用于在散热器上放置光源的装置和方法与流程

本发明涉及一种其上可以放置照明部件的散热器，更具体地，涉及一种其上可以放置固态光源的带涂层的散热器。

背景技术：

电气部件通常安装在散热器上，以在操作期间耗散该部件的热量。例如，固态光源通常安装在散热器上，以改善固态光源的性能和/或可靠性。

通常，随着固态光源的功率输出增加，散热器的散热能力也必须增加。通过增加散热器的尺寸可以改善散热。然而，固态光源/散热器组件的尺寸要求正在降低，特别是在汽车照明行业中。此外，改善散热的替代方法，例如涂覆散热器，可能不利地影响固态光源与散热器的联接或从固态光源到散热器的热传递。

本文提供的“背景”描述是为了总体上呈现本公开的上下文的目的。就在该背景部分中所描述的程度，目前指定的发明人的工作以及在提交时可能不被认定为现有技术的描述的各方面既不被明确地也不被隐含地视为是本发明的现有技术。

技术实现要素：

已经通过一般性介绍提供了前述段落，并且不旨在限制所附权利要求的范围。通过参考以下结合附图的详细描述，将最好地理解所描述的实施例以及其他优点。

本发明的一个目的是提供一种带散热器的照明部件，其具有足够的散热性以及该照明部件和散热器之间的联接。带散热器的照明部件可以联接到车辆，从而该带散热器的照明部件为车辆操作提供照明。

根据本公开主题的的多个方面，将固态光源(例如，led，oled，线缆，单片源，聚合物led等)放置在散热器上的方法可以包括例如利用阳极氧化涂层或电涂层涂覆散热器的表面。可以经由激光烧蚀处理涂层表面的一部分以放置固态光源。另外，可以调节激光烧蚀参数以为涂层表面的被处理部分提供预定的表面光洁度。在一个实施例中，散热器可以在预定位置联接到车辆。在一个实施例中，照明装置可以包括如本文进一步描述的散热器。

根据本公开的主题的多个方面，一种处理用于照明元件的散热器的方法包括提供散热器，所述散热器具有涂层表面；通过激光烧蚀处理所述涂层表面的安装区域，其中所述安装区域用于将照明元件放置在所述散热器上；和调节激光烧蚀处理的参数以使所述安装区域适应所述照明元件与所述散热器的机械联接和热耦合。在一个实施例中，散热器是铝。

在一个实施例中，散热器的涂层表面包括厚度为6微米至8微米的阳极氧化涂层。

在一个实施例中，激光烧蚀可以处理阳极氧化表面的尺度(scale)是微米。

在一个实施例中，阳极氧化表面的被处理部分的预定粗糙度包括预定图案。

在一个实施例中，其中调节包括调节激光烧蚀以提供适于将所述照明元件粘附到所述散热器的预定图案。

在一个实施例中，其中所述涂层表面包括阳极氧化涂层，电涂层或涂料层。

在一个实施例中，所述照明元件是固态光源。

在一个实施例中，激光烧蚀参数包括标记次数，标记速度(mm/s)，空气调节速度(mm/s)，q频率/khz，q释放/秒和功率(％)。

在一个实施例中，预定激光烧蚀参数对应于所述散热器的所述安装区域的预定表面粗糙度。

在一个实施例中，用于安装照明元件的散热器包括覆盖所述散热器的表面的至少一部分的涂层；所述涂层上的安装区域，所述安装区域被构造为用于安装所述照明元件；和放置在所述安装区域上的照明元件，其中所述安装区域具有与所述涂层的性质不同的性质并且被构造为提供照明元件与散热器的机械联接和热耦合要求。

在一个实施例中，所述散热器包括涂层，该涂层包括阳极氧化涂层、电涂层或涂料层。

在一个实施例中，所述散热器的所述安装区域中的预定量的所述涂层被去除。

在一个实施例中，所述安装区域的预定粗糙度基于ra粗糙度，其中ra粗糙度是针对指定区域测量的峰和谷的高度差的数学平均值。

在一个实施例中，所述安装区域的预定粗糙度对应于1微米至5微米的ra范围。

在一个实施例中，所述安装区域的预定粗糙度是2微米。

在一个实施例中，所述安装区域包括预定图案，其中至少一个预定图案包括调节所述照明元件到所述散热器的粘附性的交叉影线图案。

在一个实施例中，所述散热器的所述涂层表面包括范围为6微米至8微米的阳极氧化涂层。

在一个实施例中，激光参数包括标记次数，标记速度(mm/s)，空气调节速度(mm/s)，q频率/khz，q释放/秒和功率(％)。

在一个实施例中，激光器的功率可以在20w至50w的范围内，标记次数可以高达10次迭代，标记速度可以在2000mm/s至4000mm/s的范围内，反弹速度通常可以是2000mm/s，q(频率/khz)可以在80到100之间，q(释放/s)通常可以是1.5。

在一个实施例中，预定激光烧蚀参数对应于所述散热器的所述安装区域的预定表面粗糙度。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，能够更好地理解和更容易地获得本公开的更完整认识及其许多伴随优点其中：

图1描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的示例性固态光源放置操作工作流程；

图2a描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的散热器的示例性横截面；

图2b描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的散热器的示例性横截面；

图2c描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的散热器的示例性横截面；

图2d描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的散热器的示例性横截面；

图3a描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的示例性激光烧蚀结果；

图3b描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的示例性激光烧蚀参数；和

图4描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的用于激光烧蚀的示例性方法的算法流程图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的描述旨在作为本公开主题的各个实施例的描述，并且不一定旨在表示唯一的实施例。在某些情况下，该描述包括用于提供对本公开主题的理解的目的的具体细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在一些情况中，可以以框图形式示出公知的结构和部件，以避免模糊本公开主题的概念。

整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构、特性、操作或功能包括在本公开主题的至少一个实施例中。因此，说明书中任何出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定指代相同的实施例。此外，特定特征、结构、特性、操作或功能可以以任何合适的方式结合在一个或多个实施例中。此外，意图在于本公开主题的实施例能够并且确实涵盖所描述的实施例的修改和变化。

必须注意，如说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该或所述”包括复数指示物，除非上下文另外明确说明。即，除非另外明确说明，否则如本文所使用的词语“一”和“一个”等具有“一个或多个”的含义。另外，应理解为本文使用的诸如“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“侧”、“高度”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内侧，“外侧”，“内部的”，“外部的”等术语仅仅描述参考点，并且不一定将本公开主题的实施例限制为任何特定的方向或配置。此外，诸如“第一”、“第二”、“第三”等术语仅仅标识如本文所述的多个部分、部件、参考点、操作和/或功能中的一个，并且同样不一定将本公开主题的实施例限制为任何特定的配置或方向。

如上所述，期望提供一种带散热器的照明部件，其具有改善的散热性能而不会增加散热器尺寸。改善这种照明部件的散热的一种方法是例如通过阳极氧化涂覆散热器的表面。阳极氧化是一种电化学过程，可将金属表面转化为装饰性的、耐用的、耐腐蚀的、阳极氧化的抛光面。例如，铝可以适合于阳极氧化，但是其他有色金属，例如镁和钛，也可以进行阳极氧化。然而，本发明人已经认识到，阳极氧化涂层可以降低安装在散热器上的光源的剪切强度。此外，涂层可以减少从照明部件到散热器的热传递。可以使用专用热粘合剂将照明部件安装到散热器上，但是散热和剪切强度要求可以在不同的照明部件之间变化很大，这使得必须使粘合剂类型与特定应用相匹配。

通常，可以使用预涂覆掩模工艺来保留散热器的未经涂覆工艺处理的部分，例如照明部件的安装区域。然而，发明人认识到未经涂覆的散热器材料的天然特性可能不适合于特定应用。例如，可能需要清洁表面和/或改变表面光洁度以确保与光源部件的适当结合。此外，掩模是不精确的并且可能留下太多或太少的未经处理的散热器表面区域，特别是在照明元件小的情况下，照明元件变小这是一种趋势。最后，掩模通常是劳动密集型的，特别是对于小的或复杂的形状而言，从而导致过高的生产成本。

发明人发现，，特别是与任何掩模技术相比，添加后处理激光去除步骤以去除至少一部分涂层可以降低成本并提高散热器的未涂覆区域的尺寸和放置方面的精度。例如，散热器可以包括用于散热的阳极氧化(例如，由于其增加的发射率的黑色阳极氧化)，但是散热器可以在照明部件和散热器之间没有任何阳极氧化涂层的情况下具有增加的热性能。散热器的涂层表面可包括厚度为6微米至8微米的阳极氧化涂层。然而，随着激光技术的变化，厚度范围可以改变。应当理解，阳极氧化可以不限于黑色阳极氧化，但是由于黑色阳极氧化提供的增加的发射率，参考本文所述的实施例可以使用黑色阳极氧化。激光可用于去除所选照明部件的精确安装区域中的黑色阳极氧化涂层。可以在微层和/或完整涂层(completelayer)中去除该涂层，这可以比传统的掩模方法更精确地完成。此外，可以控制后处理激光去除步骤以调节照明部件的安装区域的表面光洁度和/或热性质。例如，可以通过如本文进一步描述的形成预定图案和/或通过控制涂层的去除量来控制安装区域中的表面光洁度。这些技术还允许根据需要对原本的散热器材料进行表面处理。

现在参考附图，其中相同的附图标记在若干视图中表示相同或相应的部件。

图1描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的示例性固态光源放置工作流程100。当散热器涂覆有附加材料(例如，阳极氧化涂层)时，固态光源放置工作流程100用于辅助将固态光源放置在散热器上。在一些实施方案中，固态光源放置工作流程100可包括散热器制造105，其中散热器可通过模制、机械加工、冲压等制造。散热器可以制造成与散热器的目的相对应的任何预定规格。

在制造散热器之后，散热器可以包括诸如散热器涂层110的涂覆工艺。可以根据任何预定的设计规格来涂覆散热器。涂层可包括阳极氧化涂层、电涂层(电镀涂层(electrocoating))、涂料层等。固态光源放置工作流程100还包括涂覆后激光去除115。

激光去除115可以接收与涂层类型、涂层厚度、散热器材料、所需表面光洁度等有关的激光去除参数120。激光去除参数提供工艺细节，诸如激光功率、激光定时、激光束入射角等等，使得激光去除参数120调节激光去除工艺以满足应用的特定需要。激光去除115可以处理散热器的一个或多个部分以基于激光去除参数120去除预定量的散热器涂层和/或产生被处理部分的预定表面光洁度。例如，激光可以用于经由激光烧蚀去除散热器的预定部分中的预定量的涂层。去除指定量的总涂层厚度可以提供剩余涂层的所需表面光洁度和/或从光源到散热器的所需热传递特性。在一个实施例中，激光烧蚀可以完全去除涂层，导致直接处理到散热器。结果，散热器的表面经由通过激光烧蚀产生的峰和谷获得预定的表面粗糙度。在一个实施例中，激光烧蚀可以去除部分涂层，同时还影响散热器的表面。结果，安装区域可以具有受激光烧蚀涂层和散热器表面的组合的表面粗糙度影响的表面光洁度。表面光洁度可以通过纹路(lay)、表面粗糙度和波纹度来定义。纹路可以对应于主要的表面图案。表面粗糙度可以对应于间距细小的表面不规则性的量度。波纹度可以对应于如下表面不规则性的量度，该表面不规则性的间距大于表面粗糙度的间距。测量表面光洁度和/或表面粗糙度最常见的是“ra”值，其是对于特定区域测量的峰和谷的高度差的数学平均值。替代地或另外地，表面光洁度和/或表面粗糙度也可以以“sa”来测量，“sa”是指定线上的平均值，而不是一个区域上的平均值。例如，可以使用广域3d测量系统(例如，来自keyence的vr-3000)来测量表面光洁度和/或表面粗糙度。还可以调节激光去除参数以产生预定的表面光洁度(经由激光烧蚀)，其可以包括例如预定图案。针对光源的特性(诸如功率输出)，可以调节去除的阳极氧化涂层的量以及预定的表面光洁度。例如，表面光洁度直接影响led与散热器的热和机械结合。通过具有大的峰和谷(在微观尺度上)的粗糙表面，两个表面之间的接触不会产生理想的热和机械结合(thermalandmechanicalbond)。类似地，对于没有峰和谷的光滑表面，粘附不会产生优化的热和核结合(thermalandnuclearbond)。然而，利用对应于特定应用的需要/要求的预定激光烧蚀参数，可以针对该应用优化表面粗糙度(例如，峰和谷的高度)。换句话说，在安装区域(例如，处理部分220)中去除涂层，并且去除涂层(例如，涂层210)产生对应于预定表面粗糙度的谷和峰。

在处理散热器的一个或多个预定部分之后，可以将照明部件放置在散热器的一个或多个被处理的部分上，用于照明部件组装125。照明部件可以是一个或多个固态光源。组装125可包括使用导热膏将照明部件放置在散热器上，例如，该导热膏由于散热器的被处理的部分而具有改善的粘附性。激光去除参数也可以调节为适应粘合剂的性质。

来自固态光源组装125的固态光源组装可用于产品组装130。产品组装可以是车辆照明装置(例如前灯)组装。

图2a-图2d描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的散热器的示例性横截面。

图2a描绘了例如具有阳极氧化涂层210的散热器205的横截面。例如，散热器205可以是铝，并且阳极氧化涂层可以改善散热器本身的热性能，但是可以减少用于固态光源放置的粘附力和/或热传递。阳极氧化涂层210可以具有适合于散热器的热性能和其他要求的预定厚度。

图2b描绘了例如具有后处理阳极氧化涂层215的散热器205的横截面。后处理阳极氧化涂层215可包括处理部分220(例如，散热器205的预定安装区域)。处理部分220可以经由激光烧蚀而被去除预定量的阳极氧化涂层。例如，可以基于涂层的类型和待被去除的涂层的量将激光设定为预定的功率。后处理阳极氧化涂层可以从处理部分220去除预定量的阳极氧化涂层，以改善放置在处理部分220上的固态光源的热流动性和粘附性。

图2c描绘了例如具有后处理阳极氧化涂层235的散热器205的横截面。后处理阳极氧化涂层235可包括处理部分230。处理部分230可包括预定的表面光洁度。可以调节激光烧蚀参数以产生处理部分230的预定表面光洁度。预定的粗糙度可以改善散热器205和放置在处理部分230上的固态光源之间的粘附性和热流动性。基于固态光源和散热器205之间的较少涂层能够改善热流动性。表面光洁度可以基于涂层中的预定的粗糙度值和/或图案(例如，交叉影线)，以进一步改善粘附性和热流动性。激光处理也可以应用于散热器205本身，以实现安装表面的所需特性。

图2d描绘了具有后处理阳极氧化涂层235的散热器205的横截面。另外，可以使用导热膏240将固态光源245放置在散热器205的处理部分上。激光烧蚀可以用于放置固态光源245、粘附性和热流动性。通常，增加从散热器去除的涂层量将降低散热器的散热能力。激光烧蚀的优点是能够保证可以去除涂层的精度。例如，激光可用于处理涂层的足以安装固态光源的精细区域。通常，增加的表面光洁度提供了来自表面的更大的热辐射，但降低了固态光源与散热器的结合强度并减少了向散热器的热传递。激光烧蚀的优点在于，可以仅在散热器的安装区域中调节表面光洁度，使得散热器的剩余区域可以保持涂层的散热优点。特别是与不精确且昂贵的掩模相比，该精确度和成本降低可以是相当显著的。

通常要求光源与散热器的机械连接以满足剪切力规定。激光烧蚀的优点是可以增加剪切力。换句话说，激光烧蚀可能导致固态光源更难以从散热器移除，这使得固态光源更加牢固。更具体地，当散热器完全阳极氧化时，固态光源可以容易地脱离散热器。然而，当去除阳极氧化时，需要大约三倍的剪切力来从散热器上移除固态光源。涂层的精确去除和预定表面光洁度的其他优点可包括精确的表面光洁度控制，传热益处和最小化工艺成本。经由激光烧蚀部分地去除阳极氧化表面并且控制表面光洁度，从而可以提供固态光源的充分粘合和热传递，而不需要将涂层不必要地去除。换句话说，激光烧蚀可以调节移除固态光源所需的剪切力的量，使得固态光源根据产品要求充分地固定到散热器。激光烧蚀可以调节固态光源和散热器之间的热传递。可以调节剪切力和热传递以满足特定要求，同时还去除了一定量的阳极氧化涂层。最大限度地减少被去除的阳极氧化涂层的面积，使阳极氧化涂层提供的热性能最大化。

图3a描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的示例性激光烧蚀结果。更具体地，图3a描绘了具有黑色阳极氧化涂层的装置，其包括激光烧蚀结果的五个示例，其中每个激光烧蚀结果对应于装置的一部分，该装置的一部分已经接收激光烧蚀以基于预定的激光烧蚀参数被去除预定量的阳极氧化涂层。结果，例如，基于图3a的五个激光烧蚀结果中的一个或多个和/或附加激光烧蚀结果，基于预定激光烧蚀参数，经由激光烧蚀，可以从散热器205去除阳极氧化涂层210。激光烧蚀结果1可以对应于6.5微米的测量值。激光烧蚀结果2可以对应于6.4微米的测量值。激光烧蚀结果3可以对应于5.1微米的测量值。激光烧蚀结果4可以对应于5.6微米的测量值。激光烧蚀结果5可以对应于6.6微米的测量值。应当理解，激光烧蚀结果中的一个或多个可以对应于处理部分200，例如，其中用于产生图3a中的激光烧蚀结果的激光烧蚀参数可以应用于散热器205上的预定位置，以产生处理区域220。

图3b描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的示例性激光烧蚀参数的表300。表300可包括标记次数、标记速度(mm/s)、空气调节速度(mm/s)、q频率/khz、q释放/秒和功率(％)。例如，可以应用激光烧蚀参数的表300或该表的外插值来产生各种处理部分200。在一个实施例中，可以应用表300的一个或多个激光烧蚀参数或该表的外插值，以产生图3a中所示的激光烧蚀结果1至5。在一个实施例中，散热器205可以是具有5-7微米厚的阳极氧化涂层(例如，阳极氧化涂层210)的冲压铝板，并且对应于2500mm/s的标记速度、20瓦的功率设置以及90khz的频率激光参数可以使处理区域220的表面粗糙度为sa＝1.8-2.4微米。

图4描绘了根据本公开主题的一个或多个方面的用于激光烧蚀的示例性方法的算法流程图。

在s405中，可以接收激光烧蚀参数。例如，激光烧蚀参数可以基于图3a和图3b的表。激光烧蚀参数可以允许去除预定量的预定涂层，以及产生散热器的被处理部分的预定表面光洁度。

在s410中，可以处理散热器的一部分。可以用激光烧蚀处理散热器的该部分，以基于激光烧蚀参数去除预定量的散热器涂层。

在s415中，可以基于激光烧蚀参数调节激光以提供散热器的被处理部分的预定表面光洁度。激光烧蚀可以用于去除预定量的散热器涂层，以及提供被处理区域的预定表面光洁度，以将固态光源放置在散热器的该被处理部分上。由于处理散热器并将固态光源放置在散热器的该被处理部分上，可以改善固态光源与散热器的粘附性(例如，经由导热膏)。另外，可以改善固态光源和散热器之间的热流动性。

在一些实施例中，可以考虑产量来调节激光处理参数。例如，最初可以设定激光处理参数以在短时间内积极地去除涂层。当接近所需的涂层厚度时，可以设定激光参数以有利于更精确地控制去除量。类似地，可以积极地去除整个涂层，并且使用不同的处理参数处理散热器的材料。

在s420中，可以确定是否将处理散热器的任何附加部分。如果将处理散热器的任何附加部分，则该过程可以返回到s410，从而可以处理散热器的附加部分。如果不处理散热器的附加部分，则该过程可以结束。

现在已经描述了本公开主题的实施例，对于本领域技术人员来说显而易见的是，前述仅仅是说明性的而非限制性的，仅作为示例呈现。因此，尽管本文已经讨论了特定配置，但是也可以采用其他配置。本公开实现了许多修改和其他实施例(例如，组合，重新布置等)，并且这些修改和其他实施例在本领域普通技术人员的范围内，并且预期落入本公开主题和任何等同物的范围内。在本发明的范围内，可以组合、重新布置、省略等本公开的实施例的特征，以产生另外的实施例。此外，有时可以使用某些特征而无需相应地使用其他特征。因此，申请人意图包含在本公开主题的精神和范围内的所有这些替代、修改、等同物和变化。