照明设备和制造照明设备的方法技术

本发明专利技术提供了一种包括3D打印散热器（11，41）的照明设备（10,40）。该3D打印散热器（11，41）包括芯层（15，45）和沿垂直于芯层（15，45）的堆叠轴堆叠的至少一个另外的层的堆叠（13，43）。芯层（15，45）和至少一个另外的层包括各自具有导热填充物的相同的聚合物材料（14，44），其中聚合物材料（14，44）中的导热填充物的浓度从芯层（15，45）开始，随着至少一个另外的层中的每一个相继地降低，以改善所述3D打印散热器（11，41）的对机械故障的抵抗性和热传导。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】照明设备和制造照明设备的方法
本专利技术涉及一种照明设备，该照明设备包括光源和/或电子设备，并且包括3D打印散热器。所述3D打印散热器包括芯层和至少一个另外的层，其中例如由照明设备包括的光源和/或电子设备可以进一步布置在芯层上。本专利技术还涉及一种散热器以及一种制造包括3D打印散热器的照明设备的方法。
技术介绍
照明设备的操作通常与热的生成相关联。所述热是可能对照明设备的性能和寿命具有有害影响的副产物。因此，有效的冷却在许多照明设备中是有用的和期望的。为了冷却在使用或操作时可能生成热的照明设备，散热器经常被使用。用于改善照明设备的热性能的散热器在本领域中是众所周知的。因为预期，通过数字化制造的广泛引入，全球制造中的当前实践将被转变，因此，也预期这样的散热器的设计和制造将被数字化；例如借助于熔融沉积建模或3D打印。然而，目前，许多照明设备仍然利用常规制造技术制造，因为许多照明设备具有高的光通量要求，并且因此需要金属散热器来实现更好的热扩散并且因此满足期望的冷却属性。这种金属散热器可以是铝散热器。转向照明设备中较小光源（诸如板上芯片（CoB））的趋势，进一步增加了对借助于金属散热器的高效热扩散和冷却的需求。这种金属散热器，例如铝散热器，目前通过管芯铸造制造。这种铸造工艺的模具需要用工具加工（每一个部件和每一个设计），并且因此导致高制造成本。此外，3D打印金属散热器仍然非常昂贵，并且仅在生产有限批次的小的或非常专业的部件时是高效的。数字化制造类似设计（例如替代品）的3D打印聚合物散热器将是成本有效的，但是这种（替代的）3D打印散热器将缺乏与金属散热器的机械强度相结合的热属性。机械强度是涉及固体对象承受应力和应变的性能的主题。这可能是个问题。即，改善3D打印散热器中的热传导，例如通过在（例如）（聚合物）基质材料中提供导热填充物，通常可能导致基质材料的机械强度的退化。这种机械强度可能例如被需要用来提供结构强度，用来确保良好的机械属性（诸如抗冲击性或延展性），用来抵抗热负载，和/或用来抵抗物理负载。这样的热或物理负载的示例是：由于连接照明设备的构造内的散热器所致的负载；由于开/关、白天/夜晚/、太阳/阴影周期发生的热应力；在构造压在散热器上的照明设备时产生的重量负载；诸如风、太阳、雨、冰雹、雪的天气条件；诸如流氓行为的使用负载。作为结果，仅用已知的聚合物散热器代替金属散热器可能不足以克服这样的机械负载，并且同时提供照明设备内的热负载的热耗散。因此，向这种照明设备提供已知的聚合物散热器是不利的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改善的包括3D打印散热器的照明设备，其至少减轻了上面提及的问题。其中，本专利技术提供了一种照明设备，其包括光源和/或电子部件，并且包括3D打印散热器；3D打印散热器包括芯层和沿垂直于芯层的堆叠轴堆叠的至少一个另外的层的堆叠；其中芯层和至少一个另外的层包括各自具有导热填充物的相同的聚合物材料，其中聚合物材料中的导热填充物的浓度从芯层开始，随着至少一个另外的层中的每一个相继地降低，以改善所述3D打印散热器的对机械故障的抵抗性和热传导。这种照明设备包括3D打印散热器，其中散热器包括芯层和沿着垂直于芯层的堆叠轴堆叠的至少一个另外的层的堆叠。因此，散热器可以包括相继地芯层和至少一个另外的层的堆叠。所述堆叠中的每一个层包括相同的聚合物材料，这确保了堆叠中的每一个层彼此良好地粘附。所述堆叠中的每一个层也包括导热填充物，以改善通过每一个相应层的热传递。但是，在许多情况下，随着聚合物材料中导热填充物的浓度增加，聚合物的对机械故障的抵抗性降低。更具体地，这里对机械故障的抵抗性是指例如脆性和延展性：因为增加了导热填充物含量，因此堆叠的脆性（和/或刚度）增加，从而使堆叠在延展性方面退化，并易于因变形而更快地断裂或破裂（即，机械强度的属性降低）。尽管在热方面期望实现导热填充物，但是因此在机械方面并不期望为所述堆叠中的每一个层提供高浓度的导热填充物。因此，如上面所提及的，本专利技术提供了一种3D打印散热器，其中，聚合物材料中的导热填充物的浓度从芯层开始，随着至少一个另外的层中的每一个相继地降低，以改善所述3D打印散热器的机械强度和热传导之间的关系。所述关系在这里是与热传导相关的对机械故障的抵抗性。这（本专利技术）使得3D打印散热器具有相对高的机械强度属性，如所提及的那样对机械故障的抵抗性，同时保留了热性能。如所提及的，所述机械强度属性例如为较小的脆性，延展性得到改善，随着增加的变形对断裂更抵抗，同时保持热性能。这里，3D打印可以是例如熔融沉积建模（FDM）。所述浓度可以是整个聚合物材料的均匀浓度。在一些示例中，所述关系可以是所述3D打印散热器的机械强度，例如脆性或延展性，和热传导的比率。这里，对机械故障的抵抗性也可以被称为3D打印散热器的机械强度属性的机械强度。作为结果，芯层可以提供对机械故障的较小的抵抗性，但是较高的导热系数，并且至少一个另外的层可以相继地提供对机械故障的增加的抵抗性和降低的导热系数。这种配置的效果是，沿着所述层的堆叠，散热器的对机械故障的抵抗性和散热器的导热系数可以成反比。因此，施加到散热器的芯层的热可以通过层的堆叠更快速地耗散，例如通过至少一个另外的层的最初的几个层，而散热器的对机械故障的整体抵抗性可以相应地保留，例如，因为至少一个另外的层的最后几个层可能需要较小的导热系数，因为热已经通过最初的几个层耗散，并且因此提供了对抗机械故障的更多抵抗性，以改善散热器的对机械故障的整体抵抗性。因此，如这里所描述的，3D打印散热器的对机械故障的抵抗性和热传导也得到了改善。对机械故障的抵抗性是指机械属性，诸如刚度、脆性、延展性、冲击抵抗性、应力-应变性能等；这在材料力学领域是已知的。因此，对机械故障的改善的抵抗性是指例如不那么易脆的、更具延展性的、更具抵抗冲击的对象，该对象对由于应变或变形所致的破裂更具抵抗性。应变可以指机械的应变以及发生的热应变两者。根据本专利技术的照明设备的优点在于，照明设备被提供有改善的3D打印（聚合物）散热器，该散热器可以将热传递远离光源和/或电子部件。更具体地：该散热器不仅是所述照明设备中金属散热器的有利替代，而且与已知的聚合物散热器相比是一种改善；因为包括所述3D打印散热器的照明设备更容易和更快速地制造，无需高额的前期投资（比如例如铸造模具的管芯）而更经济有效地制造，并且为散热器提供了对机械故障的抵抗性和热传导属性之间的改善和有利的关系。作为结果，包括（金属散热器或）已知聚合物散热器的传统照明设备可以由包括根据本专利技术的3D打印聚合物散热器的照明设备有利地代替，而不会失去由金属散热器提供的机械和热优点；这是已知的聚合物散热器的明显缺点。提供本专利技术，预期散热器的设计和制造将被更有效和更快速地数字化，因为本专利技术现在提供了良好使能的有利的聚合物散热器和/或金属散热器的有利替代品。例如，本专利技术可以有利地应用于在飞利浦照明的产品组合中存在的特定照明设备，诸如例如室外后置顶照明设备，或例如更具体地Metronomis。另一个优点是，数字制造用于所述照明设备中的这种散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种照明设备（10，40），包括光源（12）和/或电子部件（42），并且包括3D打印散热器（11，41）；/n所述3D打印散热器（11，41）包括芯层（15，45）和沿垂直于所述芯层（15，45）的堆叠轴堆叠的至少一个另外的层的堆叠（13，43）；/n其中，所述芯层（15，45）和所述至少一个另外的层包括相同的聚合物材料（14，44），其中所述聚合物材料（14，44）中的导热填充物的浓度从所述芯层（15，45）开始，随着所述至少一个另外的层中的每一个相继地降低，以改善所述3D打印散热器（11，41）的对机械故障的抵抗性和热传导。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170801 EP 17184177.81.一种照明设备（10，40），包括光源（12）和/或电子部件（42），并且包括3D打印散热器（11，41）；
所述3D打印散热器（11，41）包括芯层（15，45）和沿垂直于所述芯层（15，45）的堆叠轴堆叠的至少一个另外的层的堆叠（13，43）；
其中，所述芯层（15，45）和所述至少一个另外的层包括相同的聚合物材料（14，44），其中所述聚合物材料（14，44）中的导热填充物的浓度从所述芯层（15，45）开始，随着所述至少一个另外的层中的每一个相继地降低，以改善所述3D打印散热器（11，41）的对机械故障的抵抗性和热传导。


2.根据权利要求1所述的照明设备（10，40），其中，所述光源（12）和/或所述电子部件布置在所述芯层（15）上。


3.根据权利要求2所述的照明设备（10，40），其中，所述光源（12）和/或所述电子部件（42）定位在所述芯层的几何中心处。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备（10，40），其中，所述堆叠（13，43）包括板形，其中，所述板形的厚度至多是所述堆叠（13，43）的有效直径的十五分之一；所述有效直径是所述散热器（11，41）的几何中心与所述堆叠（13，43）的边缘之间的最大距离的两倍。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备（10，40），其中，所述芯层（15，45）和所述至少一个另外的层的层直径，从所述芯层（15，45）开始，随着所述至少一个另外的层中的每一个相继地增加；
所述层直径是相应层的几何中心和最远边缘之间的最大距离的两倍。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备（10，40），其中，所述导热填充物是碳、氧化铝、蓝宝石、尖晶石、AlON、BN、Y2O3、Si3N4、SiC或MgO中的至少一种。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备（10，40），其中，所述聚合物材料（14，44）是下列中的至少一种：ABS、尼龙、PVA、PLA、对苯二甲酸酯、PMMA、聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、PE、聚酯、硅树脂、PVC，或其任何复合材料。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备（10，40），其中，所述聚合物材料（14，44）中的所述导热填充物的浓度的降低包括所述芯层（15，45）和所述至少一个另外的层中的最后一层之间的离散函数；其中所述离散函数选自由以下组成的组：线性、抛物线、指数、阶跃函数或对数。

【专利技术属性】
技术研发人员：余江红，M伦茨，RAB恩格伦，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL