具有柔性熱界面的LED設備的製作方法

2024-02-16 08:42:15

本發明涉及一種LED設備，其包括LED模塊，LED模塊具有安裝在載體上的一個或幾個發光二極體（LED）、散熱器和在載體和散熱器之間的熱界面，所述載體經由熱界面熱連接到散熱器。

背景技術：

發光二極體現在廣泛應用於汽車照明。LED光源在汽車燈中的應用包括低光束和高光束功能、日間行車燈、轉向指示器以及後組合燈。為了最大限度地利用造型靈活性，通常針對每個平臺單獨開發汽車LED解決方案，導致了複雜的產品到燈具內的集成。LED模塊的使用允許簡單和成本高效的LED光源的集成。除了LED功能，這些模塊提供接口和參考點以與它們被安裝於的設備（例如燈具）的熱和光學部件對齊。

熱擴散器或散熱器上的LED模塊代表必須與在燈具中的光學設備對齊的相對大和剛性的設備。散熱器或熱擴散器相對於LED模塊的位置由模塊的熱界面限定。這限制了設計靈活性，並且因此影響燈具的外觀。該缺點也適用於US2010/0302777Al，其公開了典型的LED模塊，該LED模塊具有安裝在載體上的一個或幾個LED，載體經由熱界面熱連接到散熱器。熱界面由導熱粘接劑形成，導熱粘接劑含有玻璃小球以維持載體和散熱器之間的定義的小距離。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種LED設備，其至少包括LED模塊和散熱器或熱擴散器，所述LED設備允許更靈活設計。

這個目的是利用根據權利要求1的LED設備來實現的。該設備的有利實施例是從屬權利要求的主題或者在說明書的隨後部分和優選實施例中描述。

所提出的LED設備至少包括具有安裝在載體上的一個或幾個LED的LED模塊，散熱器或熱擴散器以及在載體和散熱器之間的熱界面，其中載體是經由熱界面熱連接到散熱器。在所提出的LED設備中，熱界面由導熱材料的構件形成，該構件至少在設備的組裝期間是可延展的並且允許基本上與載體獨立地在取向和位置方面布置散熱器或熱擴散器。為此目的，構件不僅必須在組裝設備的時間是可延展的，但還必須允許散熱器或熱擴散器被定位具有相對於載體的，即在載體與散熱器或熱擴散器的相應表面之間的，不規則間隔或傾斜，並且相應地還處於與利用現有技術的粘合劑所可能的相比更大的與載體的距離。

這樣的LED設備允許散熱器或熱擴散器幾乎與模塊的位置和取向獨立地被定位和取向，僅取決於個體應用和該應用的空間條件。散熱器或熱擴散器與LED模塊的載體相對的定位不是由模塊限定，而是可以個體地調整。這允許熱部件以及總體設計的靈活的設計方案。散熱器或熱擴散器對齊與應用的光學系統到LED模塊的機械參照分離，從而使更複雜的散熱器或熱擴散器的設計變得可能，而不會影響光學系統的精度。它提供了即使在其中散熱器或熱擴散器相對於LED模塊的載體移位的情況下的良好的熱界面。在有利的實施例中，形成熱界面構件的材料還被選擇成使得構件適應於散熱器或熱擴散器的表面粗糙度。

在優選的實施例中，形成熱界面的構件是由在組裝過程中是可延展並且然後在組裝後變得剛性（或被使得變剛性，例如通過固化）的材料製成。為此目的，構件優選由一次性可成形的材料製成， 該材料在形成後保持其形狀。

可被用於所提出的LED設備的熱界面的構件或材料的示例是柔性金屬材料，例如金屬網，特別是銅網，固體泡沫或被組裝後固化的塊狀材料，例如導熱灌封化合物，或使用彈簧狀部件的構造。用這樣的構件，一旦當組裝整個系統以便將LED設備適配到該設備將被安裝於的設施時，散熱器或熱擴散器與具有一個或幾個LED的模塊或載體可以被對齊。散熱器與具有LED的載體相對的定位不是由LED模塊定義，而是可在這個時候被個體調整。

散熱器或熱擴散器本身優選由緻密材料，例如金屬材料的塊形成。

這樣的具有LED模塊的LED設備的應用是用於汽車燈的照明及信令功能，例如高光束、低光束、日間行車燈、前轉向指示器、前和後霧燈和後組合燈。然而這樣的LED設備還可以在需要設備的靈活總體設計的其他應用中使用。

附圖說明

所提出的LED設備在下面通過示例結合附圖來描述。附圖示出：

圖1根據本發明的散熱器上的LED模塊的第一示例;

圖2根據本發明的散熱器上的LED模塊的第二示例;

圖3根據本發明的散熱器上的LED模塊的第三示例;

圖4根據本發明的散熱器上的LED模塊的第四示例;和

圖5示出從a)至d)的在汽車燈中的根據本發明的LED設備的組裝的示例。

具體實施方式

圖1示出所提出的LED設備的第一示例的橫截面示意圖，其中LED模塊1經由熱界面4熱連接到散熱器5。雖然在圖中未示出，這樣的LED模塊還包括用於電連接LED的一個或幾個電連接焊盤。在這個例子中，熱界面4由在模塊1的載體3（其上安裝LED 2）與散熱器5之間的彈簧狀金屬構件8形成。這樣的彈簧狀構件8用於熱界面4的使用具有適當彎曲此構件以使載體3和散熱器5可以被相互靈活定位並取向並且仍然保持相互之間的良好的熱連接的可能性。

圖2的例子示出了第二示例的橫截面示意圖，其中導熱金屬網9被放置在載體3和散熱器5之間。該靈活的網9允許模塊1或載體3與散熱器5彼此獨立的定位和取向。網9填充在兩個部件之間的體積，以實現適當的熱連接。

圖3和4示出另外的示例，其中熱界面4由寬鬆的材料形成，該材料特別是固體的導熱泡沫10，其在該設備的組裝期間是可延展的。在組裝時，導熱可延展泡沫被放置在載體3和散熱器5之間。這還允許模塊1或載體3和散熱器5彼此獨立的定位和取向。該泡沫填充這兩個部件之間的體積，以實現適當的熱連接。在施加泡沫並且適當調整兩個部件之後，在組裝後，該泡沫然後自動變得剛性或被固化，例如通過UV固化。如在圖3和4中示出的，這樣的泡沫由於其在施加時的可延展性適應於散熱器5的粗糙表面。

圖5示出在汽車燈的反射體6中組裝四個LED模塊1的示例。在這種情況下，如圖5a所示，由載體3和LED 2形成的四個模塊1必須被安裝在對應的四個反射體部件中。共同的散熱片5必須被熱連接到四個LED模塊1。散熱器5具有其自身的機械固定，並且可以與LED模塊1在反射體部件中的機械固定和參照獨立地被安裝。在圖5b中，LED模塊1到反射體部件的安裝被作出以獲得良好的光學參照。在該安裝後散熱器5必須連接到LED模塊1。圖5c示出了散熱器5靠近LED模塊1的定位。在沒有任何另外的熱界面的情況下，如在圖5c中所示，空氣間隙7將在模塊中的一個和散熱器5之間產生。使用根據本發明的柔性熱界面4，如圖5d所示，散熱器5可以獨立於散熱器5相對於LED模塊1的實際位置和取向，利用良好的熱連接連接到所有LED模塊1。熱界面4隻形成一次，例如它將在汽車燈的組裝後變得剛性並保持其位置和形狀以便提供熱接觸。因為散熱器對齊與光學系統到LED模塊1的機械參照分離，沒有在造型自由和熱性能之間的折衷必須被作出。

雖然在附圖和前面的描述中已經圖示並詳細描述本發明，但是這樣的圖示和描述將被認為是說明性或示例性而不是限制性的。本發明不局限於所公開的實施例。公開的實施例的其他變型可以由本領域的技術人員在實踐所要求保護的發明中根據附圖、公開內容和所附權利要求的研究而理解和實現。在權利要求書中詞語「包括」不排除其他元件或步驟，並且不定冠詞「一」或「一種」並不排除多個。某些措施被記載在相互不同的從屬權利要求中這一起碼事實並不表示這些措施的組合不能被有利地使用。權利要求中的任何附圖標記不應當被解釋為限制本發明的範圍。

附圖標記列表

1 LED模塊

2 LED

3 載體

4 熱界面

5 散熱器

6 反射體

7 空氣間隙

8 彈簧狀金屬構件

9 金屬網

10固體泡沫