具有热控制的车辆照明的制作方法

1.本公开总体上涉及具有热控制的车辆照明，并且更具体地涉及具有散热器的照明组件。


背景技术：

2.现代车辆照明包括产生热的发射器，这些热需要从灯中排放。
3.公开内容
4.本部分提供了本公开的总体概述，并且不是其全部范围或其所有特征、方面和目标的全面公开。
5.根据本公开的一个方面，车辆照明组件包括光发射器和用以移除车辆照明组件中的热能的热管理系统。热管理系统包括例如散热器。
6.根据示例实施方式，车辆照明组件具有：光发射器；基板，该基板具有安装在该基板上的第一侧部和远离该第一侧部的、导热的第二侧部；以及与第二侧部相邻的散热器。散热器具有位于该散热器中的、使基板的第二侧部的一部分暴露的孔。
7.根据示例实施方式的一方面，车辆照明组件可以具有鼓风机，该鼓风机与散热器流体地接合以驱动空气通过散热器、到孔中并且穿过基板的部分。
8.根据示例实施方式的一方面，基板的第二侧部包括选自下述各者的导热材料：导热材料层、金属膜、金属板、铜、铜合金、铝以及铝合金。
9.根据示例实施方式的一方面，孔与定位在基板的第一侧部上的光发射器轴向对准。
10.根据示例实施方式的一方面，散热器包括从孔向外延伸的多个翅片和位于多个翅片中间的多个通道。
11.根据示例实施方式的一方面，散热器包括从孔向外延伸的多个翅片和位于多个翅片中间的多个通道，并且鼓风机迫使空气通过所述多个通道。
12.根据示例实施方式的一方面，散热器包括基部，其中，多个翅片从该基部延伸并且限定远离该基部的脊形部，其中，至少一个脊形部机械地接触基板的第二侧部。
13.根据示例实施方式的一方面，光发射器选自发光二极管、高强度放电灯、一种类型的电气体放电灯以及激光发射器。
14.根据示例实施方式的一方面，基部包括位于该基部中的开口，并且鼓风机安装在该开口中并且与基板的第二侧部间隔开。
15.根据示例实施方式的一方面，基板是印刷电路板，并且光发射器包括光发射器散热器，该光发射器散热器位于基板的第一侧部上并且通过选自下述各者的传导部件来连接至第二侧部：位于基板上的迹线和从第一侧部穿过基板延伸至第二侧部的通孔。
16.根据示例实施方式的一方面，基板的第二侧部具有比散热器更高的热传导性。
17.根据示例实施方式的一方面，车辆照明组件还包括反射器，该反射器安装在基板的第一侧部处并且适于引导来自光发射器的光。透镜构造成接收来自反射器的光并且将光
从该反射器输出。
18.根据示例实施方式，车辆前照灯组件具有：印刷电路板(pcb)，该印刷电路板具有第一侧部和与第一侧部相反的第二侧部；至少一个发光二极管(led)，所述至少一个发光二极管安装至pcb的第一侧部并且构造成发射光；以及散热器，该散热器接触pcb的第二侧部并且构造成使由led产生的热耗散。
19.根据示例实施方式的一方面，散热器具有基部和多个翅片，所述多个翅片从该基部的表面延伸并且在所述多个翅片之间限定有通风通路。
20.根据示例实施方式的一方面，散热器具有使基板的第二侧部的一部分暴露的孔。车辆前照灯组件还具有包括入口和出口的风扇。风扇通过入口吸入空气并且通过出口将空气排放，并且风扇的出口构造成引导被排放的空气通过孔朝向pcb的第二侧部并且通过通风通路。
21.根据示例实施方式的一方面，多个翅片是弧形的并且构造成源自沿着孔的周向的位置并且朝向基部的周缘延伸。
22.根据示例实施方式的一方面，车辆前照灯组件还具有定位在pcb的第二侧部的主要部分上的金属件，并且热界面材料在第一部分与多个翅片之间涂覆在金属件的第一部分上。
23.根据示例实施方式的一方面，引导通过孔的空气的至少一部分流动至金属件的没有热界面材料的第二部分。
24.根据示例实施方式的一方面，散热器的多个翅片中的至少一个翅片接触pcb的第二侧部。
25.根据示例实施方式的一方面，车辆前照灯组件具有带光接收表面的透镜，该透镜构造成接收从led发射的光的第一部分并且沿向前的方向引导光的第一部分。
26.本公开的以上方面中的一些方面描述了与车辆、例如车辆前照灯相关的照明结构。然而，本公开不限于前照灯。
附图说明
27.通过在结合附图考虑时参照以下详细描述，本公开的优点将更容易领会并且变得更好理解，在附图中：
28.图1是根据本公开的照明组件的示意图；
29.图2示出了根据本公开的照明组件的后部俯视立体图；
30.图3示出了根据本公开的照明组件的正面俯视立体图；
31.图4示出了根据本公开的照明组件的后部仰视立体图；
32.图5示出了根据本公开的照明组件的分解图；
33.图6示出了根据本公开的照明组件的局部仰视分解图；
34.图7示出了根据本公开的散热器和基板；
35.图8示出了根据本公开的照明组件的横截面图；
36.图9示出了根据本公开的照明组件的横截面图；以及，
37.图10示出了具有根据本公开的照明组件的车辆。
具体实施方式
38.总体上，现在将公开根据本公开的教示的具有散热器的灯的示例实施方式。这些示例实施方式被提供成使得本公开将是透彻的并且将充分地将范围传达给本领域技术人员。阐述了许多具体细节例如特定部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施方案的透彻理解。对于本领域中技术人员而言将明显的是，不需要采用特定细节，示例实施方式可以以许多不同的形式来实施并且这些示例实施方式不应当被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，没有详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术，这是因为考虑到本文中的公开内容，其对于本领域技术人员是容易理解的。
39.图1示出了包括壳体101的灯组件100，在该壳体101中定位有光发射器102。灯组件100可以是车辆前照灯组件，例如构造成作为车辆的前照灯的灯组件。车辆前照灯可以用于照亮车辆的行进路径，并且在一些使用情况中，该车辆前照灯与其他车辆灯相比发出最多的光。
40.壳体101设置有封围件，该封围件用以保护定位在封围件中的部件免受元件和天气的影响。在示例实施方式中，光发射器102是固态装置，例如发光二极管(led)。光发射器102可以是高强度放电灯或一种类型的气体放电灯，所述高强度放电灯或一种类型的气体放电灯借助于容纳在半透明或透明的熔融石英或熔融氧化铝电弧管内部的电极之间的电弧来产生光。在示例实施方式中，光发射器102可以是激光发射器，例如激光二极管。光发射器102可以根据光需求和来自任何单个发射器的光输出而作为单个封装装置或多个装置。
41.基板103支承光发射器102。基板103可以是印刷电路板(pcb)或用于诸如光发射器102的固态装置的类似支承件。基板103具有主体，该主体包括：第一侧部106，光发射器102固定在该第一侧部106上；和第二侧部108，该第二侧部108与第一侧部106相反且远离。第一侧部106和第二侧部108各自具有相对于基板103的侧部的主要表面区域。基板103可以包括位于第一侧部106上的导电且导热的多个迹线。在示例实施方式中，多个通孔110可以穿过基板从第一侧部106延伸至第二侧部108。多个通孔110可以填充有导电且导热的材料。第一侧部106上和通孔110中的迹线的导热材料可以是金属，例如铜或铝。第二侧部108可以包括薄导热层，该薄导热层可以连接至通孔110中的材料或热连接至基板103的第一侧部106。第二侧部108可以包括薄金属层(例如，铜、铝或其合金)，该薄金属层可以连接至通孔110中的材料。
42.在示例实施方式中，基板103是由三层即电路层(金属箔)、绝缘件和金属基板组成的金属基板pcb。在示例中，金属可以是铜或其合金。在示例中，金属可以是铝或其合金。电路层限定了基板103的第一侧部106。绝缘层是中央本体。金属基板限定了基板103的第二侧部108。
43.在示例实施方式中，基板103是至少三层、即顶部电路层(金属箔)、可以是不导电的导热中央层和底部导热层的组件。底部导热层可以是金属薄膜、金属板或类似物。在示例中，金属可以是铜或其合金。在示例中，金属可以是铝或其合金。底部导热层形成第二侧部108。顶部层限定了基板103的第一侧部106。
44.光发射器102可以包括作为该光发射器102封装的部分的热传递结构，该热传递结构连接至基板103的第一侧部106上的导热部件、例如迹线。光发射器102电连接且机械连接至基板103的电路层。
45.散热器104是被动式热交换器，该被动式热交换器将由电子器件(例如，光发射器102中的电子器件)产生的热能传递至流体介质、例如空气或液体冷却剂，其中，热能从电子器件耗散。这有助于在操作范围内调节电子器件的温度。散热器104还操作成帮助将电子器件保持在这些电子器件的热预算之下。散热器104热连接至光发射器102中的诸如激光器和发光二极管(led)的光电子器件或其他部件，其中，部件本身的热耗散能力是不足以调节该部件的温度的。
46.散热器104可以被设计成使该散热器104的与围绕其的冷却介质(例如，空气)接触的表面面积最大化。空气速度(例如，来自鼓风机105的空气)、材料的选择、突起部设计(例如，翅片设计)以及表面处理是影响散热器性能的因素。散热器附接方法和热界面材料也影响固态光发射器102的封装温度。在示例中，热粘合剂或热油脂定位在散热器104与基板103之间，以通过填充散热器104与基板103之间的空气间隙来提高散热器的性能，从而支承装置102并且允许从基板103到散热器104的更多的热传递。散热器104可以由导热材料制成并且可以包括金属、铜、铝、其合金或包含这些示例中的任何示例的混合物。铝散热器被用作铜散热器的低成本、轻量化的替代物但铝散热器具有比铜更低的导热性。
47.散热器104包括位于该散热器104中的孔107。孔107是位于散热器104的本体中的空隙或开口，其朝向基板103的第二侧部108敞开并且可以使第二侧部108上的金属层(例如，铜层)暴露。孔107被壁限定在散热器本体中。在示例实施方式中，孔107使基板103的第二侧部108的未被覆盖的一部分暴露。孔107可以与第一侧部106上的光发射器102对准。在示例实施方式中，孔107大于光发射器102。在示例实施方式中，孔107可以与连接至光发射器102的通孔110中的一个或更多个通孔对准。
48.在壳体101中设置有鼓风机105，并且鼓风机105包括用以吸入流体的流体入口和用以排出流体的出口。在示例实施方式中，流体是空气。鼓风机105可以是dc风扇，该dc风扇可以由来自控制电路的信号驱动以对dc马达进行驱动以使叶轮旋转，叶轮可以包括用以向流体赋予动能的多个弯曲叶片。鼓风机105可以是轴流式风扇。鼓风机105将空气以特定速度和作为时间的函数的体积排至散热器104。被迫入到散热器104中的空气帮助被动操作的散热器104吸取来自光发射器102的热能。鼓风机105附加地引导空气穿过孔107直接到第二基板侧部108上的金属层上。鼓风机105与散热器104流体地接合以使空气流动通过散热器104以将热能从基板103移除。
49.在示例实施方式中，流体的至少一部分被引导穿过孔107并且流动至导热层例如金属层的没有热界面材料(例如，热粘合剂或导热油脂)的第二部分。
50.在基板103的第二侧部108上的金属层具有比散热器104更高的热传导性的示例实施方式中，与将热能从基板103传递至散热器104并且然后传递至由鼓风机105移动的空气相比，直接接触基板103的第二侧部108的冷却流体(例如空气)会更有效地吸取热能。也就是说，从基板103的第二侧部108的更有效的材料传递至散热器104的效率低的材料的热能被减少或移除。在示例实施方式中，诸如热膏、热油脂、热间隙填料、热粘合剂以及类似物的热界面材料可以位于基板103与散热器104的中间。热界面材料可以在第一部分与多个翅片(例如，翅片204)之间涂覆在基板103的第一部分上。在示例实施方式中，热界面材料可以涂覆在多个翅片的与基板103的第二侧部108接触的顶表面上。热界面材料操作成增强基板103与散热器104之间的热联接，这有助于热耗散。
51.在示例实施方式中，流体的至少一部分被引导穿过孔107并且流动至导热层、例如金属层的没有热界面材料的第二部分。也就是说，基板103的第一部分可以被覆盖并且与翅片204机械接触。基板103的第二部分可以是不被覆盖的并且不与翅片204机械接触。
52.灯组件100还可以包括与光发射器102光学连接的反射器128。反射器128接收来自光发射器的光并且沿期望的方向对光进行引导。反射器128可以安装至基板103，使得来自光发射器102的光中的所有光都被捕获并且被引导朝向透镜109，该透镜109光学连接至反射器128。透镜109也可以光学连接至光发射器102。透镜109可以操作成沿期望的方向对光进行引导。透镜109可以对由光发射器102输出并且由反射器128反射的光进行折射，从而沿期望的方向引导光线。
53.壳体101可以封围反射器128和透镜109两者。壳体101除了由透镜109的出口限定的端口之外将光封闭。
54.散热器104中的孔107使基板103的第二侧部108暴露于由鼓风机105驱动的流体，例如空气。孔107可以与光发射器102轴向地对准。多个翅片(例如，翅片204)可以从孔107向外延伸。
55.图2和图3图示了根据示例实施方式的与灯组件100类似的灯组件200，其中，类似的部分标有类似的数字。图2示出了后部俯视立体图。
56.图3示出了正面俯视立体图。基板103支承一个或更多个光发射器102(未示出)，所述一个或更多个光发射器102将光发射到反射器128中。发射器102安装至基板103的第一侧部106。反射器128将光导引至透镜109，该透镜109引导来自组件200的光输出。散热器104安装至基板103的第二侧部108。鼓风机105安装至散热器104。
57.散热器104包括本体，该本体包括：基部202，鼓风机105安装至该基部202；以及从基部202的周缘延伸的侧壁。基部202是大致平坦的。散热器104的基部和侧壁可以具有由例如诸如金属、合金或聚合物的导热材料制成的整体结构。在示例实施方式中，流体入口形成在基部202中，该流体入口接收从鼓风机105驱动的空气。多个翅片204连接至基部202并且从基部202朝向基板103延伸。翅片204包括远离基部202的脊形部。至少一个脊形部机械地接触基板103的第二侧部108。在示例实施方式中例如，翅片204中的一个或更多个翅片接触基板103的第二侧部108。翅片204与基板103的第二侧部108之间的接触有助于将热能从基板103传递至散热器104。
58.翅片204是长形的并且分别在散热器104的流体入口附近处开始且在流体出口206附近处终止。多个流体通道205形成在翅片204中间。流体通道205向空气入口敞开并且终止于出口206处，由鼓风机105驱动的空气从该出口206离开散热器104。流体通道205可以限定用于使流体移动远离孔107、穿过基板103并且离开出口206的通路。出口206由散热器104的本体中的孔形成。在操作中，散热器104通过与基板103接触而从基板103吸取热能并且从而与基板103相邻。鼓风机105迫使流体例如空气通过多个通道205。被鼓风机105迫入到流体通道205中的流体将热能从散热器104和基板103两者移除。流体可以直接地接触基板103的第二侧部108，该第二侧部108可以包括诸如铜层的薄金属层。鼓风机105使流体例如空气通过充当空气通路的通道205移动穿过散热器的暴露在翅片204之间的部分。
59.翅片204可以是一种具有与基板、特别是基板103的第二侧部108不同热传导性的材料、例如金属或金属合金。在示例实施方式中，基板103的第二侧部108相对于散热器104
而具有更高的热传导性。在示例实施方式中，基板103的第二侧部108的不与散热器204接触的开放面积大于基板103的第二侧部108的与翅片204接触的接触面积。行进通过通道205的流体直接接触基板103的第二侧部108并且将一些热能从第二侧部108直接移除而不首先将热能传递至散热器104。被流体从基板103的第二侧部108直接移除的热能可以大于被传递至散热器104的翅片204的热能。
60.多个通道205可以至少部分地由散热器104的基部202和基板103的第二侧部108界定。
61.图4示出了与灯组件100相似的灯组件200的后部仰视立体图，其中，类似的部分用类似的数字标记，但是其中将鼓风机105移除以更好地图示通向通道205的入口401和散热器104中的翅片204。为了更好地说明，在图4中并未标出所有的通道205和翅片204。如图所示，在图4的底部左侧处设置有离开散热器104的侧壁的四个通道205。基板103的第二侧部108暴露于通道205。基板103的第二侧部108对通道205敞开的开放面积403大于基板103的第二侧部108被翅片204的顶表面覆盖或接触的面积。
62.在示例实施方式中，基板103可以包括通孔或孔110，通孔或孔110穿过基板103延伸至光发射器102正下方的第一侧部106，该第一侧部106使光发射器102的底部暴露于通道205或散热器104的入口。基板103的第一侧部106可以在环境上保持与第二侧部108密封，该第二侧部108可以经由鼓风机105的作用接收来自开放环境的空气。
63.图5示出了灯组件100的示例实施方式的分解图，其中，类似的部分标有类似的数字。多个光发射器102a、102b被示出安装在基板103的第一侧部106上。在基板103的第一侧部106上包括单个光发射器102或多个分散的光发射器102也在本公开的范围内。图5实施方式中的散热器104相对于图2至图4中所示的实施方式被倒置安装，使得散热器104的顶表面502面向基板103的底部。例如，散热器104的基部202安装至基板103，使得基板103的第二侧部108安装在散热器104的基部202上。在示例中，散热器基部202在顶侧部(参照图5)上基本被基板103的第二侧部108处的传导层覆盖。边沿503绕散热器基部202的周缘延伸。基板103可以在组装时固定在边沿503内。
64.设置有遮板505以至少部分地覆盖光发射器102中的一个或更多个光发射器以控制来自灯组件100的光输出。
65.透镜109包括透镜511和透镜覆盖件512。透镜511可以例如使用卡扣配合、压配合、粘合剂或紧固件或其组合来安装至透镜覆盖件512。透镜覆盖件512紧固至安装件或遮板505。在示例实施方式中，透镜109主要密封至遮板505和反射器128以减少意外泄露的光并且防止环境污染物进入灯组件的内部。
66.图6示出了灯组件100的底部分解图。鼓风机105与散热器104相邻。散热器基部202与基板103的第二侧部108相邻。孔107定位在散热器基部202中，其中，基板103的第二侧部108通过孔107暴露。多个翅片204从基部202的中央延伸至散热器基部202的外边缘。翅片204在图6实施方式中是长形且弧形的。可以使用具有不同长度和/或弯曲度的其他翅片形状。翅片204远离基板103延伸。流体通道205位于相邻的翅片204之间，其中，散热器104的中央部分没有翅片并且至少部分地向基板103的底部、第二侧部108敞开。
67.图7示出了具有基板103、散热器104和鼓风机105的灯组件100的另一底部分解图。基板103的底部、第二侧部108通过散热器基部202中的散热器孔107暴露。翅片204远离基部
202朝向鼓风机105并且因此远离基板103向远端延伸。多个通道205位于相邻的翅片204之间。翅片204是长形且弧形的以产生螺旋结构。然而，应当理解的是，翅片可以具有不同的形状并且以与所示出的不同的图案沿着基板103部署。散热器104由具有比基板103的接触散热器基部202的外材料层更小的热传导性的材料制成。鼓风机105出于方便被示出并且在使用时将会安装在孔107上方。
68.图8示出了作为灯组件100的实施方式的灯组件800的横截面图，其中，类似的部分标有类似的数字。基板103支承光发射器102，该光发射器102将光输出通过壳体802和透镜109。壳体802对于从光源102发射的光是不透明的。散热器104机械连接至基板103的第二(图8中左)侧部108。翅片204在散热器基部202与基部第二侧部108之间延伸。在示例实施方式中，翅片204接触基板第二侧部108。在示例实施方式中，基板第二侧部108包括具有与散热器104的材料相比更大的热传导性的外层。
69.图9示出了作为灯组件100的实施方式的灯组件900的横截面图，其中，类似的部分标有类似的数字。基板103支承多个光发射器102，所述多个光发射器102将光输出通过壳体802和透镜109。散热器104机械连接至基板103的第二(图9中左)侧部108。翅片204在散热器基部202与基板第二侧部108之间延伸。在示例实施方式中，翅片204接触基板第二侧部108。在示例实施方式中，基板第二侧部108包括具有与散热器104的材料相比更大的热传导性的外层。
70.图10示出了具有由电源1002供电的前照灯组件1001的车辆1000。电源1002可以是连接至由内燃发动机驱动的交流发电机的主电池。电源1002可以是由牵引电池或牵引电池单元供电的电池或电容器。电源可以操作成调节下述电信号：该电信号开启光发射器102和鼓风机105和/或为光发射器102和鼓风机105供电。可以设置光传感器1004以获得关于在车辆1000的向前行进路径中检测到的眩光或亮度的信息并且用于控制前照灯组件1001。
71.本文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的并非意在是限制性的。除非上下文另外明确指出，否则如本文中所使用的，单数形式的“一(a)”、“一(an)”和“该”也可以意在包括复数形式。术语“包含”、“包含有”、“包括”以及“具有”是包含性的，并且因此指定了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。除非具体指示出执行的次序，否则本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应当被解释为必须要求其以所论述的或所图示的特定次序来执行。还应理解的是，可以采用附加的或替代性的步骤
72.当元件或层被称为“位于另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，该元件或层可以直接地位于另一元件或层上、直接地接合至、连接至或联接至另一元件或层，或者可以存在介于中间的元件或层。相反，当元件被称为“直接地位于另一元件或层上”、“直接地接合至”、“直接地连接至”或“直接地联接至”另一元件或层时，可以不存在介于中间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以同样的方式解释(例如，“在......之间”与“直接地在......之间”、“相邻”与“直接地相邻”等)。如本文中所使用的，术语“和/或”包括关联的列出项目中的一个或更多个项目中的任意及所有组合。
73.尽管可以在本文中使用术语第一、第二和第三等来描述各个元件、部件、区域、层和/或部段，但是这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用于区分一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段。当在本文中使用术语比
如"第一"、"第二"以及其他数值术语时，除非由上下文清楚地指明，否则不意味着顺序或次序。因此，以下所论述的第一元件、部件、区域、层或部段可以被称为第二元件、部件、区域、层或部段，而不脱离示例实施方式的教示。
74.为了便于描述，本文可以使用空间相关的术语例如“内部”、“外部”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“顶部”、“底部”等来描述如附图中所示的一个元件或特征与(一个或多个)另外的元件或特征的关系。空间相关术语可以意在涵盖装置在使用或操作中的除了附图中所描绘的取向之外的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件然后将被定向在其他元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两个取向。装置可以以其他方式定向(被旋转一些角度或处于其他取向)，并且本文中使用的与空间相关的描述被相应地解释。
75.已经出于说明和描述的目的提供了对实施方式的前述描述。前述描述不意在穷举或限定本公开。特定实施方式的各个元件、组件/子组件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下是可互换的，并且可以在选定的实施方式中使用，即使没有具体示出或描述也是如此。相同的元件或特征也可以以许多方式改变。这种变型不应该被认为是背离本公开，并且所有这种改型意在被包括在本公开的范围内。