CN103968313A - 用于车辆的照明装置、散热装置和照明装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种散热装置和一种照明装置，所述散热装置包括：第一散热模块，被配置为接收光源模块产生的热量；以及第二散热模块，所述第二散热模块包括延伸到所述第一散热模块并传递所接收的热量的第一构件以及被配置为将从所述第一构件传递的热量发射到发光空间的第二构件，因此可以减少制造成本和重量，可以提高空间利用率，并且可以实现光学构件的融雪效果。

Description

用于车辆的照明装置、散热装置和照明装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年2月4日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请号10-2013-0012308的优先权，其全部内容通过引用的方式并入于此。

技术领域

本发明的实施例涉及一种散热装置、一种包括该散热装置的照明装置以及一种用于车辆的照明装置。

背景技术

发光二极管（LED）器件涉及使用化合物半导体的性能将电信号转化成红外线或光。不同于荧光灯，LED器件不使用任何有害物质，例如汞，这导致更少的环境污染，并且具有比常规光源的使用寿命长的优点。与常规的光源相比，LED器件还消耗很低的电功率，并且由于高色温而表现出出色的能见度和低眩光。因此，LED器件已经广泛用作车辆的前灯的光源。

然而，用于车辆的前灯由于发动机的热量而表现出大约80℃的基本环境温度，并且由于它是密封的而很容易受到热辐射的损害，所以其内部温度的增加对LED的使用寿命有影响。因此，需要能高效地发散LED产生的热量的高性能散热***，所以采用风扇来发散LED产生的热量。

图1是示出了用于汽车的前灯的常规散热结构的视图。

如图1所示，用于车辆的前灯的常规散热机构包括：LED模块20，形成在前灯的壳体的内侧；散热器30，形成在LED模块20的底面上；以及冷却风扇40，安装在散热器30的下部处。

也就是说，常规的用于车辆前灯的散热结构能通过LED模块20的底面上形成的散热器30将LED模块产生的热量发散到外面，并且通过使用冷却风扇40来冷却散热器30而具有改善的散热效率。

然而，如图1所示，常规的用于车辆前灯的散热结构存在的问题是，因为安装了单独的冷却风扇40，所以增加了车辆的成本和重量并且减小了空间利用率，并且因为在长时间使用散热风扇40的情况下会产生热风，所以降低了冷却性能。

此外，冷却风扇的使用寿命以及LED的使用寿命可能会成为问题，并且还存在的问题是，追求低功率的LED前灯应用单独的电动机。

此外，不同于高强度放电（HID）或卤素灯光源，LED几乎不产生红外线或紫外线，所以还存在的问题是，由于冰雪等会使前灯结冰。

发明内容

本发明的实施例的一方面提供了一种散热装置和一种照明装置，所述散热装置和照明装置通过形成由不同的导热材料组成的第二散热模块并且去除风扇可以减少制造成本和重量并且可以提高空间利用的效率，并且通过辐射热量到发光空间还可以实现光学构件的效果，例如，融雪、除霜、除烟和除雾。

本发明的实施例的一方面还提供一种散热装置和照明装置，所述散热装置和照明装置通过使用嵌件注射成型（insert injection molding）的方法将第一散热模块和第二散热模块形成为一体，从而可以增加散热性能。

根据本发明的实施例的一方面，提供了一种散热装置，包括：第一散热模块，被配置为接收光源模块产生的热量；以及第二散热模块，包括延伸到第一散热模块并且传递所接收的热量的第一构件以及被配置为形成发光空间并且将从第一构件传递的热量辐射到发光空间的第二构件。

附图说明

包含附图用于进一步理解本发明，并且并入且构成本说明书的一部分。附图与本说明书一起示出了本发明的示例性实施例，并且起到解释本发明的原理的作用。图中：

图1是示出了用于汽车的前灯的常规散热结构的视图；

图2至图4图示了根据本发明的实施例的包括散热装置的照明装置的结构的多种实施例；

图5图示了常规的用于车辆的照明装置以及根据本发明的另一个实施例的用于车辆的照明装置的散热性能试验结果；

图6图示了采用由普通塑料材料制成的档板的用于车辆的照明装置的外部透镜以及根据本发明的另一个实施例的采用导热树脂的用于车辆的照明装置的外部透镜的传热模拟结果；以及

图7图示了不具有表面处理层的散热装置的热阻以及根据本发明的另一个实施例的具有表面处理层的散热装置的热阻的试验结果。

具体实施方式

现在将在以下参照附图更加完整地描述根据本发明的示例性实施例，使得本领域的普通技术人员可以容易实施。然而，本发明实施为不同形式并且不应当被理解为局限于本文中阐述的示例性实施例。将会理解的是，本文中图示并描述的本发明的形式将会采取本发明的优选实施例，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行多种变化和修改。在以下描述中，要注意，当常规元件的功能以及与本发明有关的元件的详细描述会使本发明的要旨模糊时，将会省略这些元件的详细描述。以下术语是在考虑了本发明的功能的情况下定义的，并且各术语的意思应当通过研判本说明的整个部分进行理解。若有可能，在整个附图和说明书中将会使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。

本发明的实施例涉及一种散热装置和一种照明装置，并且旨在提供一种散热装置的结构和照明装置的结构，这些结构通过形成由导热树脂和金属制成的第二散热模块能够去除风扇，同时提高散热效果，并且能够实现光学构件的效果，例如融雪、除霜、除烟和除雾。

然而，根据本发明的实施例的散热装置和照明装置可以应用于多种灯设备，例如用于车辆的照明装置、家用的照明装置以及需要照明的工业照明装置。例如，当散热装置和照明装置应用于车辆用灯时，它们还可以应用于前灯、尾灯等。除此之外，散热装置和照明装置可以应用于已经开发然后商业化或者根据技术进步可以实施的所有与照明相关的应用。

图2图示了根据本发明的实施例的包括散热装置的照明装置的结构的一个实施例。

参见图2，根据本发明的本实施例的散热装置可以包括：第一散热模块100，被配置为接收光源模块310产生的热量；以及第二散热模块200，被配置为接收在第一散热模块100中接收到的并从第一散热模块100传递的热量，并且将热量辐射到发光空间中。另外，根据本发明的本实施例的照明装置可以包括：光学构件320，固定在壳体330内的第二散热模块200的端部上；以及光源模块310，安装在第一散热模块100上，以发射光到光学构件。

第一散热模块100接收安装在其上部的光源模块310产生的热量。因此，第一散热模块100可以是由具有高导热性的金属制成的，例如，Al、Cu、Ag、Cr、Ni等。如图2所示，虽然散热器没有设置在第一散热模块100的上部，但是本发明的本实施例可以实现出色的散热效果。当然，明显的是，将散热器设置在第一散热模块100的下部以便提高散热性能。

安装在第一散热模块的上部的光源模块310包括印刷电路板以及安装在印刷电路板上用于发光的发光器件。发光器件可以是发光二极管（LED）。

第二散热模块200可以包括：第一构件210，延伸到第一散热模块100并且传递在第一散热模块100中接收的热量；以及第二构件230，被配置为形成发光空间并且将从第一构件210传递的热量辐射到发光空间。第一构件210和第二构件230可以被制造成可拆分的结构。虽然附图示出了第一构件210设置在第二构件230的下部，但是第二构件可以设置在第一构件的下部。

与此同时，第一和第二构件210、230可以是由具有不同的热导率的材料制成的。更具体地讲，如同第一散热模块100，第一构件210可以是由具有高热导率的金属制成的，例如Al、Cu、Ag、Cr、Ni等。第二构件230可以是由具有比第一构件210的辐射发射率高的辐射发射率的导热材料制成的，并且更具体地讲，第二构件可以是由包括聚苯硫醚（PPS）、液晶聚合物（LCP）、聚碳酸酯（PC）和尼龙的任意一种的热塑性树脂或导热填料制成的。与此同时，导热填料可以包括：例如金属氧化物、金属碳化物、金属粉末等金属系列；例如碳素纤维等石墨、碳系列；或者陶瓷金属碳化物系列的组合物。

光学构件320固定在第二构件的下部以发射光到外面。光学构件320可以包括将光源发出的光发射到外面的所有的光学基板，例如透镜、透明基板、半透明基板等。因此，用于车辆的照明装置可以是用于车辆的光学构件，例如，前灯或尾灯中的外透镜。

另外，在根据本发明的本实施例的散热装置和发光装置中，可以在第一构件210的表面上形成表面处理层（未示出），以便提高辐射发射率。与此同时，表面处理层可以通过阳极氧化处理、碳纳米管（CNT）或硅树脂涂覆和粉末涂覆来形成，并且可以形成为使得表面处理层与第一散热模块100的距离越远，辐射发射率越大。

根据本发明的本实施例，从光源模块310产生的热量被由导热金属制成的第一散热模块100和第一构件210接收并传递，并且通过包含热塑性树脂的第二构件230发射。特别地，虽然通过第二构件230的直接热传递低于由具有高导热率的材料制成的第一构件210的直接热传递，但是由于第二构件230是由具有高辐射发射率的导热材料制成的，所以比第一构件210散发的热量多的热量被辐射到发光空间中。因此，由于热量被辐射到发光空间中，所以光学构件320的表面温度增大，从而熔化光学构件320的表面上存在的冰雪形成物、除霜、除烟、除雾等。此外，不同于常规的散热装置和照明装置，虽然本发明的本实施例没有风扇，但是可以提高散热效果。此外，由于去除了风扇，所以可以降低制造成本和重量，并且还可以提高空间利用率。

图3和图4图示了根据本发明的其他实施例的包括散热装置的照明装置的结构的其他实施例。以下将省略与图2的元件重复的元件的描述，并且将根据差异来描述结构。

图3是侧面剖视图，示出了第一散热模块100和第二散热模块200通过嵌件注射成型形成为一体的结构，并且图4是侧面剖视图，示出了在图3的照明装置中增设散热器340的结构。

在图2中，应用于第二构件230的热塑性树脂由于导热填料而具有各向异性。对于普通的导热树脂而言，在垂直方向上传递热量并非易事，因为在贯通面方向上的热导率比平面内方向上的热导率低，并且第一构件210与第二构件230之间的接触电阻很高，所以会减小散热效率。因此，在本发明的其他实施例中，如图3所示，由于第一散热模块100和第二散热模块200通过嵌件注射成型形成为一体，所以可以容易地进行热传递，并且由于减小了第一构件210与第二构件230之间的接触电阻，所以可以提高装配性能以及散热效果。

特别地，第一构件210和第二构件被层压在里面的层压部分220可以形成在第二散热模块200中。层压部分220可以具有第二构件230被层压在第一构件210的上表面上的结构。除此之外，为了增大辐射率并且防止在外面产生眩光，如图3所示，层压部分可以具有第一构件被层压在第二构件230的上表面上的结构。结果是，由具有高热导率的金属制成的第一构件210可以导致传热，并且第二构件230可以辐射热量到发光空间中。

虽然图3图示了第一散热模块100和第二散热模块200通过嵌件注射成型形成为一体，但是所述结构不限于此。作为另一个实施例，仅仅第一构件210和第二构件230可以通过嵌件注射成型形成为一体，或者仅仅第二构件230和层压部分220可以通过嵌件注射成型形成为一体。

以下表1示出了根据本发明的本实施例的图3中示出的照明装置与常规的用于车辆的照明装置的散热构件的热阻的比较。

表1

在以上表1中，（A）具有LED、电动机和发动机作为主要热源，并且通过热管的散热器来散热，（B）具有LED作为主要热源，并且通过风扇和散热器来散热，（C）具有LED、电动机和发动机作为主要热源，并且通过散热器来散热，并且根据本发明的本实施例的（D）具有LED和发动机作为主要热源，并且通过第一散热模块和第二散热模块来散热。

如以上表1所示，虽然根据本发明的本实施例的照明装置没有风扇和散热器，但是所述照明装置表现出最低的热阻。因此，可以确定照明装置具有最佳的散热性能。由于本发明的本实施例的散热性能，所以可以实现例如融雪、除霜、除烟和除雾的效果。

此外，（A）存在的问题是，例如太重，因为热管和散热器被用作散热构件，（B）存在的问题是，例如风扇的可靠度和噪声，以及高成本，因为风扇和散热器被用作散热构件，（C）存在的问题是，例如，太重，因为仅仅使用大尺寸散热板的散热器作为散热构件。然而，在本发明的本实施例中，虽然没有设置风扇和散热器，但是除了出色的散热性能之外，重量可以最高减小高达80%，并且还可以解决例如噪声和可靠度的问题。

如图2所示，根据本发明的本实施例的散热装置和照明装置甚至在没有散热器的情况下也可以实现出色的散热效果。然而，为了提高散热性能，如图4所示，散热器340可以设置在第一散热模块100的下部。另外，图2中说明的表面处理层还可以应用于图3和图4的照明装置。

图5和以下的表2根据常规的具有风扇的用于车辆的照明装置的透镜以及根据本发明的另一个实施例的用于车辆的照明装置的透镜的内部温度和表面温度的比较，示出了散热性能的实验结果。

表2

在图5和表2中，根据本发明的本实施例的去除了风扇的用于车辆的照明装置比常规的具有风扇的用于车辆的照明装置可以在更短的时间内增大内部温度和表面温度，并且还能够将透镜的内部和表面的最大温度增大到更高。因此，根据本发明的本实施例的用于车辆的照明装置比常规的用于车辆的照明装置具有高散热性能和辐射率。此外，虽然去除了风扇，但是可以实现出色的散热效果，并且还可以实现以下效果：例如，使光学基板上收集的雪融化的融雪、除霜、除烟和除雾。

图6图示了热塑性树脂应用于第二构件的根据本发明的另一个实施例的用于车辆的照明装置A的外部透镜以及应用由普通的塑料材料制成的档板的用于车辆的照明装置B的外部透镜的传热模拟结果。

在图6中，在A和B两者中安装相同条件下的外部透镜（折射指数：1.56，吸收系数：3.8[cm-1]，以及散射系数：12.8[cm-1])。在A中，作为第二构件，应用具有5W/mK的热导率的热塑性树脂，并且在B中，应用具有0.2W/mK的热导率的聚碳酸酯。结果表明A可以比B额外辐射4W的热量。因此，在本发明的本实施例中，第二构件提高了辐射热效率，所以透镜外部的热通量增大。因此，可以实现例如融雪、除霜、除烟和除雾的效果。

图7图示了不具有表面处理层的散热装置的热阻以及根据本发明的另一个示例性实施例的具有表面处理层的散热装置的热阻的试验结果。

在图7中，示出了通过阳极氧化处理、碳纳米管（CNT）或硅树脂涂敷、粉末涂敷等形成表面处理层的、根据本发明的本实施例的散热装置比没有形成表面处理层的散热装置可以充分地增大辐射率高达20%或更多。因此，虽然第二构件的辐射发射率很低，但是由于形成在第一构件表面上形成的表面处理层，可以提高辐射率。

如上所述，根据本发明的实施例，由于设置了包括互不相同的导热材料的第二散热模块，所以可以去除风扇，并且由于去除了风扇，所以可以减少成本和重量，并且可以提高空间利用率。此外，由于热量通过第二构件辐射出去，所以可以实现光学构件的效果，例如融雪、除霜、除烟和除雾。

此外，由于第一辐射模块和第二辐射模块通过嵌件注射成型形成为一体，所以虽然去除了风扇和散热器，但是可以提高散热性能。

此外，由于在第一构件的表面上形成了表面处理层，所以虽然第二构件的辐射发射率很低，但是由于第一构件，也可以提高散热效果。

如上所述，在本发明的详细描述中，由于已经描述了本发明的详细示例性实施例，所以显而易见的，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况进行多种修改和变化。因此，应当理解，上述是为了说明本发明并且不应当被理解为限制所公开的特定实施例，并且对公开的实施例以及其它实施例的修改旨在包括在所附权利要求书及其等同形式的范围内。

Claims (20)

1.一种散热装置，包括：

第一散热模块，所述第一散热模块被配置为接收光源模块产生的热量；以及

第二散热模块，所述第二散热模块包括延伸到所述第一散热模块并且传递所接收的热量的第一构件以及被配置为将从所述第一构件传递的热量发射到发光空间的第二构件。

2.如权利要求1所述的散热装置，其中，所述第一构件和所述第二构件是由具有不同的热导率的材料制成的。

3.如权利要求1所述的散热装置，其中，所述第二构件是由具有比所述第一构件的辐射发射率高的辐射发射率的材料制成的。

4.如权利要求1所述的散热装置，其中，所述第一散热模块和所述第一构件包括导热金属。

5.如权利要求1所述的散热装置，其中，所述第二构件包括导热材料。

6.如权利要求5所述的散热装置，其中，所述导热材料包括热塑性树脂。

7.如权利要求6所述的散热装置，其中，所述热塑性树脂是聚苯硫醚（PPS）、液晶聚合物（LCP）、聚碳酸酯（PC）和尼龙的任何一种。

8.如权利要求4所述的散热装置，进一步包括用于增大所述第一构件的表面上的辐射发射率的表面处理层。

9.如权利要求8所述的散热装置，其中，所述表面处理层被配置为使得辐射发射率随着所述表面处理层远离所述第一散热模块而增大。

10.如权利要求8所述的散热装置，其中，所述表面处理层是阳极氧化处理层或者碳纳米管（CNT）或硅树脂涂层。

11.如权利要求1所述的散热装置，其中，所述第二散热模块进一步包括层压部分，在层压部分中层压了所述第一构件和所述第二构件。

12.如权利要求11所述的散热装置，其中，所述层压部分被配置为使得所述第一构件被层压在所述第二构件的上表面上。

13.如权利要求1所述的散热装置，其中，所述第一构件和所述第二构件通过嵌件注射成型而具有一体式结构。

14.如权利要求11所述的散热装置，其中，所述第二构件和所述层压部分通过嵌件注射成型而具有一体式结构。

15.如权利要求1所述的散热装置，其中，所述第一散热模块和所述第二散热模块通过嵌件注射成型而具有一体式结构。

16.如权利要求1所述的散热装置，进一步包括在所述第一散热模块的下部处的散热器。

17.一种照明装置，包括：

如权利要求1所述的散热装置；以及

光源模块，安装在所述第一散热模块上以发射光。

18.如权利要求17所述的照明装置，进一步包括在所述第二构件的端部处的光学构件。

19.如权利要求17所述的照明装置，其中，所述光源模块是安装在印刷电路板上的发光二极管（LED）。

20.一种用于车辆的照明装置，包括：

如权利要求1所述的散热装置；

用于车辆的光学构件，固定在所述第二构件的端部上；以及

光源模块，安装在所述第一散热模块上以将光发射到所述用于车辆的光学构件上。