CN102187149B - 用于在两个可连接构件之间导热的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于将第一构件(1)可拆卸地连接到第二构件(2)的系统。第一构件(1)包括由第二构件(2)的部分(5)包围的部分(4)。所述部分(4，5)具有用于相互接触以便在两个构件(1，2)之间传热的导热材料表面。第一构件(1)的被包围的部分(4)的材料的热膨胀系数大于第二构件(2)的包围部分(5)的材料的热膨胀系数。具体而言，这样的系统可以用于将LED灯与用于LED灯的插座可拆卸地连接。

Description

用于在两个可连接构件之间导热的系统
技术领域
本发明涉及一种用于将第一构件可拆卸地连接到第二构件的系统，第一和第二构件包括在所述系统中，该第一构件包括在两个构件相互连接时由第二构件的部分包围的部分，所述部分具有用于相互接触以便在两个构件之间传热的导热材料表面，第一构件的被包围的部分的材料的热膨胀系数大于第二构件的包围部分的材料的热膨胀系数，从而金属表面在所述部分受热时相互按压。
背景技术
该系统可以用于其中必须在两个互连的构件之间传热的任何可拆卸连接，但是具体而言，这样的系统可以用于将LED灯与用于LED灯的插座可拆卸地连接。“LED灯”这一表述在本说明书中用于一种包括一个或者更多个发光二极管(LED)和基部或者插头的灯，其中该基部可以与用于保持LED灯的插座连接。
在US-A-2006/0050514中公开了这样的系统。这一公布描述了一种形状为常规白炽灯的LED灯。该灯包括围绕LED的梨形灯泡。灯的基部具有金属外表面，该表面具有螺纹。基部可以旋入对应插座中，该插座是具有金属内表面的灯保持器，该内表面具有螺纹。LED及其驱动电流生成的热经过灯的基部传向插座的金属内表面。
发明内容
LED经常通过焊接来附着到印刷电路板(PCB)，从而LED的基部的金属表面接触PCB的如下部分，该部分可以吸收LED生成的热。然而需要一种LED灯到PCB或者LED灯的另一载体的可拆卸连接，从而LED灯可以例如更换为具有另一颜色的LED灯或者具有另一光强度的LED灯。具体而言，在亮光LED的情况下，传热容量必须相对高从而需要在LED灯的基部与LED灯所连接到的插座之间的相对大接触面积或者稳健接触。
本发明的一个目的在于提供一种用于将第一构件可拆卸地连接到第二构件的系统，该第一构件包括在两个构件相互连接时由第二构件的部分包围的部分，所述部分具有用于以高度导热方式相互接触的金属表面以便在两个构件之间传热。
本发明的另一目的在于提供一种用于将LED灯与插座可拆卸地连接的系统，从而LED灯的基部的金属表面进行与插座的对应金属表面的高度导热接触。
为了实现这两个目的，开头段落所述类型系统的特征在于，构件之一为LED灯。即使在热膨胀系数的差异相对小的情况下，一旦构件的所述部分受热，在两个金属表面之间仍将有密集导热接触。因此，LED灯的基部和该基部所连接到的插头可以相对小。例如，被包围的部分可以由主要包括铜和铝的合金制成，而包围部分可以由主要包括铜的合金制成，从而实现热膨胀系数的适当差异。由此，显著增加在两个构件之间的导热。相互接触的表面的部分可以是所述金属表面，但是可优选地，两个所述部分的所有接触表面由金属制成。可优选地，两个表面具有尽可能大的相互接触表面，通过使第一和第二构件的接触表面相互对应和服帖配合来促进这一点。表面例如可以具有矩形、方形、圆柱体或者抛物线分支的旋转体的形状。应当尽可能多地消除在两个构件中间出现间隔/空腔，这例如是因为表面光滑，或者例如是因为表面由软材料制成，因此优良地适于符合不规则表面。这样的软材料例如是邵氏A硬度为10±2、厚度范围为0.13-15mm而导热率为2.2W/mK(适用于范围为-50到+220℃的温度)的来自MAJR的热管理箔材料6003系列。软金属式材料是熔点约为70℃的Woods金属、熔点为58℃的InCuBi合金、镓、铟、铟银焊料(Indalloy)1E、Indalloy 117。这些金属化合物都具有范围为30℃到200℃的熔点并且由于它们的软度而适应于所施加的表面结构，因此保证良好热接触。
两个构件的材料可以例如是任何金属或者金属合金、金属膏或者金属合金膏如Galinstan(包括热膨胀系数适当的金属基质化合物)。例如，第一构件的被包围的部分的材料是线性热膨胀系数在20℃约为23x10-6每度(K)的铝，而第二构件的包围部分的材料是线性热膨胀系数在20℃约为17x10-6每度(K)的铜。可优选地，两种材料的热膨胀系数之差在20℃多于3x10-6每度(K)，更可优选地在20℃多于6x10-6每度(K)以进一步促进在第一构件与第二构件之间的紧密接触。表面可优选地由金属制成，因为金属比较易于起作用、容易获得并且同时能够实现在两个构件之间建立电接触。取而代之，非金属材料如硅橡胶、Coolpoly由硅浸渍的碳化硅或者由SiC、Al2O3或者BN填充的EPDM(乙烯-丙烯-二烯烃的三元共聚物)适用作为导热材料。
所有导热材料可优选地具有至少1W/mK的导热率以促进容易的冷却，更可优选地，导热率至少为2.5W/mk上至10W/mK或者甚至更高以使它们优良地适合于其中生成相对大量热的高功率应用。
在一个优选实施例中，第一构件的所述被包围的部分包括锥形外表面，并且第二构件的所述包围部分包括对应锥形内表面，这些表面在构件相互连接时相互接触。锥形意味着第一构件的被包围的部分和第二构件的包围部分的横截面尺寸在被包围的部分插入于包围部分中的方向上减少。
可优选地，两个表面具有匹配的圆锥形状或者截头圆锥形状，从而两个构件可以在相对于彼此的任何旋转位置互连。在一个优选实施例中，两个锥形表面的顶角相对小，从而两个部分由于在两个部分的锥形表面之间的摩擦而一个部分留在另一部分以内。为此，顶角可优选地在5°与45°之间，更可优选地在10°与15°之间。顶角是在锥形表面上的两条直线之间的最大角度。
基部可以仅通过接触表面的摩擦来固定于插座中。然而在一个优选实施例中，提出用于保持第一部件与第二部件相互连接的可释放固定装置。这样的固定装置可以是卡口连接或者螺纹连接，但是在一个优选实施例中，所述可释放固定装置包括所谓扣合连接，该连接包括附着到构件之一的弹性元件，该弹性元件在两个构件互连时对接在另一构件的对应元件后面。这是一种简易连接装置，从而使两个部件在两个部分的表面为圆锥形时能够在相对于彼此的不同旋转位置互连。这简化了用于互连两个部件的操作。
可优选地，所述可释放固定装置包括附着到构件之一(可优选为第一构件)并且与另一构件的对应元件对接的弹性元件。
在一个优选实施例中，包括被包围的部分的第一构件为LED灯，而包括包围部分的第二构件为用于LED灯的插座。LED灯可以具有形成插头的基部，并且插座可以具有与插头对应的孔，从而插头可以插入于插座的孔中。
除了在LED灯与插座之间的导热接触之外，也有导电接触以便向LED灯供应电功率。如在US-A-2006-0050514中所述系统中的情况那样，电接触元件可以集成于导热接触表面中。在本发明的一个优选实施例中，LED灯包括在LED灯与插座相互连接时与插座的对应电接触元件接触的两个电接触元件。
本发明也涉及一种包括基部的LED灯，该基部具有用于接触插座的对应金属内表面以便从LED灯向插座传热的金属外表面，该金属外表面具有锥形形状，并且该外表面的横截面尺寸在背离LED灯的LED的方向上减少。
本发明还涉及一种包括金属内表面的插座，该金属内表面用于接触LED灯的基部的对应金属外表面，该金属内表面具有锥形形状，并且内表面的横截面尺寸在LED灯必须插入于插座中的方向上减少。
附图说明
现在将借助对LED灯和用于该LED灯的实施例的描述来进一步阐明本发明，其中参照包括示意图的如下附图：
图1是LED灯在它的插座中的透视图；
图2是其中从插座提起LED灯的视图；
图3是LED灯的插头和插座的截面图；
图4示出了从插座提起一些的插头；
图5是插头的截面图；并且
图6是插座的截面图。
附图为示意表示，仅示出有助于阐明所述实施例的部分。
具体实施方式
图1和图2示出了LED灯1和插座2，该插座是用于LED灯1的灯保持器。LED灯1包括LED 3和基部或者插头4。插头4具有圆锥形状并且由铝制成。插头4的圆锥形外表面配合在插座2的对应圆锥形内表面5(参见图2)中。插座由铜制成并且具有塑料环6，该环具有圆周槽7。插头4的圆锥形外表面在插头4插入于插座2中时接触插座2的圆锥形内表面5。当插头4受热时，插头4的膨胀由于插头4的材料和插座2的材料的热膨胀系数不同而大于插座2的膨胀。
LED灯1包括两个弹性元件8，这些单元元件8可以与插座2的塑料环6的槽7配合，从而将插头4保持于插座2中。图1示出了位置相对于插座2提起一些的LED灯1，而图2示出了位置进一步提起的LED灯1。
图3-图5是LED灯1的插头4和插座2的示意截面图。图3示出了完全插入于插座2中的插头4，而图4示出了与图1对应的其中从插座2将插头4提起一些的位置。在插头4上面是具有两个弹性元件8的金属构件9。构件9熔接于插头4上并且在它的顶侧上载有LED 3，在图3-图5中未表示该LED 3。
在图中未表示用于向LED供应电流的接触元件。这些接触元件可以集成于两个弹性元件8中和塑料环6中。
插座2可以通过焊接或者旋拧来附着到印刷电路板(PCB)，从而插座2的下金属表面接触PCB的如下部分，该部分可以吸收LED生成的热。LED生成的热经过插头4和插座2的材料传向PCB。
尽管已经在附图和前文描述中图示本发明，但是这样的图示和描述将视为示例或者举例而非限制；本发明并不限于公开的实施例。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这仅有的事实并不表明不能有利地使用这些措施的组合。在权利要求中的任何标号不应理解为限制本发明的范围。

Claims (9)

1.一种用于将第一构件(1)可拆卸地连接到第二构件(2)的系统，所述第一和第二构件包括在所述系统中，所述第一构件(1)包括在所述两个构件(1，2)相互连接时由所述第二构件(2)的包围部分(5)包围的被包围的部分(4)，所述包围和被包围的部分(4，5)具有用于相互接触以便在所述两个构件(1，2)之间传热的至少部分地由包括金属的导热材料制成的表面，所述第一构件(1)的所述被包围的部分(4)包括锥形外表面，并且所述第二构件(2)的所述包围部分(5)包括对应锥形内表面(5)，所述表面在所述构件(1，2)相互连接时相互接触，所述第一构件(1)的被包围的部分(4)的材料的热膨胀系数大于所述第二构件(2)的所述包围部分(5)的材料的热膨胀系数，从而所述至少部分地由包括金属的导热材料制成的表面在所述包围和被包围的部分(4，5)受热时相互按压，其中所述第一构件是LED灯(1)并且所述第二构件包括用于所述LED灯(1)的插座(2)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述表面完全由所述导热材料制成。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述表面具有圆锥形状。
4.根据权利要求1或者3所述的系统，其特征在于，所述锥形表面的顶角在5°与45°之间。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，存在用于保持所述第一构件(1)与所述第二构件(2)相互连接的可释放固定装置(7，8)。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述可释放固定装置包括附着到所述构件之一(1)并且与另一构件(2)的对应元件(7)对接的弹性构件(8)。
7.根据权利要求1或者3所述的系统，其特征在于，所述锥形表面的顶角在10°与15°之间。
8.一种用于在根据权利要求1所述的系统中使用的LED灯，包括具有金属外表面的基部(4)，所述外表面用于接触插座(2)的对应金属内表面(5)以便从所述LED灯(1)向所述插座(2)传热，其特征在于所述金属外表面具有锥形形状，并且所述外表面的横截面尺寸在背离所述LED灯(1)的LED(3)的方向上减少。
9.一种用于在根据权利要求1所述的系统中使用的插座，包括用于与LED灯(1)的基部(4)的对应金属外表面接触的金属内表面(5)，所述基部(4)对应于所述被包围的部分(4)，其特征在于所述金属内表面(5)具有锥形形状，并且所述内表面的横截面尺寸在所述LED灯(1)必须插入于所述插座(2)中的方向上减少。
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