国民经济行业分类号：
C4350 | C3874 | C4090 | C3879
发明人：
余江红 | M.伦茨 | R.A.B.恩格伦
摘要：
本发明提供了一种包括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。
技术问题语段：
如何在照明设备中提供高效的热扩散和冷却，同时兼顾机械强度和热负载的热耗散？
技术功效语段：
本发明提供了一种照明设备，其中包括3D打印散热器。该散热器由芯层和至少一个堆栈而成，芯层和堆栈层都由具有导热填充物的聚合物材料构成。导热填充物的浓度从芯层开始，逐渐降低到至少一个堆栈层，以提高散热器的机械故障抵抗性和热传导性能。该技术效果可以提高散热器的稳定性和可靠性，从而延长其使用寿命。
权利要求：
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）；
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.根据权利要求1-3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.根据权利要求1-3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.根据权利要求1-3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.根据权利要求1-3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.根据权利要求1-3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。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的照明设备（10，40），其中，所述照明设备（10）是室外照明设备。
10.根据权利要求1-3中的任一项所述的照明设备（10，40），其中，所述散热器（11）是所述照明设备的壳体的一部分。
11.根据权利要求1-3中的任一项所述的照明设备（10，40），其中，所述散热器（11）是照明设备罩棚的一部分。
12.根据权利要求1-3中的任一项所述的照明设备（10，40），其中，所述至少一个另外的层中的每一个包括圆形形状，所述圆形形状与所述芯层（15）同心。
13.根据权利要求1所述的照明设备（10），其中，所述3D打印散热器（11）包括相继地所述芯层（15）、第一另外的层（16）和第二另外的层（17）的所述堆叠（13）；
其中，所述堆叠（13）包括板形，其中，所述板形的厚度至多是所述堆叠（13）的有效直径的十五分之一；所述有效直径是所述散热器（11）的几何中心与所述堆叠（13）的边缘之间的最大距离的两倍；
其中，所述芯层（15）的层直径小于所述第一另外的层（16）的层直径，并且所述第一另外的层（16）的层直径小于所述第二另外的层（17）的层直径，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；
其中，所述第一另外的层（16）和所述第二另外的层（17）包括圆形形状，所述圆形形状与所述芯层（15）同心；并且
其中，所述聚合物材料（14）中的所述导热填充物的浓度的降低包括所述芯层（15）、所述第一另外的层（16）和所述第二另外的层（17）之间的离散线性函数；并且
其中，所述散热器（11）是所述照明设备（10）的外壳的一部分。
14.一种制造照明设备的方法（80），所述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沿着垂直于所述芯层的堆叠轴堆叠的至少一个另外的层的堆叠，所述方法包括：
-（81）利用包括导热填充物的聚合物材料3D打印芯层，其中所述导热填充物以一浓度存在于所述芯层中；
-（82）利用相同的聚合物材料3D打印堆叠到所述芯层的至少一个另外的层，
其中，所述聚合物材料中的所述导热填充物的浓度从所述芯层开始，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打印散热器的对机械故障的抵抗性和热传导；
-（83）将光源布置到所述芯层上，从而提供照明设备。
15.根据权利要求14所述的方法（80），所述方法还包括：
-（84）将电子部件布置到所述芯层上。
技术领域：
[0001]本发明涉及一种照明设备，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。本发明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。
背景技术：
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
发明内容：
[0007]本发明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，本发明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。
[0008]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，本发明提供了一种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（本发明）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。
[0009]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。
[0010]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
具体实施方式：
[0057]图1通过非限制性示例示意性地描绘了包括3D打印散热器11的照明设备10的实施例。图1还描绘了根据本发明的散热器11的实施例。照明设备10是室外照明设备，诸如类似于例如飞利浦照明后置顶室外照明器，例如飞利浦照明Metronomis。这里，照明设备布置在灯杆上。3D打印散热器11（对于大部分）是圆形形状，并且是照明设备外壳的一部分，特别是照明设备10的照明设备罩棚的一部分。（当前，例如，飞利浦照明Metronomis包括利用专用的模具铸造的金属罩棚罩棚）。作为结果，散热器11包括被布置为用于将热耗散到室外环境的面。这种散热器11在散热方面是高效的，因为室外环境中的气流可能会迫使对流将来自照明设备的热转移远离至周围环境。
[0058]可替代地，所述3D打印散热器可以是正方形、三角形、八边形、矩形、星形、椭圆形、或用于照明设备罩棚的任何其他合适的形状。可替代地，所述3D打印散热器可以是照明设备的外壳的另一部分的一部分，诸如照明设备的面、比如杆、盖子、壳体、或光学盖的标准件。
[0059]参考图1，3D打印散热器11包括芯层15和（相继地）沿垂直于芯层15的堆叠轴堆叠的至少一个另外的层16、17的堆叠13；其中图1描绘了第一另外的层16和第二另外的层17。芯层15和至少一个另外的层（第一另外的层16和第二另外的层17）包括每一个具有导热填充物18、19、20的相同的聚合物材料14；其中聚合物材料14中的导热填充物18、19、20的浓度从芯层15（所述浓度芯层也指示为18）开始，随着至少一个另外的层中的每一个相继地降低，至少一个另外的层为第一另外的层16和第二另外的层17（所述浓度的第一另外的层也指示为19，所述浓度的第二另外的层也指示为20）。层15、16、17以及聚合物材料14中的导热填充物18、19、20的浓度的对应降低的这种配置，改善了所述3D打印散热器11对机械故障的（整体）的抵抗性。因此，所述3D打印散热器11对机械故障的抵抗性和热传导得到了改善。
[0060]芯层15包括正方形形状。可替代地，优选地，所述芯层包括圆形形状，以耗散源自热源的热。所述形状也可以是不同的形状，诸如三角形、椭圆形、六边形、八边形等。此外，至少一个另外的层（这里是第一另外的层16和第二另外的层17）中的每一个包括圆形形状，所述圆形形状与正方形芯层15同心。可替代地，至少一个另外的层各自可以具有不同的形状，其中每一个层与芯层同心。这种同心布置，其中形状是基本几何形状，可以允许布置在芯层的几何中心处的光源的更好的热分布。
[0061]此外，仍然参考图1，堆叠13包括板形。所述板形至多是所述堆叠13的有效直径的十五分之一；所述有效直径是散热器的几何中心与堆叠13的边缘之间的最大距离的两倍。这里，有效直径是罩棚（即散热器11）的直径。此外，层直径可以被定义为相应层的几何中心与最远边缘之间的最大距离的两倍。这里，芯层15和至少一个另外的层16、17的层直径从芯层15开始，随着至少一个另外的层16、17中的每一个，相继地增加。因此，芯层15的层直径小于第一另外的层16的层直径，并且第一另外的层16的层直径小于第二另外的层17的层直径。
[0062]仍然参考图1，照明设备10包括光源12。所述光源12是半导体照明设备，其包括在衬底LED板上的多个板上芯片元件。可替代地，所述光源可以是常规光源或在透明或半透明衬底上的发光材料。所述光源12布置在芯层15上。光源12布置或定位在芯层15的几何中心处。可替代地，所述光源可以定位在芯层上的另一位置处。（在光源是透明或半透明衬底上的发光材料的情况下，所述衬底可以以不可分离的构造布置在芯层上，例如在与3D打印散热器一起打印的某些情况下）。
[0063]所述聚合物材料14是聚碳酸酯。导热填充物18、19、20是碳，更具体地是碳纤维。可替代地，导热填充物是以下之一：碳、氧化铝、蓝宝石、尖晶石、AlON、BN、Y2O3、Si3N4、SiC或MgO。可替代地，所述导热填充物可以被这里提及的导热填充物部分地代替。并且聚合物材料是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、或其任何复合物、或其任何组合或混合物中的一种。可替代地，所述聚合物材料可以部分地被这里提及的聚合物材料代替。如前面所提及的，从芯层15开始，随着至少一个另外的层16、17中的每一个，聚合物材料14中的导热填充物18、19、20的浓度相继地降低。参考图1，所述聚合物材料14中的所述导热填充物18、19、20的浓度的降低包括在芯层15和第二另外的层17之间的离散函数。所述离散函数是线性的。也就是说：在所述聚合物材料14中的所述导热填充物18、19、20的浓度从芯层、第一另外的层和第二另外的层线性降低。相应地，芯层15中的导热填充物18的体积百分比为60％；芯层16中的导热填充物19的体积百分比为40％；并且芯层17中的导热填充物20的体积百分比为20％。这在图1中也以纹理填充示意性地描绘了。可替代地，所述浓度降低可以是抛物线的、指数的、阶跃函数的或对数的。可替代地，所述百分比填充物可以是不同的，诸如分别为例如30％-20％-10％。为碳纤维的导热填充物18、19、20，沿径向方向（未描绘）取向，以改善从芯层15到第一另外的层16，到第二另外的层17的热的耗散。径向方向是垂直于堆叠轴（即，芯层15和至少一个另外的层16、17堆叠的方向）的方向的方向，并且从堆叠的几何中心朝向堆叠的边缘取向。
[0064]作为结果，芯层15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16、17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15、16、17的堆叠13，散热器11的对机械故障的抵抗性和散热器11的导热系数可以是成反比例。因此，借助于光源12施加到散热器11的芯层15的热，可以更快地通过层15、16、17的堆叠13耗散，同时可以相应地保持散热器的对机械故障的抵抗性。
[0065]根据本发明的这种照明设备10的优点在于，照明设备10被提供有改善的3D打印（聚合物）散热器11。散热器11是例如所述照明设备10中已知的聚合物散热器或金属散热器的有利替代；因为包括所述3D打印散热器11的照明设备10尤其更容易和更快速地制造，更成本有效地大量制造，并且为散热器11提供了对机械故障的抵抗性和导热属性的改善或有利关系。
[0066]图2通过非限制性示例示意性地描绘了包括3D打印散热器41（悬挂的）照明设备40的实施例；该实施例部分类似于图1中描绘的实施例，但是现在其中照明设备40被应用在室内并且散热器41是照明设备40的内部部件。图2还描绘了根据本发明的散热器41的实施例。
[0067]参考图2，3D打印散热器41包括相继地芯层45和至少一个另外的层46、47、48的堆叠43。图2描绘了第一另外的层46、第二另外的层47和第三另外的层48。芯层45和第一另外的层46、第二另外的层47和第三另外的层48包括各自具有导热填充物55、56、57、58的相同的聚合物材料44。聚合物材料44中的导热填充物55、56、57、58的浓度从芯层45开始，随着至少一个另外的层46、47、48中的每一个相继地降低。层45、46、47、48的这种配置以及聚合物材料44中的导热填充物55、56、57、58的浓度的相应降低，改善了所述3D打印散热器41的对机械故障的抵抗性和热传导。
[0068]芯层45包括矩形形状。至少一个另外的层（这里是第一另外的层46、第二另外的层47和第三另外的层48）中的每一个包括矩形形状。每一个层46、47、48的形状与矩形芯层45同心。
[0069]此外，仍然参考图2，堆叠43包括板形。所述板形至多是所述堆叠43的有效直径的十五分之一；所述有效直径是散热器的几何中心与堆叠43的边缘之间的最大距离的两倍。所述堆叠43的板形包括弯曲，这需要将散热器41适配在照明设备40内。此外，层直径可以被定义为相应层的几何中心与最远边缘之间的最大距离的两倍。这里，芯层45的层直径小于至少一个另外的层46、47、48。第一另外的层46、第二另外的层47和第三另外的层48的层直径是相同的（通过忽略堆叠13中存在的轻微弯曲来考虑堆叠13平坦）。
[0070]仍然参考图2，照明设备40包括电子设备。这里，电子设备是驱动器42。可替代地，所述电子设备可以是电池、处理器、电阻、驱动器、致动器、芯片或半导体设备、或显示器。所述驱动器42布置在芯层45上。这种驱动器生成大量的热，其期望被有效地耗散。此外，聚合物材料44是具有包括MgO颗粒的导热填充物55、56、57、58的聚乙烯。可替代地，各层中的导热填充物的类型可以不同。可替代地，如前面所提及的，所述聚合物材料和/或所述导热填充物可以部分地由前面所提及的相应材料/填充物代替。为了进一步改善热传递，（仅）第一另外的层包括（这里）由碳纤维制成的连续纤维50，用于改善散热器中的热传递。所述纤维主要在第一另外层46的最长长度方向上以图案50布置。可替代地，所述图案可以是围绕芯层同心布置的螺旋形，或者是以网状图案的星形轮。
[0071]图3在流程图中示意性地描绘了制造包括3D打印散热器的照明设备的方法80的实施例。3D打印散热器包括以下的堆叠：芯层和沿垂直于芯层的堆叠轴堆叠的至少一个另外的层。例如芯层和五个另外的层。方法80包括利用包括导热填充物的聚合物材料3D打印芯层的步骤81，其中导热填充物以一浓度存在于芯层中。可替代地，所述芯层可以已经被提供为3D打印的衬底，在其上可以打印另外的打印结构。随后，该方法提供利用包括导热填充物的相同聚合物材料3D打印堆叠到芯层的至少一另外的层（例如，五个另外的层）的步骤82。这里，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。该方法的进一步的步骤83包括将光源布置到芯层上，从而提供照明设备。可替代地，所述光源可以是生成热的电子设备，诸如驱动器或电池。还有，该方法的另一进一步的步骤84包括将具有光源的3D打印散热器，即所得的照明设备，组装到照明器中。
[0072]生产包括3D打印散热器的照明设备的这种方法80是有利的，因为生产包括这种散热器的这种照明设备允许经济有效地小批量生产并且允许个性化产品。
[0073]图4通过非限制性示例示意性地描绘了与根据本发明的3D打印散热器的实施例相关的模拟结果，该模拟结果证明了对机械故障的改善的抵抗性（或例如机械强度）和热传导。这将在下面更详细地阐述。
[0074]机械/热仿真通过程序Ansys来执行。为根据本发明的照明设备构造仿真模型120，其中，照明设备包括3D打印散热器。（注意，仿真模型120在这里被描绘为四分之一件以允许在图中可视化层）。参考图4，仿真模型120根据本发明的实施例而被构造并具有以下边界条件。在仿真模型120中，3D打印散热器包括芯层121、第二层122和第三层123；其中所有层都是直径为500 mm的圆盘。圆形LED板129布置在芯层121的几何中心上。所述层中的每一个包括相同的聚合物材料，这里即聚碳酸酯。芯层121的厚度为0.5 mm，并且包括浓度为25％的导热填充物；第二层122的厚度为10 mm，并且包括浓度为10％的相同的导热填充物；第三层123的厚度为5 mm，并且不包括导热填充物（因此为0％）。用于仿真模型120的所述导热填充物是M55J Toray碳纤维。
[0075]在仿真模型的几何设置之后，也设置了用于仿真的环境边界条件。3D打印散热器被视为静态支撑的罩棚。环境空气设置为35摄氏度，在所有表面上自然对流被应用为8W/m2K，辐射热传递被建模为具有辐射率1，并且向整个35摄氏度的周围环境辐射，并且在圆形LED板处施加100瓦特热量。这样的边界条件模拟了真实的室外条件，例如当根据本发明的照明设备被应用为街道照明（例如杆顶）时。
[0076]如上所描述的仿真模型120现在称为“本发明”，接下来，对两个参考散热器进行建模和仿真，称为“均匀散热器”和“无填充物散热器”。“均匀散热器”包括与“本发明”相同的几何形状，但始终含有浓度25％的均匀导热填充物。“无填充物散热器”包括与“本发明”相同的几何形状，但是不包含导热填充物浓度，并且完全由单独的聚碳酸酯制成。为了方便起见，图4中未描绘“无填充物散热器”，但下面需要时请参考其结果。
[0077]通过仿真模型120的几何形状，对“本发明”、“均匀散热器”和“无填充物散热器”执行仿真。仍然参考图4，所述仿真的结果示出如下：
[0078]第一，考虑热结果90，相对于散热器的直径102绘制散热器的温度101。热结果90描绘了“本发明”91和“均匀散热器”92两者。未描绘“无填充物散热器”。热结果90指示“本发明”91和“均匀散热器”92的温度分布101是类似和接近的；即，分部仅几摄氏度的局部差异。如所期望的，“均匀散热器”92在热方面执行更好，因为其热填充物含量具有更高浓度，更易获得并且始终均匀地应用。然而，热结果90指示，即使“本发明”91包括较少的导热填充物材料，“本发明”91以及“均匀散热器”92两者表现同样良好。然而，根据本发明的应用的梯度仍然足以能够将热传递远离LED板129。对于“无填充物散热器”，LED板129处存在高达270摄氏度的热点，因为聚合物材料的绝缘属性不允许热传递远离散热器的中心。
[0079]总而言之，热结果90得出结论，与“均匀散热器”92情况相比，由于应用了根据本发明的梯度，因此在“本发明”91中，散热器的热性能被保留。没有根据本发明的层的架构，散热器的温度分布101将呈现热点。
[0080]第二，仍然参考图4，考虑机械结果180、180'、180''，针对“本发明”181和“均匀散热器”182两者描绘了的应力-应变曲线180，其中，为方便起见，还描绘了弹性区域180'中应力-应变曲线的第二更详细的（放大）图。还呈现了表格值180''。所述应力-应变曲线180、180'描绘了相关的机械属性。应力-应变曲线180、180'示出了，与“本发明”181相比，“均匀散热器”182包括更大的刚度，因为在弹性区域中的斜率更高。“均匀散热器”182可以承受更大的应力104。然