TW201302517A - Led車燈散熱系統 - Google Patents

Abstract

本案係為 LED車燈散熱系統，適用於一車用的LED照明燈具，包括：一散熱導體，包括一導管，該導管係用以容收一冷卻流體；以及一流體輸送裝置，與該導管相連通導入冷卻流體，且與一LED照明燈具連接，具有一致動裝置，用以驅動該流體輸送裝置中之冷卻流體流動，且與該LED照明燈具所產生熱能進行熱交換，並再由該冷卻流體傳輸至該散熱導體進行冷卻循環迴路散熱。

Description

LED車燈散熱系統

本案係關於一種LED車燈散熱系統，尤指一種應用於車用發光二極體燈具之LED車燈散熱系統。

近年來環保意識抬頭，節能減碳已然成為全民運動，電子業也致力於研發更具環保性之產品，例如太陽能之運用及發光二極體等節能產品。為達到環保節能之目的，發光二極體(Light Emitting Diode；以下簡稱LED)現已普遍使用於通用照明設備。發光二極體具有工作電壓低、耗電量小、發光效率高、反應時間短、光色純、結構牢固、抗衝擊、耐振動、性能穩定可靠、重量輕、體積小及成本低等特點，因而其應用領域也越來越廣泛，例如：大面積圖文顯示全彩屏、狀態指示、標誌照明、信號顯示、液晶顯示器的背光源或車用照明。發光二極體在應用於上述各領域時，可採用高功率發光二極體或利用提高發光二極體的面積或多個發光二極體束集而獲得較高亮度，然而欲獲得較高亮度，相對地其電流也愈大。

隨著驅動發光二極體之電流增加，熱量產生越來越快，當無法及時地消散熱量，將造成發光二極體溫度升高，而伴隨著發光二極體之溫度升高所產生的散熱問題將會造成發光二極體之亮度減弱。舉例而言，當發光二極體的溫度為25℃(典型工作溫度)時，其亮度為100流明(lm)；當發光二極體的溫度升高至75℃、125℃、175℃時，其亮度就會分別降至80流明、60流明、40流明。很明顯地，發光二極體之溫度與發光亮度是呈線性反比的關係，溫度愈升高，發光二極體亮度就愈趨降低。

發光二極體之溫度除對亮度的影響呈線性反比的關係外，其對發光二極體之壽命亦會產生影響。同樣地以發光二極體的溫度為基準，若一直保持在50℃以下使用則發光二極體有約20,000小時的壽命，若在75℃、100℃、125℃、150℃以下使用則分別只剩10,000小時、5,000小時、2,000小時、1,000小時之使用壽命。由以上之數據可知，當溫度從50℃變成2倍的100℃，使用壽命就會從20,000小時縮短為1/4倍的5,000小時，故高溫對發光二極體的亮度及使用壽命影響極大。

因此，發光二極體在應用於車用高亮度照明燈具產品時，其也要解決發光二極體所產生之熱量無法快速散逸之問題。

本案之主要目的在於提供一種LED車燈散熱系統，俾解決發光二極體在應用於車用高亮度照明燈具產品時所產生之熱量無法快速散逸，而導致發光二極體之亮度降低及使用壽命縮短之問題。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種LED車燈散熱系統，適用於一車用的LED照明燈具，包括：一散熱導體，包括一導管，該導管係用以容收一冷卻流體；以及一流體輸送裝置，與該導管相連通導入冷卻流體，且與一LED照明燈具連接，具有一致動裝置，用以驅動該流體輸送裝置中之冷卻流體流動，且與該LED照明燈具所產生熱能進行熱交換，並再由該冷卻流體傳輸至該散熱導體進行冷卻循環迴路散熱。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，然其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

第1圖係為本案較佳實施例之LED車燈散熱系統之結構示意圖。如第1圖所示，本案LED車燈散熱系統1可適用於一車用LED照明燈具上。本案LED車燈散熱系統1包括散熱導體2及流體輸送裝置3，其中散熱導體2包括導管21及複數個散熱片22，用以容收冷卻流體，流體輸送裝置3係與散熱導體2之導管21相連通，且與LED照明燈具4之發熱體接觸，用以驅動冷卻流體流動且可與LED照明燈具4進行熱交換，藉此LED照明燈具4於運作時產生之熱能可經由流體輸送裝置3傳導至冷卻流體，並由冷卻流體進一步傳輸至散熱導體2進行散熱，俾降低LED照明燈具4之運作溫度。

而該複數個散熱片22係彼此平行地排列設置，且導管21係迂迴地穿設於複數個散熱片22之間。散熱導體2更包括導管入口23及導管出口24，設置於導管21之兩相對端部，以分別供冷卻流體導入與流出。

第2A圖係為第1圖所示之流體輸送裝置之正面分解結構示意圖；第2B圖係為第1圖所示之流體輸送裝置之反面分解結構示意圖。如圖所示，流體輸送裝置3係包括有閥體座33、閥體蓋體34、閥體薄膜35、致動裝置36、蓋體37、、以及導熱裝置38。其組裝方式係將閥體薄膜35設置於閥體座33及閥體蓋體34之間，並使閥體薄膜35與閥體座33及閥體蓋體34相互堆疊結合，且該致動裝置36靠該蓋體37壓置定位於該閥體蓋體34上，以及該導熱裝置38嵌置於該閥體座33一側結合定位成一體。

請同時參閱第2A圖及第2B圖，該閥體座33具有一個導接出口331及一導接入口332、一入口閥開口333、一出口閥開口334以及一儲液室335，其中該導接出口331及導接入口332係分別與對應設置該散熱導體2之導管入口23及導管出口24相連通，以及該入口閥開口333及該出口閥開口334設置於該閥體座33一側，該入口閥開口333與導接入口332連通，該出口閥開口334與該儲液室335連通，且該儲液室335與該導接出口331連通，藉此散熱導體2之導管21與流體輸送裝置3可形成一冷卻循環封閉迴路。

該閥體蓋體34具有入口閥門通道341及出口閥門通道342，其係分別對應於該閥體座33之入口閥開口333及該出口閥開口334，以及在閥體蓋體34之一表面具有與致動裝置36相對應設置之壓力腔室343，該壓力腔室343係與入口閥門通道341及出口閥門通道342相連通。

該閥體薄膜35主要係為一厚度實質上相同之薄片結構，其上係具有複數個鏤空閥開關，於本實施例中，該閥開關包含有一入口閥門結構351及一出口閥門結構352，其中該入口閥門結構351對應封蓋該閥體座33之入口閥開口333。而該出口閥門結構352對應封蓋該閥體蓋體34之出口閥門通道342。該致動裝置36係由一致動薄膜361以及一致動器362組裝而成，用以驅動流體輸送裝置3輸送冷卻液體之作動。

又第3圖係為第2A圖所示之導熱裝置之結構示意圖。請參閱第2A圖及第3圖，該導熱裝置38包括一板體381以及複數個導熱部件382，其中該複數個導熱部件382設置於該板體381一側，而該板體381另一相對則與LED照明燈具4相接觸(如第1圖所示)，以及該板體381設有複數個導熱部件382之ㄧ側為嵌置於該閥體座33之儲液室335內，供以該導熱裝置38與該閥體座33結合定位成一體。

於本實施例中，該導熱部件382可為但不限於微型圓柱體之結構，且每一導熱部件382係彼此交錯設置，以定義形成複數個流道385，藉此以使冷卻流體可於複數個流道383進行流動，且於流動的過程中與複數個相鄰之導熱部件382相接觸。於一些實施例中，導熱部件382係由金屬材質所製成，但不以此為限。

當然，導熱裝置38的導熱部件382並不限為微型圓柱體結構，更可為直立式鰭片結構。請參閱第4圖，其係為第3圖所示之另一實施態樣的導熱裝置之上視結構示意圖。如第4圖所示，於本實施例中，導熱裝置38之複數個導熱部件382可為直立式鰭片結構，且每一導熱部件382係彼此平行排列設置，以定義形成複數個流道383，藉此以使冷卻流體可於複數個流道383進行流動，且於流動的過程中與複數個相鄰之導熱部件382相接觸。請參閱第5圖，其係為第2A圖所示之流體輸送裝置之上視結構示意圖。由第5圖可知冷卻流體係由導街入口332進入閥體座33後，經過導熱裝置38再由導接出口331流出閥體座33。

另外，在流體輸送裝置3中更具有複數個凹槽結構，用以供密封環(未圖示)設置於其上，藉由設置於凹槽內之密封環以使兩相鄰結構可緊密貼合，舉例來說，在該閥體座33與該導熱裝置38之間，即為透過儲液室335週圍的凹槽結構336與密封環337之間的緊密貼合，以防止流體外洩。同樣地，在閥體蓋體34與閥體薄膜35之間、或是在閥體蓋體34與致動裝置36之間均設置有相仿的結構，以使前揭結構可藉由凹槽結構與密封環之組裝設置，以達到緊密貼合，並防止流體外洩之目的。

由上述說明可知，於本實施例中，複數個導熱部件382係可與閥體座33中之冷卻流體接觸，因此LED照明燈具4於運作時產生之熱能就可經由導熱裝置38之一側傳導至另一側複數個導熱部件382上。因此，於本實施例中，透過一控制電路338控制流體輸送裝置3之致動裝置36。當以一電壓驅動致動裝置36時，該致動裝置36會向上產生彎曲變形，使得壓力腔室343之體積改變，進而產生壓力差將入口閥門結構351向上吸起不封閉入口閥開口333，促使冷卻流體由導接入口332流經入口閥開口333進入壓力腔室343；而當該致動裝置36會向下產生彎曲變形時，使得壓力腔室343之體積改變並壓縮冷卻液體由該出口閥門通道342推動出口閥門結構352呈開啟狀態，冷卻流體可再透過出口閥開口334流至儲液室335，再經過該導熱裝置38之複數個流道及通過每一導熱部件382後(如第五圖所示)，吸附帶走LED照明燈具4於運作時產生之熱能，再流至導接出口331，接著，冷卻流體則由導接出口331流至導管入口23，且沿循導管21之流道進行流動並進行熱交換，最後再經過導管出口24後由導接入口332流回流體輸送裝置3中，進而構成冷卻流體之循環，而散熱導體2係藉由迂迴設置之導管21及複數個散熱片22可增加冷卻流體與外界散熱媒介之接觸面積，俾達到快速散熱之功效，如此達到透過該流體輸送裝置3可驅動冷卻流體於冷卻循環迴路中流動輸送對LED照明燈具4進行散熱之目的。

於一些實施例中，該流體輸送裝置3之內部結構，例如閥體座33，亦可由可導熱之材質，例如金屬材質，所形成，但不以此為限，藉此以使冷卻流體在流體輸送裝置3的輸送過程中即可進行熱交換，更可進一步促進散熱效果。如此一來，流體輸送裝置3除了具備流體輸送之功能，同時亦可直接對流體進行散熱之優點。

綜上所述，本發明之LED車燈散熱系統，可利用流體輸送裝置之導熱裝置直接與LED照明燈具接觸以傳導熱能至其散熱部件，並利用冷卻流體與散熱部件進行熱交換後導入散熱導體，俾加速其熱能之散逸，如此更能提升LED照明燈具之散熱效率，因此便可提升LED照明燈具之亮度以及延長LED照明燈具之使用壽命。

縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1．．．LED車燈散熱系統

2．．．散熱導體

3．．．流體輸送裝置

4．．．LED照明燈具

21．．．導管

22．．．散熱片

23．．．導管入口

24．．．導管出口

33．．．閥體座

331．．．導接出口

332．．．導接入口

333．．．入口閥開口

334．．．出口閥開口

335．．．儲液室

336．．．凹槽結構

337．．．密封環

338．．．控制電路

34．．．閥體蓋體

341．．．入口閥門通道

342．．．出口閥門通道

343．．．壓力腔室

35．．．閥體薄膜

351．．．入口閥門結構

352．．．出口閥門結構

36．．．致動裝置

361．．．致動薄膜

362．．．致動器

37．．．蓋體

38．．．導熱裝置

381．．．板體

382．．．導熱部件

383．．．流道

第1圖：係為本案較佳實施例之LED車燈散熱系統之架構結構示意圖。

第2A圖：係為第1圖所示之流體輸送裝置之正面分解結構示意圖。

第2B圖：係為第1圖所示之流體輸送裝置之反面分解結構示意圖。

第3圖：係為第2A圖所示之導熱裝置之上視結構圖。

第4圖：其係為第3圖所示之另一實施態樣的導熱裝置之上視結構圖。

第5圖:其係為第2A圖所示之流體輸送裝置之上視結構示意圖。

1．．．LED車燈散熱系統

2．．．散熱導體

3．．．流體輸送裝置

4．．．LED照明燈具

21．．．導管

22．．．散熱片

23．．．導管入口

24．．．導管出口

331．．．導接出口

332．．．導接入口

Claims (7)

1. 一種LED車燈散熱系統，適用於一車用的LED照明燈具，包括：
       一散熱導體，包括一導管，該導管係用以容收一冷卻流體；以及
       一流體輸送裝置，與該導管相連通導入冷卻流體，且與一 LED照明燈具連接，具有一致動裝置，用以驅動該流體輸送裝置中之冷卻流體流動，且與該LED照明燈具所產生熱能進行熱交換，並再由該冷卻流體傳輸至該散熱導體進行冷卻循環迴路散熱。
2. 如申請專利範圍第1項所述之LED車燈散熱系統，其中該散熱導體包含複數個散熱片，該複數個散熱片係彼此平行地排列設置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之LED車燈散熱系統，其中該散熱導體之導管係迂迴地穿設於該複數個散熱片之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之LED車燈散熱系統，其中該散熱導體之導管具有一導管入口及一導接入口，該流體輸送裝置具有一導接出口及導接入口，其中該導管之該導管入口及一導接入口分別與該流體輸送裝置之該導接出口及該導接入口相連通，俾形成一冷卻循環迴路。
5. 如申請專利範圍第4項所述之LED車燈散熱系統，其中該流體輸送裝置更包括有:
       一閥體座，設置一入口閥開口、一出口閥開口及一儲液室，其中該入口閥開口與導接入口連通，該出口閥開口與該儲液室連通，且該儲液室與該導接出口連通；
       一閥體蓋體，設置於該閥體座一側，具有入口閥門通道及出口閥門通道，分別對應於該閥體座之入口閥開口及該出口閥開口，以及設置一壓力腔室，係與入口閥門通道及出口閥門通道相連通；
       一閥體薄膜，係為一厚度實質上相同之薄片結構，設置於該閥體座及該閥體蓋體之間，包含有鏤空的入口閥門結構及出口閥門結構，該入口閥門結構對應封蓋該閥體座之入口閥開口，該出口閥門結構對應封蓋該閥體蓋體之出口閥門通道；
       一致動裝置，設置於該閥體蓋體一側對應封閉該壓力腔室，由一致動薄膜及一致動器組裝而成，用以作動變形壓縮該壓力腔室體積驅動冷卻流體流動；
       一蓋體壓置該致動裝置定位於該閥體蓋體上；以及
       一導熱裝置，包括一板體及複數個導熱部件，該複數個導熱部件設置於該板體一側，而該板體另一側與LED照明燈具連接接觸，且該板體設有複數個導熱部件為嵌置於該閥體座之儲液室內，供以與該閥體座結合定位成一體。
6. 如申請專利範圍第5項所述之LED車燈散熱系統，其中該複數個導熱部件為微型圓柱體結構，且彼此交錯設置，以定義形成複數個流道，以及其中該冷卻流體於該複數個流道中流動且與該複數個導熱部件相接觸。
7. 如申請專利範圍第5項所述之LED車燈散熱系統，其中該導熱部件為直立式鰭片結構，係彼此平行排列設置，以定義形成複數個流道，以及其中該冷卻流體於該複數個流道中流動且與該複數個導熱部件相接觸。