專利名稱:導(dǎo)熱纖維及其制造方法和具有該導(dǎo)熱纖維的照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱纖維和一種制造該導(dǎo)熱纖維的方法以及一種具有該導(dǎo)熱纖維的照明裝置。
背景技術(shù):
隨著科技的發(fā)展,大型電子裝置和系統(tǒng)日趨集成化和微型化,因此如何在有限的結(jié)構(gòu)空間中對這種電子裝置進行高效穩(wěn)定的散熱,已經(jīng)成為亟待解決的技術(shù)問題。現(xiàn)有技術(shù)中通常使用熱管來進行熱量傳輸,例如在手提電腦中,利用熱管在CPU和GPU之間進行熱量傳輸。但是在制作過程中,為了將硬度較高的熱管安裝在集成的電子裝置中,需要將其彎折并且沖壓成適合的形狀,由此會影響其導(dǎo)熱性。特別是在熱管某處損壞或折斷的情況下,導(dǎo)致整個散熱系統(tǒng)失效。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題,本發(fā)明提出一種導(dǎo)熱纖維,制造簡單,并且柔韌度較好,在將多個根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱纖維集合成導(dǎo)熱纖維束使用的情況下,可以實現(xiàn)良好的導(dǎo)熱性能和高度的可靠性。根據(jù)本發(fā)明提出一種導(dǎo)熱纖維,其特征在于,導(dǎo)熱纖維由包括導(dǎo)熱顆粒和塑料顆粒的混合物制成,其中導(dǎo)熱顆粒由摻雜有微米級或納米級的導(dǎo)熱材料的基底材料制成。本發(fā)明的構(gòu)思在于,摒棄傳統(tǒng)的剛性導(dǎo)熱件設(shè)計方案,優(yōu)選地將導(dǎo)熱件設(shè)計為纖維形式。由于這種導(dǎo)熱纖維具有可以小于I毫米的直徑,并且由導(dǎo)熱顆粒和塑料制成,因此具有良好的柔韌性,同時能實現(xiàn)理想的導(dǎo)熱效果。特別是將這種導(dǎo)熱纖維成束使用時,在部分導(dǎo)熱纖維損壞的 情況下也可以確??煽康膶?dǎo)熱性。由于導(dǎo)熱顆粒中摻雜有微米級或納米級的導(dǎo)熱材料,因此可以使根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱纖維的導(dǎo)熱率高于常規(guī)塑料,甚至可以達到鋁的導(dǎo)熱率的一半。除了具有較高的導(dǎo)熱率以外,導(dǎo)熱纖維還保持常規(guī)纖維的其他物理性能,例如低密度、低導(dǎo)電率等等。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的設(shè)計方案,導(dǎo)熱材料是金屬、陶瓷、石墨和有機物中任一種或其組合。在對電絕緣要求不高的使用條件下,導(dǎo)熱材料例如可以是金屬、例如鋁;在對電絕緣具有一定要求的使用條件下,導(dǎo)熱材料可以是其他適合的非金屬的高導(dǎo)熱材料。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的設(shè)計方案,導(dǎo)熱材料是選自包括A1203、Si和AlN的組中一種或多種的陶瓷。由上述物質(zhì)制成的陶瓷成本低廉,導(dǎo)熱性能良好,因此特別適于用作導(dǎo)熱材料。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的設(shè)計方案,導(dǎo)熱顆粒的基底材料是軟質(zhì)基底材料或硬質(zhì)基底材料。根據(jù)不同的使用環(huán)境可以選擇質(zhì)地偏柔性或者偏硬性的基底材料來制造導(dǎo)熱顆粒。微米級或納米級的導(dǎo)熱材料被包裹在基底材料中,從而形成導(dǎo)熱顆粒。優(yōu)選地,硬性的基底材料可以是聚碳酸酯,例如LEXAN 3412R ;柔性的基底材料可以是Nylon。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的設(shè)計方案,導(dǎo)熱纖維由所述混合物通過下列方法中任一種方式成型:擠壓、注塑和模塑。這些制造方式簡單,并且技術(shù)成熟,有利于實現(xiàn)大規(guī)模地生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱纖維。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的設(shè)計方案,導(dǎo)熱纖維的導(dǎo)熱率各向異性。由此可以確保在預(yù)定的方向上沿著導(dǎo)熱纖維高效地傳遞熱量。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的設(shè)計方案提出,導(dǎo)熱纖維在橫向上的導(dǎo)熱率小于在縱向上的導(dǎo)熱率。由此可以利用導(dǎo)熱纖維將熱量盡傳遞地可能遠。優(yōu)選地,導(dǎo)熱纖維在縱向上的導(dǎo)熱率為10-100W/m*k。例如導(dǎo)熱纖維中摻雜有微米級或納米級的氮化鋁或金屬時,可以達到該值。本發(fā)明的另一目的通過一種制造上述導(dǎo)熱纖維的方法來實現(xiàn),其特征在于以下步驟:a)提供由摻雜有微米級或納米級導(dǎo)熱材料的基底材料制成的導(dǎo)熱顆粒;b)將導(dǎo)熱顆粒和塑料顆粒混合在一起產(chǎn)生混合物;c)將混合物加工成型為纖維狀產(chǎn)品,形成導(dǎo)熱纖維。優(yōu)選地,在步驟a)中,導(dǎo)熱材料是金屬、陶瓷、石墨和有機物中一種或其組合。
優(yōu)選地,在步驟c)中,混合物在加熱成熔融狀態(tài)后通過下列方式中任一種成型:擠壓、注塑和模塑,并隨后進行冷卻處理。優(yōu)選地,在步驟c)中,形成的導(dǎo)熱纖維的導(dǎo)熱率各向異性。此外本發(fā)明還涉及一種照明裝置,其具有發(fā)光模塊和至少一束上述導(dǎo)熱纖維,其中導(dǎo)熱纖維和發(fā)光模塊熱接觸。由此可以通過導(dǎo)熱纖維對發(fā)光模塊產(chǎn)生的熱量進行熱傳遞,以便可靠性較高地確保發(fā)光模塊的正常工作。根據(jù)本發(fā)明的一個替換方案,所述照明裝置包括成行設(shè)置的發(fā)光模塊,所述導(dǎo)熱纖維束在所述發(fā)光模塊和散熱體之間呈網(wǎng)格狀布置。優(yōu)選地,所述照明裝置是街燈。根據(jù)本發(fā)明的另一個替換方案,所述照明裝置包括周向上分布的多個發(fā)光模塊,所述導(dǎo)熱纖維束在一端分出多個分別與發(fā)光模塊接觸的子束,并且另一端與散熱體接觸。優(yōu)選地,所述照明裝置是醫(yī)用照明裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的設(shè)計方案,照明裝置還包括散熱體,通過導(dǎo)熱纖維分別將發(fā)光模塊和散熱體熱連接。柔韌性良好的導(dǎo)熱纖維可以以各種形式布置在發(fā)光模塊和散熱體之間,并且將二者熱連接,從而實現(xiàn)快速高效的散熱效果。根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱纖維制造簡單,并且柔韌度較好,在將多個根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱纖維集合成導(dǎo)熱纖維束使用的情況下,可以實現(xiàn)良好的導(dǎo)熱性能和高度的可靠性。利用本發(fā)明的導(dǎo)熱纖維,可以在復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中獲得良好的熱輸送,例如將熱輸送到設(shè)置得較遠的其它散熱系統(tǒng)中,并且通過確定導(dǎo)熱纖維束的導(dǎo)熱纖維數(shù)量,可以調(diào)整導(dǎo)熱纖維束的直徑,以與不同的照明裝置的要求相匹配。
附圖構(gòu)成本說明書的一部分,用于幫助進一步理解本發(fā)明。這些附解了本發(fā)明的實施例,并與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標號表示。圖中示出:圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的導(dǎo)熱纖維的立體圖2是制造圖1中的導(dǎo)熱纖維的示意性流程圖;圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的照明裝置的示意圖;圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的照明裝置的示意圖;圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的照明裝置的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的導(dǎo)熱纖維的立體圖。在圖中示意性地示出了長條形的導(dǎo)熱纖維I。在實際中,導(dǎo)熱纖維I的直徑可以小于I毫米。在大量的導(dǎo)熱顆粒2和塑料顆粒3 (在圖中直接作為導(dǎo)熱纖維I的基體示出)例如熔化后,可以經(jīng)過成型工藝將導(dǎo)熱顆粒2和塑料顆粒3的混合物4加工成型為纖維狀產(chǎn)品,在冷卻處理后形成了導(dǎo)熱纖維I。為了實現(xiàn)良好的導(dǎo)熱特性,特別在硬性或柔性的基底材料中摻雜微米級或納米級的導(dǎo)熱材料,由此形成導(dǎo)熱顆粒2。導(dǎo)熱材料例如可以占導(dǎo)熱顆粒2的20%-50%。根據(jù)使用環(huán)境不同,可以選擇不同的基底材料,例如硬性的聚碳酸酯、例如LEXAN 3412R或柔性的Nylon??梢酝ㄟ^選擇不同的基底材料和塑料顆粒3來獲得柔韌性不同的導(dǎo)熱纖維I。通常,在對電絕緣要求不高的使用條件下,可以選擇金屬作為導(dǎo)熱材料;在對電絕緣具有一定要求的使用條件下,可以選擇高導(dǎo)熱性的陶瓷或石墨來作為導(dǎo)熱材料,也或者將上述材料組合在一起用作導(dǎo)熱材料。在一個有利的實施例中,可以選擇導(dǎo)熱性能良好的陶瓷作為導(dǎo)熱材料,這種陶瓷可以是A1203、Si和AlN中任一種或由上述物質(zhì)組合而成。為了可以使熱量沿著導(dǎo)熱纖維I高效地、盡可能遠地被傳遞,因此導(dǎo)熱纖維I的導(dǎo)熱率各向異性、特別是在橫向上的導(dǎo)熱率小于在縱向上的導(dǎo)熱率。在將氮化鋁或金屬用作導(dǎo)熱材料時,導(dǎo)熱纖維I的在縱向上的導(dǎo)熱率可以達到10-100W/m*k。在加工過程中通過調(diào)整注射壓力可以實現(xiàn)對導(dǎo)熱率各向異性的調(diào)整,例如可以參照以下表格中的參數(shù)制造根據(jù)本發(fā)明個導(dǎo)熱纖維I。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)熱纖維(I),其特征在于,所述導(dǎo)熱纖維(I)由包括導(dǎo)熱顆粒(2)和塑料顆粒(3)的混合物(4)制成,其中所述導(dǎo)熱顆粒(2)由摻雜有微米級或納米級的導(dǎo)熱材料的基底材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱纖維(I),其特征在于,所述導(dǎo)熱材料是金屬、陶瓷、石墨和有機物中一種或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)熱纖維(1),其特征在于,所述導(dǎo)熱材料是選自包括A1203、Si和AlN的組中一種或多種的陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱纖維(I),其特征在于,所述導(dǎo)熱顆粒(2)的所述基底材料是軟質(zhì)基底材料或硬質(zhì)基底材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)熱纖維(I),其特征在于,所述軟質(zhì)基底材料是Nylon或所述硬質(zhì)基底材料是聚碳酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的導(dǎo)熱纖維(I),其特征在于,所述導(dǎo)熱纖維(I)由所述混合物(4)通過下列方式中任一種成型:擠壓、注塑和模塑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的導(dǎo)熱纖維(I),其特征在于,所述導(dǎo)熱纖維(I)的導(dǎo)熱率各向異性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)熱纖維(I),其特征在于,所述導(dǎo)熱纖維(I)在橫向上的導(dǎo)熱率小于在縱向上的導(dǎo)熱率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)熱纖維(I),其特征在于,所述導(dǎo)熱纖維(I)在縱向上的導(dǎo)熱率為 10-100W/m*k。
10.一種制造 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的導(dǎo)熱纖維(I)的方法,其特征在于包括以下步驟: a)提供由摻雜有微米級或納米級導(dǎo)熱材料的基底材料制成的導(dǎo)熱顆粒(2); b)將所述導(dǎo)熱顆粒(2)和塑料顆粒(3)混合在一起產(chǎn)生混合物(4); c)將所述混合物(4)加工成型為纖維狀產(chǎn)品,形成所述導(dǎo)熱纖維(I)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于,在所述步驟a)中,所述導(dǎo)熱材料是金屬、陶瓷、石墨和有機物中一種或其組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于,在所述步驟c)中,所述混合物(4)在加熱成熔融狀態(tài)后通過下列方式中任一種成型:擠壓、注塑和模塑,并隨后進行冷卻處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于,在所述步驟c)中,形成的所述導(dǎo)熱纖維(I)的導(dǎo)熱率各向異性。
14.一種照明裝置,具有發(fā)光模塊(5),其特征在于,所述照明裝置還包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的至少一束導(dǎo)熱纖維(I),其中所述導(dǎo)熱纖維(I)和所述發(fā)光模塊(5)熱接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明裝置,其特征在于,所述照明裝置還包括散熱體(6),通過所述導(dǎo)熱纖維(I)將所述發(fā)光模塊(5)和所述散熱體(6)熱連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照明裝置,其特征在于,所述照明裝置包括成行設(shè)置的發(fā)光模塊(5),所述導(dǎo)熱纖維束在所述發(fā)光模塊和散熱體(6)之間呈網(wǎng)格狀布置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明裝置,其特征在于,所述照明裝置作為街燈。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照明裝置,其特征在于,所述照明裝置包括周向上分布的多個發(fā)光模塊(5),所述導(dǎo)熱纖維束在一端分出多個分別與發(fā)光模塊接觸的子束,并且另一端與散熱體(6)接觸。
19.根據(jù)權(quán)利 要求18所述的照明裝置,其特征在于,所述照明裝置是醫(yī)用照明裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱纖維(1),其特征在于,導(dǎo)熱纖維(1)由包括導(dǎo)熱顆粒(2)和塑料顆粒(3)的混合物制成,其中導(dǎo)熱顆粒(2)由摻雜有微米級或納米級的導(dǎo)熱材料的基底材料制成。根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱纖維制造簡單,并且柔韌度較好,在將多個根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱纖維集合成導(dǎo)熱纖維束使用的情況下,可以實現(xiàn)良好的導(dǎo)熱性能和高度的可靠性。此外本發(fā)明還涉及一種制造該導(dǎo)熱纖維的方法以及一種具有該導(dǎo)熱纖維的照明裝置。
文檔編號F21V17/00GK103244923SQ20121002781
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者李皓, 陳小棉, 程彥剛, 陳鵬 申請人:歐司朗股份有限公司