CN209594131U - 一种可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可穿戴设备，包括功能部件、热源和半导体制冷器，热源外部套设有隔热件，半导体制冷器的导热路径的第一端连接热源的主散热面，半导体制冷器的导热路径的第二端连接用于将热量散至可穿戴设备外部的散热器，热源、半导体制冷器均与用于为功能部件散热的散热件隔热设置。将热源与外部隔离且其散热通道与其他待散热部件和空间均不连通，形成针对热源的专属散热通道，避免了受其他结构的影响，能够提升热源的散热效率。

Description

一种可穿戴设备

技术领域

本实用新型涉及可穿戴设备技术领域，更具体地说，涉及一种可穿戴设备。

背景技术

头戴显示设备、腕带、腕表等可穿戴设备，越来越受到普通消费者的青睐。随着智能化、小型化、轻量化的发展以及消费者佩戴舒适性要求提高，这些可穿戴设备的散热性能成为整机性能的重要指标。

传统的大散热板和风扇，不适用于小型化可穿戴设备。传统的散热方案无法满足小型化可穿戴设备的散热需求。

需要开发新的散热方案以提升小型化可穿戴设备的散热性能，进而提升用户体验。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种可穿戴设备，该可穿戴设备能够实现对其内部热源进行散热，散热效果好且结构简单。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种可穿戴设备，包括功能部件和热源，还包括半导体制冷器，所述热源外部套设有隔热件；

所述半导体制冷器的导热路径的第一端连接所述热源的主散热面，所述半导体制冷器的导热路径的第二端连接用于将热量散至可穿戴设备外部的散热器；

所述热源、所述半导体制冷器均与用于为所述功能部件散热的散热件隔热设置。

优选的，所述热源的主散热面贴合覆盖导热垫片，所述导热垫片的另一面贴合所述半导体制冷器的导热路径的第一端；

所述导热垫片与所述散热件隔热设置。

优选的，所述半导体制冷器导热路径的第二端贴合覆盖金属导热片，所述金属导热片通过热管连接所述散热器；

所述金属导热片、所述热管均与所述散热件隔热设置。

优选的，所述热管与所述散热件之间设有用于隔热的泡棉；和/或，所述热管包括至少两条超薄热管。

优选的，所述散热件上设置有通孔，所述热源位于所述通孔内部，所述隔热件包括设于所述热源与所述通孔之间、用于隔热的环状隔热泡棉。

优选的，所述热源安装于PCB板上，所述PCB板的另一侧设有LCD屏，且所述PCB板和所述LCD屏之间设有LCD框。

优选的，所述PCB板上设有若干个功能芯片，所述功能芯片的散热面均贴合所述散热件，所述散热件的一侧设有向可穿戴设备外部散热的风扇；

所述散热器设于所述风扇的侧部。

优选的，所述半导体制冷器的电源设有用于调节其电流流向的控制开关，所述控制开关用于在环境温度低于预设值且需要启动所述热源时向所述半导体制冷器反向通电，以使所述第二端向所述第一端传热。

优选的，所述热源为所述可穿戴设备的主芯片。

优选的，所述可穿戴设备包括头戴显示设备。

本申请所提供的可穿戴设备中，通过隔热件将热源与外部隔离，通过半导体制冷器将热源的热量高效的向外散热传递，散热通道与其他待散热部件和空间均不连通，形成针对热源的专属散热通道，避免了受其他结构的影响，能够提升热源的散热效率并实现较好的散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种可穿戴设备去掉前壳后的示意图；

图2为本实用新型所提供的一种可穿戴设备的***示意图；

图3为本实用新型所提供的散热模组的***示意图；

图4为本实用新型所提供的散热模组设置在散热件的示意图；

图5为图4中A-A向剖视图。

图1-5中：

1为前壳，2为主体外壳，3为镜头模组，4为LCD屏，5为LCD框，6 为PCB板，61为热源，7为散热件，8为摄像头模组，9为散热模组，10为电池装置；

901为环状隔热泡棉，902为导热垫片，903为半导体制冷器，903-1为陶瓷片，903-2为半导体材料，904为铜片，905为热管，906为风扇，907为散热器，908为隔热泡棉。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种可穿戴设备，该可穿戴设备能够实现对其内部热源进行散热，散热效果好且结构简单。

请参考图1至图5，图1为本实用新型所提供的一种可穿戴设备去掉前壳后的示意图；图2为本实用新型所提供的一种可穿戴设备的***示意图；图3 为本实用新型所提供的散热模组的***示意图；图4为本实用新型所提供的散热模组设置在散热件的示意图；图5为图4中A-A向剖视图。

本申请提供的一种可穿戴设备，该可穿戴设备具有结构小巧且散热性好的特点，其可以为穿戴在身上的任意一种设备，可以为头戴VR设备、腕带设备等。该可穿戴设备包括功能部件和热源61，功能部件和热源61均设置在外壳内，在该结构中还包括半导体制冷器903，热源61外部套设有隔热件，热源61的主散热面连接半导体制冷器903的导热路径的第一端，半导体制冷器903的导热路径的第二端连接用于将热量散至可穿戴设备外部的散热器907，热源61、半导体制冷器903均与用于为功能部件散热的散热件7隔热设置。

需要说明的是，可穿戴设备中的热源61并不限定为可穿戴设备的唯一主板芯片，指的是主要需要散热的目标芯片，可以为主板芯片或者为其他重要的、散热要求高的芯片，或者电池等发热部件。功能部件为可穿戴设备运行时产热或者受到热辐射的部件，可以是可穿戴设备内部的任何部件。另一角度，热源61与功能部件相比具有产热量大或者重要性高的特点。

其中，半导体制冷器(TEC，Thermo Electric Cooler)903指的是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的具有吸热和放热功能的结构，当有电流从TEC 流过时，通过电流在TEC上产生热侧和冷侧，实现热量的传递。

半导体制冷器903根据通电方向形成热端和冷端，在本申请中将二者定义为第一端和第二端。正向通电时，第一端为冷端，第二端为热端。

热源61外部套设有隔热件，以使的热源61与其外部部件隔热设置，且与外部空气无法进行热辐射和对流，而热源61的主散热面指的是热源上具有散热功能的一个表面，半导体制冷器903的导热路径的第一端连接主散热面，半导体制冷器903的导热路径的第二端连接的散热器907，主要用于将热量散至可穿戴设备外部，也就是说半导体制冷器903、散热器907形成了热源61 的散热通道，且这个散热通道并不与其他结构及其散热通道连接，互相之间不进行热量交互。

当采用电池装置10对半导体制冷器903正向通电时，与冷端连接的热源 61的热量能够传递至与散热器907连接的热端，从而能够将热源61的热量散出。由于采用半导体制冷器903对热源61进行散热，其散热效果较好，能够实现快速散热的目的。

本申请所提供的可穿戴设备中，将热源61与外部隔离，通过半导体制冷器903将热源61的热量进行高效的向外散热传递，散热通道与其他待散热部件和空间均不连通，形成针对热源61的专属散热通道，避免了受其他结构的影响，能够提升热源61的散热效率并实现较好的散热效果。

在上述实施例的基础之上，热源61的主散热面贴合覆盖导热垫片902，导热垫片902的另一面贴合半导体制冷器903的导热路径的第一端，导热垫片902与散热件7隔热设置。

需要说明的是，半导体制冷器903通过导热垫片902连接热源61，为保证热源61散热效率的稳定，将导热垫片902贴合覆盖在热源的主散热面，主散热面完全与导热垫片902贴合，主散热面上的所有部位均能够将热量传导给导热垫片902。考虑到半导体制冷器903的导热路径的第一端也为平面结构，因此导热垫片902的另一面与上述第一端完全贴合，用于保证热量的均匀传递。同时上述导热垫片902与上述散热件7也为隔热设置，避免散热件7将热量传递给导热垫片902，造成降低热源61散热效率的问题。

可选的，上述导热垫片902可以为多种材质或结构制成。

在上述实施例的基础之上，半导体制冷器903导热路径的第二端贴合覆盖金属导热片，金属导热片通过热管905连接散热器907，金属导热片、热管 905均与散热件7隔热设置。

需要说明的是，半导体制冷器903的热端，也就是导热路径的第二端与金属导热片的连接用于实现热量通过金属导热片传递给热管905，该连接方式与上述导热垫片902说明的结构类似。为提升导热的全面稳定性和散热的高效性，导热路径的第二端面贴和金属导热片，保证热传递的均匀。另外，热管905是一种高效的导热件，能够确保热量稳定的传递。可选的，采用热管 905将金属导热片热量传递给散热器907能够显著提升散热效率，当然，也还可以采用其他高效传递模式。

在上述实施例的基础之上，热管905与散热件7之间设有用于隔热的泡棉；和/或，热管905包括至少两条超薄热管。

需要说明的是，由于热管905具有高效率的热传导功能，因此热管905 一定不能和其他待散热部件、高温部件存在热传递，否则将严重影响热源61 的散热。本实施例中，将热管905与散热件7隔热设置，此处的隔热包括二者在结构上不接触、不传热，还包括二者在空间布置上，不具有相互的热辐射作用，避免了热量的被动传递。

热管905的具体类型可以选为超薄热管，从而实现高强的热量转移，并能够降低传递过程中的热阻，另外，热管905的数量可以为一个、两个或者多个，且为了实现在可穿戴设备内的线路设置，热管905可以具有一定的折弯设计或对功能部件的避让设计。

在上述任意一个实施例的基础之上，散热件7上设置有通孔，热源61位于通孔内部，且热源61与通孔之间设置有用于隔热的环状隔热泡棉901。

需要说明的是，热源61通过环状隔热泡棉901实现与外部的隔热，具体请参考图2和图3，在热源61的外部设有环状隔热泡棉901，以便将热源61 的外周进行隔热，而热源61的主散热面与导热垫片902贴合，热源61上与主散热面相对的面是热源61的安装面，具体的，热源61通过安装面设置在固定位置，环状隔热泡棉901能够避免从外部吸热，环状隔热泡棉901可以卡在散热件7的通孔上。通常情况下通孔可以稍大于热源61，以使得套有环状隔热泡棉901的热源61能够卡在散热件7的通孔上。

在上述任意一个实施例的基础之上，热源61安装于PCB板6上，PCB 板6的另一侧设有LCD屏4，且PCB板6和LCD屏4之间设有LCD框5。

需要说明的是，上述PCB板6与热源61连接，若PCB板受到外部热量影响也可能会造成对热源61散热的影响，因此，在PCB板6的另一侧设置 LCD框5，LCD框5能够将LCD屏4的热量进行隔离，避免影响PCB板6。

在上述任意一个实施例的基础之上，PCB板6上设有若干个功能芯片，功能芯片的散热面均贴合散热件7，散热件7的一侧设有向可穿戴设备外部散热的风扇906。

需要说明的是，通常情况下，热源61设置在PCB板6上，PCB板6上还具有其他芯片或功能部件，其中功能芯片均贴合散热件7，将热量传递给散热件7进行散热。

本申请中所提供的散热件7可以为散热板，优选为金属散热板，由于散热板面积较大，其部分结构贴合上述功能部件后，其他部分可以进行均匀高效的散热。当然，上述散热件7也可以为条形或其他结构。

需要说明的是，上述结构中还设有摄像头模组8等部件，该类部件与散热件7连接，以便将生成的热量传递给散热件7进行传递。

PCB板6上其他功耗较小的芯片的热量通过散热件7进行均匀扩散之后，一部分热量可以通过风扇906或外壳上的通风孔交换至外界，另一部分耗散在周围空气中。

本申请中热源61采用环状隔热泡棉901进行包裹，并通过导热垫片902、半导体制冷器903、热管905、散热器907的导热路径进行散热。这一条路径独立于其他部件的散热路径，二者之间不会进行热交换。其他部件均可以连接散热件7(具体可以为散热板等)，可选的，上述散热器907设于风扇906 的侧部。可选的，风扇906设置在靠近前壳1的位置，同时前壳1上设置散热孔，散热件7和散热器907均可以通过风扇906将热量排出壳体外部。可穿戴设备的壳体包括主体外壳2和前壳1，可穿戴设备的各功能部件和热源 61等均设置在主体外壳2和前壳1形成的腔体内。

本申请提供的半导体制冷器903包括半导体材料903-2、金属导体、陶瓷片903-1，其中半导体材料903-2包括P型半导体和N型半导体，统称半导体。 P型半导体和N型半导体并列交替设置，且相邻的两个半导体之间具有间隙，同一个半导体的首端和尾端分别通过不同的金属导体连接位于其两侧的半导体，且相邻的两个半导体仅有一端通过同一个金属片连接，以使得若干个半导体通过若干个金属片形成蛇形结构，由于所有半导体基本处于平行设置，因此若干个金属导体分别半导体的两端，位于同一端的所有金属导体通过同一个陶瓷片903-1连接，两个陶瓷片903-1分别为热端和冷端。

在上述任意一个实施例的基础之上，半导体制冷器903的电源可以为电池装置10，电池装置10的正极和负极分别连接两个金属导体，电流以蛇形方式流通，先后经过第一个金属导体、第一个P型半导体、第二个金属导体、第一个N型半导体、第三个金属导体、第二个P型半导体、第四个金属导体，以此类推，这个过程中当金属导体接收来自P型半导体的电流，并传导给N 型半导体时，此金属导体呈现对外部的放热状态，也就是热端，相对应的当金属导体接收来自N型半导体的电流，并传导给P型半导体时，此金属导体呈现对外部的吸热状态，也就是冷端。例如上述第二个金属导体为放热状态，即为热端，第四个金属导体为吸热状态，即为冷端。上述该装置原理是基于帕尔贴效应，两种不同极性的半导体连接成通路之后，交接处会存在温差电势差，当外加电流驱动载流子通过交界点时会有电势差的升降，进而导致吸收或释放热量。

在本申请中，在热源61处采用环装隔热泡棉901将热源61与外界高温空气隔离形成封闭的低温区域。半导体制冷器903工作以后，在靠近热源61 一侧形成冷端，靠近热管905一侧形成热端；在温差作用下热源61产生的热量通过传导至陶瓷片903-1，在TEC驱动下，冷端热量传递给热端。

可选的，上述金属导热片可以为铜片904，上述金属导热片可以通过焊接连接热管905。

可选的，上述金属导热片、热管905上均可以泡棉，用于隔断其与散热件7的换热。

本申请中的热源61具体在可穿戴设备中可以为主芯片，或者可以为功耗较大或者散热需求较大的部件。其中主芯片指的是主板芯片或者某一结构的较重要的芯片。

本申请中的可穿戴设备具体可以为头戴显示设备、手环、臂挂设备中的一者。其中头戴显示设备包括VR设备、AR设备、MR设备等。

在上述各个实施例的基础之上，电池装置10设有用于调节其电流流向的控制开关，控制开关用于在环境温度低于预设值且需要启动热源61时向半导体制冷器903反向通电，以使第二端向第一端传热。

需要说明的是，上述结构在低温环境下，可通过外部开关直接从蓄电池进行供电，并通入与上述散热制冷时相反方向的电流，使得热端和冷端互换，释放热量提升热源61温度，当成功在低温下启动之后，可以切断电源。使用中若热源61温度过高，则可以接通正向电流以实现散热。

当上述可穿戴设备具体为头戴显示设备时，头戴显示设备在户外低温环境或其他低温环境下需要启动时，获取到启动信号后，可以先对环境温度进行感应，当获取到温度低于预设值时，上述控制开关利用电源向半导体制冷器903反向通电，实现上述的第二端向第一端传热，使得热端和冷端互换，释放热量提升热源61的温度。而当获取到环境温度升高至预设值以上或头戴设备启动完成后，可以关闭向半导体制冷器903的控制开关，从而停止供电。

本申请提供的可穿戴设备的结构的热源61可以为摄像装置、同步动态随机存取存储器DDR、WiFi等需要单独散热的设备。本申请为上述设备设置了独立散热的路径，使其与其他结构的散热互不干扰，保证整体的散热量，能够明显提升散热效率，即使长时间工作情况下，也能够确保精密部件的高效散热。

除了上述各个实施例所提供的可穿戴设备的主要结构，可穿戴设备的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的可穿戴设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备，包括功能部件和热源(61)，其特征在于，还包括半导体制冷器(903)，所述热源(61)外部套设有隔热件；

所述半导体制冷器(903)的导热路径的第一端连接所述热源(61)的主散热面，所述半导体制冷器(903)的导热路径的第二端连接用于将热量散至所述可穿戴设备外部的散热器(907)；

所述热源(61)、所述半导体制冷器(903)均与用于为所述功能部件散热的散热件(7)隔热设置。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述热源(61)的主散热面贴合覆盖导热垫片(902)，所述导热垫片(902)的另一面贴合所述半导体制冷器(903)的导热路径的第一端；

所述导热垫片(902)与所述散热件(7)隔热设置。

3.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述半导体制冷器(903)导热路径的第二端贴合覆盖金属导热片，所述金属导热片通过热管(905)连接所述散热器(907)；

所述金属导热片、所述热管(905)均与所述散热件(7)隔热设置。

4.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，所述热管(905)与所述散热件(7)之间设有用于隔热的泡棉；和/或，所述热管(905)包括至少两条超薄热管。

5.根据权利要求1至4任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述散热件(7)上设置有通孔，所述热源(61)位于所述通孔内部，所述隔热件包括设于所述热源(61)与所述通孔之间、用于隔热的环状隔热泡棉(901)。

6.根据权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述热源(61)安装于PCB板(6)上，所述PCB板(6)的另一侧设有LCD屏(4)，且所述PCB板(6)和所述LCD屏(4)之间设有LCD框(5)。

7.根据权利要求6所述的可穿戴设备，其特征在于，所述PCB板(6)上设有若干个功能芯片，所述功能芯片的散热面均贴合所述散热件(7)，所述散热件(7)的一侧设有向可穿戴设备外部散热的风扇(906)；

所述散热器(907)设于所述风扇(906)的侧部。

8.根据权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述半导体制冷器(903)的电源设有用于调节其电流流向的控制开关，所述控制开关用于在环境温度低于预设值且需要启动所述热源(61)时向所述半导体制冷器(903)反向通电，以使所述第二端向所述第一端传热。

9.根据权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述热源(61)为所述可穿戴设备的主芯片。

10.根据权利要求1-4任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括头戴显示设备。