[发明专利]导热纤维及其制造方法和具有该导热纤维的照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热纤维和一种制造该导热纤维的方法以及一种具有该导热纤维的照明装置。

背景技术

随着科技的发展，大型电子装置和系统日趋集成化和微型化，因此如何在有限的结构空间中对这种电子装置进行高效稳定的散热，已经成为亟待解决的技术问题。现有技术中通常使用热管来进行热量传输，例如在手提电脑中，利用热管在CPU和GPU之间进行热量传输。但是在制作过程中，为了将硬度较高的热管安装在集成的电子装置中，需要将其弯折并且冲压成适合的形状，由此会影响其导热性。特别是在热管某处损坏或折断的情况下，导致整个散热系统失效。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种导热纤维，制造简单，并且柔韧度较好，在将多个根据本发明的导热纤维集合成导热纤维束使用的情况下，可以实现良好的导热性能和高度的可靠性。

根据本发明提出一种导热纤维，其特征在于，导热纤维由包括导热颗粒和塑料颗粒的混合物制成，其中导热颗粒由掺杂有微米级或纳米级的导热材料的基底材料制成。

本发明的构思在于，摒弃传统的刚性导热件设计方案，优选地将导热件设计为纤维形式。由于这种导热纤维具有可以小于1毫米的直径，并且由导热颗粒和塑料制成，因此具有良好的柔韧性，同时能实现理想的导热效果。特别是将这种导热纤维成束使用时，在部分导热纤维损坏的情况下也可以确保可靠的导热性。

由于导热颗粒中掺杂有微米级或纳米级的导热材料，因此可以使根据本发明的导热纤维的导热率高于常规塑料，甚至可以达到铝的导热率的一半。除了具有较高的导热率以外，导热纤维还保持常规纤维的其他物理性能，例如低密度、低导电率等等。

根据本发明的一个优选的设计方案，导热材料是金属、陶瓷、石墨和有机物中任一种或其组合。在对电绝缘要求不高的使用条件下，导热材料例如可以是金属、例如铝；在对电绝缘具有一定要求的使用条件下，导热材料可以是其他适合的非金属的高导热材料。

根据本发明的一个优选的设计方案，导热材料是选自包括Al₂O₃、Si和AlN的组中一种或多种的陶瓷。由上述物质制成的陶瓷成本低廉，导热性能良好，因此特别适于用作导热材料。

根据本发明的一个优选的设计方案，导热颗粒的基底材料是软质基底材料或硬质基底材料。根据不同的使用环境可以选择质地偏柔性或者偏硬性的基底材料来制造导热颗粒。微米级或纳米级的导热材料被包裹在基底材料中，从而形成导热颗粒。优选地，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。

根据本发明的一个优选的设计方案，导热纤维由所述混合物通过下列方法中任一种方式成型：挤压、注塑和模塑。这些制造方式简单，并且技术成熟，有利于实现大规模地生产根据本发明的导热纤维。

根据本发明的一个优选的设计方案，导热纤维的导热率各向异性。由此可以确保在预定的方向上沿着导热纤维高效地传递热量。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，导热纤维在横向上的导热率小于在纵向上的导热率。由此可以利用导热纤维将热量尽传递地可能远。优选地，导热纤维在纵向上的导热率为10-100W/m*k。例如导热纤维中掺杂有微米级或纳米级的氮化铝或金属时，可以达到该值。

本发明的另一目的通过一种制造上述导热纤维的方法来实现，其特征在于以下步骤：

a)提供由掺杂有微米级或纳米级导热材料的基底材料制成的导热颗粒；

b)将导热颗粒和塑料颗粒混合在一起产生混合物；

c)将混合物加工成型为纤维状产品，形成导热纤维。

优选地，在步骤a)中，导热材料是金属、陶瓷、石墨和有机物中一种或其组合。

优选地，在步骤c)中，混合物在加热成熔融状态后通过下列方式中任一种成型：挤压、注塑和模塑，并随后进行冷却处理。

优选地，在步骤c)中，形成的导热纤维的导热率各向异性。

此外本发明还涉及一种照明装置，其具有发光模块和至少一束上述导热纤维，其中导热纤维和发光模块热接触。由此可以通过导热纤维对发光模块产生的热量进行热传递，以便可靠性较高地确保发光模块的正常工作。

根据本发明的一个替换方案，所述照明装置包括成行设置的发光模块，所述导热纤维束在所述发光模块和散热体之间呈网格状布置。优选地，所述照明装置是街灯。