散热器、相应的照明装置及使用方法与流程

文档序号:13364433阅读:214来源:国知局

本说明书涉及散热器,该散热器可以应用于例如照明装置。

一个或更多个实施方式可涉及用于照明装置的散热器,该照明装置采用比如固态光辐射源例如led源的电动光辐射源。



背景技术:

在固态照明装置、比如采用led源的照明装置的工作中的重要问题在于照明装置的热管理。

led源的性能可能受到在工作中接合部所达到的温度的广泛影响。接合部中的温度升高可导致从led输出的光通量减少。

由光辐射源、比如led源在工作中产生的热量可以经由散热器消散,该散热器可以安装在承载源的基底(该基底可以是例如大致类似于印刷电路板——pcb的基底)的背侧。热量的消散可以是主动的或被动的,这取决于是否存在风扇或鼓风机(blower)。

例如,在汽车应用中,已经提出了多种散热器的解决方案。

例如,us7082032b1描述了一种散热器装置,该散热器装置包括基部和连接至基部的多个翅片,该多个翅片沿与基底非正交的角度延伸离开基底。

文献us6533028b2描述了一种散热器,该散热器具有多个翅片,该多个翅片布置在导热板的表面上并且不平行于受热表面。还描述了一种设备,该设备包括散热器以及联接至散热器的冷却装置。

文献us5002123a描述了一种用于冷却电子部件的流体热交换器。所描述的解决方案包括连接至基部的多个间隔开的翅片,所述翅片由流体通道分隔开,其中,通道的横截面积从入口到出口减小。

文献us6671172b2描述了一种散热器,该散热器包括多个冷却翅片,所述多个冷却翅片绕芯部布置并且联接至冷却装置。散热器翅片可以具有不同的形状。根据解决方案,翅片是弯曲的。在另一解决方案中,翅片是有裂点(knicked)的。在又一解决方案中,翅片既弯曲又有裂点。



技术实现要素:

尽管在本领域中的广泛的研究和创新出现在例如前面提到的文献中,但仍感觉需要改进的解决方案。

必须关注例如汽车行业,例如关于在所谓的机动车灯改装中采用的灯或灯泡,即适于取代卤素灯的灯泡。这可能用于例如前灯(例如雾灯),其中,在灯泡的后侧,除了可能与灯本身相关联的反射器之外,可用的空间可能较小。由于较小的可用空间和可能相当高的操作温度,因此需要实现具有高效率的热交换结构。

一个或更多个实施方式旨在满足这种需要。

根据一个或更多个实施方式,可以通过具有下面的权利要求中阐述的特征的散热器来实现所述目标。

一个或更多个实施方式还可以涉及相应的照明装置以及相应的使用方法。

权利要求是在本文中参考实施方式提供的技术说明书的组成部分。

一个或更多个实施方式使得能够获得一种散热器,该散热器适于在即使缺乏附加的冷却系统的情况下有效地工作,旨在增加冷却流体(例如冷却空气)的速度。一个或更多个实施方式可以通过使翅片倾斜以及通过形成具有沿流体的速度矢量的方向变化的截面面积的流动通道来使这种流体的速度的增加。

附图说明

现在将参照附图仅以非限制性示例的方式对一个或更多个实施方式进行描述,在附图中:

-图1是根据一个或更多个实施方式的散热器的整体立体图,

-图2示出了根据一个或更多个实施方式的散热器的可能的使用方法,

-图3是沿图2的线iii-iii截取的截面图。

应当理解,为了说明的清楚和简单,各个图可能不会全部按相同比例绘制,并且此外还可能涉及不同的实施方式。

具体实施方式

在下面的描述中,给出了各种具体细节以提供对本说明书的各种示例性实施方式的透彻理解。实施方式可以在没有一个或若干具体细节的情况下实施,或者与其他方法、部件、材料等一起实施。在其他情况下,未示出或详细描述周知的结构、材料或操作以避免使实施方式的各个方面变得模糊。

贯穿本说明书对“一个实施方式”或“实施方式”的提及意味着结合实施方式描述的具体特征、结构或特性包括在至少一个实施方式中。因此,在贯穿本说明书的各个地方可能出现的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”未必都是指的是相同的实施方式。此外,具体特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或更多个实施方式中。

本文提供的小标题仅为方便起见,因此并不解释实施方式的保护程度或范围。

在一个或更多个实施方式中,散热器10可以包括导热材料的成形本体,导热材料为例如金属材料或导热塑料材料。

在一个或更多个实施方式中,散热器10可以由单个件形成,或者散热器10可以包括以热耦合关系的方式相互连接的多个元件或部分,如同该多个元件或部分形成为单个本体。

在一个或更多个实施方式中,本体10可以包括具有例如平行六面体形状的部分12,该部分12可以包括适合具有长形形状并沿轴线x12延伸的表面刻蚀(sculpturing)。

在一个或更多个实施方式中,部分12可以包括相反的两个面或表面12a、12b,所述相反的两个面或表面12a、12b中的至少一者可以承载电动光辐射源l,该电动光辐射源l布置在例如大致类似于印刷电路板(pcb)的基底上并且在工作中的产生热量。

在一个或更多个实施方式中,可以根据同一申请人同日提交的“工业发明专利申请”中所述的方法将源(多个源)l安装到散热器10上。

在一个或更多个实施方式中,源可以是固态光辐射源,例如led源。

应当理解,光辐射源l以及相应的pcb支撑件可以与实施方式中的元件不同。

在一个或更多个实施方式中,在本文中作为示例的散热器10还可以包括带翅片部分14,该带翅片部分14与部分12热耦合(例如由单个件制成)。

在一个或更多个实施方式中,带翅片部分14可以包括具有大致环形的形状并且绕纵向轴线x12延伸的多个翅片140(例如,三个翅片140a、140b、140c,但是翅片的所述数量显然不应解释为对实施方式进行限制)。

在一个或更多个实施方式中,带翅片部分14可以具有中空结构,因此该带翅片部分14可以被轴向空腔142横穿,该轴向空腔142在朝向部分12的端部处具有适于例如赋予空腔142沿着带翅片部分14长度的轴向贯通空腔的形状的笛嘴状轮廓,并且提供一种悬臂构型144,部分12以热耦合条件在悬臂构型144处连接至部分14。

在一个或更多个实施方式中,在部分12和部分14之间可以设置有以16指示的中间连接部分,该中间连接部分具有大致筒形形状,其中可能存在突起/凹槽(在一个或更多个实施方式中:参见例如图1和图2至图3),例如以160指示的凹槽,该凹槽适于形成将散热器10与光学元件联接的空腔。光学元件可以是例如反射器r(参见图2中的该反射器r的中央部分的简化表示),适于执行在工作中对由光辐射源l发射的光辐射的反射。

如上所述,可以使用一个或更多个实施方式例如以获得可用于汽车行业的照明装置,例如作为可以替代机动车灯的卤素灯的改装灯或灯泡。

在一个或更多个实施方式中,散热器10可以主要通过带翅片部分14帮助在工作中由安装在部分12上的光辐射源l产生的热量的消散。

这样的散热功能可以经由翅片140执行,该翅片140如前所述适于包括导热材料(例如金属材料)。

在一个或更多个实施方式中,翅片140可以具有大致环形形状,尽管翅片140还可以如图1作为示例的设置有可以使总体尺寸减小的凹口146。

在一个或更多个实施方式中,翅片140可以布置成横向于轴线x12,即大致垂直于轴线x12。

在一个或更多个实施方式中,然而,至少一些翅片140可以定位成相对于轴线x12倾斜,如图2所示。术语“倾斜”在本文中意味着至少一些翅片140既不垂直于也不平行于轴线x12。

例如,在图2的视图可以看到的是,在一个或更多个实施方式中,最靠近部分12(例如邻接中间部分16的)的第一翅片140a位于与轴线x12垂直或基本垂直的平面中。

相反,随后的翅片140b、140c等,即距部分12较远定位的翅片位于与垂直于轴x12的平面倾斜(倾侧)的平面。

在一个或更多个实施方式中,所述随后的翅片140b、140c彼此平行,即翅片140b、140c各自位于的平面具有相对于轴线x12相同的倾角。

在本文作为示例的一个或更多个实施方式中,所述接下来的翅片140b、140c也可以进而相互倾斜,即翅片140b、140c各自位于的平面具有相对于轴x12不同的倾角,例如其中倾角随着距部分12和部分16的距离而增大。

在本文作为示例的一个或更多个实施方式中,翅片140可以具有大致平面的形状。

然而,在一个或更多个实施方式中,翅片140在保持大致环形结构的同时可以具有弯曲形状,这样的翅片理想地通过发生线产生,该发生线可以是弯曲的而不是平面的,例如可以是指数曲线或样条曲线。

此外,独立于先前提及的具体实施细节,在一个或更多个实施方式中,可以实现使成对的翅片140分别限定气流通道(例如,第一通道1401位于翅片140a与140b之间,和第二通道1402位于翅片140b与140c之间)的目的。

在一个或更多个实施方式中,所述通道1401、1402的宽度沿相对于翅片140本身的延伸的直径方向单调地变化(例如减小)。

例如,图2示出了通道1401、1402可以具有渐缩形状,例如,其中附图的底部处的空气流入端部宽于附图的顶部处的空气流出端部。

尽管存在这样的可变宽度,但是翅片可以实施为使得在通过限定于两个相邻的翅片140之间的通道(例如通道1401、1402)的流体流沿着通道是恒定的;换句话说,翅片140的倾斜和形状限定为使得沿着通道的流体速度随着穿过流体流动通道的各个部段而增加。

一个或更多个实施方式实现了图2中作为示例的操作方法。

这样的操作可以应用于例如灯中,例如,比如机动车辆的交通工具的灯。

在这种操作模式中,散热器10(或者更概括地包括散热器10和安装在散热器上的光辐射源l在内的照明装置)可能具有水平定向的轴线x12和部分12的竖直定向的相反表面12a、12b。

在这种情况下,冷却流体(例如通风空气)的流动通道1401、1402竖直地定向,并且其“较宽”的端部面向下方而其“较窄”的端部面向上方。

在这些情况下,可以由此实现热交换机构:当通风空气通过通道1401、1402(也可以存在与本文作为示例的两个通道不同数量的通道)时,通风空气适于将热量从散热器10移除,空气温度在翅片140的其中通道1401、1402在翅片140的下端呈现其最大宽度的末端处最低(参见图2中底部处的四个箭头),并且空气温度在通道1401、1402的宽度变小的向上行进时升高(见图2的顶部处的两个箭头)。

以这种方式,通风空气的速度在翅片之间的过渡期间可能增加,因为在流体温度升高时传导面积减小。

以这种方式,翅片140引起类似于鼓风机或风扇的运动,以便提高热交换系统的效率。这在光辐射源l在静态或几乎静态的空气(例如反射器r内)中工作的情况下也是理想的并且不需要额外的冷却系统。

与常规的解决方案相比,例如,根据us5002123a的解决方案(其中,热源位于基板上,翅片正交地连接至所述基板)或者根据us6671172b2的解决方案(其中,热源位于巨大的金属芯的表面上,翅片从金属芯离开,随后沿径向方向延伸),在一个或更多个实施方式中,热源(光辐射源l)可以放置在大致平面的板结构(部分12)上,该大致平面的板结构在翅片140横向于基板12布置的情况下布置成与带翅片部分14具有热传递关系。

以这种方式,可以获得翅片140的阵列,该翅片140的阵列适于形成通过产生从最靠近热源(光辐射源l)的翅片140a朝向翅片140b、140c、即朝向距部分12较远的翅片140行进的温度梯度来逐渐地降低温度的机构。

这使得热源能够布置成非常靠近(即,几乎接触)相邻的热敏部件,从而实现更紧凑型的散热器。

例如,在一个或更多个实施方式中,基板12的横向尺寸不受连接至基底的翅片的数量影响:在一个或更多个实施方式中,翅片140的数量实际上独立于部分12的尺寸,因为翅片140定向为横向于轴线x12。

因此,一个或更多个实施方式可以涉及散热器(例如10),该散热器包括:

-板状部分(例如12),该板状部分沿着轴线(例如x12)延伸并且具有相反表面(例如12a、12b),所述相反表面用于安装至少一个热源(例如l),以及

-带翅片部分(例如14),该带翅片部分与板状部分热耦合并且包括绕所述轴线延伸的多个环形翅片(例如140)。

一个或更多个实施方式可以包括筒形部分(例如16),该筒形部分绕所述轴线布置并且布置在所述板状部分与所述带翅片部分之间。

在一个或更多个实施方式中,所述多个翅片可以包括正交于所述轴线延伸的至少一个翅片(例如140a)。

在一个或更多个实施方式中,所述至少一个翅片可以布置在所述多个翅片的面向所述板状部分的端部处。

在一个或更多个实施方式中,所述多个翅片可以包括相对于所述轴线倾斜(既不正交于也不平行于所述轴线)的至少一个翅片(例如140b、140c)。

在一个或更多个实施方式中,所述多个翅片可以包括相对于所述轴线倾斜的多于一个的翅片。

在一个或更多个实施方式中,相对于所述轴线倾斜的所述多个翅片相互倾斜。

一个或更多个实施方式可以包括在所述多个翅片中的翅片之间延伸的渐缩的流体流动通道(例如1401、1402),所述渐缩的通道在带翅片部分的第一侧部(例如,图2的底部处)与第二侧部(例如,图2的顶部处)之间延伸,所述第一侧部和第二侧部沿关于所述带翅片部分的直径方向彼此相反,其中,所述渐缩的通道具有较宽的流体流入端部(例如,图2的底部处的箭头所示该流体流入端部位于与带翅片部分的所述第一侧部相对应的位置)和较窄的流体流出端部(例如,图2的顶部处的箭头所示该流体流出端部位于与带翅片部分的所述第二侧部相对应的位置)。

参照相对较宽的端部和相对较窄的端部表示通道(例如1401、1402)的渐缩方向,其中:

-流体流入端部宽于流体流出端部,并且

-流体流出端部窄于流体流入端部。

在一个或更多个实施方式中,所述板状部分可以平行于所述直径方向(例如在图2的图的平面中)延伸。

在一个或更多个实施方式中,照明装置可以包括:

-根据一个或更多个实施方式的散热器,以及

-电动光辐射源,该电动光辐射源可选地为led源,并且适于构成安装在板状部分的所述相反表面中的至少一者上的所述热源。

根据一个或更多个实施方式的照明装置或散热器的使用方法可以包括将所述散热器布置成使得所述轴线水平地定向并且所述板状部分竖直地定向,可选地,带翅片部分的所述第二侧部布置在带翅片部分的所述第一侧部的上方,其中,流体流出端部可以位于带翅片部分的所述第二侧部并且流体流入端部可以位于带翅片部分的所述第一侧部。

在不违背基本原理的情况下,所述细节和实施方式相对于在本文中仅以非限制性示例的方式描述的内容可以变化、甚至明显地变化而不脱离保护范围。

保护范围由所附的权利要求限定。

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