专利名称:利用具有热异向性的材料的机动车用照明和/或发信号装置的制作方法
技术领域：
本发明概括地涉及安装于机动车辆的照明和/或发信号装置。尤其是，本发明涉及机动车用照明和/或信号装置，包括至少一个功率发光二极管光源和能够组成一个或多个热源的其它装置，其特性能够影响所述功率发光二极管光源的热环境。
在白光功率发光二极管领域的最新技术发展使采用这些光源在车辆上执行照明和发信号功能上越来越可能提升功率。
关于技术性能，功率发光二极管，表示为“功率LEDs”，具有不可否认的能量，使其在许多某些应用尤其有吸引力。关于其使用寿命，效率和形状要素，功率LED二极管具有很大的优势，尤其是与更传统的光源例如白炽灯相比。
然而在前灯和信号灯中功率发光二极管的结合在涉及由前灯和信号灯的内容量表示的相对限定环境的有效热调节必要性方面造成困难和新的限制。这些热调节的限制在前灯中是难以克服的，尤其是因为其部分布置在车辆发动机舱中和与照明功率相关。
在使用功率发光二极管的情况下，该有效热调节是必要的，是由于其连接温度最大额定值，大约为150℃，在照明/信号应用环境中相对较低。这是因为内部周围的温度经常达到90℃到100℃。
现有技术方案包括设置基片(substrate)在一个或多个散热器上支持功率发光二极管，紧密与它们热连接。通过风扇一强制空气循环有时被采用来改进散热。这些已知的方案可能导致散热器相当大的体积和重量，这就使设计安装AFS型新功能的最新照明/信号装置很棘手。AFS是英文术语先进前灯系统(Advanced Front Lighting System)的简称，在最近的欧洲规章中，一些新的功能例如弯曲近光束(bending dipped beam)，也可表示如英文DBL，代表“动态弯曲光”，或高速公路光束，在英文中指高速公路。
这些新功能可能导致附加构成许多靠近的辅助光源，对功率发光二极管的连接温度产生实质的影响。
此外，这里不详细探究关于安装于车辆的设备重量通常的缺点，让我们特别关注，包含散热器实际上增加了支持发光二极管部件的力学惯量，了解到在弯曲近光功能作用下后者易于以动态转动移动(DBL英语中(dynamic bendinglight)代表动态弯曲光)。
根据第一方面，本发明提供机动车用照明和/或信号装置，包括至少一个功率发光二极管光源和能够组成一个或多个热源的其它装置，其特性能够影响所述功率发光二极管光源的热环境。
根据本发明，该照明和/或信号装置，包括至少部分由各向异性石墨材料制成的支持件来支持所述功率发光二极管光源和对抗所述其它装置对所述功率发光二极管光源的所述热环境的影响。
这样本发明涉及包括至少一个功率发光二极管光源和至少一个其它热源的车用照明和/或信号系统，包括至少部分由各向异性石墨材料制成的支持件来支持所述功率发光二极管光源和对抗所述其它装置对所述功率发光二极管光源的所述热环境的影响。
有利的是，该支持件包括一将二极管光源与其它热源隔开的壁，并且该壁具有比纵向更大的穿过其厚度方向的热阻。该壁可在发光二极管(也由于简明的原因称为LED)，和车辆前灯的另一热源(尤其是传统白炽型灯或氙灯)之间用作热屏障。该支持件，除石墨的各向异性之外至少部分弥补，并且通过其形状，这样能够具有可调的导热性在LED与其它热源间具有尽可能小的导热性，相反在LED与前灯或临近前灯的“冷”区域之间尽可能导热。
根据本发明各向异性石墨的应用，尤其是薄层状结构石墨，可用于紧密和轻质照明和/或信号装置的制造，同时满足功率发光二极管的热限制。由于各向异性石墨比铝在密度和导热性方面更优越的性能，并通过该材料呈现的高热异向性，该结果是能够达到的。该热异向性就可以实现热屏蔽面对紧靠二极管布置的热源(例如白炽灯)的设计，。
根据本发明的装置还可包括一个或多个的以下特征-支持件包括至少一个消除热量的散热器，-该装置提供一风扇，能够强制进行通过消除热量的散热器的空气循环，-该散热器包括至少一个由各向异性石墨材料制成的部件，该部件具有平行于所述散热器上散热片的优越热传导方向，
-该消除热量的散热器包括至少一个由铝制成的部件，-该装置提供一在该支持件上提供机械强度的部件，-该机械强度的部件包括至少一个电基片，功率发光二极管光源布置在其上，-该机械强度的部件包括至少两个硬质板以三明治结构布置在基于各向异性石墨的每一侧的至少部分材料，-至少一个硬质板由电基片组成，功率发光二极管光源布置在其上，-至少一个硬质板是形成接地平面的板，能够实现电磁屏蔽功能，-该装置提供与支持件相协作的装置，沿至少一个特定轴来实现支持件的转动调节。
根据本发明的照明和/或信号装置，能够组成一个或多个热源的其它装置包括以下之中的至少一个光源功率发光二极管光源，白炽灯和放电灯，也可提到氙灯。
有利的是，该支持件包括多个壁，尤其是倾斜或垂直地互相布置。
支持件的多个壁可以是单一或多种成分其可由不同材料制成(例如各向异性石墨，机械地强化的或没有机械强化的，)和/或单独制成，并且随后在一个步骤中装配或制成。
根据其它方面，本发明还涉及一种如上简述包括至少两个照明和/或信号装置的机动车用照明和/或信号系统，和安装有至少一个本发明的装置的机动车。
本发明的其它方面和优点将在随后特定实施例论述的阅读中更清楚地展现，该论述通过非限定性例子来进行，并参照附图，其中附图1是根据本发明包含功率发光二极管照明模块前灯的整个前视图；附图2是包含于附图1前灯中的功率发光二极管照明模块纵断面的局部剖视图；附图3是包含于附图1前灯中的由各向异性石墨制成的支持部件的局部剖视图，其作为支持功率发光二极管的该部件的一个部分；附图4和5由各向异性石墨构成的支持部件的另外两个实施例。
具体实施方式主要参照附图1-3，现对第一特定实施例进行说明，根据本发明的照明和/或发送信号装置例如前灯，整个指示为1。
在该特定实施例中，前灯1包括各种类型的光源，即功率发光二极管和白炽灯。这些多种光源被包含于前灯1的照明和发送信号模块10到16中，模块表示在附图1的前视图中。
在该实施例中，照明模块10是一近光束(dipped)/主光束发光模块，，其包括9个发白光的功率发光二极管。
该模块11到16为照明模块和发送信号模块，来实现诸如雾中照明，方向改变闪烁指示，白天照明(DRL在英语中代表白天运行照明)功能和AFS功能例如固定弯曲近光束，公路照明等。
在一个不同的形式中，该模块11到16也可包括功率发光二极管作为光源。在另一种形式中，该模块11到16之一提供一个氙型放电灯，来实现主光束发光的功能。
现在尤其参照附图2，前灯1包括具有水平台阶部101a，101b和101c的支持件100，在水平台阶部上安装有功率发光二极管102a，102b和102c。每一台阶部101a，101b和101c支持3个互相紧凑安装在同一水平面的发光二极管。附图2为穿过照明模块100的纵断面的视图，在每一台阶部101b和101c只有一个发光二极管出现在该图中。
该发光二极管102a，102b和102c，与反射镜103a，103b和103c和各自的透镜104a，104b和104c相关联，形成包含于照明模块10中照明子模块10a，10b和10c。以这样的方式来产生一球状光束，其由这些照明子模块10a，10b和10c提供的多种光输出构成。
除安装支持功率发光二极管、透镜和反射镜的功能外，部件100还参与前灯1的热调节。
根据本发明，通过利用至少在两轴上具有不同导热性的各向异性材料制成的部件100来实现最佳热调节。该部件100的各向异性将在说明书中随后详述。
如附图2所示，该部件100包括多个冷却散热片105a，105b和105c，其从安装发光二极管102a，102b和102c处朝相反方向向下延伸。在该特定实施例中，通过与前灯1的外罩形成一体的风扇106强制散热片105a，105b和105c上的空气进行传导。
在已知的方式中，可提供部件100与安装于车体的前灯1的外罩间的机械连接，以允许限制其转动。通过部件100绕垂直于车辆纵轴的水平轴的转动，该部件100的转动可以调节前灯1的仰角。在前灯1中提供形成枢轴107和致动器108的组件，如附图2所示，来实现该限制的转动机械连接。
参照附图3，现详细论述部件100，尤其是其各向异性。
在如附图3所示实施例中，部件100为组合型，其由两个部分100A与100B结合组成一单件组合件而形成。
部分100A与100B由一种或多种各向异性材料形成。最好采用由美国俄亥俄州克利夫兰Graftech国际有限公司销售的各向异性石墨制成，其记载于美国专利US-2002/0142165和US-6482520，这些公开可考虑被包含到本申请中以作为参考。可获得这种石墨热异向性比为5到50。
各向异性石墨，例如由Graftech销售的并具有适合的热性能可能在某些情形，如其所具有，确定为并不很适合机械地制造部件100。这样，例如，具有适当各向异性的石墨证实为过于柔软，由于光学系统的各功能部件上精确的位置要求，所以这是有害的。
根据本发明，通过多种方式例如表面安装一硬质盘(例如一电基片)或在制造石墨材料过程中加入一个或多个硬质成分嵌入主体材料，硬度和适当的机械性能能够被提供到部件100。
然而各向异性石墨的弹性有利于实现在导电层和散热部件间的热界面功能。具有注册商标GRAFOIL的石墨例如能够用于界面。
如附图3所清楚表示，该部分100a形成一严格说散热器并用于散热，尤其是发光二极管102产生的热量。
该部分100A包括形成基体101A的部分，其具有第一表面，在第一表面上安装支持发光二极管102的电基片102A，和第二表面，从该表面垂直延伸出散热片105。当然，除发光二极管102之外，安装于部件108A第一表面的导电层包括许多电连接导轨来提供发光二极管，和电路的其它电子部件。
在该实施例中，部件100A由一块具有良好机械硬度的各向异性石墨机加工制成。在一个不同的形式中，部件100A可以是混合型，例如由不同材料制成的基体101A和散热片105组成，例如天然石墨/各向异性石墨，陶瓷/各向异性石墨，铝/各向异性石墨或其它组分。
这里制成的部件100A是为了具有平行于散热片105并沿基体101A的厚度方向的优越的热传导方向。在该优越的方向，相对于在垂直于优越方向的材料平面中的RtA2，该部件100A提供一低值热阻RtA1。
在该实施例中，由各向异性石墨制成的部件100B实现一热屏功能，防止由于如附图3所示白炽灯104产生热的散发导致发光二极管102的环境温度上升。
这里部件100B包括两个成直角的平面部件101B和102B，在厚度方向具有高值热阻RtB1。在部件101B和102B的平面和材料上，该各向异性石墨具有优越的热传导方向，其热阻RtB2远低于RtB1值。
当然，就通常而言，本领域技术人员能够在由各向异性石墨部件制成的部件的许多部分中作用于厚度和长度，来调节热阻到所需值。
这里部件100B的硬度通过嵌入材料中的硬质成分102B来获得。部件100B例如通过加压模制技术来制造。
参考附图4和5，现论述在根据本发明的照明和/或发送信号装置的不同实施例中，另外两个实施例的部件100’和100”的结构，是与部件100相同的类型。
如附图4所示的部件100’例如通过加压模制操作并对单块的各向异性石墨机加工而获得。
该部件100’包括形成消除热量的散热器的部件101’和形成屏的部件102’。电基片103’和104’以类三明治型结构安装于部件102’的相反面。
部件100’的优越热传导方向适于位于垂直于后者的厚度并平行于散热器101’的散热片的材料平面102’中。部件100’在优越方向的热阻值为Rt’1，其大大小于存在于部件102’厚度方向上的Rt’2。
该较高热阻Rt’2使能在安装于基片103’的二极管105’与位于基片104’的热源(未表示出)之间的该结构中获得热屏效果。
该结构的硬度由基片103’和104’提供。由各向异性石墨构成的热界面层106’和107’这里位于103’和104’及部件102’的相应面之间。
如附图3所示的部件100”是组合型，这里表示其由第一和第二独立的元件构成，两元件刚性地互相固定，例如粘性结合。
该第一元件由阳极氧化铝101”制成的散热器形成。该第二元件是一基片支持件/热屏102”，包括夹在电基片104”和金属电磁屏蔽板或金属化层105”之间的各向异性石墨板103”。
该基片104”和板105”固定于板103”的相反表面。
具有功率LED的光源安装于基片104”上位于散热器101”的部分上。这里除了层104”能够提供机械刚度之外，通过安装散热器101”到盘103”也能为该结构提供额外的机械刚度。
在该结构中，电磁屏蔽105”的主要功能是为了提高根据本发明照明和/或信号装置的电磁相容(EMC)性能。但是，以刚性金属层的形式，屏蔽105”也能够对组件的机械刚度起作用。
这里能够获得热屏蔽效果，是由于在盘103”厚度方向具有较高热阻值Rt1。
虽然，在这里论述的多个实施例中，希望部件100，100’，100”的整个机械强度，但是这里要注意，在其它实施例中，各向异性石墨的柔性也构成优点。这样例如，在机动车用具有LED二极管的信号灯中，与已知基于柔性基片例如“弹性”和铝散热器的解决方案相比，在某些应用中，由各向异性石墨制成的弹性件的制造经证实是一种技术的和经济有效的解决方案，其中该弹性件包括形成散热器部件和允许安装支撑LED二极管光源的电基片的部件。
当然，本发明并不限于这里通过举例论述实施例的细节，而是相反地扩展到本领域技术人员能力范围内的多种改进，通过本发明的前景应用对其进行启示。本发明由此可具有大量不同的实施例，其中只有一些例子在本说明书中详述。
权利要求
1.一种用于机动车的照明和/或发送信号装置，包括至少一个功率发光二极管光源(102)和至少一个其它热源(142)，其特征在于还包括至少部分由基于各向异性石墨的材料制成的支持件(100)，用于支持所述功率发光二极管光源和对抗所述其它装置对所述功率发光二极管光源的所述热环境的影响。
2.如前述权利要求
所述的装置，其特征在于该支持件包括将二极管光源(102)与其它热源(142)隔开的壁(101B)。
3.如前述权利要求
所述的装置，其特征在于该壁(101B)在穿过厚度方向具有比纵向(RtB2)更高的热阻(RtB1)。
4.如前述权利要求
之一所述的装置，其特征在于所述支持件(100)包括至少一个消除热量的散热器(105)。
5.如前述权利要求
所述的装置，其特征在于其还包括一风扇(106)，能够强迫通过消除热量的散热器(105)的空气循环。
6.如权利要求
4或5所述的装置，其特征在于所述散热器(105)包括至少一个由基于各向异性石墨的材料制成的部件(101A)，该部件具有平行于所述散热器上散热片的优越热传导方向(Rta1)。
7.如权利要求
4到6中任一项所述的装置，其特征在于所述消除热量的散热器(105)包括至少一个由铝制成的部件(101”)。
8.如前述任一权利要求
所述的装置，其特征在于该装置包括在该支持件(100)上提供机械强度的部件(103B，101”，103’，104’)。
9.如前述权利要求
所述的装置，其特征在于所述部件包括至少一个电基片(103’)，功率发光二极管光源(102)布置在其上。
10.如权利要求
8或9所述的装置，其特征在于所述部件包括至少两个硬质板(104”，105”；103’，104’)，以三明治结构布置在基于各向异性石墨的材料的至少部分的每一侧。
11.如前述权利要求
所述的装置，其特征在于至少一个所述硬质板由电基片(103’)组成，功率发光二极管光源(102)布置在其上。
12.如权利要求
10或11所述的装置，其特征在于至少一个所述硬质板是形成接地平面(105”)的板，它能够实现电磁屏蔽功能。
13.如前述任一权要求所述的装置，其特征在于包括与所述支持件(100)协作的部件(107，108)，使其沿支持件(100)的至少一个特定轴来实现转动调节。
14.如前述任一权利要求
所述的装置，其特征在于其它热源包括以下之中至少一个光源功率发光二极管光源(102)，白炽灯(142)和放电灯。
15.如前述任一权利要求
所述的装置，其特征在于该支持件包括多个壁(100A，100B)，尤其是互相倾斜或垂直地布置。
16.如前述任一权利要求
所述的装置，其特征在于该支持件的多个壁(100A，100B)可以是单一或多种成分。
17.一种机动车，其特征在于包括如前述任一权利要求
所述的至少一个照明和/或发送信号装置。
专利摘要
本装置包括至少一个功率发光二极管光源(102)和能够组成一个或多个热源的其它装置(142)，其特性能够影响所述功率发光二极管光源的热环境。根据本发明，该装置还包括至少部分由各向异性石墨材料制成的支持件(100)来支持所述功率发光二极管光源和对抗其它装置对所述功率发光二极管光源的所述热环境的影响。根据其它特征，该支持件包括至少一个消除热量的散热器(105)，并且该装置包括一风扇，能够强迫通过消除热量的散热器的空气循环。
文档编号F21V29/02GK1991241SQ200610172372
公开日2007年7月4日 申请日期2006年9月29日
发明者让-马克·尼古莱 申请人:瓦雷欧·维申公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan