu l'échange thermique.The heat from a light source, and recovered by the first element 2, is transmitted to the fins 3 so that the heat exchange takes place.

A cet effet, le premier élément 2 est réalisé en un matériau métallique sélectionné pour sa capacité d'échange thermique, c'est-à-dire sa capacité à transférer la chaleur acquise vers un autre milieu ici l'air.For this purpose, the first element 2 is made of a metal material selected for its heat exchange capacity, that is to say its ability to transfer the heat acquired to another medium here air.

On utilise ainsi de préférence l'un des matériaux métalliques suivants pour fabriquer le premier élément 2 : aluminium, magnésium, cuivre, et un alliage d'au moins un de ces matériaux.Thus, one of the following metallic materials is preferably used to manufacture the first element 2: aluminum, magnesium, copper, and an alloy of at least one of these materials.

Le premier élément 2, échangeur de chaleur, est destiné à être fixé sur un module optique.The first element 2, heat exchanger, is intended to be fixed on an optical module.

A cet effet, le dispositif 1 comporte un second élément 4 comportant au moins un moyen de fixation 5 du dispositif 1 sur le module optique.For this purpose, the device 1 comprises a second element 4 comprising at least one attachment means 5 of the device 1 on the optical module.

Selon l'exemple de la figure 1, le dispositif comporte cinq moyens de fixations 5 constitués chacun d'un orifice, apte à recevoir un système tel qu'un rivet, une vis, ...According to the example of the figure 1 , the device comprises five fastening means 5 each consisting of an orifice, adapted to receive a system such as a rivet, a screw, etc.

Selon un autre exemple de réalisation, les moyens de fixations 5 sont des moyens d'encliquetage par exemple.According to another exemplary embodiment, the fastening means 5 are latching means for example.

Pour réaliser ce second élément 4 on utilise une matière thermoplastique. En effet, cette matière permet de fabriquer des pièces par moulage, et permet de créer finement des pièces de formes complexes.To produce this second element 4, a thermoplastic material is used. Indeed, this material makes it possible to manufacture parts by molding, and makes it possible to finely create pieces of complex shapes.

Pour rapporter ce second élément 4 sur le premier élément 2, on surmoule le second élément 4 sur le premier élément 2. Ceci permet en plus de fabriquer le second élément 4 en même temps que l'on rapporte cet élément 4 sur le premier élément 2.To relate this second element 4 to the first element 2, the second element 4 is overmolded on the first element 2. This also makes it possible to manufacture the second element 4 at the same time as this element 4 is related to the first element 2 .

On peut par exemple placer le premier élément 2 dans l'empreinte d'un moule de compression, puis positionner de la matière thermoplastique dans l'empreinte. On ferme le moule, et l'on applique une pression pour faire fluer la matière de façon à ce qu'elle prenne la forme de l'empreinte tout en surmoulant le premier élément 2.For example, the first element 2 may be placed in the impression of a compression mold, and then thermoplastic material may be placed in the impression. The mold is closed, and a pressure is applied to make the material flow so that it takes the shape of the impression while overmolding the first element 2.

On peut également, placer le premier élément 2 dans l'empreinte d'un moule d'injection. Puis, on ferme le moule, et l'on injecte la matière thermoplastique de façon à ce qu'elle prenne la forme de l'empreinte tout en surmoulant le premier élément 2.It is also possible to place the first element 2 in the cavity of an injection mold. Then, the mold is closed, and the thermoplastic material is injected so that it takes the form of the impression while overmolding the first element 2.

Le résultat d'un tel surmoulage est illustré sur la figure 2.The result of such an overmolding is illustrated on the figure 2 .

Selon l'exemple de réalisation de la figure 2, le premier élément 2 comporte des extensions latérales, s'étendant perpendiculairement aux ailettes depuis la base supportant ces dernières. Ces extensions permettent de favoriser le maintien des éléments 2, 4 ainsi surmoulés.According to the embodiment of the figure 2 , the first element 2 has lateral extensions, extending perpendicularly to the fins from the base supporting the latter. These extensions make it possible to favor the maintenance of elements 2, 4 and overmoulded.

Ces extensions permettent par ailleurs de laisser libre tout le reste du premier élément 2 de façon à ce qu'il remplisse parfaitement sa fonction d'échangeur thermique avec l'air, et sa fonction de dissipation de chaleur.These extensions also allow to leave all the rest of the first element 2 so that it perfectly fulfills its function of heat exchanger with air, and its function of heat dissipation.

Selon un mode de réalisation préféré, la matière thermoplastique utilisée est thermiquement conductrice, de façon à améliorer les performances thermiques du dispositif de dissipation de chaleur 1, faisant de ce dispositif un dispositif à haut rendement thermique.According to a preferred embodiment, the thermoplastic material used is thermally conductive, so as to improve the thermal performance of the heat dissipating device 1, making this device a device with high thermal efficiency.

Ce dispositif 1 comporte alors un double avantage par rapport aux dispositifs connus : il possède une performance thermique accrue combinée à une facilité d'usinage du dispositif complet.This device 1 then has a double advantage over known devices: it has an increased thermal performance combined with ease of machining of the complete device.

L'homme du métier connaît des matières thermoplastiques thermiquement conductrices.Those skilled in the art know thermoplastic thermally conductive materials.

Dans le cadre de l'invention, on choisit de préférence une matière thermoplastique dont la conductivité thermique est supérieure à 10 W.m-1.K-1. On appelle conductivité thermique, l'énergie quantité de chaleur transférée par unité de surface et de temps sous un gradient de température de 1 kelvin par mètre.In the context of the invention, a thermoplastic material whose thermal conductivity is greater than 10 Wm -1 .K -1 is preferably chosen. Thermal conductivity is the amount of heat transferred per unit area and time under a temperature gradient of 1 kelvin per meter.

On peut utiliser une matière thermoplastique comprenant une résine thermoplastique et des charges dont la nature, la forme et la taille sont choisies pour augmenter la conductivité thermique de la résine seule.A thermoplastic material comprising a thermoplastic resin and fillers whose nature, shape and size are chosen to increase the thermal conductivity of the resin alone can be used.

On peut utiliser une résine thermoplastique choisie dans le groupe comprenant : polyamide, polyéthylène, polyéthylène téréphtalate, polybutylène téréphtalate, polyphtalamide, poly(acide acrylique).A thermoplastic resin selected from the group consisting of polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphthalamide, polyacrylic acid can be used.

On peut utiliser des charges choisies dans le groupe comprenant : nano particules, sulfure de zinc, nitrure de bore, particules à base de carbone, cuivre et alliage de cuivre (laiton).It is possible to use fillers chosen from the group comprising: nano particles, zinc sulphide, boron nitride, carbon-based particles, copper and copper alloy (brass).

On peut par exemple utiliser les matières thermoplastiques thermiquement conductrices suivantes :

  • Une composition telle que décrite dans le document US7902283 . Une telle composition comprend une matrice de polyamide et du sulfure de zinc dispersé dans la matrice.
  • Une composition telle que décrite dans le document WO0196458 . Une telle composition comprend une matrice contenant des particules dont la forme et la taille sont choisies pour obtenir une conductivité thermique à faible taux de remplissage.
  • Une composition telle que décrite dans le document US6162849 . Une telle composition comprend un polymère thermoplastique, au moins 60% en poids d'un mélange de poudres de nitrure de bore ayant une taille moyenne d'au moins 50 microns; et un agent de couplage. Une telle composition a une conductivité thermique supérieure à 15 W.m-1.K-1.
  • Une composition telle que décrite dans le document US8685534 . Une telle composition comprend une matrice en résine et une charge à conductivité thermique élevée. La charge à conductivité thermique élevée forme un composite organique-inorganique en continuité avec la matrice, et les charges ont un rapport d'aspect compris entre 3 et 100. Les charges sont sensiblement uniformément réparties dans la matrice, et sont alignés essentiellement dans la même direction.
  • Une composition telle que décrite dans le document US821662 . Une telle composition comprend une matrice de résine hautement structurée, et des charges de haute conductivité thermique. Les charges à haute conductivité thermique ont une longueur de 1 à 1000 nm, et ont un rapport d'aspect compris entre 3 et 100.
  • Une composition telle que décrite dans le document KR101139412 . Une telle composition comprend 30 à 80% en poids de résine thermoplastique; 10 à 60% en poids d'un mélange contenant des charges isolantes de forme sphérique et en plaque; et 10 à 50% en poids de fibres inorganiques.
For example, the following thermally conductive thermoplastic materials may be used:
  • A composition as described in the document US7902283 . Such a composition comprises a polyamide matrix and zinc sulfide dispersed in the matrix.
  • A composition as described in the document WO0196458 . Such a composition comprises a matrix containing particles whose shape and size are chosen to obtain a low fill thermal conductivity.
  • A composition as described in the document US6162849 . Such a composition comprises a thermoplastic polymer, at least 60% by weight of a mixture of boron nitride powders having an average size of at least 50 microns; and a coupling agent. Such a composition has a thermal conductivity greater than 15 Wm -1 .K -1 .
  • A composition as described in the document US8685534 . Such a composition comprises a resin matrix and a charge with high thermal conductivity. The charge with high thermal conductivity forms an organic-inorganic composite in continuity with the matrix, and the charges have an aspect ratio of between 3 and 100. The charges are substantially uniformly distributed in the matrix, and are aligned substantially in the same direction. direction.
  • A composition as described in the document US821662 . Such a composition comprises a highly structured resin matrix, and charges of high thermal conductivity. The charges with high thermal conductivity have a length of 1 to 1000 nm, and have an aspect ratio of between 3 and 100.
  • A composition as described in the document KR101139412 . Such a composition comprises 30 to 80% by weight of thermoplastic resin; 10 to 60% by weight of a mixture containing insulating charges of spherical and plate form; and 10 to 50% by weight of inorganic fibers.

Le dispositif de dissipation de chaleur 1 selon l'invention est destiné à équiper au moins un module optique de projecteur de véhicule automobile.The heat dissipation device 1 according to the invention is intended to equip at least one motor vehicle headlight optical module.

L'invention concerne également un module optique de véhicule automobile, comportant au moins un dispositif de dissipation de chaleur 1 selon l'invention.The invention also relates to an optical module of a motor vehicle, comprising at least one heat dissipation device 1 according to the invention.

Ce module optique peut comporter également au moins une source lumineuse comprenant au moins une diode électroluminescente DEL.This optical module may also include at least one light source comprising at least one LED.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un dispositif de dissipation de chaleur 1 selon l'invention. Ce procédé comporte les étapes suivantes:

  • on réalise un premier élément 2 comportant une pluralité d'ailettes 3, au moyen d'un procédé d'extrusion à partir d'un matériau métallique sélectionné pour sa capacité d'échange thermique ;
  • on réalise un surmoulage sur le premier élément d'au moins un second élément 4 en une matière thermoplastique, le second élément 4 comportant au moins un moyen de fixation 5 du dispositif 1 sur le module optique.
The invention also relates to a method of manufacturing a heat dissipation device 1 according to the invention. This process comprises the following steps:
  • a first element 2 having a plurality of fins 3 is produced by means of an extrusion process from a metal material selected for its heat exchange capacity;
  • overmolding is carried out on the first element of at least a second element 4 in a thermoplastic material, the second element 4 comprising at least one fixing means 5 of the device 1 on the optical module.

Selon un mode de réalisation préféré, on utilise une matière thermoplastique thermiquement conductrice.According to a preferred embodiment, a thermally conductive thermoplastic material is used.

Par exemple, on peut utiliser une matière thermoplastique thermiquement conductrice comprenant une résine thermoplastique choisie dans le groupe : polyamide, polyéthylène, polyéthylène téréphtalate, polybutylène téréphtalate, polyphtalamide, poly(acide acrylique).For example, a thermally conductive thermoplastic material may be used comprising a thermoplastic resin selected from the group: polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphthalamide, polyacrylic acid.

On peut associer à cette résine des charges choisies seules ou en combinaison dans le groupe : nano particules, sulfure de zinc, nitrure de bore, particules à base de carbone, cuivre et alliage de cuivre (laiton).It is possible to associate with this resin selected fillers alone or in combination in the group: nano particles, zinc sulphide, boron nitride, carbon-based particles, copper and copper alloy (brass).

Claims (12)

Dispositif de dissipation de chaleur (1) destiné à équiper au moins un module optique de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte : - un premier élément (2) comportant une pluralité d'ailettes (3) et réalisé, par un procédé d'extrusion, en un matériau métallique sélectionné pour sa capacité d'échange thermique ; - au moins un second élément (4) réalisé en une matière thermoplastique, comportant au moins un moyen de fixation (5) du dispositif sur le module optique, le second élément (4) étant rapporté sur le premier élément (2) par surmoulage. Heat dissipating device (1) for equipping at least one optical module of a motor vehicle, characterized in that it comprises: a first element (2) comprising a plurality of fins (3) and produced, by an extrusion process, in a metallic material selected for its heat exchange capacity; - At least one second element (4) made of a thermoplastic material, comprising at least one fixing means (5) of the device on the optical module, the second element (4) being attached to the first element (2) by overmolding. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le matériau métallique est choisi dans le groupe comprenant : aluminium, magnésium, cuivre, et un alliage d'au moins un de ces matériaux.Device according to one of the preceding claims, wherein the metallic material is selected from the group consisting of: aluminum, magnesium, copper, and an alloy of at least one of these materials. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la matière thermoplastique est thermiquement conductrice.Device according to one of the preceding claims, wherein the thermoplastic material is thermally conductive. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la matière thermoplastique thermiquement conductrice comporte une résine thermoplastique choisie dans le groupe comprenant : polyamide, polyéthylène, polyéthylène téréphtalate, polybutylène téréphtalate, polyphtalamide, poly(acide acrylique).The device of claim 3, wherein the thermally conductive thermoplastic material comprises a thermoplastic resin selected from the group consisting of: polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphthalamide, polyacrylic acid. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la matière thermoplastique thermiquement conductrice comporte des charges choisies seules ou en combinaison dans le groupe comprenant : nano particules, sulfure de zinc, nitrure de bore, particules à base de carbone, cuivre et alliage de cuivre (laiton).Device according to claim 4, wherein the thermally conductive thermoplastic material comprises fillers chosen alone or in combination in the group comprising: nano particles, zinc sulphide, boron nitride, carbon-based particles, copper and copper alloy (brass ). Module optique de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de dissipation de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes.Optical module of a motor vehicle, characterized in that it comprises at least one heat dissipating device (1) according to one of the preceding claims. Module optique selon la revendication 6, comportant au moins une source lumineuse comprenant au moins une diode électroluminescente (DEL).Optical module according to claim 6, comprising at least one light source comprising at least one light emitting diode (LED). Procédé de fabrication d'un dispositif de dissipation de chaleur (1) destiné à équiper au moins un module optique de véhicule automobile, caractérisé en ce que l'on réalise les étapes suivantes: - on réalise un premier élément (2) comportant une pluralité d'ailettes (3), au moyen d'un procédé d'extrusion à partir d'un matériau métallique sélectionné pour sa capacité d'échange thermique ; - on réalise un surmoulage sur le premier élément (2) d'au moins un second élément (4) en une matière thermoplastique, le second élément (4) comportant au moins un moyen de fixation (5) du dispositif (1) sur le module optique. A method of manufacturing a heat dissipating device (1) for equipping at least one optical module of a motor vehicle, characterized in that the following steps are carried out: a first element (2) comprising a plurality of fins (3) is produced by means of an extrusion process from a metal material selected for its heat exchange capacity; an overmolding is carried out on the first element (2) of at least one second element (4) made of a thermoplastic material, the second element (4) comprising at least one fixing means (5) of the device (1) on the optical module. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on utilise un matériau métallique choisi dans le groupe comprenant : aluminium, magnésium, cuivre, et un alliage d'au moins un de ces matériaux.The method of claim 8, wherein a metal material selected from the group consisting of: aluminum, magnesium, copper, and an alloy of at least one of these materials is used. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, dans lequel on utilise une matière thermoplastique thermiquement conductrice.Process according to one of Claims 8 and 9, in which a thermally conductive thermoplastic material is used. Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel on utilise une matière thermoplastique thermiquement conductrice comprenant une résine thermoplastique choisie dans le groupe comprenant : polyamide, polyéthylène.Process according to one of Claims 8 to 10, in which a thermally conductive thermoplastic material comprising a thermoplastic resin chosen from the group comprising polyamide and polyethylene is used. Procédé selon la revendication 11, dans lequel on utilise une matière thermoplastique thermiquement conductrice comprenant des charges choisies seules ou en combinaison dans le groupe comprenant : nano particules, sulfure de zinc, nitrure de bore, particules à base de carbone, cuivre et alliage de cuivre (laiton).A process according to claim 11, wherein a thermally conductive thermoplastic material comprising fillers selected alone or in combination in the group consisting of: nano particles, zinc sulfide, boron nitride, carbon-based particles, copper and copper alloy is used (brass).
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