本发明涉及led大灯灯泡技术领域,尤其是涉及一种液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统的制备方法。
背景技术:
汽车大灯总成是指装在汽车头部的左右两端,用于夜间或光线昏暗的路面上汽车行驶时的照明,包括位于正面的灯罩、位于背面的外壳、近光灯、远光灯、转向灯、雾灯、日行灯、示宽灯、线路等集中在一起的整个行车照明系统,通称叫大灯总成。汽车大灯总成具体包含上述哪几种灯,会根据不同的配置以及不同的型号等原则,从上述几种灯中进行选择性排列组合。上述近光灯、远光灯、转向灯、雾灯、日行灯以及示宽灯等灯,通常情况下都是相互独立的一套灯系统,每一个灯各自独立工作,每一个灯都包括相应的灯泡、反光杯等等结构。
汽车大灯总成中的大灯即是前照灯,汽车大灯总成中的大灯灯泡(包括远光灯中的灯泡与近光灯中的灯泡)随着科技进步出现了卤素大灯灯泡、氙气大灯灯泡以及目前比较先进的led大灯灯泡。
led灯的发光原理决定了其需要强制、及时以及良好的散热,散热问题是影响led灯的使用寿命长短的一个主要因素。led芯片对温度变化异常敏感,散热问题不仅会影响到led芯片的寿命,还会影响其发光亮度。所以led灯的散热设计必须从led芯片开始一直到整个led大灯灯泡,每一个环节都要给予重视。
目前,现有技术中的led大灯灯泡多为风冷散热,现有技术中的风冷散热的led大灯灯泡的散热模式为:led灯珠多设置在铝基板或者铜基板的电路层上,铝基板或者铜基板包括依次布置的电路层、绝缘层与金属基层,led灯珠产生的热量首先通过电绝缘但是高导热的绝缘层传递给金属基层,然后金属基层上的热量先传递给热管,再由热管传递给铝合金材质的灯柱,然后由于灯柱插在散热鳍片的轴向通孔中,灯柱上的热量再传递给散热鳍片,散热风扇转动抽吸产生流动的风从散热鳍片中的相邻的鳍片之间经过,冷风变成热风,带走散热鳍片上的热量,从而完成led大灯灯泡的整个散热过程:即热量从led灯珠→铜基板中的铜基层→热管→灯柱→散热鳍片→散热风扇运转产生的冷却风,中间一共发生了5次的热传递,其中前4次都是热传导,最后一次是热对流。
现有的风冷散热的led大灯灯泡按照其灯柱是否分成两半分为:一体式灯柱的led大灯灯泡以及左半灯柱与右半灯柱拼成的led大灯灯泡;一体式灯柱的led大灯灯泡的灯柱是一体式结构,不分体;左半灯柱与右半灯柱拼成的led大灯灯泡的灯柱分成左右两半,分别为左半灯柱与右半灯柱;灯柱是一体式结构或者是分成左右两半,二者各有优点,各有广泛的应用。
目前,冷却方式或者散热方式主要包括风冷、热管散热以及液冷,例如cpu散热器包括风冷cpu散热器、热管cpu散热器以及液冷cpu散热器;通常情况下,液冷散热器的散热能力>热管散热器的散热能力>风冷的散热能力。
因此,如何采用液冷与热管散热二者共同作用对一体式灯柱的led大灯灯泡中的led灯珠进行双重散热,提高led大灯灯泡中的led灯珠的散热效果与散热效率,进而提高led灯珠的使用性能与使用寿命,是本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统的制备方法。
为解决上述的技术问题,本发明提供的技术方案为:
一种液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统的制备方法,包括以下依次进行的步骤:
1)制备灯柱:所述灯柱包括金属管与金属板,所述金属板的下部内插固定在所述金属管中,所述金属板的底端内藏在所述金属管中,所述金属板的底端与所述金属管的底管口之间具有间距,所述金属板的中上部露出在所述金属管之外;
在所述金属板的长宽表面上开设长条孔,所述长条孔为贯穿所述金属板的厚度的通孔,所述长条孔的长度方向的底端开口;
2)所述热管包括位于上侧的蒸发段、位于中间的绝热段以及位于下侧的冷凝段,所述热管的长度大于所述长条孔的长度;
将所述热管插入所述长条孔中,且所述热管的冷凝段露出在所述长条孔之外;
3)左铜基板与右铜基板均包括依次叠加的电路层、绝缘层以及铜基层,将左led灯珠钎焊设置在所述左铜基板中的电路层上,将右led灯珠钎焊设置在所述右铜基板中的电路层上;
4)将所述左铜基板放置在所述金属板的左长宽表面上,所述左铜基板遮盖所述长条孔以及所述长条孔中的热管;
然后将所述左铜基板的铜基层的右长宽表面与所述热管的蒸发段的左长宽表面钎焊连接;
然后将所述左铜基板的铜基层的右长宽表面与所述金属板的左长宽表面钎焊连接,以用于将所述左铜基板钎焊设置在所述金属板的左长宽表面上;
5)将所述右铜基板放置在所述金属板的右长宽表面上,所述右铜基板遮盖所述长条孔以及所述长条孔中的热管;
然后将所述右铜基板的铜基层的左长宽表面与所述热管的蒸发段的右长宽表面钎焊连接;
然后将所述右铜基板的铜基层的左长宽表面与所述金属板的右长宽表面钎焊连接,以用于将所述右铜基板钎焊设置在所述金属板的右长宽表面上;
6)准备用于换热与储存冷却液的换热储液箱,所述换热储液箱包括分体的下敞口箱与下箱壁板,在所述下敞口箱的上箱壁上开设有插管通孔,所述热管的冷凝段穿透所述插管通孔进入所述换热储液箱中,以用于使得所述热管的冷凝段与换热储液箱中的冷却液直接接触发生热交换;
所述下敞口箱的侧面箱壁上设置有用于向换热储液箱中进冷却液的进液口,所述下敞口箱的另外一个侧面箱壁上设置有用于从换热储液箱中向外出冷却液的出液口;
7)将所述热管的管壁与所述插管通孔密封焊接,以用于防止从插管通孔中向外漏液;
然后将所述金属管的底管口焊接固定在所述下敞口箱的上箱壁的箱壁外表面上;
然后利用下箱壁板密封焊接封盖所述下敞口箱的下敞口以构成换热储液箱;
8)将冷却液循环泵的进液口通过冷却液管与冷却液箱的出液口连通,所述冷却液循环泵的出液口通过冷却液管与所述换热储液箱的进液口连通,所述换热储液箱的出液口通过冷却液管与水冷排的进液口连通,所述水冷排的出液口通过冷却液管与所述冷却液箱的进液口连通,以用于构成冷却液的循环流动回路,散热风扇设置在所述水冷排上以用于产生冷却风对水冷排中的冷却液进行吹风散热。
优选的,所述长条孔的长度方向的顶端开口;
所述热管的蒸发段从所述长条孔的长度方向的顶端开口中伸出以用于使得所述蒸发段的上部露出在所述灯柱之外,且使得所述热管的蒸发段与灯腔中的空气直接接触发生热交换。
优选的,所述热管的蒸发段的长度为20mm~50mm,所述热管的蒸发段中的用于与所述左铜基板以及所述右铜基板钎焊连接的部分的长度为10mm~25mm,所述热管的蒸发段中的从所述长条孔的长度方向的顶端开口中伸出的部分的长度为10mm~25mm,所述热管的绝热段的长度为40mm~80mm,所述热管的冷凝段的长度为20mm~50mm。
优选的,所述热管的外表面与所述长条孔的孔壁内表面之间留有间隙以用于避免所述热管的外表面与所述长条孔的孔壁内表面发生接触;
所述热管的且位于所述长条孔中的且除了与左铜基板以及右铜基板钎焊连接之外的部分上套设有用于隔热保温的保温管,所述保温管套设于所述长条孔中。
优选的,所述左铜基板的底端内藏在所述金属管中,所述左铜基板的底端与所述金属管的底管口之间具有间距;
所述右铜基板的底端内藏在所述金属管中,所述右铜基板的底端与所述金属管的底管口之间具有间距;
给左led灯珠供电的正极电线一以及负极电线一从所述金属管的左半管壁上的通孔中进入所述金属管中,然后正极电线一以及负极电线一分别与左铜基板上的正极以及负极电连接;
给右led灯珠供电的正极电线二以及负极电线二从所述金属管的右半管壁上的通孔中进入所述金属管中,然后正极电线二以及负极电线二分别与右铜基板上的正极以及负极电连接;
所述左led灯珠与驱动电源电路板电连接,所述右led灯珠与所述驱动电源电路板电连接。
优选的,所述灯柱以及换热储液箱均为铝合金材质。
优选的,所述灯柱是一体式结构,所述金属管与金属板是一体式连接。
本申请提供了一种液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统的制备方法,所述灯柱包括金属管与金属板,所述金属板的下部内插固定在所述金属管中,所述金属板的底端内藏在所述金属管中,所述金属板的底端与所述金属管的底管口之间具有间距,所述金属板的中上部露出在所述金属管之外;
在所述金属板的长宽表面上开设长条孔,所述长条孔为贯穿所述金属板的厚度的通孔,所述长条孔的长度方向的底端开口;
将所述热管插入所述长条孔中,且所述热管的下部的冷凝段露出在所述长条孔之外;
将所述左铜基板的铜基层的右长宽表面与所述热管的蒸发段的左长宽表面钎焊连接,将所述右铜基板的铜基层的左长宽表面与所述热管的蒸发段的右长宽表面钎焊连接;
所述热管的下部的冷凝段穿透所述插管通孔进入所述换热储液箱中,以用于使得所述热管的冷凝段与换热储液箱中的冷却液直接接触发生热交换;
此处,本申请提供的led大灯灯泡的整个散热过程为:led灯珠产生的热量→铜基板中的铜基层→热管的蒸发段→热管的冷凝段→换热储液箱中的冷却液,然后换热储液箱中的冷却液流入水冷排中进行散热冷却,然后水冷排中的冷却降温后的冷却液再流回换热储液箱,从而构成冷却液的循环流动冷却回路;
如此,本申请实现了采用液冷与热管散热二者共同作用对一体式灯柱的led大灯灯泡中的led灯珠进行双重散热,提高了led大灯灯泡中的led灯珠的散热效果与散热效率,进而提高了led灯珠的使用性能与使用寿命。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的一种液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统中的led大灯灯泡的工作原理示意图(现有技术中的汽车大灯总成并不是如图1所示的结构,图1仅是从现有技术中的汽车大灯总成的成套全部结构中截取了其中一个近光灯或者远光灯的结构,图1仅是对现有技术中的汽车大灯总成进行结构示意说明,图1中为led大灯灯泡的轴向中心面剖切结构示意图;
鉴于冷却液循环泵、冷却液管、冷却液箱、水冷排以及散热风扇均为现有技术液冷散热系统中常用的装置,且不是本申请中的创新点,且由于存在进液口以及出液口总共2个口,冷却液管连接比较繁多复杂,一张a4纸内放不下,因此,图1中未画出冷却液循环泵、冷却液管、冷却液箱、水冷排以及散热风扇;);
图2为图1中的led大灯灯泡的轴向中心面剖切结构示意图的放大2倍图;
图3为图2中的灯柱的a-a向剖面结构示意图;
图4为图2中的灯柱的b-b向剖面结构示意图;
图5为图2中的灯柱的立体结构示意图;
图6为图2中的灯柱、热管、左铜基板以及左led灯珠的立体结构示意图;
图7为本发明的另一实施例提供的一种液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统中的led大灯灯泡的轴向中心面剖切结构示意图的放大2倍图;
图8为图7中的灯柱以及热管的立体结构示意图;
图中:101左led灯珠,102右led灯珠;
2灯柱,201金属管,202金属板,2021长条孔,203左铜基板,204右铜基板,205钎焊层,206正极电线一,207负极电线一,208正极电线二,209负极电线二,210金属管的左半管壁上的通孔,211金属管的右半管壁上的通孔;
3热管,301蒸发段,302绝热段,303冷凝段,304管壳,305吸液芯,306端盖;
4换热储液箱,401换热储液箱上的进液口,402换热储液箱上的出液口,403下敞口箱,404下箱壁板;
5保温管;
6安装环;
7灯罩,8外壳,9反光杯,10灯腔;
11凸起管,12防尘盖,1201防尘盖的底面壁上的用于冷却液管穿过的通孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图1中所示的方位或位置关系,其余附图中的“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系与附图1中的方位或位置关系保持一致,如此仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”,可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征的正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参照图1~8,图中:左led灯珠101,右led灯珠102;灯柱2,金属管201,金属板202,长条孔2021,左铜基板203,右铜基板204,钎焊层205,正极电线一206,负极电线一207,正极电线二208,负极电线二209,金属管201的左半管壁上的通孔210,金属管201的右半管壁上的通孔211;热管3,蒸发段301,绝热段302,冷凝段303,管壳304,吸液芯305,端盖306;换热储液箱4,换热储液箱4上的进液口401,换热储液箱4上的出液口402,下敞口箱403,下箱壁板404;保温管5;安装环6;灯罩7,外壳8,反光杯9,灯腔10;凸起管11,防尘盖12,防尘盖的底面壁上的用于冷却液管穿过的通孔1201。
本申请提供了一种液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统的制备方法,包括以下依次进行的步骤:
1)制备灯柱2:所述灯柱2包括金属管201与金属板202,所述金属板202的下部内插固定在所述金属管201中,所述金属板202的底端内藏在所述金属管201中,所述金属板202的底端与所述金属管201的底管口之间具有间距,所述金属板202的中上部露出在所述金属管201之外;
在所述金属板202的长宽表面上开设长条孔2021,所述长条孔2021为贯穿所述金属板202的厚度的通孔,所述长条孔2021的长度方向的底端开口;
2)所述热管3包括位于上侧的蒸发段301、位于中间的绝热段302以及位于下侧的冷凝段303,所述热管3的长度大于所述长条孔2021的长度;
将所述热管3插入所述长条孔2021中,且所述热管3的冷凝段303露出在所述长条孔2021之外;
3)左铜基板203与右铜基板204均包括依次叠加的电路层、绝缘层以及铜基层,将左led灯珠101钎焊设置在所述左铜基板203中的电路层上,将右led灯珠102钎焊设置在所述右铜基板204中的电路层上;
4)将所述左铜基板203放置在所述金属板202的左长宽表面上,所述左铜基板203遮盖所述长条孔2021以及所述长条孔2021中的热管3;
然后将所述左铜基板203的铜基层的右长宽表面与所述热管3的蒸发段301的左长宽表面钎焊连接;
然后将所述左铜基板203的铜基层的右长宽表面与所述金属板202的左长宽表面钎焊连接,以用于将所述左铜基板203钎焊设置在所述金属板202的左长宽表面上;
5)将所述右铜基板204放置在所述金属板202的右长宽表面上,所述右铜基板204遮盖所述长条孔2021以及所述长条孔2021中的热管3;
然后将所述右铜基板204的铜基层的左长宽表面与所述热管3的蒸发段301的右长宽表面钎焊连接;
然后将所述右铜基板204的铜基层的左长宽表面与所述金属板202的右长宽表面钎焊连接,以用于将所述右铜基板204钎焊设置在所述金属板202的右长宽表面上;
所述左铜基板203、所述热管3以及所述右铜基板204三者钎焊连接在一起以用于由所述左铜基板203以及所述右铜基板204共同支撑承担热管3的重量;
6)准备用于换热与储存冷却液的换热储液箱4,所述换热储液箱4包括分体的下敞口箱403与下箱壁板404,在所述下敞口箱403的上箱壁上开设有插管通孔,所述热管3的冷凝段303穿透所述插管通孔进入所述换热储液箱4中,以用于使得所述热管3的冷凝段303与换热储液箱4中的冷却液直接接触发生热交换;
所述下敞口箱403的侧面箱壁上设置有用于向换热储液箱4中进冷却液的进液口401,所述下敞口箱403的另外一个侧面箱壁上设置有用于从换热储液箱4中向外出冷却液的出液口402;
7)将所述热管3的管壁与所述插管通孔密封焊接,以用于防止从插管通孔中向外漏液;
然后将所述金属管201的底管口焊接固定在所述下敞口箱的上箱壁的箱壁外表面上;
然后利用下箱壁板404密封焊接封盖所述下敞口箱403的下敞口以构成换热储液箱4;
8)将冷却液循环泵的进液口通过冷却液管与冷却液箱的出液口连通,所述冷却液循环泵的出液口通过冷却液管与所述换热储液箱的进液口连通,所述换热储液箱的出液口通过冷却液管与水冷排的进液口连通,所述水冷排的出液口通过冷却液管与所述冷却液箱的进液口连通,以用于构成冷却液的循环流动回路,散热风扇设置在所述水冷排上以用于产生冷却风对水冷排中的冷却液进行吹风散热。
本申请中,根据上述,汽车大灯总成中包括大灯(近光灯与远光灯)、转向灯、雾灯、日行灯、示宽灯等等好几种灯,其中的大灯是由led大灯灯泡、反光杯9等等结构组成的一个整套的灯,灯与灯泡是不一样的,灯泡是灯中的其中一个零件;本申请重点在于描述灯泡,因此,在全文中叫做led大灯灯泡,意思是led大灯中的灯泡或者是汽车大灯中的led灯泡。
物体的传热过程分为三种基本传热模式,即:热传导、热对流和热辐射;多数情况下,按照热传递效率进行对比,热对流的热传递效率>热传导的热传递效率>热辐射的热传递效率。例如:间壁式换热的传热过程为:热流体将热量传至固体壁面左侧(对流传热),然后热量自壁面左侧传至壁面右侧(热传导),然后热量自壁面右侧传至冷流体(对流传热)。
本申请中,上述液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统包括led大灯灯泡、用于提供直流电的驱动电源电路板、冷却液循环泵、用于输送冷却液的冷却液管、用于储存冷却液的冷却液箱、散热风扇以及用于对冷却液进行散热的水冷排;所述led大灯灯泡包括用于发光的左led灯珠101与右led灯珠102、左铜基板203、右铜基板204、长柱状的灯柱2、用于导热的热管3、用于换热与储存冷却液的换热储液箱4、用于将led大灯灯泡安装固定在汽车大灯总成的外壳8上的安装通孔中的安装环6。
本申请中,优选的,左led灯珠101与右led灯珠102均为smd贴片式led。
本申请中,左铜基板203用于将左led灯珠101安装固定在左铜基板上且利用左铜基板给左led灯珠101导电以及导热;右铜基板204用于将右led灯珠102安装固定在右铜基板上且利用右铜基板给右led灯珠102导电以及导热。
本申请中,灯柱2用于将左led灯珠101、右led灯珠102、左铜基板203以及右铜基板204安装固定在灯柱2上。
本申请中,优选的,所述热管3的外形为压扁后的扁长条形;优选的,热管3为紫铜热管3,热管3的管壳为紫铜材质;优选的,所述热管3为吸液芯型热管,所述热管3包括管壳304、吸液芯(管芯)305以及端盖(封头)306,吸液芯(管芯)305优选的为烧结粉末管芯,热管中的空腔中有液态的、易于相变的、用于相变导热的介质,本申请对热管的其他具体结构与型号没有限制,采用本领域技术人员熟知的热管即可,此处不再赘述。
本申请中,将所述热管3插入所述长条孔2021中,且所述热管3的冷凝段303露出在所述长条孔2021之外;优选的,所述冷凝段303全部露出在所述长条孔2021之外。
本申请中,优选的,灯柱2中的金属板202为长条形平板;优选的,灯柱2中的金属板202的厚度与所述热管3的厚度相等。
本申请中,优选的,左铜基板203中的电路层采用铜箔制成且左铜基板203中的铜基层采用铜板制成,右铜基板204中的电路层采用铜箔制成且右铜基板204中的铜基层采用铜板制成。
本申请中,将所述热管的管壁(即热管的管壳的管壁外表面)与所述插管通孔密封焊接,以用于防止从插管通孔中向外漏液。
钎焊的过程:当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后,钎料熔化(工件未熔化),并借助毛细作用被吸入和充满固态工件间隙之间,液态钎料与母材相互扩散溶解,冷凝后即形成钎焊接头。根据钎料熔点的不同,将钎焊分为软钎焊和硬钎焊;1)软钎焊:软钎焊的钎料熔点低于450℃,接头强度较低(小于70mpa);2)硬钎焊:硬钎焊的钎料熔点高于450℃,接头强度较高(大于200mpa)。钎剂的作用是去除母材和钎料表面的氧化物和油污杂质,保护钎料和母材接触面不被氧化,增加钎料的润湿性和毛细流动性。钎剂的熔点应低于钎料,钎剂残渣对母材和接头的腐蚀性应较小。软钎焊常用的钎剂是松香或氯化锌溶液,硬钎焊常用的钎剂是硼砂、硼酸和碱性氟化物的混合物。
表面贴装技术smt中的双面贴装:a面预涂焊锡膏→贴片(分为手工贴装和机器自动贴装)→回流焊→b面预涂焊锡膏→贴片(分为手工贴装和机器自动贴装)→回流焊→检查及电测试。
本申请中,步骤4)与5)中的钎焊过程中,将所述左铜基板的铜基层的右长宽表面与所述热管的蒸发段的左长宽表面钎焊连接,将所述右铜基板的铜基层的左长宽表面与所述热管的蒸发段的右长宽表面钎焊连接;钎料经熔化然后冷却凝固后变成钎焊层205,如此设计,是因为左铜基板203与所述热管3的接触面处有微小的、肉眼很难看到的缝隙,该缝隙会造成热传导不良,右铜基板204与所述热管3的接触面处有微小的、肉眼很难看到的缝隙,该缝隙会造成热传导不良,钎料熔化并借助毛细作用被吸入和充满上述微小缝隙中,液态钎料与母材相互扩散溶解,冷凝后即形成钎焊接头,从而将上述的微小缝隙给完全充满,从而避免了上述的微小缝隙造成的热传导不良。优选的,采用焊锡膏将所述左铜基板203的铜基层的右长宽表面与所述热管3的蒸发段301的左长宽表面回流焊连接;采用焊锡膏将所述右铜基板204的铜基层的左长宽表面与所述热管3的蒸发段301的右长宽表面回流焊连接。
本申请中,优选的,在左铜基板的铜基层、右铜基板的铜基层以及所述热管的需要焊锡的外表面(铜面)上进行表面处理,表面处理包括热风整平(喷锡),有机涂覆,化金,化银,化锡,化学镀镍/浸金等等方法,提高了左铜基板的铜基层、右铜基板的铜基层以及所述热管的外表面(铜面)的焊锡性与可焊性,避免了左铜基板的铜基层、右铜基板的铜基层以及所述热管的铜面被氧化、导致无法上锡(焊锡性不良)的问题。
本申请中,步骤6)中,将所述换热储液箱4设计成包括分体的下敞口箱403与下箱壁板404,主要是为了步骤7)中方便焊接;步骤7)中,将所述热管3的管壁与所述插管通孔密封焊接,以用于防止从插管通孔中向外漏液,由于热管3位于金属管201中,金属管201包裹着热管3不方便从插管通孔的顶孔口处往下钎焊,此处可以从插管通孔的底孔口开始往上仰焊钎焊;将热管3与插管通孔密封焊接完成以后,再利用下箱壁板404密封焊接封盖所述下敞口箱403的下敞口,得到一个密封的换热储液箱4。
本申请提供了一种液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统的制备方法,所述灯柱包括金属管与金属板,所述金属板的下部内插固定在所述金属管中,所述金属板的底端内藏在所述金属管中,所述金属板的底端与所述金属管的底管口之间具有间距,所述金属板的中上部露出在所述金属管之外;
在所述金属板的长宽表面上开设长条孔,所述长条孔为贯穿所述金属板的厚度的通孔,所述长条孔的长度方向的底端开口;
将所述热管插入所述长条孔中,且所述热管的下部的冷凝段露出在所述长条孔之外;
将所述左铜基板的铜基层的右长宽表面与所述热管的蒸发段的左长宽表面钎焊连接,将所述右铜基板的铜基层的左长宽表面与所述热管的蒸发段的右长宽表面钎焊连接;
所述热管的下部的冷凝段穿透所述插管通孔进入所述换热储液箱中,以用于使得所述热管的冷凝段与换热储液箱中的冷却液直接接触发生热交换;
此处,本申请提供的led大灯灯泡的整个散热过程为:led灯珠产生的热量→铜基板中的铜基层→热管的蒸发段→热管的冷凝段→换热储液箱中的冷却液,然后换热储液箱中的冷却液流入水冷排中进行散热冷却,然后水冷排中的冷却降温后的冷却液再流回换热储液箱,从而构成冷却液的循环流动冷却回路;
如此,本申请实现了采用液冷与热管散热二者共同作用对一体式灯柱的led大灯灯泡中的led灯珠进行双重散热,提高了led大灯灯泡中的led灯珠的散热效果与散热效率,进而提高了led灯珠的使用性能与使用寿命。
且进一步的,现有技术中存在采用液冷与热管散热二者共同作用对led大灯灯泡进行双重散热,但是现有技术中多是冷却液在冷却液管中循环流动,且热管与冷却液管是间壁式换热,热管中的蒸汽所具有的热量要先穿过热管的管壁再穿过冷却液管的管壁才能传递给冷却液管中的冷却液,即热管中的热量要先后穿过两层金属管壁才能传递给冷却液管中的冷却液,由于每多增加一层管壁就会增加大量热阻从而导致降低传热效率,此处两层管壁会严重降低热管与冷却液之间的传热效率;为此,本申请将热管的冷凝段直接插入换热储液箱中,然后将所述热管的管壁与所述插管通孔密封焊接防止漏液,使得热管的冷凝段直接浸没在冷却液中,使得热管的冷凝段与换热储液箱中的冷却液直接接触,热管中的蒸汽所具有的热量穿过热管的管壁即可传递给冷却液,热管中的热量与冷却液之间只隔了热管的管壁这一层管壁,从而相比于现有技术中的上述热管中的热量穿透两层管壁,显著地提高了热管与冷却液之间的传热效率,进而提高了led大灯灯泡中的led灯珠的散热效果与散热效率。
现有技术中,汽车大灯总成中的远光灯灯泡以及近光灯灯泡这两种大灯灯泡,一般均是通过安装环6的卡扣连接安装在大灯总成的外壳8上的安装通孔中的,方便拆卸进行更换,但是远光灯灯泡以及近光灯灯泡并不是整个全部的都插到安装通孔中,一般仅是前面发光的部分从安装通孔中穿插过去,远光灯灯泡以及近光灯灯泡的后半部分(包括电源线等等)没有插入安装通孔中,仍然留在安装通孔之外。如此,现有技术中为了遮盖远光灯灯泡以及近光灯灯泡的露出在外面的后半部分,还会在大灯总成的外壳8的外壁面上设置一个凸起的管(以下统称凸起管11),把远光灯灯泡以及近光灯灯泡露出在外面的这部分给内藏在凸起管11的管腔中,用凸起管11把远光灯灯泡以及近光灯灯泡露出在外面的这部分给遮盖包裹起来,然后再用一个防尘盖12从外侧将该凸起管11的外敞口给封盖住,防止向大灯总成中进尘、进水等等。如此,就在大灯总成中形成了一个位于前面的大的灯腔10,灯腔10中包括远光灯、近光灯、转向灯等等各种灯的发光点;上述还在大灯总成中的外壳8的外壁面上形成了好几个小的凸起管11的管腔,利用这几个小的凸起管11的管腔把各种灯泡的露出在灯腔10之外的部分给遮盖包裹起来。
汽车大灯总成在工作时,大灯总成中的光源会在发光的同时产生大量热量,该热量积聚在大灯总成中的灯腔10中,升高了大灯总成中的灯腔10中的空气温度,从而提高了大灯总成中的灯腔10中各零部件(例如:灯泡、灯罩7、反光杯9等等)的工作温度,使得大灯总成中的灯腔10中各零部件长期在较高的温度下工作,老化变快,严重影响了大灯总成中的灯腔10中各零部件的使用寿命,且大灯总成中的灯腔10中的温度较高使得大灯总成灯腔10中容易结雾,严重影响了大灯总成的正常工作,给行车安全带来较大的不利因素;
因此,如何既能给led灯珠进行散热,提高led灯珠的使用寿命与使用性能,又能给汽车大灯总成中的灯腔10进行散热,降低灯腔10中的空气温度,使得大灯总成中的灯腔10中各零部件长期在较适宜的温度下工作,减小老化速度,提高大灯总成中的灯腔10中各零部件的使用寿命,且避免大灯总成的灯腔10中结雾,提高汽车大灯总成的照明效果以及提高行车安全,是本领域技术人员急需解决的技术问题;
为此,本申请中,所述长条孔2021的长度方向的顶端开口;所述热管3的蒸发段301从所述长条孔2021的长度方向的顶端开口中伸出以用于使得所述蒸发段301的上部露出在所述灯柱2之外,且使得所述热管3的蒸发段301与灯腔10中的空气直接接触发生热交换;
此处热管3的蒸发段301的长度为20mm~50mm,该长度足够长,使得其中一部分长度用于焊接左铜基板203与右铜基板204,使得另外一部分长度可以从所述长条孔2021的长度方向的顶端开口中伸出进入灯腔10中,吸收灯腔10中的空气的热量;
此处,热管3的蒸发段301中的一部分吸收灯腔10中的空气的热量,热管3的蒸发段301中的另外一部分吸收左led灯珠101与右led灯珠102的热量,两股热量将热管3中的液体加热变成蒸汽,然后蒸汽运动到冷凝段303,由于热管3的冷凝段303浸没在冷却液中,因此热管3的冷凝段303上的热量传递给冷却液,被冷却液带走;
如此,本申请实现了既能给led灯珠进行散热,提高了led灯珠的使用寿命与使用性能,又能给汽车大灯总成中的灯腔10进行散热,降低了灯腔10中的空气温度,使得大灯总成中的灯腔10中各零部件长期在较适宜的温度下工作,减小了老化速度,提高了大灯总成中的灯腔10中各零部件的使用寿命,且避免大灯总成的灯腔10中结雾,提高了汽车大灯总成的照明效果以及提高了行车安全。
在本申请中的一个实施例中,所述热管3的蒸发段301的长度为20mm~50mm,所述热管3的蒸发段301中的用于与所述左铜基板203以及所述右铜基板204钎焊连接的部分的长度为10mm~25mm,所述热管3的蒸发段301中的从所述长条孔2021的长度方向的顶端开口中伸出的部分的长度为10mm~25mm,所述热管3的绝热段302的长度为40mm~80mm,所述热管3的冷凝段303的长度为20mm~50mm。
目前,之所以广泛地用热管3进行散热,是因为热管3的高导热性,其充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质,透过热管3将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力;当热管3的蒸发段301受热时,热管中的毛细管中的液体迅速汽化变成蒸汽,蒸汽在热扩散的动力下流向冷凝段303,蒸汽在冷凝段303释放出热量变成液体,液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发段301,如此循环不止;因此,可以将热管3看作是一条传递热量的“高速公路”,热管3的进入热量的蒸发段301就相当于高速公路的入口,热管3的流出热量的冷凝段303就相当于高速公路的出口,热管3的绝热段302就相当于高速公路的入口与出口之间的路段;
现有技术中,利用热管3导热,热量主要是从热管3的蒸发段301进入热管3,热量主要是从热管3的冷凝段303流出热管3,但是热管3还有一段长度的绝热段302,绝热段302与空气或者其他零部件直接接触,导致也会有热量从绝热段302处进入热管3以及也会有热量从绝热段302处流出热管3,这就像人以及车辆可以从高速公路的入口和出口进出高速公路,也可以从高速公路的入口和出口之间的路段上随意进出高速公路,显然这是不合理的,从高速公路的入口和出口之间的路段上随意进出高速公路会严重影响高速公路上的车流的顺畅、行车安全与行车速度;
接上述,绝热段302上进出的热量就像从高速公路的入口和出口之间的路段上随意进出高速公路的人与车辆,会变成一种障碍和紊流,会扰乱蒸发段301的蒸汽流向冷凝段303,降低蒸汽的流速与流量,且会扰乱冷凝段303的液体流向蒸发段301,降低回流液体的流速与流量,即绝热段302上进出的热量会一定程度上扰乱热管3中的蒸汽与液体的循环流动,降低蒸汽与液体的流速与流量,从而导致热管3的导热性明显下降;
为此,本申请中,所述热管3的外表面与所述长条孔2021的孔壁内表面之间留有间隙以用于避免所述热管3的外表面与所述长条孔2021的孔壁内表面发生接触;所述热管3的且位于所述长条孔2021中的且除了与左铜基板203以及右铜基板204钎焊连接之外的部分上套设有用于隔热保温的保温管5,所述保温管5套设于所述长条孔2021中;
此处,所述热管3的外表面与所述长条孔2021的孔壁内表面之间留有间隙,一是用于避免所述热管的外表面与所述长条孔2021的孔壁内表面发生接触,用于避免所述热管与金属板之间发生热传导,二是用于留有间隙方便套设保温管,给保温管预留安装空间;
利用保温管5将热管3的绝热段302全部包裹起来,对绝热段302进行保温隔热,从而避免了热管3的绝热段302与外界发生热交换,使得热量不能从绝热段302处进出热管3,就像在高速公路的入口与出口之间的路段上全部设置护栏以及位于外围的铁丝网,利用护栏以及位于外围的铁丝网将人以及车辆挡住,仅允许人以及车辆从高速公路的入口与出口进出高速公路,车辆从入口到出口一路畅通且可以高速行驶,不会有半道上进出车辆的干扰与影响,此处的保温管5就类似于高速公路上的护栏与铁丝网,保温管5挡住了热量从绝热段302处进出热管3,使得热量只能从蒸发段301进入热管3且从冷凝段303流出热管3,从而使得蒸发段301的蒸汽高速流向冷凝段303,不再受到干扰,提高了蒸汽的流速与流量,且使得冷凝段303的液体高速流向蒸发段301,不再受到干扰,提高了回流液体的流速与流量,即绝热段302不再干扰热管3中的蒸汽与液体的循环流动,提高了蒸汽与液体的流速与流量,从而提高了热管3的导热性;
上述的保温管5由现有技术中的保温隔热材料制成,优选的由泡沫保温材料制成。
本申请中,上述led大灯灯泡还包括用于将led大灯灯泡安装固定在汽车大灯总成的外壳8上的安装通孔中的安装环6;
本申请中的安装环6在现有技术中被称作卡盘、卡扣或者卡环,和现有技术一样,本申请中的安装环6也是通过卡扣连接等可拆卸连接方式可拆卸地固定设置在汽车大灯总成的外壳8上的安装通孔中,安装环6与安装通孔是卡扣连接等可拆卸连接,安装环6在安装通孔中是固定不动的,不旋转,也不上下方向移动;
本申请中的安装环6与现有技术中的安装环6的结构一模一样,以用于使得本申请提供的led大灯灯泡是一种通用型大灯灯泡,适用于大部分的汽车车型,可以原位无损地更换现有汽车上的大灯灯泡,为了与安装环进行配套使用,本申请将灯柱2的下部设计成金属管201,优选的金属管201为圆管;
和现有技术一样,本申请中的安装环6可以通过卡扣连接套设在灯柱2的金属管201上,安装环与金属管201之间是卡扣连接:当金属管201的管壁外表面是没有凸台的光滑面时(如附图5所示),与之配套的安装环的内径表面上设置有楔形凸起,楔形凸起挤压金属管201的管壁外表面,利用该楔形凸起将金属管201内插挤压卡扣固定在安装环6中;当金属管201的管壁外表面上设置有凸台时,与之配套的安装环的内径表面上设置有凹槽,利用该凸台与凹槽的配合将金属管201内插卡扣固定在安装环6中;
本申请中的安装环6还可以通过紧定螺钉(顶丝)套设固定在金属管201的管壁外表面上;
安装led大灯灯泡时,先把安装环6从led大灯灯泡上取下来,然后将安装环6卡扣连接设置在汽车大灯总成的外壳8上的安装通孔中,然后再把led大灯灯泡的灯柱2旋拧内插固定在安装环6中,灯柱在安装环6中是固定不动的,不旋转,也不上下方向移动;
本申请对安装环的具体结构与型号没有限制,采用本领域技术人员熟知的安装环即可,此处不再赘述。
在本申请中的一个实施例中,上述液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统还包括用于给左led灯珠与右led灯珠提供直流电的驱动电源电路板;
所述左铜基板203的底端内藏在所述金属管201中,所述左铜基板203的底端与所述金属管201的底管口之间具有间距;
所述右铜基板204的底端内藏在所述金属管201中,所述右铜基板204的底端与所述金属管201的底管口之间具有间距;
给左led灯珠101供电的正极电线一206以及负极电线一207从所述金属管201的左半管壁上的通孔210中进入所述金属管201中,然后正极电线一206以及负极电线一207分别与左铜基板203上的正极以及负极电连接;
给右led灯珠102供电的正极电线二208以及负极电线二209从所述金属管201的右半管壁上的通孔211中进入所述金属管201中,然后正极电线二208以及负极电线二209分别与右铜基板204上的正极以及负极电连接;
所述左led灯珠101与驱动电源电路板电连接,所述右led灯珠102与所述驱动电源电路板电连接。
在本申请中的一个实施例中,所述灯柱2以及换热储液箱4均为铝合金材质,所述金属管201与金属板202均为铝合金材质。
在本申请中的一个实施例中,所述灯柱2是一体式结构,所述金属管201与金属板202是一体式连接。
本申请提供了一种汽车大灯总成,包括位于正面的灯罩7、位于背面的外壳8以及用于反射光线的反光杯9,所述灯罩7与外壳8密封连接围成所述汽车大灯总成中的灯腔10,所述外壳8的外壁面上设置有凸起管11,所述凸起管11的外敞口由防尘盖12封盖,还包括上述中的任意一项所述的液冷与热管双重散热的led大灯灯泡系统;
所述led大灯灯泡通过安装环6内插固定在汽车大灯总成的外壳8上的安装通孔中,所述led大灯灯泡的露出在灯腔10之外的部分内藏在凸起管11的管腔中,所述凸起管11遮盖包裹着所述led大灯灯泡的露出在灯腔10之外的部分;
冷却液循环泵、冷却液箱、水冷排以及散热风扇均位于灯腔之外,也均位于凸起管11的管腔之外,冷却液管穿透防尘盖的底面壁;
连通所述换热储液箱的进液口与所述冷却液循环泵的出液口的冷却液管穿透防尘盖的底面壁,连通所述换热储液箱的出液口与所述水冷排的进液口的冷却液管穿透防尘盖的底面壁,具体的:冷却液管从防尘盖的底面壁上的通孔1201中穿过,且冷却液管与防尘盖的底面壁上的通孔1201之间的缝隙处需要做密封防尘防水处理。
本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术,不再赘述。
本文中应用了具体实施例对本发明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发明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,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。