LED光源組件、車燈散熱模塊和汽車LED前大燈系統的製作方法

2023-10-09 12:22:14 2

本發明涉及車燈技術領域，尤其涉及一種LED光源組件、車燈散熱模塊和汽車LED前大燈系統。

背景技術：

汽車LED前大燈，特別是採用LED-COB作為光源的前大燈由於在環保節能、照明效果和使用壽命方面的突出表現，使其在車燈領域深受各車燈生產廠商和廣大車主的青睞。

目前，LED晶片有正裝、倒裝和垂直三種結構類型。

正裝結構：將晶片固晶在基板上，採用鍵合金絲連接實現晶片供電迴路。

倒裝結構：將晶片固晶在三氧化二鋁(藍寶石)或是其它金屬基板上，在基板頂層電鍍金屬電路將晶片以串並聯方式排列供電。

垂直結構：將垂直晶片固晶在基板上，基板上電鍍有電路，利用鍵合金絲和晶片頂層的電極連接實現迴路供電。

為了保證LED-COB光源器件穩定高效地工作，需要將其工作溫度控制在一定的範圍之內。研究表明：LED-COB光源溫度每上升10℃，其發光效率大約下降3％；如果超過LED-COB光源的溫度極限，將會導致失效，甚至造成永久性損壞。

在現有的汽車LED燈光設計中，對上述三種結構形式LED晶片的散熱設計方案通常是：將LED晶片的散熱基板通過導熱介質(比如矽脂等粘接材料)帖敷在金屬材質的各類散熱器上，再通過設置在散熱器底部的風扇產生空氣對流，由空氣對流帶走晶片工作時所產生的熱量。

然而，傳統的散熱基板均設置有介電絕緣層。那麼，由於LED晶片與散熱基板之間存在熱阻、散熱基板線路層下的介電絕緣層存在熱阻、散熱基板與散熱器之間存在熱阻，所以汽車LED前大燈的散熱系統中總熱阻很大，導致LED晶片的溫度難以得到有效控制，大大抑制了LED的發光效率。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種LED光源組件、車燈散熱模塊和汽車LED前大燈系統，以解決現有技術中汽車LED前大燈由於散熱系統熱阻過大而抑制了LED光源發光效率的問題。

為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

本發明提供的一種LED光源組件，從上到下依次包括LED晶片和導熱件；所述LED晶片與所述導熱件之間通過導熱介質固定連接。

優選地，所述導熱件為銅支架，所述LED晶片粘接在所述銅支架上，或所述LED晶片通過金屬介質共晶固定在所述銅支架上。該技術方案的技術效果在於：由於紅銅具有很好的導熱性能，同時在銅支架上設置鍍層，或者將LED晶片底層的金屬反射層共晶在銅支架上，能夠在保證散熱效果的前體下，提高燈光的反射率。

優選地，所述導熱件包括基板和金屬層，所述基板封裝所述LED晶片，所述金屬層通過電鍍方式生長在所述基板的下表面。該技術方案的技術效果在於：基板本身為現有技術，採用能夠實現熱電分離的高導熱材料如三氧化二鋁(藍寶石)、矽、氮化矽、氮化鋁陶瓷、氧化鋁陶瓷等材料將LED晶片封裝成一體，基板的頂層金屬電鍍層作為晶片的線路同時對晶片起固定作用，而電鍍於基板底層的金屬層本身具有較高的導熱係數，其電鍍連接方式的接觸面積大，厚度尺寸可以設計地相對較小，能夠迅速地將熱量疏導、散發到與金屬層另一面接觸的結構中。

進一步，所述LED晶片包括用於發出紅色、綠色和藍色三種顏色的晶片。該技術方案的技術效果在於：LED晶片作為汽車大燈的發光元件，需要根據不同的天氣情況改變色溫，以便提高燈光的穿透力和駕駛能見度。紅色、綠色和藍色三種顏色的晶片能夠滿足常見的駕駛照明需求。

進一步，LED光源組件還包括電路控制板、能見度傳感器和降雨量傳感器；所述能見度傳感器和所述降雨量傳感器分別與所述電路控制板電連接，所述電路控制板與所述LED晶片連接。該技術方案的技術效果在於：利用能見度傳感器、降雨量傳感器以及電路控制板，使汽車在行駛過程中根據天氣狀況，自動地改變大燈的色溫，提高能見度和燈光穿透力，避免發生交通事故。

本發明還提供一種車燈散熱模塊，包括導熱均溫板、翅片散熱器、風扇以及上述的LED光源組件。所述LED光源組件焊接在所述導熱均溫板的上表面；所述導熱均溫板的下方依次設置所述翅片散熱器和所述風扇；所述導熱均溫板內設置有密閉的空腔，所述空腔內填充冷卻液，且所述空腔的內壁設置毛細芯層。

優選地，所述導熱均溫板為一個或多個平板或者管狀結構，平鋪在所述翅片散熱器的上端面。該技術方案的技術效果在於：平板或者被壓成扁平形狀的管狀結構的導熱均溫板接觸面積大，所以散熱面積也大，平鋪在翅片散熱器上側，其散熱效率得以大幅提升。

優選地，所述導熱均溫板為縱向切面呈T字型的立體結構，向下延伸的部分伸入所述翅片散熱器內。該技術方案的技術效果在於：立體結構的導熱均溫板，水平設置部分的下表面、垂直部分的兩側面都與對流空氣接觸，不僅增加了導熱均溫板的內腔容積，也增大了散熱面積，提高了散熱效率。

本發明還提供一種汽車LED前大燈系統，包括反光杯、透鏡和上述的車燈散熱模塊；所述反光杯罩在所述LED光源組件的上方，所述透鏡設置在所述反光杯的一側，所述LED光源組件發出的燈光由所述反光杯反射後從所述透鏡射出。

進一步，汽車LED前大燈系統還包括切換板和電磁閥；所述切換板為槓桿結構，所述電磁閥能夠驅動所述切換板擋住部分來自所述反光杯的燈光。該技術方案的技術效果在於：電磁閥驅動槓桿結構的切換板，通過切換板控制部分燈光的阻斷和通暢，實現車燈遠近光的切換。

本發明的有益效果是：利用導熱件將LED晶片產生的熱量傳遞到導熱均溫板，再通過翅片散熱器以及風扇所產生的空氣對流，使得汽車LED前大燈系統能夠迅速傳導散熱，提高了汽車LED前大燈的發光效率、延長了汽車LED前大燈的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式的技術方案，下面將對具體實施方式描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明提供的LED光源組件實施例二中LED晶片的軸測圖；

圖2為本發明提供的LED光源組件的結構示意圖；

圖3為本發明提供的車燈散熱模塊的軸測圖；

圖4為本發明提供的車燈散熱模塊實施例一的爆炸圖；

圖5為本發明提供的車燈散熱模塊實施例二的爆炸圖；

圖6為圖5中A-A向視圖；

圖7為本發明提供的車燈散熱模塊實施例二的導熱均溫板的縱向切面示意圖；

圖8為本發明提供的汽車LED前大燈系統的三視圖；

圖9為本發明提供的汽車LED前大燈系統一種實施方式的爆炸圖；

圖10為本發明提供的汽車LED前大燈系統另一種實施方式的爆炸圖；

圖11為本發明提供的汽車LED前大燈系統第三種實施方式的爆炸圖。

附圖標記：

1-LED晶片； 2-金屬層； 3-電路控制板；

4-能見度傳感器； 5-降雨量傳感器； 6-導熱均溫板；

7-翅片散熱器； 8-風扇； 9-空腔；

10-毛細芯層； 11-反光杯； 12-透鏡；

13-切換板； 14-電磁閥。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

本發明提供了一種LED光源組件，其中：圖1為本發明提供的LED光源組件實施例二中LED晶片的軸測圖；圖2為本發明提供的LED光源組件的結構示意圖。如圖1、2所示，LED光源組件的主要結構包括LED晶片1和導熱件。其中，LED晶片1與導熱件之間通過導熱介質固定連接。

LED光源組件實施例一：

在本實施例中，導熱件優選地設置為銅支架(未標註)，LED晶片1通過導熱能力強的介質粘結在銅支架上，或通過金屬介質將LED晶片1共晶固定在銅支架上。由於紅銅具有很好的導熱性能，該結構設計能夠在保證散熱效果的前體下，提高燈光的反射率。採用銅支架的LED光源組件適用於正裝結構類型的LED晶片1。

LED光源組件實施例二：

在本實施例中，如圖1所示，導熱件包括基板和金屬層2。其中，基板為現有技術，採用能夠實現熱電分離的高導熱材料如三氧化二鋁(藍寶石)、矽、氮化矽、氮化鋁陶瓷、氧化鋁陶瓷等材料將LED晶片封裝成一體，基板的頂層金屬電鍍層作為晶片的線路同時對晶片起固定作用。而金屬層2通過電鍍方式生長在LED晶片1的基板下表面。由於金屬層2本身具有較高的導熱係數，而電鍍連接方式的接觸面積大，厚度尺寸可以設計地相對較小，能夠迅速地將熱量疏導、散發到與金屬層2另一面接觸的結構中。採用電鍍金屬層2的LED光源組件適用於垂直結構和倒裝結構類型的LED晶片1。

在上述實施例的可選方案中，進一步地，LED晶片1包括用於發出紅色、綠色和藍色三種顏色的晶片。由於LED晶片1作為汽車大燈的發光元件，需要根據不同的天氣情況改變色溫，以便提高燈光的穿透力和駕駛能見度。紅色、綠色和藍色三種顏色的晶片能夠滿足常見的駕駛照明需求。

在上述實施例的可選方案中，進一步地，如圖2所示，LED光源組件還包括電路控制板3、能見度傳感器4和降雨量傳感器5。其中，能見度傳感器4和降雨量傳感器5分別與電路控制板3電連接，電路控制板3與LED晶片1連接。能見度傳感器4、降雨量傳感器5分別實時監測駕駛的天氣狀況信息，電路控制板3根據該信息數據控制汽車大燈改變燈光顏色和色溫，自動地提高能見度和燈光穿透力，避免交通事故的發生。

本發明還提供了一種車燈散熱模塊，其中：圖3為本發明提供的車燈散熱模塊的外觀示意圖；圖4為本發明提供的車燈散熱模塊實施例一的爆炸圖；圖5為本發明提供的車燈散熱模塊實施例二的爆炸圖；圖6為圖5中A-A向視圖；圖7為本發明提供的車燈散熱模塊實施例二的導熱均溫板的縱向切面示意圖。如圖3～7所示，車燈散熱模塊的主要結構包括導熱均溫板6、翅片散熱器7、風扇8以及上述的LED光源組件。具體地，LED光源組件焊接在導熱均溫板6的上表面，導熱均溫板6的下方依次設置翅片散熱器7和風扇8。其中，導熱均溫板6內設置有密閉的空腔9，空腔9內填充冷卻液，且空腔9的內壁設置毛細芯層10。

導熱均溫板6內採用相變散熱方式及毛細結構傳輸的原理：如圖7所示，冷卻液吸納於空腔9內壁的毛細芯層10中，當LED光源組件發光產生熱量時，空腔9上側壁靠近LED光源組件的部位受熱升溫，吸附在該部位毛細芯層10的冷卻液吸熱氣化，氣相冷卻液從毛細芯層10中溢出，流向空腔9的其餘部位。同時，由於翅片散熱器7和風扇8在導熱均溫板6的另一面產生了空氣對流，降低了空腔9下側壁的溫度，所以氣相冷卻液在低溫的空腔9下側壁部位放熱冷凝液化，液化後的冷卻液被吸納入空腔9下側壁的毛細芯層10中，並促進空腔9下側壁周圍的冷卻液流向空腔9上側壁。從而完成一個散熱冷卻循環。

車燈散熱模塊實施例一：

在本實施例中，如圖4所示，優選地，導熱均溫板6為一個或多個平板、或者被壓成扁平的管狀結構，平鋪在翅片散熱器7的上端面。由於平板結構、扁平管狀結構的導熱均溫板6接觸面積大，所以散熱面積也大，平鋪在翅片散熱器7上側，其散熱效率得以大幅提升。需要說明的是，當導熱均溫板6為多個平板結構時，應儘量安裝在LED晶片1和電路控制板3的下側，使其導熱功能和效果最大化。

車燈散熱模塊實施例二：

在本實施例中，如圖5、6、7所示，優選地，導熱均溫板6為縱向切面呈T字型的立體結構，其向下延伸的部分伸入翅片散熱器7內。設置為立體結構的導熱均溫板6，水平設置部分的下表面、垂直部分的兩側面都與對流空氣接觸，不僅增加了導熱均溫板6的內腔容積，也增大了散熱面積，提高了散熱效率。

本發明還提供了一種汽車LED前大燈系統，其中：圖8為本發明提供的汽車LED前大燈系統的三視圖；圖9為本發明提供的汽車LED前大燈系統一種實施方式的爆炸圖；圖10為本發明提供的汽車LED前大燈系統另一種實施方式的爆炸圖；圖11為本發明提供的汽車LED前大燈系統第三種實施方式的爆炸圖。如圖8～11所示，汽車LED前大燈系統的主要結構包括反光杯11、透鏡12和上述的車燈散熱模塊。具體地，反光杯11罩在LED光源組件的上方，透鏡12設置在反光杯11的一側，汽車開啟前大燈時，LED光源組件發出的燈光由反光杯11反射後從透鏡12射出。

在上述實施例的可選方案中，進一步地，如圖9～11所示，汽車LED前大燈系統還包括切換板13和電磁閥14。其中，電磁閥14驅動槓桿結構的切換板13，通過切換板13控制部分燈光的阻斷和通暢，實現車燈遠近光的切換。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。