TW201027025A - A system for heat conduction between two connectable members - Google Patents

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Description

201027025 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域1 本發明係關於一種用於可拆卸地將第一構件連接至第二 構件之系統，當該等兩個構件相互連接時，該第一構件包 含一由第二構件之部分所圍繞之部分，該等部分具有用於 彼此接觸的熱傳導材料之表面，以在該等兩構件之間傳遞 熱量。 【先前技術】 該系統可用於任何可拆卸的連接，其中熱必須在兩個互 相連接構件之間進行傳遞，但特定言之，該系統可用於可 拆卸地連接一 LED燈與一針對該LED燈之插座。術語 「LED燈」在本說明書中係用於描述包含一或多個發光二 極體（LED)及一底座部分或插頭的燈，其中該底座部分可 與一插座連接以固定該LED燈。 US-A-2006/0050514中揭示了該系統。此公開案描述一 種具有習知白熾燈形狀之LED燈。該燈包含一封閉LED之 梨形燈泡。該燈之底座部分具有一有螺紋之金屬外表面。 可將該底座部分擰入相應的插座中，其為具有帶螺紋的金 屬内表面之燈座。由LED及其驅動電路所產生的熱經由該 燈的底座部分傳遞至該插座之金屬内表面。 【發明内容】 LED通常藉由焊接而附接至一印刷電路板（PCB)上，以 使該LED底座部分之金屬表面與該可吸收LED所產生的熱 量之PCB之部分接觸。然而，存在可將LED燈可拆卸連接 143473.doc 201027025 至pcb或另-LED燈之承載器的需求，以使該㈣燈可替 換為例如具有另-種色彩之LED燈或具有另_種光強度之 ^燈。尤其係在強光LED之情況下，熱傳能力必須相對 較高’此需要相對較大之接觸面積，或led燈之底座部分 與連接至該LED燈的插座之間的堅固接觸。
本發明之-目的係提供-種用於可拆卸地連接第一構件 與第二構件之系統’該第一構件包含一當該等兩個構件彼 此連接時由該第二構件之一部分所圍繞之部分，該等部分 具有用於以高度熱傳導方式進行相互接觸之金屬表面，以 在該等兩個構件之間傳遞熱量。 本發明之另一目的係提供一種用於可拆卸地連接LED燈 與插座之系、統，致使該㈣燈之底座部分的金屬表面與相 應的該插座之金屬表面進行高度熱傳導接觸。 為實現此等目的之一個或全部，該第一構件之被圍繞部 分之材料的熱膨脹係數係大於該第二構件之圍繞部分之材 料的熱膨脹係數，以使當該等部分受熱升溫時，該等金屬 表面係彼此麼合。藉此，該等兩個構件間的熱傳導顯著增 加。相互接觸表面之部分可為該等金屬表面，但較佳地， 該等兩個部分之所有的接觸表面係由金屬製成。該等兩個 表面較佳具有-儘可能大的相互接觸面積’其係藉由使該 第一與第二構件之接觸表面相互對應且緊貼地配合而增 加。該等表面的形狀可呈矩形 '正方形、圓柱體或一條^ 物線之旋轉體。在該等兩個構件之間出現的間隔/空腔應 儘可能地抵消，例如使表面係平滑或表面係由軟材料製成 143473.doc 201027025 的兩個構件，且因此極適於順應不規則表面。該軟材料係 例如來自MAJR之熱管理箔材料6003系列，其具有1〇±2之 蕭式A硬度、0.13 mm至15 mm的厚度範圍 '及22 w/mK^ 熱傳導率，且可應用於_5(TC至+22(rc的溫度範圍内。類 似金屬之軟材料係：熔點為約7(rc之伍氏合金（w〇〇ds metal)、熔點為 58°C 之InCuBi-合金、鎵、銦、IndaU〇y 1E、 Indalloy 117。此等金屬化合物之熔點皆在3(Γ(：至2〇〇1之 範圍内，且由於其等之軟度，其等皆適用於外加表面結 構’且因此可確保良好的熱接觸。 Μ 該等兩個構件之材料可係任何金屬或金屬合金、金屬膏 或金屬合金膏（如Galinstan)，包括具有適當熱膨脹係數之 金屬基質複合材料。舉例而言’第一構件之被圍繞部分之 材料係銘’其於20°C下具有約23xl〇，K之線性熱膨脹係 數且第一構件之圍繞部分之材料係銅，其於2〇 下具有 約17Χ1(Γ6/°Κ之線性熱膨脹係數。該等兩種材料之線性熱 膨脹係數之差異於2(rc下較佳係大於3χ1〇·ό/(5κ，於加t下 更佳係大於6xlG>K’以進-步促進該第—構件與第二構_ 牛之間的緊推接觸。該等表面較佳係由金屬製成，因為金 屬比較谷易操作’易於獲得’且同時可使該等兩個構件之 間建立電接觸。 或者，諸如矽橡膠、c〇〇lp〇ly⑧、經矽含浸之碳化矽、 或經SlC、Α】2〇3、或BN填充之EPDM(乙烯-丙烯-二烯三元 共聚物）之非金屬性材料可適合作為熱傳導材料。 所有熱傳導材料較佳具有至少1 W/mK的熱傳導率’以 143473.doc -6 - 201027025 促進其易於冷卻，熱傳導率更佳為至少2.5 W/mK至最高為 !〇 W/mK或者甚至更高’以使其等極適於會產生相對多的 熱量之高功率應用。 / 一較佳實施财，該第―構件之被圍繞部分包含-錐 卜表面且β亥第—構件之圍繞部分包含一相應的錐开)内 表面’當該等構件彼此連接時，此等表面將互相接觸。錐 形意指該第-構件之被圍繞部分及該第二構件之圍繞部分
的橫截面尺寸在將被圍繞部分插人圍繞部分中之方向 所減小。 兩個表面較佳具有相互匹配的圓錐形或錐台形，以使該 等兩個構件可以在相對於彼此之任何旋轉位置相互連接。 在:較佳實施例中，兩個錐形表面之頂角相對較小，以使 。等兩個。Ρ刀之一者由於該等兩部分之錐形表面間的摩擦 而留。在另-者内。為此，頂角較佳係在5。與45。之間，更 1 〇 15之間。頂角係錐形表面上之兩條直線間的最大 角。 。底座部分可僅藉由接觸表面之摩擦而固定在插座中。 在—較佳實施例中，存在使該第-構件與第二構件 互連接之可拆卸固定裝置。該等固定裝置可係卡口 〔螺紋連接，但在__較佳實施例中，該等可拆卸固定 二的：3所°胃的搭鎖連接’其包含一附接至該等構件中之 合=性元件，在該等兩個構件相互連接時，該彈性元件 /另—構件之相應元件唾合。此為—簡單的連接裝置， 其使當兩個部分之表面為圓錐形時，該等兩個構件在相對 143473.doc 201027025 於彼此之不同的旋轉位置可相互連接。此簡化了使兩個構 件相互連接的操作。 該可拆卸固定裝置較佳包含一附接至其中一個構件（較 佳係第一構件），且與另一構件之相應元件嚙合的彈性元 件。 在一較佳實施例中’其中一個構件為led燈。即使在熱 膨脹係數之差異相對較小的情況下，只要該等構件之部分 受熱升溫’則在兩個金屬表面之間就會存在強烈的熱傳導 接觸。因此，LED燈之底座部分及連接該底座部分之插座 可相對較小。舉例而言，該被圍繞部分可由主要包含銅及 鋁之合金製成，且該圍繞部分可由主要包含銅之合金製 成’以使熱膨脹係數間的適當差異得以實現。 在一較佳實施例中，包含被圍繞部分之第一構件係led 燈’且包含圍繞部分之第二構件係一用於該led燈之插 座。該LED燈可具有一形成插頭之底座部分，且該插座可 具有與該插頭相對應之孔’以將該插頭插入該插座之孔 内。 在該LED燈與該插座之間除熱傳導接觸之外，亦存在導 電性接觸以為LED燈供應電力。電接觸元件可在熱傳導接 觸表面被整合，此係闡述於US-A-2006/0050514之系統中 之情況。在本發明之一較佳實施例中，該led燈包含兩電 個接觸元件，當該LED燈與該插座相互連接時，其等與該 插座之兩個對應的電接觸元件相接觸。 本發明亦係關於一種LED燈，其包括一具有金屬外表面 143473.doc -8 - 201027025 之底座部分，其係用於與一插座之相應的金屬内表面接 觸，以使熱量自該LED燈傳送至該插座，該金屬外表面係 呈錐形’並且該外表面之橫截面尺寸沿遠離該LEd燈之 led的方向逐漸減小。 本發明另外係關於一種插座，其包含一金屬内表面，其 係用於與led燈底座部分之相應的金屬外表面接觸，該金 屬内表面係呈錐形，且該内表面之橫截面尺寸在該LED燈 插入該插座的方向上逐漸減小。 ❿ 【實施方式】 現將藉由描述一 LED燈及用於該LED燈之插座的實施例 進一步闡明本發明’其中參照包含示意圖之附圖。此等圖 為示意代表圖，其僅顯示有助於闡明所述實施例之部件。 圖1及圖2顯示LED燈1及作為LED燈1之燈座的插座2。 LED燈1包含一 LED3及一底座部分或插頭4。該插頭4係圓 錐形且由紹製成。插頭4之圓錐形外表面與插座2之相應的 攀 圓錐形内表面5相匹配（見圖2)。該插座係由銅製成且具有 一含有周向槽7之塑膠環6 »當插頭4插入插座2時、，該插頭 4之圓錐形外表面與該插座2之圓錐形内表面5接觸。當插 頭4受熱升溫時，由於插頭4之材料與插座2之材料的熱膨 脹係數的差異’插頭4的膨脹大於插座2的膨脹。 LED燈1包含兩個彈性元件8，該等元件8可與插座2之塑 膠環6之槽7相接合，以使插頭4保留在插座2中。圖丨顯示 相對於插座2而處於務微拔出位置之led燈1，且圖2顯示 LED燈1之進一步拔出位置。 H3473.doc 201027025 圖3至5係LED燈1之插頭4與插座2之剖視圖。圖3顯示插 頭4完全插入插座2 ’且圖4顯示插頭4自插座2中稍微拔出 之位置’其與圖1相對應。在插頭4之頂部有一具有兩個彈 性元件8之金屬構件9。構件9係焊接於插頭4上，且在其頂 側承載有LED3，該LED3未在圖3至5中顯示。 用於對LED供應電流之接觸元件未在圖中顯示。此等接 觸元件可於兩個彈性元件8及塑膠環6之中經整合。 插座2可藉由焊錫或螺旋接合而附接至一印刷電路板 (PCB)上，以使插座2之較低金屬表面與可吸收led所產生 之熱量的PCB之部分接觸。LED所產生的熱係經由插頭4及 插座2之材料而傳遞至該pcB。 雖然本發明已闡述於附圖及以上描述中，但應將該閣釋 及描述視為說明性或示例性，而非限制性；本發明不受所 揭示之實施例限制。在相互不同的附屬項中舉出的某些方 法之少數事實並不係指使用此等方法的組合不具優點。不 應將申請專利範圍内的任何參考符號視為限制本發明 圍。 【圖式簡單說明】 圖1係LED燈在其插座中之透視圖； 圖2係將LED燈自插座中拔出之圖； 圖3係該LED燈的插頭及插座之剖視圖. 圖4顯不自插座中務微拔出之插頭； 圖5係該插頭之剖視圖；及 圖6係該插座之剖視圖。 143473.doc 201027025 【主要元件符號說明】 1 LED 燈 2 插座
3 LED 4 插頭 5 内表面 6 塑膠環 7 周向槽
8 彈性元件 9 金屬構件
143473.doc

Claims (1)

  1. 201027025 七申請專利範園： h :種用於可拆卸地將第-構件⑴連接至第二構件⑺之 ’、統》亥第-構件（1)包含一當該等兩個構件（】，2)相互連 ^ 2由該第二構件（2)之一部分（5)圍繞之部分（4)，該等 邛分（4,5)具有至少部分由熱傳導材料製成之表面，該等 表:係用於相互接觸，以在該等兩個構件（1,2)之間傳遞 熱里，其特徵在於：該第-構件⑴之該被圍繞部分⑷ <㈣的熱膨脹係數大於該第二構件⑺之㈣繞部分 髎（5)之材料的熱膨脹係數，以使當該等部分（4,5)受熱升溫 時’該等表面係彼此壓合。 2·如請求項id統，其特徵在於：該等表面完 傳導材料製成。 3·如請求項!或2之系統，其特徵在於：該熱傳導材料包括 金屬。 4.如請求項！或2之系統，其特徵在於：該第一構件⑴之被 φ ®繞部分⑷包含-錐形外表面，且”二構件（2)之該 圍繞部分（5)包含-相應的錐形内表面，該等表面在該等 構件（1、2)相互連接時彼此接觸。 5·如請求項4之系統，其特徵在於該等表面係呈圓錐形。 6. 如請求項4之系統，其特徵在於該等錐形表面之頂角係 在5。與45。之間，較佳在1〇。與15。之間。 7. 如請求項!或2之系統，其特徵在於存在用於保持該第一 構件⑴與該第二構件⑺彼此連接之可拆卸固 (7,8) 〇 衣 I 143473.doc 201027025 8. 9. 10. 11. 12. :。月求項7之系統，其特徵在於：該可拆卸固定襞置包 含一附接至該等構件中之—者⑴並與該另—構件⑺之 相應tl件（7)嚙合之彈性元件（8)。 如凊求項1或2之系統，其特徵在於：該等構件中之一者 為 LED燈（1)。 如旁长項9之系統，其特徵在於：該第一構件為LED燈 (1) ’且該第二構件包含一用於該LED燈（1)之插座（2)。 一種用於如請求項1〇之系統中之LED燈’其包含一具有 金屬外表面之底座部分（4)，該金屬外表面係用於與一插❹ 座（2)之相應的金屬内表面（5)接觸，以將熱量自該led燈 (1)傳遞至該插座（2)，其特徵在於：該金屬外表面係呈 錐形，且該外表面之橫截面尺寸在遠離該LED燈（”之 LED(3)的方向上減小。 一種用於如請求項1〇之系統中的插座，其包含一用於與 一 LED燈（1)之底座部分（4)的相應金屬外表面接觸之金屬 内表面（5)，其特徵在於：該金屬内表面（5)係呈錐形， 且該内表面之橫載面尺寸在將該LED燈（1)插入該插座（2) _ 之方向上減少。 143473.doc -2-
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