专利名称：导热纤维及其制造方法和具有该导热纤维的照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导热纤维和一种制造该导热纤维的方法以及一种具有该导热纤维的照明装置。
背景技术：
随着科技的发展，大型电子装置和系统日趋集成化和微型化，因此如何在有限的结构空间中对这种电子装置进行高效稳定的散热，已经成为亟待解决的技术问题。现有技术中通常使用热管来进行热量传输，例如在手提电脑中，利用热管在CPU和GPU之间进行热量传输。但是在制作过程中，为了将硬度较高的热管安装在集成的电子装置中，需要将其弯折并且冲压成适合的形状，由此会影响其导热性。特别是在热管某处损坏或折断的情况下，导致整个散热系统失效。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种导热纤维，制造简单，并且柔韧度较好，在将多个根据本发明的导热纤维集合成导热纤维束使用的情况下，可以实现良好的导热性能和高度的可靠性。根据本发明提出一种导热纤维，其特征在于，导热纤维由包括导热颗粒和塑料颗粒的混合物制成，其中导热颗粒由掺杂有微米级或纳米级的导热材料的基底材料制成。本发明的构思在于，摒弃传统的刚性导热件设计方案，优选地将导热件设计为纤维形式。由于这种导热纤维具有可以小于I毫米的直径，并且由导热颗粒和塑料制成，因此具有良好的柔韧性，同时能实现理想的导热效果。特别是将这种导热纤维成束使用时，在部分导热纤维损坏的 情况下也可以确保可靠的导热性。由于导热颗粒中掺杂有微米级或纳米级的导热材料，因此可以使根据本发明的导热纤维的导热率高于常规塑料，甚至可以达到铝的导热率的一半。除了具有较高的导热率以外，导热纤维还保持常规纤维的其他物理性能，例如低密度、低导电率等等。根据本发明的一个优选的设计方案，导热材料是金属、陶瓷、石墨和有机物中任一种或其组合。在对电绝缘要求不高的使用条件下，导热材料例如可以是金属、例如铝；在对电绝缘具有一定要求的使用条件下，导热材料可以是其他适合的非金属的高导热材料。根据本发明的一个优选的设计方案，导热材料是选自包括A1203、Si和AlN的组中一种或多种的陶瓷。由上述物质制成的陶瓷成本低廉，导热性能良好，因此特别适于用作导热材料。根据本发明的一个优选的设计方案，导热颗粒的基底材料是软质基底材料或硬质基底材料。根据不同的使用环境可以选择质地偏柔性或者偏硬性的基底材料来制造导热颗粒。微米级或纳米级的导热材料被包裹在基底材料中，从而形成导热颗粒。优选地，硬性的基底材料可以是聚碳酸酯，例如LEXAN 3412R ;柔性的基底材料可以是Nylon。根据本发明的一个优选的设计方案，导热纤维由所述混合物通过下列方法中任一种方式成型:挤压、注塑和模塑。这些制造方式简单，并且技术成熟，有利于实现大规模地生产根据本发明的导热纤维。根据本发明的一个优选的设计方案，导热纤维的导热率各向异性。由此可以确保在预定的方向上沿着导热纤维高效地传递热量。根据本发明的一个优选的设计方案提出，导热纤维在横向上的导热率小于在纵向上的导热率。由此可以利用导热纤维将热量尽传递地可能远。优选地，导热纤维在纵向上的导热率为10-100W/m*k。例如导热纤维中掺杂有微米级或纳米级的氮化铝或金属时，可以达到该值。本发明的另一目的通过一种制造上述导热纤维的方法来实现，其特征在于以下步骤:a)提供由掺杂有微米级或纳米级导热材料的基底材料制成的导热颗粒；b)将导热颗粒和塑料颗粒混合在一起产生混合物；c)将混合物加工成型为纤维状产品，形成导热纤维。优选地，在步骤a)中，导热材料是金属、陶瓷、石墨和有机物中一种或其组合。
优选地，在步骤c)中，混合物在加热成熔融状态后通过下列方式中任一种成型:挤压、注塑和模塑，并随后进行冷却处理。优选地，在步骤c)中，形成的导热纤维的导热率各向异性。此外本发明还涉及一种照明装置，其具有发光模块和至少一束上述导热纤维，其中导热纤维和发光模块热接触。由此可以通过导热纤维对发光模块产生的热量进行热传递，以便可靠性较高地确保发光模块的正常工作。根据本发明的一个替换方案，所述照明装置包括成行设置的发光模块，所述导热纤维束在所述发光模块和散热体之间呈网格状布置。优选地，所述照明装置是街灯。根据本发明的另一个替换方案，所述照明装置包括周向上分布的多个发光模块，所述导热纤维束在一端分出多个分别与发光模块接触的子束，并且另一端与散热体接触。优选地，所述照明装置是医用照明装置。根据本发明的一个优选的设计方案，照明装置还包括散热体，通过导热纤维分别将发光模块和散热体热连接。柔韧性良好的导热纤维可以以各种形式布置在发光模块和散热体之间，并且将二者热连接，从而实现快速高效的散热效果。根据本发明的导热纤维制造简单，并且柔韧度较好，在将多个根据本发明的导热纤维集合成导热纤维束使用的情况下，可以实现良好的导热性能和高度的可靠性。利用本发明的导热纤维，可以在复杂的结构中获得良好的热输送，例如将热输送到设置得较远的其它散热系统中，并且通过确定导热纤维束的导热纤维数量，可以调整导热纤维束的直径，以与不同的照明装置的要求相匹配。
附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出:图1是根据本发明的第一实施例的导热纤维的立体图2是制造图1中的导热纤维的示意性流程图；图3是根据本发明的第一实施例的照明装置的示意图；图4是根据本发明的第二实施例的照明装置的示意图；图5是根据本发明的第三实施例的照明装置的示意图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的第一实施例的导热纤维的立体图。在图中示意性地示出了长条形的导热纤维I。在实际中，导热纤维I的直径可以小于I毫米。在大量的导热颗粒2和塑料颗粒3 (在图中直接作为导热纤维I的基体示出)例如熔化后，可以经过成型工艺将导热颗粒2和塑料颗粒3的混合物4加工成型为纤维状产品，在冷却处理后形成了导热纤维I。为了实现良好的导热特性，特别在硬性或柔性的基底材料中掺杂微米级或纳米级的导热材料，由此形成导热颗粒2。导热材料例如可以占导热颗粒2的20%-50%。根据使用环境不同，可以选择不同的基底材料，例如硬性的聚碳酸酯、例如LEXAN 3412R或柔性的Nylon。可以通过选择不同的基底材料和塑料颗粒3来获得柔韧性不同的导热纤维I。通常，在对电绝缘要求不高的使用条件下，可以选择金属作为导热材料；在对电绝缘具有一定要求的使用条件下，可以选择高导热性的陶瓷或石墨来作为导热材料，也或者将上述材料组合在一起用作导热材料。在一个有利的实施例中，可以选择导热性能良好的陶瓷作为导热材料，这种陶瓷可以是A1203、Si和AlN中任一种或由上述物质组合而成。为了可以使热量沿着导热纤维I高效地、尽可能远地被传递，因此导热纤维I的导热率各向异性、特别是在横向上的导热率小于在纵向上的导热率。在将氮化铝或金属用作导热材料时，导热纤维I的在纵向上的导热率可以达到10-100W/m*k。在加工过程中通过调整注射压力可以实现对导热率各向异性的调整，例如可以参照以下表格中的参数制造根据本发明个导热纤维I。
权利要求
1.一种导热纤维(I)，其特征在于，所述导热纤维(I)由包括导热颗粒(2)和塑料颗粒(3)的混合物(4)制成，其中所述导热颗粒(2)由掺杂有微米级或纳米级的导热材料的基底材料制成。
2.根据权利要求1所述的导热纤维(I)，其特征在于，所述导热材料是金属、陶瓷、石墨和有机物中一种或其组合。
3.根据权利要求2所述的导热纤维(1)，其特征在于，所述导热材料是选自包括A1203、Si和AlN的组中一种或多种的陶瓷。
4.根据权利要求1所述的导热纤维(I)，其特征在于，所述导热颗粒(2)的所述基底材料是软质基底材料或硬质基底材料。
5.根据权利要求4所述的导热纤维(I)，其特征在于，所述软质基底材料是Nylon或所述硬质基底材料是聚碳酸酯。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的导热纤维(I)，其特征在于，所述导热纤维(I)由所述混合物(4)通过下列方式中任一种成型:挤压、注塑和模塑。
7.根据权利要求1-5所述的导热纤维(I)，其特征在于，所述导热纤维(I)的导热率各向异性。
8.根据权利要求7所述的导热纤维(I)，其特征在于，所述导热纤维(I)在横向上的导热率小于在纵向上的导热率。
9.根据权利要求8所述的导热纤维(I)，其特征在于，所述导热纤维(I)在纵向上的导热率为 10-100W/m*k。
10.一种制造 根据权利要求1-9中任一项所述的导热纤维(I)的方法，其特征在于包括以下步骤: a)提供由掺杂有微米级或纳米级导热材料的基底材料制成的导热颗粒(2); b)将所述导热颗粒(2)和塑料颗粒(3)混合在一起产生混合物(4)； c)将所述混合物(4)加工成型为纤维状产品，形成所述导热纤维(I)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)中，所述导热材料是金属、陶瓷、石墨和有机物中一种或其组合。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述步骤c)中，所述混合物(4)在加热成熔融状态后通过下列方式中任一种成型:挤压、注塑和模塑，并随后进行冷却处理。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述步骤c)中，形成的所述导热纤维(I)的导热率各向异性。
14.一种照明装置，具有发光模块(5)，其特征在于，所述照明装置还包括根据权利要求1-9中任一项所述的至少一束导热纤维(I)，其中所述导热纤维(I)和所述发光模块(5)热接触。
15.根据权利要求14所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括散热体(6)，通过所述导热纤维(I)将所述发光模块(5)和所述散热体(6)热连接。
16.根据权利要求15所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括成行设置的发光模块(5)，所述导热纤维束在所述发光模块和散热体(6)之间呈网格状布置。
17.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置作为街灯。
18.根据权利要求15所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括周向上分布的多个发光模块(5)，所述导热纤维束在一端分出多个分别与发光模块接触的子束，并且另一端与散热体(6)接触。
19.根据权利 要求18所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置是医用照明装置。
全文摘要
本发明涉及一种导热纤维(1)，其特征在于，导热纤维(1)由包括导热颗粒(2)和塑料颗粒(3)的混合物制成，其中导热颗粒(2)由掺杂有微米级或纳米级的导热材料的基底材料制成。根据本发明的导热纤维制造简单，并且柔韧度较好，在将多个根据本发明的导热纤维集合成导热纤维束使用的情况下，可以实现良好的导热性能和高度的可靠性。此外本发明还涉及一种制造该导热纤维的方法以及一种具有该导热纤维的照明装置。
文档编号F21V17/00GK103244923SQ20121002781
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月8日 优先权日2012年2月8日
发明者李皓, 陈小棉, 程彦刚, 陈鹏 申请人:欧司朗股份有限公司