热传递设备、照明器和组装照明器的方法.pdf

一种用于将热传递到外壳的热传递设备，包括热散布器，机械连接到所述热散布器以致在开始与外壳接触时可有弹性地向着热散布器压缩的至少一个热传递板，以及热连接到每个热传递板和热散布器的至少一个热管。热传递板的有弹性可压缩性使得热传递设备是柔性的，从而使得其可适配于不同形状的外壳。与已知热接口相比，本发明的热传递设备的热接口未机械连接到它在其中使用的外壳，而是连接到热散布器，并且可替代地被按压成在不具有机械固定的情况下与外壳接触。

权利要求书
1.   一种用于将热传递到外壳（9）的热传递设备（1），所述热传递设备包括：
热散布器（2），
至少一个热传递板（3），其机械连接到所述热散布器以致在开始与所述外壳接触时能够有弹性地向着所述热散布器（2）压缩，以及
至少一个热管（5；5'），其热连接到每个热传递板和所述热散布器，从而，当所述热传递板开始与所述外壳（9）接触时，热从所述热散布器（2）传递到所述外壳（9）。

2.   根据权利要求1所述的热传递设备，还包括分别布置在每个热传递板（3）和所述热散布器（2）之间的至少一个有弹性元件（4）。

3.   根据前述权利要求中任一项所述的热传递设备，其中所述至少一个热传递板（3）是柔性的。

4.   根据前述权利要求中任一项所述的热传递设备，还包括至少一个热传导子组合件（101；101'），所述至少一个热传导子组合件包括附接到热传导管（15、15'）的一端的热传递板（3），热管（5）可滑动地布置于所述热传导管（15、15'）内。

5.   根据权利要求4所述的热传递设备，其中所述子组合件（101；101'）还包括至少部分围绕所述热传导管（15；15'）的外管（14），所述外管附接到所述热散布器（2）。

6.   根据权利要求4或5所述的热传递设备，其中所述子组合件（101；101'）还包括布置在每个热传导管（15、15'）和所述热散布器（2）之间的有弹性元件（4）。

7.   根据前述权利要求中任一项所述的热传递设备，其中所述热管（5；5'）由铜制成。

8.   根据前述权利要求中任一项所述的热传递设备，其中所述热管（5；5'）是柔性的。

9.   根据前述权利要求中任一项所述的热传递设备，其中所述热管（5；5'）选自包括以下各项的组：弯曲热管、平坦微型热传送器和螺旋热管。

10.   根据前述权利要求中任一项所述的热传递设备，其中所述热散布器（2）包括被适配成接纳所述至少一个热管（5；5'）的至少一个凹槽（6）。

11.   一种照明器，其包括外壳（9）、光源（10）和根据权利要求1-10中任一项所述的热传递设备（1），其中所述光源（10）连接到所述热散布器（2）并且所述至少一个热传递板（3）被有弹性地按压成与所述外壳（9）热接触。

12.   一种组装照明器的方法，包括以下步骤：
提供照明器外壳（9），
提供根据权利要求1-10中任一项所述的热传递设备（1），
打开所述照明器外壳（9），
将光源（10）连接到所述热传递设备（1）的所述热散布器（2），
将具有附接在其上的所述光源的所述热传递设备（1）插入所述外壳（9）内，使得所述热传递板（3）热接触所述外壳（9）的内侧表面（12），以及
关闭所述外壳（9），抵靠所述外壳（9）的所述内侧表面（12）按压所述热传递设备（1）。

说明书热传递设备、照明器和组装照明器的方法
技术领域
本发明涉及热传递设备、包括热传递设备的照明器和组装照明器的方法。
背景技术
在LED照明的新应用（例如路灯和汽车灯）中，通常使用大功率光源。利用当前LED，这导致产生显著的热，大约几百瓦。必须将该热从光源输送走，否则光源将恶化。热在所谓的热散布器的大表面上散布，其可从热散布器分散到环境空气中。热散布器通常由金属制成并且还可被称为散热器。
针对将热从光源输送走的问题的一个可能解决方案是使用通风器。然而，通风器具有可能损坏的运动部件。此外，对于制造以及对于使用期间的能量来说，通风器的使用导致增大的成本。
另一解决方案是使用热管。它们通常由在内部具有冷却液体的相对坚硬的金属管构成。
但是，不管使用这些解决方案中的哪个，问题依旧存在。当更换照明器的光引擎时，还更换热接口系统。通常不大可能更改照明器本身。例如，期望保持照明器的罩盖完整。因此，当更换光引擎时，新的热接口系统必须适配于现有照明器。这导致增大的成本以用于为每个光引擎提供不同类型的热接口系统，以便能够在不同照明器中使用该光引擎。
因此，需要可以在更大数目的不同照明器中使用的改进的热接口系统。
发明内容
本发明的目的是克服该问题，并且提供可在各种各样照明器中使用的热传递设备，不管使用的光引擎的类型如何，不必适配照明器，并且不必对于不同的照明器保留不同的热传递设备。
根据本发明的第一方面，通过一种用于将热传递到外壳的热传递设备来实现该目的和其它目的，该热传递设备包括热散布器、机械连接到热散布器以致在开始与外壳接触时可有弹性地向着热散布器压缩的至少一个热传递板、以及热连接到每个热传递板和热散布器的至少一个热管，从而，当热传递板开始与外壳接触时，热从热散布器传递到外壳。
与已知热接口相比，本发明的热传递设备的热接口未机械连接到它在其中使用的外壳，而是连接到热散布器，并且可替代地在不具有机械固定的情况下被按压成与外壳接触。热传递板的有弹性可压缩性使热传递设备变得柔性，从而它可适配于外壳的不同形状。
光引擎（例如LED模块）可以附接到热散布器。当光引擎和热传递设备被安装在照明器中时，热传递设备的热传递板可被放置为与照明器的外壳接触，以便将热从光引擎传递到外壳，热可从外壳扩散到环境空气中。当更换照明器的光引擎时，可简单地将新的光引擎连接到热散布器。
该设备可包括分别布置在每个热传递板与热散布器之间的至少一个有弹性元件。有弹性元件可例如是弹簧。这样的有弹性元件允许在将热传递设备安装于照明器中时可关于热散布器转移热传递板。
热传递板可以是柔性的，例如通过由柔性材料制成，由此使其更加可适配于外壳的不同形状。
每个热传递板可以附接到热管之一可滑动地布置于其中的热传导管的一端。热管在热传导管中的可滑动布置使得该热传导子组合件有可能在长度上扩张和收缩以便适配于该热传递设备安装于其中的照明器内部的空间的不同尺寸。在该情况下，有弹性元件可被布置在每个热传导管和热散布器之间。
根据一实施例，热传导子组合件进一步包括至少部分包围热管和热传导管的外管。外管可以由被选择成向热管和热传导管提供硬化的材料制成，由此使热传递设备更加坚固。
热管可以是柔性的。如本文使用的，术语“柔性热管”表示具有使得热管的端部之间的距离可以变化的这种柔性的任何热管。因此，“柔性热管”可以是可延展的或柔韧的，使得其可以弯曲，或是弹性的，或是可延伸的，使得其可以在长度上变化。可以从包括以下各项的组中选择热管：弯曲热管、平坦微型热传送器和螺旋热管。
在一实施例中，热散布器包括被适配成接纳至少一个热管的至少一个凹槽。这是将热管附接到热散布器的机械上简单的方式。
根据本发明的第二方面，通过一种包括外壳、光源和根据本发明的第一方面的热传递设备的照明器来实现该目的和其它目的。光源连接到热散布器并且至少一个热传递板被有弹性地按压成与外壳热接触。
在这样的照明器中，可以容易更换光源，而不需要还更换光源和外壳之间的热接口。热散布器设备的柔性属性使得热散布器有可能适配于外壳的内侧表面。因此，热传递板不需要被给予遵照外壳的内侧表面的轮廓的形状。相反，如果必须的话，可使用多个热传递设备，每个热传递设备屈曲到适配于外壳的内侧表面的形状所需要的程度。由此，可针对不同照明器使用相同设计的热传递设备。此外，即使事先将一个或多个热传递设备附接到具有附接的光引擎的热散布器，也可将组合的光引擎和热传递设备用于多个不同的照明器。
根据本发明的第三方面，通过一种组装照明器的方法来实现该目的和其它目的，该方法包括打开照明器外壳，将光源连接到根据本发明的第一方面的热传递设备的热散布器，将热传递设备插入外壳中，使得热传递板热接触外壳的内侧表面，并且在抵靠外壳的内侧表面按压热传递设备的情况下关闭外壳。
该方法简化更换照明器的光源，因为可以在不另外更换热接口的情况下更换光源。通过该方法，与已知热接口相反，本发明的热传递设备的热接口不与它在其中使用的照明器机械连接，而是连接到热散布器，并且替代地在不具有机械固定的情况下被按压成与照明器接触。
注意到，本发明涉及权利要求中记载的特征的所有可能组合。
附图说明
现在将参考示出本发明的（多个）实施例的附图来更详细描述本发明的这些和其它方面。
图1是根据本发明的一实施例的热传递设备的从上方的透视图。
图2是图1的热传递设备的侧透视图。
图3是图1的热传递设备的从下方的透视图。
图4是具有图1所示类型的热传递设备的照明器的实施例的透视图。
图5是图4的照明器的截面视图。
图6是根据本发明的另外实施例的热传递设备的侧透视图。
图7是根据本发明的另外实施例的热传递设备的截面视图。
图8是示出压缩状态中的图7的热传递设备的截面视图。
图9是配备有图1所示类型的热传递设备的照明器的截面视图，其中具有四个热管。
图10是配备有根据本发明的再一实施例的热传递设备的照明器的截面视图。
图11是示出组装图10的照明器的方法中的一步骤的截面视图。
图12是示出组装图10的照明器的方法中的后一步骤的截面视图。
具体实施方式
现在将在下文参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以很多不同形式体现并且不应当被解释为受限于本文陈述的实施例；相反，这些实施例被提供用于彻底性和完整性，并且向技术人员完全传达本发明的范围。
图1-3示出总体利用附图标记1指示的热传递设备。热传递设备1包括热散布器2，热散布器2是所谓的第二级接触块，在该实施例中由铝制成。热传递设备1进一步包括热传递板3，热传递板3是所谓的第一级接触块，在此也由铝制成。热散布器2在此通过以弹簧4的形式的四个有弹性元件机械连接到热传递板3。此外，热散布器2通过至少一个（在此为八个）热管5热连接到热传递板。每个弹簧4在第一端附接到热散布器2，并且在第二端附接到热传递板。由此，在热散布器2和热传递板3之间形成机械连接。热管5通过插入到形成于热散布器2中的凹槽6而在第一端附接到热散布器，并且通过插入到热传递板3中的孔7而在第二端附接到热传递板3。由此，在热散布器2和热传递板3之间形成热连接。
热管5可以是柔性的，使得它们可弯曲，从而允许热散布器2和热传递板3之间的距离变化。
图4和5示出安装在照明器中的热传递设备，照明器在该实施例中是具有罩盖9的路灯8，罩盖9是该照明器的外壳的部分。当更换照明器8的现有光引擎时，将新的光引擎，例如LED模块（未示出）附接到热散布器2的下侧。然后将附接有LED模块的热传递设备1推到罩盖9内，使得热传递板3的上侧11与罩盖9的内侧12紧密接触。以该方式，在LED模块和罩盖9之间建立热接口，使得由LED模块产生的热经由热散布器2散布，从热散布器经由热管5传导，并且以较少程度经由弹簧4传导，到达热传递板3，并且进一步到达罩盖9。热通过罩盖9散布，并且可分散到环境空气中。
有弹性元件4和弯曲热管5使得热传递设备1有可能适配于不同尺寸的光引擎。如果使用较大的光引擎并且将其附接到热散布器2，则弹簧4和热管5将被更多地压缩，使得热传递设备1仍然适合于照明器8内部，并且如果使用较小的光引擎，则弹簧4和热管5将被较少地压缩，使得热传递设备占据照明器内部的更多空间。
如可从例如图5看到的，热传递板3具有良好遵照罩盖9的内侧12的形状的形状。这导致热传递板和罩盖之间的良好热接触。在不利方面上，这意味着或多或少针对在其中使用热传递板3的不同照明器的罩盖的每个形状，热传递板3将必须被制造成不同的形状。然而，如果将稍微柔性的材料（例如铝）用于热传递板3，则其可以在一定程度适配于所考虑的罩盖9的不同形状。如果将柔性、热传导垫13附接到热传递板3的上侧11，则可进一步增加适配性。该垫可由热传导材料制成。据此，可增强从照明器的光源经由照明器的外壳到环境空气的热传递。
当将热传递设备1插入照明器中时，热传递板3将在这样的情况下经由垫13与罩盖热接触。这样的垫13可以由热接口材料（TIM）制成，并且即使热传递板3的上侧11良好遵照罩盖9的内侧12，也可用于获益。该垫不需要覆盖热传递板3的整个上侧11，而可在上侧11的仅仅部分上延伸。
热传递设备1的其它组件（即热散布器2、弹簧4和热管5）可以是相同的，而不管罩盖的形状如何，使得该子组合件可以在所有热传递设备中是相同的，并且仅需要针对不同照明器来不同地成形热传递板3。自然地，如果期望的话，可以针对不同照明器来选择不同尺寸的热散布器2。类似地，可以针对不同照明器来不同地选择弹簧4和热管5的长度。
应当注意到，热传递设备1是独立部件，其未机械附接到照明器8，而在通常情况中是机械附接到照明器8的。
图6示出本发明的热传递设备1'的另一实施例。该实施例类似于图1-5中示出的那个，并且利用类似的附图标记来标记类似的部件。本文将仅讨论区别。在该实施例中使用的以弹簧4'的形式的有弹性元件在此与引导销或管14协作，由此使热传递设备1'更加抵抗侧向形变。在热传递设备1'的该实施例中使用的热管5'是螺旋形热管5'。这些热管也可以提供弹簧功能。
图7以截面示出根据本发明的另外实施例的可压缩热传递设备1的可压缩热传导子组合件101。子组合件101在此具有以由铜或铝制成的轴衬的形式的附接装置16，其被适配成固定地安装到热散布器（未示出）。可以对材料做出选择以提供良好的热传导属性、轻重量和/或良好的加工属性。
在轴衬16中，插入热管5。热管5可滑动地布置在由例如不锈钢制成的热传导管15内。也由例如不锈钢制成的外管14同心地布置在热传导管15的外侧上。外管14足够坚固以稳定或加固热管5和热传导管15，使得它们不会由于在将热传递设备1安装在照明器中时所牵涉的力而弯曲。在一端，外管14固定地附接到附接装置16，并且在另一端其配备有径向向外延伸的凸缘14a。以螺旋形弹簧4的形式的有弹性元件被布置在热传导管15的外侧上，包围热传导管15。在一端，弹簧4紧靠外管14的凸缘14a。在另一端，弹簧4紧靠附接到热传导管15的端部的热传递板3。热传递板3可以由铜或不锈钢制成，并且可以足够薄以具有相当的柔性。由热接口材料制成的垫13可以在背离热传导管15的表面上附接到热传递板3上。
图7示出处于其完全长度，即处于其中弹簧4未被压缩的状态中的可压缩子组合件101。转到图8，这示出处于压缩状态，即处于其中热传递板3被下推以更靠近附接装置16，由此压缩弹簧4的状态中的可压缩子组合件101。这两个图示出子组合件101的两个极端状态。自然，子组合件101可根据需要被压缩到在其之间的任意中间状态。
图9示出类似于图4-5中的照明器、配备有具有四个可压缩子组合件101的热传递设备1 的照明器8的截面穿透部分。
图10示出根据不同实施例的配备有具有四个可压缩子组合件101'的热传递设备1的照明器8的截面穿透部分。该实施例类似于图9中示出的那个，并且利用类似的数字指示类似的部件。本文将仅讨论区别。用于热管3的附接的附接装置16'在此与热散布器2集成地形成。因此，与之前实施例不同，附接装置16'在此不是分离组件，而是热散布器2的部分。热管5可通过焊接、夹紧或粘合固定地附接到附接装置16'。如果使用分离的附接装置16，如图9中那样，则附接装置16可以以同样方式固定地附接到热散布器2。
该实施例的子组合件101'不具有任何外管。相反，将有弹性元件4布置在热散布器2和热传导管15'的下端之间。热传递板3'在该实施例中不是分离的部件，而是热传导管15'的集成部件。在此，热传导管15'被示为不具有用于弹簧4的紧靠的凸缘，而是热传导管15'可配备有类似于图7中的外管14上的那个的凸缘。以与图7的热传递设备1相同的方式，可以通过热管在热传导管15'内部滑动并且通过压缩弹簧4来压缩图10中的子组合件101'。总而言之，该实施例包括比图9中示出的实施例更少的分离组件。然而，坚硬外管的缺失对热管5和热传导管15'施加更高的要求以承受在组装照明器时牵涉的力，使得热管5和热传导管15'不弯曲。
图11和12示出如何组装图10中的照明器8。应当注意到，图4、5和9中的照明器8可以以相同的方式组装。首先，将LED模块10附接到热传递设备1的热散布器2，该热散布器2配备有至少一个（在此是四个）可压缩的热传导子组合件101'。将具有LED模块10的热传递设备插入照明器8的外壳中，直到热传递板3接触罩盖9的内侧表面12。当热散布器2被进一步推向罩盖9时，热管5更深地滑动到热传导管15'内并且弹簧4被压缩，直到热散布器2已到达其可在罩盖9内锁定就位的位置。热传递板3的柔性允许热传递板变形，使得其适配于罩盖9的内侧表面12的轮廓。
热传递板3可以被给予小的尺寸，以便使其有可能更容易地适配于罩盖11的不规则内侧表面12。可将位于照明器8中的不同位置中的有弹性元件4压缩到不同程度，由此适配于罩盖11的内侧表面12的轮廓。可以根据所考虑的照明器中的热传递要求来选择有弹性地布置的热传递板3的数量。如果特定照明器具有不允许所有热传递板3被布置在热散布器2上的空间的外壳的内侧表面12的轮廓，则可以去除热传递板3中的一个或多个，在热散布器2上留下较少数量的热传递板3。
总之，本发明提供了一种热传递设备，其容易适配于不同照明器，并且不管在照明器中使用哪个光引擎都可使用该热传递设备。其对于将现有照明器的光引擎更换为另一光引擎来说是特别有用的。热传递设备1仅仅依赖于被动热传递，并且不需要任何移动部件。该热传递设备容易适配于具有外壳的不规则内侧表面的照明器。
本领域技术人员认识到，本发明决不受限于上文描述的优选实施例。相反，很多修改和变型在所附权利要求的范围内是可能的。例如，热管可以具有提供必需的柔性的其它类型。例如，替代弯曲的标准热管或螺旋形的热管，它们可以是平坦微型热传送器。而且，尽管已经参考了路灯，但是本发明还适用于其它类型的照明器，特别用于室外用途，例如汽车灯。
在示出的实施例中，已经使用以特别类型的弹簧的形式的有弹性元件来向热传递设备提供弹性。然而，可以替代使用其它有弹性元件，例如其它类型的弹簧或弹性套筒。在示出的实施例中，使用包围热传导管的螺旋形弹簧来向热传递设备提供弹性。
当用LED光模块替换照明器中的HID光模块时，可有利地使用本发明的热传递设备。当替换其它种类的光模块，例如用另一类型的LED光模块替换一个类型的LED光模块时，其还可以使用。
热散布器和热传递板不需要一定由铝制成。通过衡量热传导属性的需要与期望的柔性和可能的轻重量，技术人员将能够做出材料的适当选择。
可以以其它方式，例如使用粘合、焊接或螺纹啮合来将热管连接到热散布器。类似地，可以以其它方式，例如通过凹槽、或通过粘合、焊接或螺纹啮合来将热管连接到热传递板。
此外，可以很好地组合示出的各个实施例的特征，例如使用如图10中的热散布器中所集成的附接装置，同时在所有其它方面中，根据图9中示出的实施例，即使用外管来构造子组合件。
可以不同地选择弹簧和热管的数量和长度。如果使用螺旋形热管，则可能地，热管还可以填补有弹性元件的功能。
此外，本领域技术人员通过对附图、公开文本和所附权利要求的研究，在实践所要求保护的发明时，可以理解和实现对公开的实施例的改变。在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能用于获益。