專利名稱：冷卻設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻設(shè)備和用于冷卻熱源的方法，尤其涉及用于冷卻
發(fā)光元件例如發(fā)光二極管(LED)裝置特別是高功率LED陣列的方 法。
背景技術(shù)：
常見(jiàn)的高功率LED陣列被連接到將來(lái)自所述LED陣列的熱量通 過(guò)對(duì)流冷卻的方式散發(fā)出去的散熱器。然而，為了維持對(duì)于高功率 LED陣列的足夠的冷卻性能，所述散熱器必須具有很大的冷卻區(qū)域， 從而使得所述發(fā)光裝置體積大并且成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種更加緊湊和節(jié)約成本的用于冷卻發(fā)光裝 置的方法。
所述目的通過(guò)權(quán)利要求1的冷卻設(shè)備和權(quán)利要求10的方法實(shí)現(xiàn)。 所述冷卻設(shè)備包括可熱連接到熱源的散熱器、出氣口和至少兩個(gè) 進(jìn)氣口。所述冷卻設(shè)備還包括風(fēng)扇，該風(fēng)扇適合于通過(guò)所述進(jìn)氣口將 空氣抽入所述冷卻設(shè)備以及通過(guò)所述出氣口將空氣從所述冷卻設(shè)備排 出。所述冷卻設(shè)備被布置為使得當(dāng)所述風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，來(lái)自所述進(jìn)氣口 中的至少一個(gè)進(jìn)氣口的氣流將來(lái)自所述進(jìn)氣口中的至少另 一個(gè)進(jìn)氣口 的較冷環(huán)境空氣的氣流迫向所述散熱器，從而將所述散熱器冷卻下來(lái)。 這種引導(dǎo)冷卻空氣經(jīng)過(guò)(或穿過(guò))散熱器的方式可提供高冷卻效 率，而不需要復(fù)雜并且占空間的空氣偏導(dǎo)器。另外，由于所述散熱器 可被設(shè)計(jì)得尺寸相對(duì)較小，所以能實(shí)現(xiàn)形式緊湊并且節(jié)約成本的裝置。 該設(shè)備的操作安全可靠。所述熱源可包括但不限于發(fā)光裝置，有利地為高功率LED或激光 二極管，特別是高功率LED或激光二極管的陣列。
有利地，如果使用LED (或激光二極管)陣列，則每個(gè)LED個(gè) 體可按均勻的模式設(shè)置在所述散熱器上，例如彼此等距離設(shè)置，以在 所述散熱器中獲得比較均勻的散熱。
為了獲得特定氣流之間的充分的相互作用，相應(yīng)的進(jìn)氣口有利地 基本上彼此面對(duì)地布置。因此，相互作用的氣流被朝向彼此引導(dǎo)，并 且通過(guò)它們的相互作用，所述氣流中的一股氣流可將另一股氣流推向 所述散熱器。
為了提高壽命并限制噪音，所述冷卻設(shè)備有利地適合于產(chǎn)生層流 式氣流。
為了避免高壓降或相應(yīng)的速度降低并且為了防止湍氣流，所述進(jìn) 氣口中的至少一個(gè)，優(yōu)選地所有進(jìn)氣口都包括過(guò)濾網(wǎng)格。所述過(guò)濾網(wǎng) 格還可保護(hù)所述冷卻設(shè)備免受電擊和外界物質(zhì)的影響，從而工作領(lǐng)域 可得以擴(kuò)展。所述過(guò)濾網(wǎng)格有利地具有限定的孔。
有利地，所述散熱器包括基本上面對(duì)著所述風(fēng)扇的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，其 中所述氣流中的至少一股氣流被迫向所述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)。因此，該氣流經(jīng) 過(guò)并穿過(guò)所述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)流動(dòng)，以產(chǎn)生更加有效的散熱。有利地，導(dǎo)熱 結(jié)構(gòu)包括散熱銷、冷卻片和冷卻板中的至少一種。
有利地，所述散熱器由超過(guò)95%純度的鋁，優(yōu)選地至少99%純度 的鋁制成，并且有利地通過(guò)高壓模制而制成，尤其是在800巴以上的 壓力下模制而成，以提高導(dǎo)熱能力。由于提高了熱效率，因此這種有 效的冷卻能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度。
為了將熱源尤其是LED與冷卻區(qū)域分離，接受裝置被布置為與所 述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)相對(duì)。因此，可提供與熱空氣抽取相反的導(dǎo)光方向，以獲 得相對(duì)較冷的光源。
有利地，冷卻設(shè)備包括基本上管狀的殼體，其中風(fēng)扇和散熱器彼 此間隔地布置在所述殼體內(nèi)以在它們之間形成空氣流動(dòng)區(qū)域。所述空 氣流動(dòng)區(qū)域包括一含有所述進(jìn)氣口的徑向延伸部分，其中相互作用的氣流的進(jìn)氣口在縱向方向上彼此面對(duì)。所述徑向延伸部分可以是環(huán)形 的徑向延伸部分。
此外，還提供了 一種用于冷卻連接到散熱器的熱源例如LED陣列 的方法，其中風(fēng)扇通過(guò)至少兩個(gè)進(jìn)氣口將空氣抽入殼體，以便使得來(lái) 自所述進(jìn)氣口中的至少一個(gè)進(jìn)氣口的氣流將來(lái)自所述進(jìn)氣口中的至少 另一個(gè)進(jìn)氣口的氣流迫向所述散熱器，從而將所述散熱器冷卻下來(lái)， 并且其中所述風(fēng)扇隨后將空氣從殼體排出。有利地，所述氣流基本上 為層流。


以下附圖示意性地示出了非限定性的實(shí)施例。
圖1示出了冷卻設(shè)備的橫截面視圖2示出了帶有繪制的空氣流型的圖1中的冷卻設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了主動(dòng)冷卻設(shè)備1。所述冷卻設(shè)備1包括具有縱軸L的 基本上為管形的殼體2。所述殼體2內(nèi)安裝有金屬散熱器3。所述散熱 器3通過(guò)導(dǎo)熱粘合劑5熱連接到高功率LED陣列4。所述散熱器3和 包括上(頂)壁的所述殼體2的上部限定了一上LED陣列接收空間6。 在所述散熱器3的下側(cè)(與所述LED側(cè)相對(duì))具有呈多個(gè)導(dǎo)熱/散熱 銷(heat conduction/dissipation pin) 7構(gòu)成的床(bed)形式的導(dǎo)熱 結(jié)構(gòu)。
包括所述導(dǎo)熱/散熱銷7的所述散熱器3由至少99 %純度的鋁制成 并且在800巴以上的壓力下通過(guò)高壓模制而制造以提高其導(dǎo)熱性。
所述殼體的下(底)側(cè)壁上安放有在該部分中占據(jù)了殼體2的整 個(gè)橫截面的風(fēng)扇8。該風(fēng)扇8被設(shè)計(jì)為從殼體2的內(nèi)部吸入空氣并通 過(guò)位于所述底壁處的由數(shù)個(gè)通孔9形成的空氣出口將空氣排放出去。 所述風(fēng)扇8和散熱器3 (從銷7測(cè)量)間隔開(kāi)距離A。風(fēng)扇8、散熱器 3和殼體2的側(cè)壁的部分限定了冷卻空間10。殼體2還包括上進(jìn)氣口 ll和下進(jìn)氣口 12。特別地，所述口 11、 12位于殼體2的側(cè)壁的徑向延伸部分13中?？?11、 12^i殳置為彼此 在縱向方向上相面對(duì)，如圖所示。風(fēng)扇8適于通過(guò)所述進(jìn)氣口 11、 12 將空氣抽(吸)進(jìn)入殼體2。來(lái)自上進(jìn)氣口 11的氣流迫使/推動(dòng)來(lái)自下 進(jìn)氣口 12的氣流到達(dá)所述散熱器3，也就是穿過(guò)所述銷7的區(qū)域 (cushion),這將在圖2中更詳細(xì)地描述。
上進(jìn)氣口 11包括具有限定的孔的過(guò)濾網(wǎng)格(無(wú)附圖標(biāo)記)。通過(guò) 設(shè)計(jì)和布置所述冷卻設(shè)備l的部件，例如所述過(guò)濾網(wǎng)格的孔的尺寸和 數(shù)量、進(jìn)氣口 11、 12的位置、口 11、 12和散熱器3之間的用于加速 和重定向氣流的空氣通道的形式、距離A、風(fēng)扇功率等；所述冷卻設(shè) 備在冷卻空間10內(nèi)生成層流式氣流。
圖2示出了從下進(jìn)氣口(或通道)12到風(fēng)扇8的空氣流型(airflow profile) 14和從上進(jìn)氣口 (或通道)11到風(fēng)扇8的空氣流型15。下部 的空氣流型14由于風(fēng)扇8的(抽吸)操作、高氣流速度及其流型曲率 的相互作用而使得其推動(dòng)上部的空氣流型15穿過(guò)散熱器3的銷7,從 而提高了系統(tǒng)的熱管理效率。所述空氣流型14、 15顯示，空氣是基本 上層流式流動(dòng)的，這就產(chǎn)生了風(fēng)扇葉片上的均勻的空氣流速和風(fēng)扇齒 輪的均勻的溫度，從而保持風(fēng)扇的使用壽命。附圖標(biāo)記列表
1冷卻設(shè)備
2殼體
3散熱器
4高功率LED陣列
導(dǎo)熱粘合劑
6LED陣列接收空間
導(dǎo)熱銷
8風(fēng)扇
9通孔
10冷卻空間
11上進(jìn)氣口
12下進(jìn)氣口
13徑向延伸部分
14下部空氣流型
15上部空氣流型
權(quán)利要求
1.一種冷卻設(shè)備(1)，包括散熱器(3)，所述散熱器能熱連接到熱源(4)，出氣口(9)，至少兩個(gè)進(jìn)氣口，和風(fēng)扇(8)，所述風(fēng)扇適合于通過(guò)所述進(jìn)氣口(11、12)將空氣抽入所述冷卻設(shè)備(1)，并且通過(guò)所述出氣口將空氣從所述冷卻設(shè)備排出，其中，在所述風(fēng)扇(8)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，來(lái)自所述進(jìn)氣口中的至少一個(gè)進(jìn)氣口(12)的氣流(14)將來(lái)自所述進(jìn)氣口中的至少另一個(gè)進(jìn)氣口(11)的氣流(15)迫向所述散熱器(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的冷卻設(shè)備(l),其特征在于，所述冷卻 設(shè)備適合于產(chǎn)生層流式氣流(14、 15)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻設(shè)備(1)，其特征在于，所述 相互作用的氣流(14、 15)的進(jìn)氣口 (11、 12)被布置為基本上彼此 相互面對(duì)。
4. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻設(shè)備(1)，其特征在于， 所述進(jìn)氣口中的至少一個(gè)進(jìn)氣口 (11)包括過(guò)濾網(wǎng)格。
5. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻設(shè)備(1)，其特征在于， 所述散熱器(3)包括基本上面朝所述風(fēng)扇(8)的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)(7),其 中所述氣流中的至少一股氣流(15)被迫向所述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻設(shè)備(1),其特征在于，所述導(dǎo)熱 結(jié)構(gòu)包括散熱銷(7)、冷卻片和冷卻板中的至少一種。
7. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻設(shè)備(1)，其特征在于， 所述熱源(4)被布置為與所述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)(7)相對(duì)。
8. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻設(shè)備(1)，其特征在于， 所述冷卻設(shè)備包括基本上管狀的殼體，所述風(fēng)扇(8)和散熱器(3) 彼此間隔地布置在該殼體內(nèi)以在它們之間形成空氣流動(dòng)區(qū)域，所述空氣流動(dòng)區(qū)域包括一含有所述進(jìn)氣口 (11、 12)的徑向延伸部分(13)， 其中相互作用的氣流的進(jìn)氣口 (11、 12)在縱向方向(L)上彼此面 對(duì)。
9. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻設(shè)備(1)，其特征在于， 所述熱源(4)包括發(fā)光二極管和激光二極管中的至少一種。
10. —種用于冷卻連接到散熱器(3)的熱源的方法，其中， 風(fēng)扇(8)通過(guò)至少兩個(gè)進(jìn)氣口 (11、 12)將空氣抽入殼體(12)，以便使得來(lái)自所述進(jìn)氣口中的至少一個(gè)進(jìn)氣口 (12)的氣流(14)將 來(lái)自所述進(jìn)氣口中的至少另一個(gè)進(jìn)氣口 (11)的氣流(15)迫向所述 散熱器(3),和所述風(fēng)扇(8)隨后將空氣從殼體(2)排出。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述氣流基本上 是層流式氣流(14、 15)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種冷卻設(shè)備，其包括可熱連接到熱源的散熱器、出氣口、至少兩個(gè)進(jìn)氣口和風(fēng)扇，所述風(fēng)扇適合于通過(guò)所述進(jìn)氣口將空氣抽入所述冷卻設(shè)備，并且通過(guò)所述出氣口將空氣從所述冷卻設(shè)備排出，其中，在所述風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，來(lái)自所述進(jìn)氣口中的至少一個(gè)進(jìn)氣口的氣流將來(lái)自所述進(jìn)氣口中的至少另一個(gè)進(jìn)氣口的氣流迫向所述散熱器。
文檔編號(hào)F21V29/02GK101315178SQ200810108429
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月30日
發(fā)明者A·布里達(dá), A·斯科迪諾, G·希拉 申請(qǐng)人:歐司朗有限公司