散熱設備和用于機動車輛的光學模塊的制作方法

本實用新型特別涉及機動車輛照明設備的技術領域并且特別公開了裝配在該種類車輛中的前燈。

更具體地，本實用新型的目的是旨在裝配在至少一個機動車輛光學模塊中的散熱設備。更精確地，該設備是翅片式散熱器類型的。該種類的設備允許基于由熱空氣沿著翅片相對于重力的自然向上運動引起的對流而使由光學模塊的光源生成的熱耗散。

背景技術：

車輛前燈大致由透明外部透鏡所閉合的殼體組成，一個或多個光束穿過所述透明外部透鏡而出現。該殼體保持至少一個光學模塊，所述至少一個光學模塊主要地包括光源和光學系統，所述光學系統能夠改變由光源生成的光的至少一個參數，以用于將光束發射通過光學模塊。光學系統包括光學部件，所述光學部件例如由以下各項組成，即，反光鏡、透鏡、漫反射部件或準直儀或能夠改變由光源生成的光的參數中的至少一個的任何其它設備，所述參數諸如為其平均反射和/或其方向。

由于其較低的能量消耗和獲得的照明質量，因而技術發展傾向于偏愛由至少一個LED(發光二極管)組成的光源的使用。LED不全方向地發光，而是與其它光源相比以更方向性方式發光。LED的緊湊尺寸和其方向性光輻射允許光學模塊的尺寸被減小和其結構被簡化，同時此外使其更容易在殼體中形成一體。與LED相關聯的光學系統允許由LED直接地發出的光沿著光在光學模塊外部出現的總方向再發送，所述總方向特別對應于前燈發出的光束的發射方向。

然而，在操作過程中，LED產生可以損害其操作的熱，因為LED的溫度上升越多，LED的光通量下降越多。

在本領域已知的是，LED設置有散熱器，散熱器有利地設置有翅片，散熱器被布置成鰭狀散熱器或類似的元件。該種類的散熱器特別被組織成支撐安裝在電子控制板上的LED，并且包括多個整體上平坦的翅片。該耗散器允許被光源耗散的熱被傳導至耗散器翅片。這些翅片允許優化在其表面和空氣之間發生的熱交換，從而當空氣與翅片接觸時，所述空氣被再加熱。

待克服的第一個困難是，識別最優化由翅片提供的熱交換表面和配置有對于其冷卻必要的裝置的光學模塊的整體尺寸之間的折中。還應該考慮到，LED冷卻裝置的布置依賴于LED冷卻裝置根據其操作功率而生成的熱，但是還依賴于可獲得的尺寸。

為優化由翅片提供的熱交換表面，在本領域已知的是散熱設備用金屬材料制成。該種類材料的使用涉及特定的制造步驟，諸如壓鑄或條帶彎曲等，并且可能要求許多零件的裝配。

另一困難是將各種復雜形式的該種類的設備集成在光學模塊的內側。特別地，這涉及以簡單的工業方式獲得需要的形式，使得設備可以適于光學模塊的形式并且執行諸如固定至模塊的固定功能的功能。

為解決可獲得的尺寸和由金屬材料制成的翅片的一體化的該問題，通常建議通過壓鑄金屬材料而制造散熱設備。

然而，雖然該種類的制造方法提供生產改變的和復雜的形式的自由，但是由于與原材料相比鑄造材料的熱性能的損耗，因而該制造方法涉及對使用的材料的約束，并且因此將選擇限制至具有較高熱交換能力的材料。當最優化設備和空氣之間的熱交換時，金屬材料仍然是最好的材料。此外，與脫模相關聯的限制不允許一組翅片通過完全優化的交換表面而被實現。

技術實現要素：

本實用新型的目標是通過供應旨在裝配在至少一個光學模塊中的散熱器而克服這些缺點，所述至少一個光學模塊包括具有簡單設計、緊湊尺寸和有效冷卻性能的機動車輛照明和/或信號指示設備。

本實用新型實現該目標在于散熱設備以通過包覆模制而被添加的兩個零件被實現：一個零件承擔用于冷卻的翅片，并且通過擠壓金屬材料而形成；另一個零件承擔固定裝置，并且以熱塑性材料制成以被包覆模制到第一零件上。

因此，本實用新型的目的涉及旨在裝配在至少一個機動車輛光學模塊中的散熱設備。設備包括：

-第一部件，所述第一部件包括多個翅片并且被以針對其熱交換能力選擇的金屬材料通過擠壓方法生成；

-至少一個第二部件，所述至少一個第二部件由熱塑性材料制成，并且包括用于將所述散熱設備固定在光學模塊上的至少一個固定裝置，第二部件被包覆模制到第一部件上。

散熱設備因此包括兩個部件，每個部件都以一種材料并且根據與其在設備中的功能相關的方法被生成。

第一部件通過擠壓金屬材料而被生成的事實表示，設備和周圍空氣之間的熱交換從而被優化并且與其通過壓鑄而被生產相比很大程度上被改進，同時由于第一部件被第二部件包覆模制而允許更容易一體形成至任何類型的光學模塊中。

此外，包覆模制方法允許很快和容易生產，在第二部件添加至第一部件的同時發生對第二部件的生產。

金屬材料有利地從包括以下各項的組中選擇：鋁、鎂、銅和這些材料中的至少一個的合金。金屬材料優選地是鋁。與以壓鑄的鋁制成的散熱器相比，擠壓成型的鋁散熱器呈現大約兩倍的導熱率。

根據優選實施例，熱塑性材料是導熱的。

因此，與已知的設備相比，根據本實用新型的設備提供雙重優點：根據本實用新型的設備具有與設備的機加工的便利性組合而整體上仍然增加的熱性能。

該熱塑性材料可以包括從具有以下各項的組中選擇的熱塑性樹脂：聚酰胺、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚鄰苯二甲酰胺、聚(丙烯酸)。該熱塑性材料可以同樣地包括從具有以下各項的組中分別或組合選擇的填充物：納米顆粒、硫化鋅、 氮化硼、碳基顆粒、銅和銅合金(黃銅)。

本實用新型同樣地涉及包括根據本實用新型的至少一個散熱設備的機動車輛光學模塊。

模塊優選地包括具有至少一個發光二極管的至少一個光源。

本實用新型同樣地涉及用于旨在裝配在至少一個機動車輛光學模塊中的散熱設備的生產方法。方法包括以下步驟：

-包括多個翅片的第一部件被以針對其熱交換能力選擇的金屬材料借助于擠壓方法生成；

-以熱塑性材料形成的至少一個第二部件被包覆模制到第一部件上，第二部件包括將設備固定到光學模塊上的至少一個裝置。

從包括鋁、鎂、銅和這些材料中的至少一個的合金的組中選擇的金屬材料被有利地使用。

根據優選實施例，導熱的熱塑性材料被使用。

例如可以使用包括從具有以下各項的組中選擇的熱塑性樹脂的熱塑性材料：聚酰胺、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚鄰苯二甲酰胺、聚(丙烯酸)。包括從具有以下各項的組中單獨或組合選擇的填充物的熱塑性材料也可以被使用：納米顆粒、硫化鋅、氮化硼、碳基顆粒、銅和銅合金(黃銅)。

附圖說明

通過研讀以示例方式而非以任何限制性方式提供的附圖將更容易理解本實用新型，其中：

圖1圖示了在三維空間中觀察到的根據本實用新型的散熱設備的示例性實施例。

圖2圖示了穿過圖1的設備的橫向截面。

具體實施方式

現在參照圖示了根據本實用新型的散熱設備1的示例性實施例的圖1。

散熱設備1包括：

-第一元件2，所述第一元件包括多個翅片3并且被以針對其熱交換能力選擇的金屬材料通過擠壓方法生成；

-至少一個第二部件4，所述至少一個第二部件由熱塑性材料制成，并且包括將設備1固定在光學模塊上的至少一個固定裝置5；第二部件4被包覆模制到第一部件2上。

第一部件2的主要功能是耗散由諸如發光二極管(LED)的光源生成的熱。

為此，第一部件2包括攜帶在基部上的多個翅片3。基于由熱空氣沿著翅片相對于重力自然向上運動引起的對流，翅片允許由光學模塊的光源生成的熱被耗散。

因此，翅片3越精細，第一部件2可以包括越多的翅片3并且，因此，第一部件與空氣的交換表面越大，允許優化在翅片的表面和空氣之間發生的熱交換，從而當空氣與翅片接觸時，所述空氣被再加熱。

第一部件2被通過擠壓方法生成，由于該種類的方法允許非常精細的翅片被生成，從而最大化第一部件2和空氣之間的交換表面。該種類的擠壓方法是以下過程，在所述過程中，壓縮材料被迫使穿過具有待獲得的零件的橫截面的模具。從而，第一部件2被連續形成。根據圖1圖示的示例，通道的截面對應于圖2所示的第一部件2的形狀。

來自光源和由第一部件2回收的熱朝翅片3傳輸使得熱交換發生。

為此，第一部件2被以針對其熱交換能力選擇的金屬材料生成，即，其將獲得的熱朝在這種情況下為空氣的另一環境轉移的能力。

因此，下述金屬材料中的一個被優選地用于產生第一部件2：鋁、鎂、銅和這些材料中的至少一個的合金。

第一部件2，熱交換器，旨在被固定到光學模塊上。

為此，設備1包括具有用于將設備1固定到光學模塊上的至少一個固定裝置5的第二部件4。

根據圖1的示例，設備包括五個固定裝置5，每個固定裝置都由能夠接收諸如鉚釘、螺釘等的系統的孔組成。

根據另一示例性實施例，固定裝置5例如是接合裝置。

熱塑性材料被使用以產生該第二部件4。實際上，該材料允許零件通過模制被生成，并且能使零件具有被精細地生產的復雜形狀。

為將該第二部件4增加至第一部件2，第二部件4被包覆模制到第一部件2上。這也允許第二部件4在部件4被添加至第一部件2的同時被生成。

例如，第一部件2可以被放置在壓縮模型的腔中，然后熱塑性材料可以定位在腔中。模型被閉合，并且壓力被施加以使材料流動，使得材料適合腔的形狀，同時對第一部件2包覆模制。

第一部件2同樣地可以被放置在注射模型的腔中。模型然后被閉合，并且熱塑性材料以此方式被噴射，使得熱塑性材料適合腔的形狀，同時對第一部件2包覆模制。

該種類的包覆模制的結果如圖2所示。

根據圖2的示例性實施例，第一部件2包括從支撐所述翅片的基部垂直于翅片延伸的側向延伸部。這些延伸部允許保持部件2、4從而便于包覆模制。

此外，這些延伸部允許第一部件2的其余部分處于自由狀態，使得所述其余部分執行其與空氣熱交換的熱交換器的功能并且很好地執行其散熱功能。

根據優選實施例，使用的熱塑性材料是導熱的，以改善散熱設備1的熱性能，使該設備成為較高熱性能設備。

該設備1提供與在本領域已知的設備相比雙重的優點：設備1具有與設備的機加工的便利性組合而整體上增加的熱性能。

本領域的技術人員熟悉導熱的熱塑性材料。

在本實用新型的框架中，熱塑性材料優選地被選擇，其導熱率大于10W.m^-1.K^-1。導熱率表示在1開/米的溫度梯度下每單位表面和時間內轉移的熱能的量。

包括熱塑性樹脂和填充物的熱塑性材料可以被使用，其特性、形狀和尺寸被選擇以增加單獨有樹脂時的導熱率。

從包括以下各項的組中選擇的熱塑性樹脂可以被使用：聚酰胺、 聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚鄰苯二甲酰胺、聚(丙烯酸)。

從包括以下各項的組中選擇的填充物可以被使用：納米顆粒、硫化鋅、氮化硼、碳基顆粒、銅和銅合金(黃銅)。

下述導熱的熱塑性材料可以被使用，例如：

-諸如文件US7902283中描述的組合物。該種類的組合物包括聚酰胺基體(matrix)和分散在基體中的硫化鋅。

-諸如文件WO0196458中描述的組合物。該種類的組合物包括具有顆粒的基體，顆粒的形狀和尺寸被選擇以獲得具有較低填充率的導熱率。

-諸如文件US6162849中描述的組合物。該種類的組合物包括熱塑性聚合物，熱塑性聚合物在重量上至少60％是至少50微米的平均尺寸的氮化硼粉末和粘合劑的混合物。該種類的組合物具有大于15W.m^-1.K^-1的導熱率。

-諸如文件US8685534中描述的組合物。該種類的組合物包括樹脂基體和具有增加的導熱率的填充物。具有增加的導熱率的填充物與基體連續形成有機-無機復合物，并且填充物具有在3和100之間的縱橫比。填充物大致地均勻分布在基體中并且基本在相同方向上對準。

-諸如文件US821662中描述的組合物。該種類的組合物包括高度結構化的樹脂基體和具有較高導熱率的填充物。具有較高導熱率的填充物具有在1nm和1000nm之間的長度，并且具有在3和100之間的縱橫比。

-諸如文件KR101139412中描述的組合物。該種類的組合物包括重量占30％至80％的熱塑性樹脂，重量占10％至60％的包括球形和板形的絕緣填充物的混合物和重量占10％至50％的無機纖維。

根據本實用新型的散熱設備1旨在裝配在機動車輛前燈的至少一個光學模塊中。

本實用新型同樣地涉及包括根據本實用新型的至少一個散熱設備1的機動車輛光學模塊。

該光學模塊可以同樣地包括具有至少一個發光二極管(LED)的 至少一個光源。

本實用新型同樣地涉及生成根據本實用新型的散熱設備1的方法。方法包括以下步驟：

-包括多個肋部3的第一部件2被以針對其熱交換能力選擇的金屬材料借助于擠壓方法生成；

-通過以熱塑性材料形成的至少一個第二部件4而在第一部件上執行包覆模制，第二部件4包括用于將設備1固定在光學模塊上的至少一個固定裝置5。

根據優選實施例，導熱的熱塑性材料被使用。

例如，包括從具有以下各項的組中選擇的熱塑性樹脂的導熱的熱塑性材料可以被使用：聚酰胺、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚鄰苯二甲酰胺、聚(丙烯酸)。

該樹脂可以與從具有以下各項的組中單獨或組合選擇的填充物相關聯：納米顆粒、硫化鋅、氮化硼、碳基顆粒、銅和銅合金(黃銅)。