FR3105361A1 - Echangeur thermique pour composants électroniques - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un système d'échange de chaleur pour un dispositif d'éclairage d'une automobile. Le système d'échange de chaleur comprend une plaque de support, une pluralité de broches de transfert de chaleur sont fixées et font saillie vers l'extérieur de la plaque de support pour transférer la chaleur. En outre, au moins un segment de guidage d'air est prévu de telle sorte que le segment de guidage d’air dépasse de la plaque de support. Le segment de guidage d'air dirige l'air sur la pluralité de broches de transfert de chaleur. Un module de soufflage disposé sur la pluralité de broches de transfert de chaleur au-dessus du au moins un segment de guidage d'air pour créer un flux d'air sur la pluralité de broches de transfert de chaleur de la plaque de support pour un transfert de chaleur efficace. Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

ECHANGEUR THERMIQUE POUR COMPOSANTS ÉLECTRONIQUES
La présente invention concerne un système d'échange de chaleur pour un dispositif d'éclairage, et plus particulièrement un système d'échange de chaleur pour un dispositif d'éclairage à LED pour une automobile, avec un segment de guidage d'air pour l'évacuation de la chaleur.
ÉTAT DE L'ART
Les dispositifs d'éclairage sont utilisés dans les automobiles et autres, pour éclairer le chemin à suivre. Ces dispositifs d'éclairage des temps modernes utilisent différents types de sources lumineuses LED (acronyme de «light emitting diode» en anglais, ou diode à électroluminescence -DEL en français) en raison de leur efficacité élevée et de leur meilleur éclairage.
Même si les dispositifs d'éclairage à LED sont très efficaces, ils génèrent une quantité importante de chaleur pendant leur fonctionnement. Comme les dispositifs d'éclairage à base de LED ont des aspects de coefficient de température négatif, la performance des LED est particulièrement sensible à la chaleur et aux températures excessives, en plus de réduire le rendement lumineux d'une LED, elle réduit également la durée de vie de manière significative. Ainsi, il est nécessaire de dissiper des quantités importantes de chaleur générées par les dispositifs d'éclairage à base de LED, qui comportent des LED de plus haute densité de puissance. Et il est essentiel que la chaleur générée par la LED soit constamment transférée loin de la LED.
Le dispositif d'éclairage utilisant des sources de lumière à LED emploie diverses méthodes et solutions pour atténuer le problème. Des solutions connues, telles que les dissipateurs de chaleur avec des ailettes/broches ou des mécanismes de refroidissement actif et des souffleries de refroidissement sont utilisées. Les broches sont disposées de telle sorte qu'elles dépassent de la base. Les broches seules ne sont pas capables de refroidir efficacement le système par convention naturelle, ce qui réduit l'efficacité du système.
Des tentatives ont été faites pour assurer un meilleur transfert de chaleur dans les dissipateurs thermiques en fournissant un module de soufflage du haut des broches au bleu vers le dissipateur thermique. Ces systèmes soufflent l'air tangentiellement à la plaque de support et ne sont donc pas capables de transférer efficacement la chaleur car l'air est piégé en raison d'un flux d'air qui n'est pas régulier et correct.
Les arts antérieurs et les méthodes conventionnelles présentent divers inconvénients, comme décrit précédemment. Il est donc nécessaire de disposer d'un système d'échange de chaleur capable de surmonter les limites susmentionnées et de fournir un mécanisme de transfert de chaleur efficace pour l'appareil d'éclairage en assurant un transfert de chaleur efficace grâce à une meilleure circulation de l'air.
Un des objectifs de la présente invention est de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus des dispositifs d'éclairage connus. En particulier, l'objet de la présente invention est de fournir un dispositif d'éclairage avec un système d'échange de chaleur pour un dispositif d'éclairage.
Selon un exemple de réalisation de la présente invention, il est prévu un dispositif d'éclairage pour une automobile comprenant une source de lumière pour produire un faisceau lumineux et un système d'échange de chaleur pour transférer la chaleur à l'écart de la source de lumière, le système d'échange de chaleur comprend une plaque de support, une pluralité de broches de transfert de chaleur pour transférer la chaleur, dans lequel la pluralité de broches de transfert de chaleur sont fixées et font saillie vers l'extérieur à partir de la plaque de support, au moins un segment de guidage d'air faisant saillie à partir de la base pour diriger l'air sur la pluralité de broches de transfert de chaleur, dans lequel le segment de guidage d'air a une forme incurvée, et au moins un module de soufflage disposé sur la pluralité de broches de transfert de chaleur au-dessus du segment de guidage d'air.
Dans un exemple de réalisation, le segment de guidage d'air, au nombre d'au moins un, va en s'amincissant de la base vers la pointe.
Dans un exemple de réalisation, le au moins un segment de guidage d'air est muni d'une pluralité de broches de transfert de chaleur.
Dans un exemple de réalisation, la pluralité de broches de transfert de chaleur dépasse d'au moins un segment de guidage d'air.
Dans un exemple de réalisation, le au moins un segment de guidage d'air est pourvue d'une pluralité de trous.
Dans un exemple de réalisation, la pluralité de broches de transfert de chaleur passe à travers la pluralité de trous sur le au moins un segment de guidage d'air.
Dans un exemple de réalisation, la surface d'au moins un segment de guidage d'air est munie d'au moins un guide d'air en spirale.
Dans un exemple de réalisation, le système d'échange de chaleur est assemblé sur la face arrière de la source de lumière.
Dans un exemple de réalisation, le ou les segments dirigeant l'air sont intégralement formés avec le système d'échange de chaleur.
Dans un exemple de réalisation, au moins un segment dirigeant l'air est fixé sur le système d'échange de chaleur.
Dans un exemple de réalisation, le au moins un segment dirigeant l'air est fixé sur le système d'échange de chaleur à l'aide de colle thermique.
Dans un exemple de réalisation, le ou les segments dirigeant l'air sont fixés sur le système d'échange thermique par soudage.
Dans un exemple de réalisation, le segment dirigeant l'air, au nombre d'au moins un, est fait du même matériau que celui du système d'échange de chaleur.
Dans un exemple de réalisation, la pluralité des broches de transfert de chaleur est disposée radialement.
Dans un exemple de réalisation, la source lumineuse est une LED.
BRÈVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
Pour compléter la description et permettre une meilleure compréhension de l'invention, un ensemble de dessins est fourni. Ces dessins font partie intégrante de la description et illustrent un exemple de réalisation de l'invention, ce qui ne doit pas être interprété comme une restriction de la portée de l'invention, mais seulement comme un exemple de la manière dont l'invention peut être réalisée. Les dessins comportent les caractéristiques suivantes.
montre une vue en perspective d'un système d'échange de chaleur conforme à la présente invention pour un dispositif d'éclairage.
montre un système d'échange de chaleur illustré à la figure 1 avec une source de lumière pour produire un faisceau lumineux, selon un exemple de la présente invention.
montre une vue en perspective d'un système d'échange de chaleur conforme à la présente invention, montrant les broches de transfert de chaleur et un segment de guidage d’air.
montre une vue de côté du système d'échange de chaleur d'un dispositif d'éclairage représentant un segment de guidage d'air, selon un exemple de la présente invention.
montre une vue en perspective d'un autre exemple du système d'échange de chaleur pour un dispositif d'éclairage ayant des guides d'air en spirale sur le segment de guidage d'air.
montre une vue de côté du système d'échange de chaleur illustré à la figure 4a montrant les guides d'air en spirale, selon un exemple de réalisation de la présente invention.
montre une vue de dessus du système d'échange de chaleur illustré à la figure 3a pour un dispositif d'éclairage montrant les broches de transfert de chaleur et le segment de guidage d'air, selon un exemple de réalisation de la présente invention.
montre une vue de dessus du système d'échange de chaleur illustré à la figure 4a pour un dispositif d'éclairage montrant les broches de transfert de chaleur et le segment de guidage d'air ayant les guides d'air en spirale, selon un exemple de réalisation de la présente invention.
montre un système d'échange de chaleur pour dispositif d'éclairage selon une réalisation de la présente invention ayant un segment de guidage d'air avec une pluralité de trous assemblés sur la plaque de support.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Ci-après, les exemples de réalisation de la présente invention seront décrits en référence aux dessins qui l'accompagnent.
La figure 1 montre une vue en perspective d'un système d'échange de chaleur (100) conforme à la présente invention pour un dispositif d'éclairage. Le système d'échange de chaleur (100) selon la présente invention comprend une plaque de support (10) et une pluralité de broches de transfert de chaleur (12). La pluralité de broches de transfert de chaleur (12) sont fixées sur la plaque de support (12) et font saillie vers l'extérieur et à l'écart de la plaque de support (10). En outre, comme le montre la figure, le système d'échange de chaleur (100) comprend également au moins un segment de guidage d'air (14). Le segment de guidage d'air (14) fait saillie de la plaque de support (10). Un module de soufflage (16) est assemblé sur le dessus des broches de transfert de chaleur (12) et du segment de guidage d'air (10), le module de soufflage (16) est assemblé de telle sorte qu'il est aligné avec le segment de guidage d'air (14). Le segment de guidage d'air (14) dirige l'air du module de soufflage (16) sur la pluralité de broches de transfert de chaleur (12), ce qui permet d'évacuer la chaleur de la zone de chaleur. Le segment de guidage d'air (14) est conçu pour être courbé de telle sorte que le segment de guidage d'air (14) est le plus large à la base et s'effile vers la pointe. La forme du segment de guidage d'air peut avoir n'importe quel profil courbe comme un profil parabolique ou similaire.
La figure 2 montre un système d'échange de chaleur (100) illustré à la figure 1 ayant une source de lumière (30) telle qu'une LED pour produire un faisceau lumineux. Comme le montre la figure, le système d'échange de chaleur (100) est monté à l'arrière de la source de lumière pour un transfert de chaleur efficace.
La figure 3a montre un système d'échange de chaleur (100) conforme à la présente invention. Sur la figure, on peut voir les broches de transfert de chaleur (12) et le segment de guidage d'air (14) par rapport à la plaque de support (10). La chaleur de la source lumineuse est transférée à la plaque de support (10). La chaleur est ensuite transférée à l'atmosphère par convection naturelle au moyen des broches de transfert de chaleur (12). Pour augmenter l'efficacité du transfert de chaleur, un module de soufflage (16) est prévu pour induire un transfert de chaleur supplémentaire par convection forcée. Conformément à la réalisation de l'invention, un segment de guidage d'air (14) est prévu de telle sorte que le module de soufflage (16) se trouve au-dessus du segment de guidage d'air (14).
La figure 3b montre un système d'échange de chaleur pour un dispositif d'éclairage représentant un module de soufflage assemblé au-dessus du segment de guidage d'air. Comme le montre la figure, le segment de guidage d'air (14) dirige l'air selon une trajectoire courbe sur toute la longueur du système d'échange de chaleur (100). Dans le système traditionnel, le chemin d'écoulement de l'air est tangentiel à la plaque de support (10), alors que dans la réalisation de la présente invention, il est presque parallèle à la plaque de support, ce qui permet d'effectuer un écoulement complet de l'air à travers la broche de transfert de chaleur (12).
La figure 4a montre un autre exemple de réalisation du système d'échange de chaleur pour un dispositif d'éclairage. Le segment de guidage d'air (14), tel qu'il est réalisé, est pourvu d'au moins un guide d'air en spirale (141) sur le segment de distribution de l'air (14). Les guides d'air en spirale (141) créent un flux d'air hélicoïdal qui passe à travers la pluralité de broches de transfert de chaleur (12). Le flux d'air généré par le segment de guidage d'air (14) de l’exemple est illustré à la figure 4b.
La figure 5 montre le système d'échange de chaleur (100) en montrant la disposition de la pluralité de broches de transfert de chaleur (12) et du segment de guidage d'air (14). Conformément à la réalisation de l'invention, le au moins un segment de guidage d'air (14) est pourvu d'une pluralité de broches de transfert de chaleur (12). La pluralité de broches de transfert de chaleur (12) dépasse ici de la surface du au moins un segment de guidage d'air (14) et est formée d'un seul tenant avec le au moins un segment de guidage d'air (14). Comme le montre la figure, la pluralité de broches de transfert de chaleur (12) est répartie le long du segment de guidage d'air (14) et de la plaque de support (10). Dans cette réalisation, le système d'échange de chaleur (100) est intégralement constitué de la pluralité de broches de transfert de chaleur (12) et d'au moins un segment de guidage d'air (14) et est fabriqué dans le même matériau.
Dans une autre version de la présente invention, le système d'échange de chaleur (100) et le ou les segments de guidage d’air (14) sont des composants séparés. Le segment guidage d'air (14) au moins est fixé sur la plaque de support (10) du système d'échange de chaleur (100) au moyen d'une colle thermique ou d'un autre matériau adhésif similaire. Dans certains cas, le segment de guidage d'air (14) peut également être soudé à la plaque de support (10). Le segment de guidage d'air (14) est muni de plusieurs trous (143), comme le montre la figure 7. La pluralité de broches de transfert de chaleur (12) du système d'échange de chaleur (100) qui font saillie de la plaque de support (10) passent à travers la pluralité de trous (143) sur le au moins un segment de guidage d'air (14). Les différents composants du système de transfert de chaleur (100) tels que la plaque de support (10) avec la pluralité de broches de transfert de chaleur (12) et le segment de guidage d'air (14) de la présente invention sont fabriqués dans le même matériau. Mais dans certains cas, ils peuvent également être fabriqués dans des matériaux différents.
La figure 6 montre une vue de dessus du système d'échange de chaleur illustré à la figure 4a pour un dispositif d'éclairage montrant la pluralité de broches de transfert de chaleur (12) et le au moins un segment de guidage d'air (14) ayant les guides d'air en spirale (141), selon un exemple de réalisation de la présente invention. La pluralité de broches de transfert de chaleur (12) du système d'échange de chaleur (100) peut être disposée radialement pour améliorer le flux d'air ou peut être distribuée de manière uniforme.

Claims (15)

  1. Système d'échange de chaleur (100) pour dispositif d'éclairage pour transférer de la chaleur loin d'une source de lumière (30) du dispositif d'éclairage, le système d'échange de chaleur comprenant :
    1. une plaque de support (10);
    2. une pluralité de broches de transfert de chaleur (12) pour transférer de la chaleur, dans laquelle la pluralité de broches de transfert de chaleur (12) sont fixes et font saillie vers l'extérieur de la plaque de support (10) ;
    3. au moins un segment de guidage d'air (14) faisant saillie de la plaque de support (10) pour diriger l'air sur la pluralité de broches de transfert de chaleur (12), dans lequel le au moins un segment (14) de direction de l'air a une forme incurvée ; et
    4. au moins un module de soufflage (16) disposé sur la pluralité de broches de transfert de chaleur (12) au-dessus du au moins un segment de direction d'air (14).
  2. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 1, dans lequel le au moins un segment de guidage d'air (14) se rétrécit de la base du au moins un segment de guidage d'air (14) vers la pointe.
  3. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 1, dans lequel le au moins un segment de guidage d'air (14) est pourvu d'une pluralité de broches de transfert de chaleur (12).
  4. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 3, dans lequel la pluralité de broches de transfert de chaleur (12) font saillie de la surface d'au moins un segment de guidage d'air (14).
  5. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 1, dans lequel la surface d'au moins un segment de guidage d'air (14) est munie d'au moins un guide d'air en spirale (141).
  6. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 1, dans lequel le au moins un segment de guidage d’air (14) est formé intégralement avec le système d'échange de chaleur (100).
  7. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 1, dans lequel le au moins un segment de guidage d'air (14) est formé intégralement avec le système d'échange de chaleur (100).
  8. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 7, dans lequel le au moins un segment de guidage d'air (14) est pourvu d'une pluralité de trous (143).
  9. Système d'échange de chaleur (100) selon les revendications 7 et 8, dans lequel la pluralité de broches de transfert de chaleur (12) passent à travers la pluralité de trous (143) sur le au moins un segment de guidage d'air (14).
  10. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 8, dans lequel le au moins un segment de guidage d'air (14) est fixé sur le système d'échange de chaleur (100) à l'aide d'une colle thermique.
  11. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 8, dans lequel le au moins un segment de guidage d'air (14) est fixé sur le système d'échange de chaleur (100) par soudage.
  12. Système d'échange de chaleur (100) selon les revendications 1 et 8, dans lequel le au moins un segment de guidage d'air (14) est fait du même matériau que celui du système d'échange de chaleur (100).
  13. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de broches de transfert de chaleur (12) sont disposées radialement sur la plaque de support (10).
  14. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 1, dans lequel la source lumineuse (30) est une LED.
  15. Système d'échange de chaleur (100) selon la revendication 1, dans lequel le système d'échange de chaleur (100) est assemblé sur la face arrière de la source lumineuse (30)
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