專利名稱：熱交換增強(qiáng)的制作方法
熱交換增強(qiáng) 交叉引用相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)涉及同時(shí)申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)，序列號(hào)是11/396,388，標(biāo)題為 "熱交換增強(qiáng)(Heat Exchange Enhancement)",和序列號(hào)是11/396,364，標(biāo) 題為"熱交換增強(qiáng)(Heat Exchange Enhancement)",在此它們通過引用被結(jié) 合到本文中。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及熱交換增強(qiáng)。
電子部件經(jīng)常產(chǎn)生熱，為避免過熱，熱量必須散發(fā)到周圍環(huán)境。在 一些例子里，熱量被散發(fā)到周圍空氣中。 一個(gè)較大表面積的熱沉可以被用 來增強(qiáng)散熱。使用風(fēng)扇可以提高電子部件周圍的空氣流或使用熱沉可以加 強(qiáng)散熱。增加空氣-固體的接觸面(即表面積)也可以改善散熱。另一個(gè)傳 統(tǒng)方法是(通過良好導(dǎo)熱或?qū)α鹘橘|(zhì)，或兩者一起)有效地將熱量散播到 熱沉，從而增加散熱表面和周圍空氣溫度之間的差異，同時(shí)縮小熱源和散 熱表面之間的溫度差異。
發(fā)明概述
一般來說，通過增加熱傳導(dǎo)固體的熱交換表面積，而不阻礙正常的 空氣流動(dòng)，可以增強(qiáng)空氣-固體的熱交換?？諝鈱?dǎo)管可以允許被加熱的空氣 上升，并通過上開口離開管道以帶走熱量，同時(shí)允許冷空氣從下開口進(jìn)入 管道，并吸收來自空氣導(dǎo)管壁的熱量。空氣導(dǎo)管可以降低熱傳導(dǎo)和散熱的 弱連接。在一些例子里，翅片位于導(dǎo)管內(nèi)，并沿著空氣流動(dòng)的方向校直， 以增加熱交換表面，又不會(huì)妨礙空氣流動(dòng)。熱交換沿著管道長(zhǎng)度發(fā)生，由 于熱空氣浮力，使熱空氣在管道里持續(xù)上升，產(chǎn)生一個(gè)泵效應(yīng)(pumping effect),有效地移動(dòng)空氣穿過管道，而不需要使用風(fēng)扇。通常來說，通過改變固體結(jié)構(gòu)部件的表面特性(例如表面勢(shì))，如通 過涂敷一個(gè)材料薄層在固體結(jié)構(gòu)部件上，可以增強(qiáng)在固體結(jié)構(gòu)部件和周圍 空氣分子之間的熱交換質(zhì)量。例如，這個(gè)薄層可以由例如陶瓷材料制成。 這個(gè)薄層可以具有(a)多針形微米湖米結(jié)構(gòu)，和域(b)多孔形微米湖米
結(jié)構(gòu)，其中多針形或多孔形結(jié)構(gòu)(1)增加微米表面積，和(2)改變空氣分
子rt陷/脫陷(吸收/解吸)的固體表面勢(shì)，以便在固體表面和周圍空氣之 間更好地?zé)醾鬟f。
固體結(jié)構(gòu)部件可以包括一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)部件。例如，金屬結(jié)構(gòu)部件可 以包括鋁、鎂、鈦、鋅和鋯中的至少一種金屬。例如，結(jié)構(gòu)部件可以包括 鋁、鎂、鈦、鋅和鋯中的至少兩種金屬的合金。結(jié)構(gòu)部件可以包括一個(gè)陶 瓷結(jié)構(gòu)部件。例如，陶瓷結(jié)構(gòu)部件可以包括氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦、氮 化鈦、氧化鋯和氮化鋯中的一種或多種材料。在一些例子里，陶瓷材料薄 層包括碳化鋁、氮化鋁、氧化鋁、碳化鎂、氮化鎂、氧化鎂、碳化硅、氮 化硅、氧化硅、碳化鈦、氧化鈦、氮化鈦、碳化鋅、氧化鋅、氮化鋅、碳 化鋯、氧化鋯和氮化鋯中的至少一種材料。在一些例子里，陶瓷材料薄層 包括碳化鋁、氮化鋁、氧化鋁、碳、碳化鎂、氮化鎂、氧化鎂、碳化硅、 氮化硅、氧化硅、碳化鈦、氧化鈦、氮化鈦、碳化鋯、氧化鋯、氮化鋯、 氮化鈦、碳化鋅和氧化鋅中的至少兩種材料的合成物。
在一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一個(gè)有伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管的熱交換結(jié) 構(gòu)，每個(gè)空氣導(dǎo)管在其兩端分別有第一開口和第二開口以方便空氣進(jìn)入和 離開空氣導(dǎo)管。熱交換結(jié)構(gòu)包括外部熱交換表面和內(nèi)部熱交換表面，外部 熱交換表面用于接收安裝在外部熱交換表面上的熱產(chǎn)生器產(chǎn)生的熱能。外 部熱交換表面散去一部分從熱發(fā)生器接收的熱能，并傳遞另一部分熱能到 內(nèi)部熱交換表面。內(nèi)部熱交換表面位于伸長(zhǎng)的空氣導(dǎo)管內(nèi)，用于與空氣導(dǎo) 管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能，通過熱空氣浮力增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣流動(dòng)。
本裝置的實(shí)施可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。熱交換結(jié)構(gòu)包括位于 空氣導(dǎo)管內(nèi)的翅片，以增加與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能的第二表面 的面積。熱交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)部件，其第一熱交換表面與第二熱
交換表面連接。外部熱交換表面與內(nèi)部熱交換表面被一個(gè)厚度小于5mm 的金屬壁隔開。熱交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)結(jié)構(gòu)部件和貼附在此結(jié)構(gòu)部件的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度小于100pm。本裝置包括熱發(fā)生器。在一
些例子中，熱發(fā)生器包括發(fā)光二極管。在一些例子中，熱發(fā)生器包括電路 的不同部分。本裝置包括多個(gè)安裝結(jié)構(gòu)來安裝熱發(fā)生器，這些安裝結(jié)構(gòu)分 布在熱交換結(jié)構(gòu)的外部表面上。在一些例子中，熱發(fā)生器包括電子設(shè)備， 且安裝結(jié)構(gòu)包括用于連接電子設(shè)備的信號(hào)線。熱交換結(jié)構(gòu)在空氣導(dǎo)管壁上 設(shè)置至少一個(gè)孔以允許冷空氣進(jìn)入空氣導(dǎo)管，該孔遠(yuǎn)離空氣導(dǎo)管的兩端。 本裝置包括一個(gè)風(fēng)扇以增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的氣流。本裝置包括一個(gè)噴嘴，用 于接收壓縮空氣并使壓縮空氣流進(jìn)空氣導(dǎo)管的一個(gè)或多個(gè)開口 。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)，其有一個(gè)結(jié) 構(gòu)部件和貼附在此結(jié)構(gòu)部件表面的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度小
于IOOmih。熱交換結(jié)構(gòu)包括一伸長(zhǎng)的空氣導(dǎo)管。熱交換結(jié)構(gòu)有一外部熱交 換表面和一內(nèi)部熱交換表面，外部熱交換表面用于接收來自熱源的熱能， 內(nèi)部表面位于伸長(zhǎng)的空氣導(dǎo)管內(nèi)，用于與伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換 熱能。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。陶瓷材料薄層包括空氣 分子不能滲透的第一子層和空氣分子至少部分可以滲透的第二子層。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一熱管和與此熱管交換熱能并 與周圍空氣交換熱能的熱交換單元。熱交換單元包括一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管， 在一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣從熱交換單元、熱管外罩和一個(gè)由一 片金屬制成的熱交換單元的結(jié)構(gòu)部分帶走熱能。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。熱交換單元包括一個(gè)結(jié) 構(gòu)部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度小于 100|om。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一熱管和包括一個(gè)或多個(gè)伸長(zhǎng) 空氣導(dǎo)管的熱交換單元。熱交換單元用于接收來自熱管的熱能，并將熱能 散發(fā)到在一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣里，其中熱管是沿著一個(gè)或多 個(gè)空氣導(dǎo)管的伸長(zhǎng)方向校直排列。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。熱管內(nèi)的熱蒸汽或液體 與空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣被一個(gè)厚度小于5mm的壁隔開。熱交換單元包括一個(gè)結(jié)構(gòu)部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度
小于100(im。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一個(gè)車燈，其有一個(gè)熱交換結(jié) 構(gòu)和分布在此熱交換結(jié)構(gòu)外部表面上的光源。熱交換結(jié)構(gòu)包括多個(gè)伸長(zhǎng)空 氣導(dǎo)管。熱交換結(jié)構(gòu)包括外部熱交換表面和內(nèi)部熱交換表面，其中內(nèi)部熱 交換表面位于空氣導(dǎo)管內(nèi)，用于與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能。車燈 用于散發(fā)由光源產(chǎn)生的熱能，通過外部表面和內(nèi)部表面散發(fā)到空氣導(dǎo)管內(nèi) 流動(dòng)的空氣。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。在一些例子里，車燈包 括一密封住光源的防水隔箱。在一些例子里，車燈包括兩個(gè)防水隔箱，它 們由孔道連接在一起，其中一個(gè)隔箱密封住光源，另一個(gè)隔箱密封住電子 元件以控制光源，孔道允許信號(hào)線通過，信號(hào)線連接光源和電子元件。熱 交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)結(jié)構(gòu)部件和貼附在此縛構(gòu)部件的陶瓷材料薄層，陶瓷材 料薄層的厚度小于10(Him。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一具有多個(gè)發(fā)光二極管模塊的 光源，每個(gè)發(fā)光二極管模塊包括一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)和分布在此熱交換結(jié)構(gòu)外 部表面上的發(fā)光二極管。熱交換結(jié)構(gòu)包括多個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管。熱交換結(jié)構(gòu) 包括外部熱交換表面和內(nèi)部熱交換表面，其中內(nèi)部熱交換表面位于空氣導(dǎo) 管內(nèi)，用于與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能。每個(gè)發(fā)光二極管模塊用于 散發(fā)由發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱能，通過外部表面和內(nèi)部表面散發(fā)到空氣導(dǎo)管 內(nèi)流動(dòng)的空氣里。
實(shí)施本裝置包括以下一個(gè)和多個(gè)特征。本裝置符合MR-16標(biāo)準(zhǔn)。熱 交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)結(jié)構(gòu)部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件的陶瓷材料薄層，陶瓷 材料薄層的厚度小于100pm。在一些例子里，發(fā)光二極管模塊被排列成， 使得不同發(fā)光二極管模塊的發(fā)光二極管大體上朝著相同方向。在一些例子 里，發(fā)光二極管模塊被排列成，使得不同發(fā)光二極管模塊的發(fā)光二極管朝 著不同方向。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一個(gè)洗墻燈(wallwashlight)，
其有一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)和分布在此熱交換結(jié)構(gòu)外部表面上的發(fā)光二極管。熱 交換結(jié)構(gòu)包括多個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管。熱交換結(jié)構(gòu)包括外部熱交換表面和內(nèi)部熱交換表面，其中內(nèi)部熱交換表面位于空氣導(dǎo)管內(nèi)，用于與空氣導(dǎo)管內(nèi)流 動(dòng)的空氣交換熱能。洗墻燈被設(shè)計(jì)成，通過外部表面和內(nèi)部表面，將發(fā)光 二極管產(chǎn)生的熱能，散發(fā)到空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣中。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。洗墻燈包括一密封住發(fā) 光二極管的防水隔箱。熱交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)結(jié)構(gòu)部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部
件的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度小于100pm。在一些例子里，洗
墻燈包括兩個(gè)防水隔箱，它們由孔道連接，其中一個(gè)隔箱密封住光源，另 一個(gè)隔箱密封住電子元件以控制光源，孔道允許信號(hào)線穿過，信號(hào)線將光 源連接到電子元件。
在另一個(gè)方面，通常， 一種方法包括在熱交換結(jié)構(gòu)的外部熱交換 表面上接收來自熱發(fā)生器的熱能，其中熱交換結(jié)構(gòu)包括多個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管， 熱發(fā)生器沿著空氣導(dǎo)管的伸長(zhǎng)方向被安置。本方法包括從外部熱交換表面 傳遞i部分熱能到熱交換結(jié)構(gòu)的內(nèi)部熱交換表面，內(nèi)部熱交換表面位于空 氣導(dǎo)管內(nèi)，熱量從內(nèi)部熱交換表面散發(fā)到空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣中，由于 熱空氣浮力導(dǎo)致熱空氣上升。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。本方法包括使用風(fēng)扇以 增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣流動(dòng)。本方法包括注入壓縮空氣到空氣導(dǎo)管的一個(gè) 開口。熱發(fā)生器包括電子設(shè)備。
在另一個(gè)方面，通常， 一種方法包括通過熱管將熱發(fā)生器的熱能 傳遞到具有多個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管的熱交換結(jié)構(gòu)， 一部分熱管接觸沿著空氣導(dǎo) 管的伸長(zhǎng)方向排列的熱交換結(jié)構(gòu)，并從熱交換結(jié)構(gòu)傳遞熱能到多個(gè)空氣導(dǎo) 管內(nèi)流動(dòng)的周圍空氣中。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。本方法包括通過一個(gè)
厚度小于5mm的壁，將熱管內(nèi)的熱蒸汽或液體的熱能傳遞到空氣導(dǎo)管內(nèi)
的周圍空氣中。
在另一個(gè)方面，通常， 一種方法包括使用一片金屬制成一個(gè)熱交
換結(jié)構(gòu)和一個(gè)熱管外罩，其中熱交換結(jié)構(gòu)包括多個(gè)空氣導(dǎo)管和位于空氣導(dǎo) 管內(nèi)的熱交換表面，熱交換表面用于與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能， 由于熱空氣浮力而增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣流動(dòng)。實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。本方法包括涂敷一個(gè)厚
度小于lOO)im的陶瓷材料薄層在熱交換結(jié)構(gòu)的表面。
在另一個(gè)方面，通常， 一種光源運(yùn)作的方法包括提供電源給一個(gè) 發(fā)光設(shè)備，將此發(fā)光設(shè)備的熱能傳遞到一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)的第一熱交換表面， 其中熱交換結(jié)構(gòu)包括多個(gè)伸長(zhǎng)的空氣導(dǎo)管和位于空氣導(dǎo)管內(nèi)的第二熱交換 表面。本方法包括從第一熱交換表面?zhèn)鬟f熱能到第二熱交換表面，從第二 熱交換表面?zhèn)鬟f熱能到空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣，由于熱空氣浮力而增強(qiáng)空氣導(dǎo) 管內(nèi)的氣流，使冷空氣被抽入到空氣導(dǎo)管、熱空氣被抽出空氣導(dǎo)管。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。本方法包括通過熱交換 結(jié)構(gòu)的一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)部件將熱能從第一熱交換表面?zhèn)鬟f到第二熱交換表 面。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一個(gè)具有一外部表面和一內(nèi)部 表面的熱交換結(jié)構(gòu)和分布在此熱交換結(jié)構(gòu)外部表面上的熱源。熱交換結(jié)構(gòu) 的內(nèi)部表面定義一個(gè)空氣導(dǎo)管，內(nèi)部表面與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱 能。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。熱交換結(jié)構(gòu)包括位于空 氣導(dǎo)管內(nèi)的翅片，增加表面積與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能。內(nèi)部表 面定義一個(gè)伸長(zhǎng)的空氣導(dǎo)管，內(nèi)部表面形成此伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管的側(cè)壁。在一 些例子里， 一部分內(nèi)部表面和一部分外部表面中的至少一個(gè)表面包括一個(gè)
金屬表面o
熱交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)結(jié)構(gòu)部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件上的材料薄
層，材料薄層的厚度小于100pm。熱交換結(jié)構(gòu)的一部分內(nèi)部表面和一部分 外部表面中的至少一個(gè)表面包括一個(gè)材料薄層表面。此材料薄層包括一種 陶瓷材料。陶瓷材料可以包括氧化鋁、氮化鋁、碳化鋁、氧化鈹、氮化鈹、 碳化鈹、氧化鋰、氮化鋰、碳化鋰、氧化鎂、氮化鎂、碳化鎂、碳化硅、 氧化硅、氮化硅、碳化鈦、氧化鈦、氮化鈦、碳化鋅、氧化鋅、氮化鋅、 碳化鋯、氮化鋯和氧化鋯中的至少一種材料。在一些例子里，陶瓷材料包 括氧化鋁、氮化鋁、碳化鋁、氧化鈹、氮化鈹、碳化鈹、氧化鋰、氮化鋰、 碳化鋰、氧化鎂、氮化鎂、碳化鎂、碳化硅、氧化硅、氮化硅、碳化鈦、氧化鈦、氮化鈦、碳化鋅、氧化鋅、氮化鋅、碳化鋯、氮化鋯和氧化鋯中 的至少兩種材料的組合物。
內(nèi)部表面包括一個(gè)大體等溫的表面。因?yàn)闊峥諝飧×Γ諝鈱?dǎo)管內(nèi) 的空氣流動(dòng)增強(qiáng)了，使冷空氣被抽入空氣導(dǎo)管的第一開口、熱空氣被抽出 空氣導(dǎo)管的第二開口。外部表面和內(nèi)部表面都是散熱表面。熱源包括發(fā)光 二極管。熱交換結(jié)構(gòu)在空氣導(dǎo)管墻上至少有一個(gè)孔，以方便冷空氣進(jìn)入空 氣導(dǎo)管，該孔被隔開遠(yuǎn)離空氣導(dǎo)管的兩端。該孔的大小和形狀被設(shè)計(jì)成允 許冷空氣進(jìn)入空氣導(dǎo)管并調(diào)節(jié)空氣導(dǎo)管內(nèi)氣流速度，以達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的熱 交換比率。當(dāng)空氣導(dǎo)管被水平安置時(shí)，該孔也允許熱空氣離開空氣導(dǎo)管。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)，其有一個(gè)結(jié) 構(gòu)部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件至少一部分表面上的陶瓷材料薄層，陶瓷材
料薄層的厚度小于lOO[un。熱交換結(jié)構(gòu)有一外部表面和一內(nèi)部表面，內(nèi)部
表面定義一個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管，內(nèi)部表面與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能。 本裝置包括分布在熱交換結(jié)構(gòu)外部表面上的熱源。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。陶瓷材料薄層包括第一 子層和第二子層，其中第一子層包括空氣分子不能滲透的一個(gè)固體層，第 二子層有空氣分子至少部分可滲透的一個(gè)多孔結(jié)構(gòu)。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)，其有第一熱 交換表面和第二熱交換表面，其中一部分第一熱交換表面與熱源交換熱能， 且第二熱交換表面定義一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管。，個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng) 的空氣從第二熱交換表面帶走熱能。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。熱交換結(jié)構(gòu)包括位于一 個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管中的至少一個(gè)空氣導(dǎo)管內(nèi)的熱交換翅片。熱交換翅片沿 著與一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管的伸長(zhǎng)方向平行的一個(gè)方向校直排列成行。本裝 置包括一有源設(shè)備以增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的氣流。有源設(shè)備包括一風(fēng)扇。有源 設(shè)備至少包括一臺(tái)空氣壓縮機(jī)和一個(gè)裝有壓縮空氣的容器之一，壓縮空氣 被注入一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管中的至少一個(gè)開口。有源設(shè)備調(diào)節(jié)空氣導(dǎo)管內(nèi) 的氣流以獲得一個(gè)最優(yōu)的熱交換比率。熱交換結(jié)構(gòu)包括一種金屬或一種金
屬合金。至少一部分第二熱交換表面涂敷一個(gè)厚度小于100微米的材料薄
層。材料薄層增加熱交換結(jié)構(gòu)和周圍空氣之間的熱交換系數(shù)。材料薄層包括一種陶瓷材料。陶瓷材料可以包括氧化鋁、氮化鋁、 碳化鋁、氧化鈹、氮化鈹、碳化鈹、氧化鋰、氮化鋰、碳化鋰、氧化鎂、 氮化鎂、碳化鎂、碳化硅、氧化硅、氮化硅、碳化鈦、氧化鈦、氮化鈦、 碳化鋅、氧化鋅、氮化鋅、碳化鋯、氮化鋯和氧化鋯中的至少一種材料。 在一些例子里，陶瓷材料包括氧化鋁、氮化鋁、碳化鋁、氧化鈹、氮化鈹、 碳化鈹、氧化鋰、氮化鋰、碳化鋰、氧化鎂、氮化鎂、碳化鎂、碳化硅、 氧化硅、氮化硅、碳化鈦、氧化鈦、氮化鈦、碳化鋅、氧化鋅、氮化鋅、 碳化鋯、氮化鋯和氧化鋯中的至少兩個(gè)材料的合成物。
本裝置包括與一部分第一熱交換表面連接的熱源。熱源包括一個(gè)或 多個(gè)發(fā)光二極管。熱源包括一個(gè)分布式熱源，其分布在第一熱交換表面上。 第二熱交換表面包括一個(gè)大體等溫的表面。因?yàn)闊峥諝飧×Γ估淇諝獗?抽入空氣導(dǎo)管的第一開口、熱空氣被抽出空氣導(dǎo)管的第二開口，促進(jìn)空氣 導(dǎo)管內(nèi)的空氣流動(dòng)。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)裝置包括一個(gè)熱管和一個(gè)熱交換單元， 熱交換單元與此熱管交換熱能并與周圍空氣交換熱能。此熱交換單元定義 一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管， 一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣從熱交換單元帶 走熱能。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。熱管包括一密封住液體 的外罩。熱管外罩和熱交換單元由相同材料制成。熱管外罩和熱交換單元 由一片金屬制成。熱交換單元用于傳遞熱源的熱能到周圍空氣，而不需要 使用風(fēng)扇。本裝置包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管，其連接到熱管并散熱到熱 管。通過熱空氣浮力，促進(jìn)空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣流動(dòng)，使冷空氣被抽入空氣 導(dǎo)管的第一開口、熱空氣被抽出空氣導(dǎo)管的第二開口。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)車燈包括一個(gè)具有一外部表面和一內(nèi)部 表面的熱交換結(jié)構(gòu)(內(nèi)部表面定義一個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管)，以及分布在熱交換 結(jié)構(gòu)外部表面上的光源。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。光源包括發(fā)光二極管。 當(dāng)車燈被安裝在車輛上時(shí)，空氣導(dǎo)管大體上是垂直方向。車燈包括一個(gè)風(fēng)
斗(air scoop)使空氣流向空氣導(dǎo)管開口。在一些例子里，車燈可以包括 一個(gè)密封住光源的防水隔箱和控制光源的電子元件。在一些例子里，車燈可以包括兩個(gè)防水隔箱密封住光源的第一防水隔箱和密封住電子元件以 控制光源的第二防水隔箱。熱交換結(jié)構(gòu)有一個(gè)允許信號(hào)線穿過的孔道，信 號(hào)線將光源連接到電子元件。孔道僅連接第一和第二防水隔箱，而不會(huì)接 觸到周圍空氣。
在另一個(gè)方面，通常， 一輛車包括一個(gè)車體、與車體連接的旋轉(zhuǎn)車 輪、 一臺(tái)驅(qū)動(dòng)車輪的發(fā)動(dòng)機(jī)、和一個(gè)照亮車前區(qū)域的頭燈。頭燈包括發(fā)光 二極管和一個(gè)具有一外部熱交換表面和一 內(nèi)部熱交換表面的熱交換結(jié)構(gòu)。 發(fā)光二極管連接到外部熱交換表面，內(nèi)部熱交換表面定義一個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo) 管，其中伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣從內(nèi)部熱交換表面帶走熱。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。熱交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)復(fù)
合材料基板，復(fù)合材料基板包括一個(gè)基板和一個(gè)厚度小于100pim的材料薄
層。材料薄層包括一種陶瓷材料。
在另一個(gè)方面，通常， 一個(gè)光源包括一個(gè)具有一外部表面和內(nèi)部表 面的熱交換結(jié)構(gòu)(內(nèi)部表面定義空氣導(dǎo)管，空氣導(dǎo)管沿著與外部表面平行 的第一方向被隔開)，以及與熱交換結(jié)構(gòu)外部表面連接的發(fā)光設(shè)備陣列。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征?？諝鈱?dǎo)管沿著與外部表 面平行的第二方向被伸長(zhǎng)。光源包括發(fā)光二極管。
在另一個(gè)方面，通常， 一種方法包括從一個(gè)或多個(gè)熱源接收熱能， 將熱能從熱交換結(jié)構(gòu)的第一熱交換表面?zhèn)鬟f到此熱交換結(jié)構(gòu)的第二熱交換 表面，第二熱交換表面定義一個(gè)空氣導(dǎo)管，并在第二熱交換表面和空氣導(dǎo) 管內(nèi)流動(dòng)的空氣之間交換熱能。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。在熱交換表面和空氣導(dǎo) 管內(nèi)的空氣之間交換熱能包括從空氣導(dǎo)管內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)翅片散熱到空氣 導(dǎo)管內(nèi)的空氣中。本方法包括使用一風(fēng)扇以增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的氣流。本方 法包括注入壓縮空氣到空氣導(dǎo)管的一個(gè)開口 。本方法包括通過一個(gè)熱管從 一個(gè)或多個(gè)熱源傳遞熱能到第一熱交換表面。
在另一個(gè)方面，通常， 一種方法包括使用一片金屬制成一個(gè)熱交換 結(jié)構(gòu)和一個(gè)熱管外罩，熱交換結(jié)構(gòu)有一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管。實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。本方法包括涂敷一個(gè)厚
度小于100pm的材料薄層在熱交換結(jié)構(gòu)的至少一部分表面上。材料薄層包 括一種陶瓷材料。制造熱交換結(jié)構(gòu)和外罩包括使用一個(gè)擠壓工藝(extrusion process)來形成熱交換結(jié)構(gòu)和外罩。
在另一個(gè)方面，通常， 一種方法包括在一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)的第一表 面上以分布方式安置熱源，與如果將熱源集中安裝在第一表面的某個(gè)位置 上相比，使熱交換結(jié)構(gòu)的第二表面具有一個(gè)更小的溫度梯度，其中第二表 面定義一個(gè)空氣導(dǎo)管。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。安置熱源包括將熱源
分布在第一表面上使第二表面大體上是等溫的。本方法包括從第二表面散 熱到空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣中。安置熱源在第一表面上包括安置電子設(shè)備 在第一表面上。安置熱源在熱交換結(jié)構(gòu)的第一表面上包括將一個(gè)熱管貼附 連接到熱交換結(jié)構(gòu)，熱源包括不同部分的熱管。
在另一個(gè)方面，通常， 一種光源運(yùn)作的方法包括提供電源給一個(gè) 發(fā)光設(shè)備，將此發(fā)光設(shè)備的熱能傳遞到熱交換結(jié)構(gòu)的第一熱交換表面，從 第一熱交換表面?zhèn)鬟f熱能到熱交換結(jié)構(gòu)的第二熱交換表面上，第二表面定 義一個(gè)空氣導(dǎo)管，并從第二熱交換表面?zhèn)鬟f熱能到空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣。
實(shí)施本裝置可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。從第一熱交換表面?zhèn)鬟f 熱能到第二熱交換表面包括使第二熱交換表面大體上是等溫的。本方法包 括通過熱空氣浮力增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣流動(dòng)，使冷空氣被抽入空氣導(dǎo)管 的第一開口，熱空氣被抽出空氣導(dǎo)管的第二開口。
熱交換結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)可以包括以下一個(gè)或多個(gè)方面。當(dāng)熱交換結(jié)構(gòu)的 表面特性被改變以增加散熱表面的微米和/或納米結(jié)構(gòu)時(shí)，可以提高熱交換 結(jié)構(gòu)和周圍空氣之間的熱交換效率，而不需要使用風(fēng)扇，且不會(huì)增加熱交 換結(jié)構(gòu)的總體體積。熱交換結(jié)構(gòu)的表面特性可以被改變以增強(qiáng)空氣分子的 固體表面吸收和解吸勢(shì)。吸收和解吸的動(dòng)作可以在熱交換結(jié)構(gòu)表面上產(chǎn)生 微小湍流(turbulence),其能夠增強(qiáng)熱交換比率?？諝鈱?dǎo)管能夠產(chǎn)生一個(gè) 空氣泵效應(yīng)，以更快地移動(dòng)空氣獲得更有效的熱交換，而不需要使用風(fēng)扇， 且不會(huì)增加熱交換結(jié)構(gòu)的總體體積。一些專利申請(qǐng)通過引用已經(jīng)被結(jié)合到本文中。假如與結(jié)合的引用發(fā) 生矛盾，包括定義的本發(fā)明說明書將控制其范圍。
從以下描述和權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。
附圖概述


圖1-4顯示熱交換結(jié)構(gòu)。
圖5A顯示一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)部件和一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)。 圖5B是金屬結(jié)構(gòu)部件和薄陶瓷層的橫截面示意圖。 圖5C是圖5B陶瓷薄層表面上的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5D是金屬結(jié)構(gòu)部件和陶瓷薄層的橫截面圖片。 圖6-7是曲線圖。
圖8顯示一個(gè)具有陶瓷結(jié)構(gòu)層的熱交換結(jié)構(gòu)。
圖9是一個(gè)空氣導(dǎo)管示意圖。
圖IOA是一個(gè)汽車霧燈的爆炸圖。
圖10B顯示貼附在圖IOA霧燈的熱交換結(jié)構(gòu)上的電路設(shè)備。
圖IOC是圖10A燈的裝配圖。
圖IIA是一個(gè)前發(fā)光光源的爆炸圖。
圖IIB顯示圖IIA的發(fā)光二極管(LED)模塊。
圖IIC是圖IIA光源的裝配圖。
圖12A是一個(gè)側(cè)發(fā)光光源的爆炸圖。
圖12B是圖12A光源的裝配圖。.
圖13A是一個(gè)洗墻燈的爆炸圖。
圖13B顯示一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)上的電路設(shè)備。
圖13C是圖13A洗墻燈的裝配圖。發(fā)明詳述
具有空氣導(dǎo)管的熱交換結(jié)構(gòu)
參考圖1， 一個(gè)固體熱交換結(jié)構(gòu)100高效地從熱源112移走熱。此熱 交換結(jié)構(gòu)100是由具有高熱傳導(dǎo)系數(shù)的材料制成，并起到熱導(dǎo)管的作用， 將熱源112產(chǎn)生的熱量傳遞到周圍空氣或其它氣體。熱交換結(jié)構(gòu)100具有 外部熱交換表面118，它可以將熱量散發(fā)到周圍空氣。熱交換結(jié)構(gòu)100也 有內(nèi)部熱交換表面120，在伸長(zhǎng)的空氣導(dǎo)管102內(nèi)。
在此說明書里， 一個(gè)設(shè)備的"內(nèi)部表面"是指一個(gè)相對(duì)此設(shè)備總體 結(jié)構(gòu)內(nèi)部的表面。 一個(gè)熱源可以是一個(gè)熱發(fā)生器，例如，使用中的電子設(shè) 備如產(chǎn)生熱量的發(fā)光二極管(LEDs)。 一個(gè)熱源也可以是一個(gè)熱管的一部 分，該熱管從熱發(fā)生器傳遞熱到一個(gè)散熱表面。
內(nèi)部熱交換表面120可以散熱到空氣導(dǎo)管102內(nèi)流動(dòng)的空氣中。由 于以下描述的空氣泵效應(yīng)，穿過內(nèi)部熱交換表面120的空氣導(dǎo)管內(nèi)的氣流 比穿過外部熱交換表面118的氣流大?？諝鈱?dǎo)管102增強(qiáng)散熱，但不會(huì)增 加結(jié)構(gòu)100的總體體積。
每個(gè)空氣導(dǎo)管102都有兩個(gè)開口。在這個(gè)例子中，空氣導(dǎo)管大體上 垂直排列，空氣導(dǎo)管的第一開口是一個(gè)下開口 106，第二開口是一個(gè)上開 口 110。冷空氣104從下開口 106進(jìn)入空氣導(dǎo)管102，熱空氣108從上開口 IIO離開空氣導(dǎo)管102。
在一些例子里，熱源112沿著一個(gè)平行于空氣導(dǎo)管102的一個(gè)伸長(zhǎng) 方向(縱向方向)的方向124被分布在外部表面118上，從而保持內(nèi)部熱 交換表面120處于一個(gè)大體上等溫的狀態(tài)，即常溫。熱交換表面120的不 同部分之間的溫度差比熱交換表面120和周圍空氣之間的溫度差要小。由 于熱空氣浮力，當(dāng)空氣在空氣導(dǎo)管102內(nèi)上升時(shí)，空氣被內(nèi)部熱交換表面 120持續(xù)加熱，產(chǎn)生空氣泵效應(yīng)使空氣繼續(xù)上升。
在某些例子里，熱源112集中在外部熱交換表面118下部分附近，內(nèi) 部熱交換表面120的下部分具有更高的溫度，內(nèi)部熱交換表面120的上部 分具有更低溫度。當(dāng)空氣在空氣導(dǎo)管102內(nèi)上升時(shí)，由內(nèi)部熱交換表面120下部分加熱的空氣可以變得更冷，由于降低的空氣浮力促使空氣更慢地流 動(dòng)。
通過使用空氣導(dǎo)管102內(nèi)凸出的翅片114，可以增加空氣導(dǎo)管102內(nèi)
熱交換表面120的面積。翅片114在一個(gè)平行于空氣導(dǎo)管102的伸長(zhǎng)方向 的方向124上延伸，因此翅片114不會(huì)妨礙空氣流動(dòng)。
在一些例子里，熱交換結(jié)構(gòu)100，包括構(gòu)成空氣導(dǎo)管102的翅片和壁， 由具有高熱傳導(dǎo)性的單片金屬(例如鋁)形成，例如通過擠壓形成。通過 使用單片金屬，在固體熱交換結(jié)構(gòu)100內(nèi)沒有熱分解面，從而提高從熱交 換結(jié)構(gòu)100 —個(gè)表面(從熱源112接收熱量)到熱交換結(jié)構(gòu)100另一個(gè)表 面(散熱到空氣)的熱傳遞。
電子電路116可以被裝配在熱交換結(jié)構(gòu)100上，其中電路116與熱源 112相互作用。熱源112的例子包括發(fā)光二極管(LEDs)和微處理器。
在空氣導(dǎo)管102之間的熱交換結(jié)構(gòu)100的部分122可以是實(shí)心的。 部分122也可以是空心的，且包括液體(例如蒸餾水)，從而部分122起到 熱管的作用。在某些例子中，熱源112并不沿著方向124分布，例如當(dāng)僅 有一個(gè)熱源時(shí)，或熱源沿著與方向124成一個(gè)角度的方向被間隔分布，熱 管可以被用來沿著方向124分布熱，并在空氣穿過空氣導(dǎo)管102時(shí)，持續(xù) 加熱空氣導(dǎo)管102內(nèi)的空氣。
圖2顯示一部分熱交換結(jié)構(gòu)100的另一個(gè)視圖，包括內(nèi)部熱交換表 面120，其構(gòu)成空氣導(dǎo)管102的壁，和空氣導(dǎo)管102內(nèi)凸出的翅片114。
圖3顯示一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)130的例子，其使用熱管132從熱源112 傳遞熱到熱交換單元134。熱管132具有一個(gè)連接熱源112的下部分136 和一個(gè)連接熱交換單元134的上部分138。熱管132的上部分138可以被 設(shè)置在兩個(gè)熱交換單元134之間。熱交換單元134確定空氣導(dǎo)管102以增 強(qiáng)熱交換表面上的空氣流動(dòng)，類似于圖1內(nèi)的結(jié)構(gòu)100的空氣導(dǎo)管102。
熱管132包括液體(例如蒸餾水)，并通過液體蒸發(fā)和凝結(jié)使用蒸發(fā) 冷卻將下部分136的熱量傳遞到上部分138。上部分138起到熱交換單元 134上的分布式熱源的作用，以保持空氣導(dǎo)管102的壁大體上處于相同的溫度?？諝鈱?dǎo)管102的壁持續(xù)加熱空氣導(dǎo)管102內(nèi)的空氣，產(chǎn)生一個(gè)空氣
泵效應(yīng)使熱空氣在空氣導(dǎo)管102內(nèi)更快地上升。
在一些例子里，熱管102和熱交換單元134，例如通過一個(gè)擠壓工藝 被制成，其中熱管132和熱交換單元134由一個(gè)具有高熱傳導(dǎo)性的金屬(如 鋁)形成在一起。在一些例子里，熱管132可以，例如通過焊接(密封) 一些熱交換單元134的末端而制成。通過使用單片金屬，在固體熱交換結(jié) 構(gòu)130內(nèi)沒有熱阻，因此，與一個(gè)其中熱管132和熱交換單元134是連接 在一起的單獨(dú)部件的結(jié)構(gòu)相比，在熱交換結(jié)構(gòu)130內(nèi)的熱傳導(dǎo)更好，且從 熱源112到固體-空氣熱交換表面的熱傳遞更有效率。
'熱交換結(jié)構(gòu)130的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是熱管上部分在大體平行于空氣導(dǎo)管102 伸長(zhǎng)方向上排列。熱空氣在空氣導(dǎo)管內(nèi)上升，從而冷空氣從下面進(jìn)入空氣 導(dǎo)管，熱空氣從上面離開空氣導(dǎo)管。熱蒸汽在熱管內(nèi)上升，而凝結(jié)的液體 向下流。與熱管傳遞熱到散熱翅片的例子相比，其中熱管沿著一個(gè)鄰近散 熱片之間的氣流方向的垂直方向上排列，這樣使從熱源112到空氣導(dǎo)管102 內(nèi)的空氣的熱量傳遞更有效率。
圖4顯示一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)140的例子，其使用熱管142將熱源112 的熱傳遞到熱交換單元144。熱管142具有一個(gè)連接熱源112的下部分146 和夾在熱交換單元144之間的上部分148。熱交換單元144定義空氣導(dǎo)管 102以增強(qiáng)熱交換表面上的空氣流動(dòng)，類似于圖1結(jié)構(gòu)100的空氣導(dǎo)管102。 在靠近熱交換單元144底部的側(cè)面上有開口 150，以允許冷空氣流進(jìn)空氣 導(dǎo)管102。熱交換結(jié)構(gòu)140具有更多的熱交換單元144，且可以以一個(gè)更快 的速率散熱(與熱交換結(jié)構(gòu)100或130相比)。
商業(yè)上可用的熱仿真軟件，例如來自英國(guó)Hampton Court的Flomerics Group PLC公司的FLOTHERM，可以被用來優(yōu)化熱管138的大小、熱交 換單元134的大小和數(shù)目、以及空氣導(dǎo)管102的入口和出口位置。這些參 數(shù)部分依賴于空氣導(dǎo)管102的幾何結(jié)構(gòu)、熱交換結(jié)構(gòu)140的材料、以及熱 源112的正常運(yùn)作溫度。
在一些例子里，熱管142和熱交換單元144是通過一個(gè)擠壓工藝而 制成，其中熱管132和熱交換單元134由具有高熱傳導(dǎo)性的單片金屬(例 如鋁)形成。通過使用單片金屬，在固體熱交換結(jié)構(gòu)140內(nèi)沒有熱阻，因此在熱交換結(jié)構(gòu)140內(nèi)的熱傳導(dǎo)更好，且從熱源112到固體-空氣熱交換表 面的熱傳遞更有效率。
作為依照熱空氣自然浮力使用熱泵的一個(gè)替代選擇，可以注射壓縮
空氣進(jìn)入熱交換結(jié)構(gòu)100、 130或140的空氣導(dǎo)管102的下開口。當(dāng)壓縮空 氣膨脹和減壓到室內(nèi)壓力時(shí)，壓縮空氣吸收熱，進(jìn)一步增強(qiáng)從固體熱交換 結(jié)構(gòu)100、 130或140的固體-空氣熱交換表面120的熱消除。 一臺(tái)壓縮空 氣的壓縮機(jī)可以被放置在離熱交換結(jié)構(gòu)100、 130或140的一個(gè)距離上，且 一個(gè)導(dǎo)管可以輸送壓縮空氣到空氣導(dǎo)管102的下開口。壓縮空氣也可以由 一個(gè)壓縮空氣容器提供。
以上所述的熱交換結(jié)構(gòu)，如100(圖1)、 130 (圖3)和140 (圖4)， 可以與風(fēng)扇或不與風(fēng)扇一起使用。需要注意的是， 一個(gè)更高的風(fēng)扇速度不 一定產(chǎn)生更好的熱傳遞。對(duì)于一個(gè)給定結(jié)構(gòu)的熱交換結(jié)構(gòu)100、 130或140， 當(dāng)與風(fēng)扇一起使用時(shí)，可以調(diào)整風(fēng)扇速度以獲得一個(gè)最佳熱交換比率。
對(duì)熱交換結(jié)構(gòu)100、 130和140而言，當(dāng)空氣導(dǎo)管102是長(zhǎng)的、且在 空氣導(dǎo)管壁和空氣導(dǎo)管內(nèi)空氣之間的熱交換比率很大時(shí)，空氣導(dǎo)管內(nèi)的壓 力(特別是靠近上開口 110)比周圍大氣壓力低。離開上開口 110的熱空 氣氣流可能被更高的周圍大氣壓力阻礙，降低在空氣和空氣導(dǎo)管壁之間的 熱交換效率。
在一些例子里，熱交換結(jié)構(gòu)100包括在空氣導(dǎo)管102側(cè)壁上的孔， 以允許冷空氣進(jìn)入空氣導(dǎo)管中間部分，并與熱空氣混合。這樣減少空氣導(dǎo) 管102內(nèi)的熱空氣溫度，降低在離開上開口 110的熱空氣和上開口 110外 的周圍空氣之間的壓力差，可以產(chǎn)生更好的散熱。
在一些例子里，熱交換結(jié)構(gòu)(例如100)可以被定向，因此熱管102 被水平安置，開口 106和110處于相同的高度。在這樣的例子中，孔可以 促進(jìn)空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣流動(dòng)。 一個(gè)水平安置的空氣導(dǎo)管可以具有的熱交換 效率，例如，大約是垂直安置的相同空氣導(dǎo)管的50%到90%的熱交換效率， 取決于空氣導(dǎo)管大小和熱交換結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)性。
在圖1和圖3的例子中，可以分別在熱交換結(jié)構(gòu)100和130的熱交 換表面118上鉆孔。在圖4的例子中，可以將熱交換單元144制造得比熱管148長(zhǎng)，從而可以在延伸到熱管148之外的熱交換單元144的外壁上鉆 孔。
孔的大小、數(shù)目和位置部分依賴于空氣導(dǎo)管的幾何結(jié)構(gòu)、熱交換結(jié) 構(gòu)的材料、以及熱源112的正常運(yùn)作溫度。商業(yè)上可用的熱仿真軟件，如 FLOTHERM ，可以被用來確定孔的大小、數(shù)目和位置。
改變表面特性
熱交換結(jié)構(gòu)100、 130或140的固體-空氣熱交換表面包括表面120 和面向空氣導(dǎo)管102的翅片114的表面以及外部表面118。在一些例子里， 固體-空氣熱交換表面可以涂敷一種材料薄層，例如一種陶瓷材料，以改變 固體熱交換結(jié)構(gòu)的表面特性，增強(qiáng)與空氣分子的熱交換。例如，涂層陶瓷 材料的厚度可能小于100拜。
改變表面特性也適用于需要良好的固體-空氣熱傳導(dǎo)性的其它結(jié)構(gòu)。
材料薄層可以包括以下兩者之一或兩者兼有(a) —個(gè)多針形微米和 /或納米結(jié)構(gòu)，和(b) —個(gè)多孔形微米和/或納米結(jié)構(gòu)。通過采用材料薄層， 可以改變固體結(jié)構(gòu)的表面能量以(l)提高微米表面面積，同時(shí)保持宏觀表 面尺寸，和(2)改變空氣分子捕陷(trapping)/脫陷(de-trapping)(吸收/解吸) 的固體表面勢(shì)以獲得更好的熱傳遞。涂敷在熱交換結(jié)構(gòu)上的材料薄層不僅 增加有效的表面熱交換面積，而且改變空氣分子與熱交換結(jié)構(gòu)表面相互作 用的方式，從而增強(qiáng)熱交換結(jié)構(gòu)的能力與周圍空氣交換熱。
參考圖5A，通過將陶瓷薄層162涂敷到一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)部件160，構(gòu) 造一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)164。金屬結(jié)構(gòu)部件160是剛性的，確定了熱交換結(jié)構(gòu) 164的結(jié)構(gòu)。陶瓷薄層162改變了金屬結(jié)構(gòu)部件160的表面屬性。
通過一個(gè)微弧氧化電鍍工藝，陶瓷薄層162可以被涂敷在金屬結(jié)構(gòu) 部件160上，其中被用來形成陶瓷薄層162的某些化學(xué)品被混合到電鍍工 藝?yán)锸褂玫碾娊庖褐?。化學(xué)品的成分包括氧化鋁、氮化鋁、碳化鋁、氧化 鈹、氮化鈹、碳化鈹、氧化硼、氧化鉿、氧化鋰、氮化鋰、碳化鋰、氧化 鎂、氮化鎂、碳化鎂、碳化硅、氧化硅、氮化硅、碳化鈦、氧化鈦、氮化鈦、碳化鋯、氮化鋯、氧化鋯、氧化鋅、碳化鋅和氮化鋅中的一種或多種。 這些成分也可以包括碳。
金屬結(jié)構(gòu)部件160可以由單種金屬制成，如鋁、鈹、鋰、鎂、鈦、 鋯或鋅。金屬結(jié)構(gòu)部件160也可以由合金制成，如鋁、鎂、鈦、鋯和鋅中 的至少兩種材料的合金。
陶瓷材料薄層可以由例如氧化鋁、氮化鋁、碳化鋁、氧化鈹、氮化 鈹、碳化鈹、氧化硼、碳、碳化鉿、氧化鉿、碳化鋰、氮化鋰、氧化鋰、 碳化鎂、氧化鎂、氮化鎂、碳化硅、氧化硅、氮化硅、碳化鈦、氧化鈦、 氮化鈦、氧化鋯、氮化鋯、碳化鋯、碳化鋅、氧化鋅或氮化鋅制成。陶瓷 材料薄層也可以由碳化鋁、氧化鋁、氮化鋁、碳化鈹、氧化鈹、氮化鈹、 氧化硼、碳、碳化鉿、氧化鉿、碳化鋰、氮化鋰、氧化鋰、碳化鎂、氧化 鎂、氮化鎂、碳化硅、氧化硅、氮化硅、碳化鈦、氧化鈦、氮化鈦、碳化 鋅、氧化鋅、氮化鋅、氧化鋯、碳化鋯和氮化鋯中的兩種、三種或多種材 料的合成物制成。
參考圖5B，在一些例子里，電鍍工藝使一個(gè)具有多孔形和多針形結(jié) 構(gòu)的陶瓷薄層162形成在金屬結(jié)構(gòu)部件160上。在一些例子里，陶瓷薄層 162包括第一子層166和第二子層168。第一子層166是一個(gè)空氣分子不能 滲透的固體陶瓷薄層，且可以具有一個(gè)小于10微米的厚度。在一些例子里， 第一子層166小于5微米。第二子層168是一個(gè)空氣分子可部分滲透的海 綿狀的多孔層，且具有一個(gè)小于100微米的厚度。在一些例子里，第二子 層168小于25微米。第二子層168具有多孔結(jié)構(gòu)，其有幾微米直徑的空間。 空間形狀可以是不規(guī)則的。多孔形結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁可以是從亞微米到微米的范 圍。
每個(gè)子層166和168可以由一種陶瓷材料或一種陶瓷合成物制成。 例如，子層166和168可以由包括碳、氧化硅、氧化鋁、氧化硼、氮化鈦 和氮化鉿的陶瓷合成物制成。
圖5C顯示第二子層162的一個(gè)表面169的放大圖。表面169具有高 度小于250納米且直徑小于1微米(范圍從幾納米到幾百納米)的多針形 結(jié)構(gòu)167。圖5D是金屬層164和陶瓷薄層162的橫截面圖片。在這個(gè)例子中， 薄層162的厚度大約是78微米?？梢栽趫D片的下部、暗部分和上部、亮部 分之間界面上看見第一子層166。多針形結(jié)構(gòu)167太小以至于在圖片上看 不到。
熱交換結(jié)構(gòu)164是一個(gè)良好的電絕緣體(由于表面上的陶瓷薄層)， 也是一個(gè)良好的熱導(dǎo)體。由于良好的電絕緣特性，熱交換結(jié)構(gòu)164可以被 用作印刷電路板。例如，涂樹脂銅箔可以被粘附在熱交換結(jié)構(gòu)164的表面， 并被蝕刻以形成信號(hào)線和焊點(diǎn)。電子電路和半導(dǎo)體設(shè)備可以被焊接到焊點(diǎn) 上。未被銅信號(hào)線覆蓋的部分熱交換結(jié)構(gòu)164暴露在周圍空氣中，并提供
更好的散熱(與一個(gè)由絕緣體材料制成的電路板相比)。
陶瓷薄層162可以增加有效的表面熱交換面積，并改變空氣分子與 固體結(jié)構(gòu)表面相互作用的方式。陶瓷層可以具有多針形微米和/或納米結(jié) 構(gòu)，和/或多孔形微米和/納米結(jié)構(gòu)。多孔形結(jié)構(gòu)允許空氣滲入薄層。多針 形和/或多孔形結(jié)構(gòu)可以增加微米表面積，并改變空氣分子捕陷/脫陷(吸 收/解吸)的固體表面勢(shì)，以便在熱交換固體表面和周圍空氣之間更好地?zé)?傳遞。
除了涂敷一種陶瓷材料薄層在金屬結(jié)構(gòu)部件160上，金屬結(jié)構(gòu)部件 160也可以涂敷一種陶瓷合成材料，其包括兩種或多種陶瓷材料，同樣使 用微弧氧化電鍍工藝，使用在電解液內(nèi)具有懸浮納米陶瓷材料的一種改進(jìn) 的電解液。
不受限于準(zhǔn)確性，以下是一個(gè)理論為什么改變固體-空氣熱交換表
面的表面勢(shì)可以增強(qiáng)從固體表面到空氣分子的熱傳遞。
固體內(nèi)的熱能顯現(xiàn)為固體內(nèi)的分子振動(dòng)，氣體內(nèi)的熱能顯現(xiàn)為氣體 分子的動(dòng)能。當(dāng)氣體分子開始接觸到固體表面上的分子時(shí)，能量可以從固 體分子傳遞到氣體分子，從而固體分子降低振動(dòng)，氣體分子增加動(dòng)能。通 過增加固體和氣體分子之間的相互作用，可以增強(qiáng)從固體分子到氣體分子 的熱能傳遞。
圖6顯示 一個(gè)曲線170，其表現(xiàn)固體表面勢(shì)和離固體表面的距離之 間的關(guān)系。在遠(yuǎn)離固體表面的距離上(例如大于l微米)，表面勢(shì)接近O。在更靠近固體表面的位置上(如在點(diǎn)P上)，表面勢(shì)是負(fù)的。當(dāng)?shù)焦腆w表
面的距離是一個(gè)特定值Zm時(shí)(如在點(diǎn)Q上)，表面勢(shì)有一個(gè)最低值D。 在比Zm更靠近的位置上(如在點(diǎn)R上)，表面勢(shì)增加并變成正的。對(duì)金 屬而言，如鋁合金，Zm值可以在10nm到100nm范圍內(nèi)。
曲線170顯示，在固體表面的附近(例如在100nm內(nèi))，有一個(gè)可以 "捕陷"具有低動(dòng)能的空氣分子的"勢(shì)阱"。對(duì)處于固體表面附近且具有小 于D動(dòng)能的空氣分子，空氣分子在靠近固體表面上可以被捕陷，因?yàn)樗鼈?的動(dòng)能不足以克服固體的負(fù)表面勢(shì)。與在更遠(yuǎn)距離上(例如超過1微米) 的空氣分子相比，被捕陷的空氣分子被更密集地?cái)D在勢(shì)阱內(nèi)。越多密集擠 壓的空氣分子在勢(shì)阱內(nèi)移動(dòng)，與固體分子碰撞的概率越高，促使能量從固 體分子傳遞到空氣分子。如果空氣分子具有的動(dòng)能增加到一個(gè)足以克服負(fù) 表面勢(shì)的水平，空氣分子可以"脫陷"并逃離勢(shì)阱，從固體帶走熱能。
圖7顯示在不同溫度上給定數(shù)目顆粒的麥克斯韋-玻爾茲曼 (Maxwell-Boltzmann)能量分布。曲線180、 182、和184分別代表在溫度 Tl、 T2、和T3上顆粒的能量分布，其中TKT2〈T3。在曲線180下的 陰影部分186、 188和190的總和代表在溫度Tl上能量等于或小于El的 顆粒份額。類似地，在曲線182下的陰影部分188和190的總和代表在溫 度T2上能量等于或小于El的顆粒份額，且在曲線184下的陰影部分190 代表在溫度T32上能量等于或小于El的顆粒份額。陰影部分186、 188和 190顯示，當(dāng)溫度上升時(shí)，具有等于或小于E1的能量的顆粒百分比降低。
一個(gè)顆粒的動(dòng)能與該顆粒速度的平方成比例增加。圖7顯示，當(dāng)溫 度上升時(shí)，動(dòng)能小于某值的顆粒比率減少?？紤]一種狀況，其中具有溫度 Tl的空氣分子開始接觸一個(gè)熱的固體表面，并被此熱固體表面加熱。最初, 較大比例的冷空氣分子具有較低的動(dòng)能，其被捕陷到勢(shì)阱內(nèi)。在能量從固 體被傳遞到空氣分子之后(例如通過聲子振動(dòng))，空氣分子的溫度增加到 T3。在勢(shì)阱內(nèi)的一部分空氣分子(由陰影部分186和188顯示)獲得足夠 能量以離開勢(shì)阱，從固體帶走能量。通過持續(xù)提供較冷空氣分子以補(bǔ)充逃 離勢(shì)阱的被加熱的空氣分子，熱能可以被持續(xù)地從固體表面?zhèn)鬟f到空氣分 子。通過改變固體表面勢(shì)，例如通過使勢(shì)阱變得"更深"(也就是最小表 面勢(shì)D變得更負(fù))，或改變勢(shì)曲線的形狀，可以增強(qiáng)固體和空氣分子之間 的相互作用，從而更多空氣分子可以被捕陷到勢(shì)阱內(nèi)。可以改變表面勢(shì)以 增加低能量空氣分子的"捕陷比率"，來增加固體-空氣分子接觸的密度， 并增加從固體帶走能量的高能量空氣分子的"逃離比率"。
參考5A，涂敷陶瓷薄層162在金屬結(jié)構(gòu)部件160上具有降低金屬結(jié) 構(gòu)部件160表面勢(shì)的作用，使得勢(shì)阱變得更深。另外，陶瓷層162具有多 針形和/或多孔形特征，可以增加空氣分子與固體表面上的分子相互作用的 面積，進(jìn)一步增強(qiáng)固體和空氣分子之間的熱交換。在一些例子里，陶瓷薄 層162可以有一個(gè)l(Hun的厚度。熱交換結(jié)構(gòu)164的固體-空氣熱交換系數(shù) 可以比單獨(dú)的金屬結(jié)構(gòu)部件160的固體-空氣熱交換系數(shù)大5倍之多。
使用一個(gè)包括12個(gè)1瓦的發(fā)光二極管(LEDs)的光源，它們被安裝 在一個(gè)具有3x3英寸2面積的熱交換結(jié)構(gòu)164上，進(jìn)行試驗(yàn)。熱交換結(jié)構(gòu) 164是使用一個(gè)鋁基板160和薄陶瓷層162制成，而薄陶瓷層162由碳、 氧化硅、鋁、氧化硼、氮化鈦和氮化鉿制成。薄陶瓷層162包括多針形微 米和納米結(jié)構(gòu)和多孔形微米和納米結(jié)構(gòu)。當(dāng)在一個(gè)溫度處于大約23到28 攝氏度之間的露天環(huán)境內(nèi)打開所有12個(gè)1瓦的發(fā)光二極管(LEDs)時(shí)， 沒有使用風(fēng)扇，在熱交換結(jié)構(gòu)164上最熱點(diǎn)的溫度不大于62攝氏度。發(fā)光 二極管(LEDs)接通龜源6周，在光輸出上沒有明顯的下降。
在一些例子里，發(fā)光二極管(LEDs)可以被粘貼在熱交換結(jié)構(gòu)164 上。發(fā)光二極管(LEDs)也可以被焊接到焊點(diǎn)或信號(hào)線上，焊點(diǎn)或信號(hào)線 由銅片制成并被粘附到熱交換結(jié)構(gòu)164上。
使用一個(gè)光源，其包括一個(gè)具有發(fā)光二極管(LEDs)的12瓦的光模 塊，進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)發(fā)光二極管大概是0.75瓦，且被安裝在一個(gè)具有空氣 導(dǎo)管的熱交換結(jié)構(gòu)上，如圖1所示。熱交換結(jié)構(gòu)的尺寸大約是2英寸x3英 寸><8.2毫米?？諝鈱?dǎo)管壁的厚度是1.6毫米，且空氣導(dǎo)管橫截面是一個(gè)大 約5毫米x5毫米的正方形形狀。每個(gè)空氣導(dǎo)管有四個(gè)翅片，每個(gè)翅片大概 是2毫米寬，從空氣導(dǎo)管四個(gè)壁之一凸出來。在一個(gè)被擠壓的鋁合金(Al 6061)上，涂敷一層由碳、氧化硅、鋁、氧化硼、氮化鈦和氮化鉿(例如參見圖5A的162)制成的陶瓷薄層(厚度大概是20微米)，而制成熱交換
結(jié)構(gòu)。陶瓷薄層包括多針形微米和納米結(jié)構(gòu)和多孔形微米和納米結(jié)構(gòu)。
當(dāng)在一個(gè)露天環(huán)境內(nèi)打開功率小于15瓦特的光模塊時(shí)，沒有使用風(fēng) 扇，在熱交換結(jié)構(gòu)上最熱點(diǎn)的溫度不大于60攝氏度。發(fā)光二極管(LEDs) 接通電源10周，在光輸出上沒有明顯的退化。當(dāng)在一個(gè)溫度大約在23到 28攝氏度之間的露天環(huán)境內(nèi)打開功率為20瓦特的光模塊時(shí)，沒有使用風(fēng) 扇，在熱交換結(jié)構(gòu)上最熱點(diǎn)的溫度不大于75攝氏度。發(fā)光二極管(LEDs) 接通電源8周，在光輸出上沒有明顯的下降。
有效的散熱對(duì)發(fā)光二極管(LEDs)來說是很重要的，因?yàn)榘l(fā)光二極 管(LEDs)的輸出功率經(jīng)常隨溫度上升而下降。當(dāng)溫度達(dá)到一個(gè)臨界溫度 例如大于130攝氏度時(shí)，發(fā)光二極管(LEDs)的輸出可能會(huì)降低到接近O。 熱交換結(jié)構(gòu)164方便發(fā)光二極管(LEDs)有效地散熱，使得發(fā)光二極管 (LEDs)具有更高的輸出(即更亮)和更長(zhǎng)的壽命。
圖5A的熱交換結(jié)構(gòu)164不僅有一個(gè)較好的固體-空氣熱交換效率， 而且有一個(gè)較好的固體-液體熱交換效率。從固體到液體的熱傳遞，和從液 體到固體的熱傳遞，可以通過陶瓷薄涂層162得到增強(qiáng)。
熱交換結(jié)構(gòu)164比單獨(dú)使用金屬結(jié)構(gòu)部件160可以更快地散熱到周 圍的空氣中。如果周圍空氣的溫度高于固體的溫度，從周圍空氣到熱交換 結(jié)構(gòu)164的熱傳遞也將更快。換句話說，熱交換結(jié)構(gòu)164比單獨(dú)使用金屬 結(jié)構(gòu)部件160更快地從周圍空氣吸收熱。
熱交換結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
以下例子的是發(fā)光設(shè)備包括高功率發(fā)光二極管(LEDs)和熱交換結(jié) 構(gòu)，在結(jié)構(gòu)層上使用空氣導(dǎo)管和薄陶瓷涂層。
圖10A是一個(gè)可以安裝在車上的汽車霧燈220的爆炸示意圖。霧燈 220包括連接到一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)228的高功率發(fā)光二極管(LEDs)的一個(gè) 排列。在一些例子里，熱交換結(jié)構(gòu)228具有一個(gè)陶瓷材料薄涂層，類似于 圖5A中顯示的那種。如之前討論的，陶瓷材料薄涂層改善熱交換結(jié)構(gòu)228的熱交換效率。熱交換結(jié)構(gòu)228具有空氣導(dǎo)管224，以產(chǎn)生一個(gè)空氣泵效 應(yīng)，使空氣更快地移動(dòng)達(dá)到更有效的熱交換。
熱交換結(jié)構(gòu)228可以通過一個(gè)兩步過程制成。第一步，使用金屬或 金屬合金來形成一個(gè)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有外壁來安裝發(fā)光二極管(LEDs) 222 和內(nèi)壁來定義空氣導(dǎo)管。第二步，使用一個(gè)電鍍工藝，在結(jié)構(gòu)表面形成一 個(gè)陶瓷材料薄層。
在一些例子里，霧燈220被安裝在車上，使空氣導(dǎo)管224大體上垂 直定位。當(dāng)車不在移動(dòng)時(shí)，陶瓷材料薄涂層和空氣導(dǎo)管可以方便有效地散 熱。當(dāng)車正在移動(dòng)時(shí)，氣流通風(fēng)口 226使空氣流向空氣導(dǎo)管224的下開口， 增加氣流，并進(jìn)一步增強(qiáng)散熱。
霧燈220包括一個(gè)前窗230、 一個(gè)玻璃透鏡232 (其聚焦LEDs222 陣列發(fā)出的光)、 一個(gè)支撐玻璃透鏡232的支架234和一個(gè)底殼236。例如， 玻璃透鏡232可以是一個(gè)菲涅耳透鏡(Fresnel lens)。 O型密封圈238是用 來避免濕氣和灰塵進(jìn)入霧燈220。螺釘240是用來將霧燈的組件緊固在一 起°
圖10B顯示電子電路設(shè)備242，其被安裝在熱交換結(jié)構(gòu)228的一個(gè)外 表面上。設(shè)備242控制發(fā)光二極管(LEDs)的運(yùn)作，例如，調(diào)節(jié)發(fā)光二極 管(LEDs)的亮度。
圖10C是一個(gè)汽車霧燈220的裝配圖。霧燈設(shè)計(jì)可以應(yīng)用到汽車前 燈和汽車日光燈，相應(yīng)地調(diào)整發(fā)光二極管(LEDs)的大小和瓦特?cái)?shù)。
圖11A是一個(gè)前發(fā)光光源250的爆炸圖。光源250可以被設(shè)計(jì)成符 合標(biāo)準(zhǔn)尺寸大小，如MR-16尺寸。光源250包括一個(gè)光罩258和幾個(gè)適 合光罩258尺寸的LED模塊254。每個(gè)LED模塊包括連接到熱交換結(jié)構(gòu) 256的發(fā)光二極管(LEDs) 252。在一些例子里，熱交換結(jié)構(gòu)256的表面 有一個(gè)陶瓷材料薄層以提高熱交換效率。熱交換結(jié)構(gòu)256有空氣導(dǎo)管增強(qiáng) 氣流。發(fā)光二極管(LEDs) 252被安置在空氣導(dǎo)管一端開口的附近。
使用螺栓260和螺母262，模塊254被緊固在一起。模塊254通過螺 釘264被固定到光罩258上。電子電路268被安裝在熱交換結(jié)構(gòu)256的側(cè)壁上以控制發(fā)光二極管(LEDs)。通過電線266提供電源給發(fā)光二極管 (LEDs)和電子電路268。
圖11B顯示LED模塊254的例子，其中發(fā)光二極管(LEDs)產(chǎn)生的 熱被鄰近空氣導(dǎo)管253帶走。在一些例子里，可以在空氣導(dǎo)管253的側(cè)壁 上形成孔255，以允許冷空氣流入空氣導(dǎo)管253內(nèi)，和/或允許熱空氣流出 空氣導(dǎo)管253。電子電路268的電子組件被安置在熱交換結(jié)構(gòu)256之間， 并充當(dāng)隔板以促進(jìn)空氣流動(dòng)。
圖11C是光源250的裝配圖。在一些例子里，定位安裝光源250，使 發(fā)光二極管(LEDs) 252朝向一個(gè)向下方向。冷空氣從靠近發(fā)光二極管
(LEDs) 252的空氣導(dǎo)管開口進(jìn)入，與空氣導(dǎo)管壁交換熱。熱空氣從空氣 導(dǎo)管另一端的開口離開?？梢孕薷墓庠吹脑O(shè)計(jì)以具有不同的大小和形狀。
圖12A是一個(gè)側(cè)發(fā)光光源270的爆炸圖。光源270可以被設(shè)計(jì)成符 合標(biāo)準(zhǔn)尺寸大小，如MR-16尺寸。光源270包括一個(gè)托架272以支撐六個(gè) LED模塊276。每個(gè)LED模塊276包括連接到熱交換結(jié)構(gòu)280的發(fā)光二極 管(LEDs) 278。在一些例子里，熱交換結(jié)構(gòu)280涂敷一個(gè)陶瓷材料薄層 以提高熱交換效率。熱交換結(jié)構(gòu)256有空氣導(dǎo)管286 (參考圖12B)以增 強(qiáng)空氣流動(dòng)。
在12A的例子中，托架272有6個(gè)支架腿，如274a和274b，統(tǒng)稱為 274。支架腿274有伸長(zhǎng)凹槽以容納LED模塊276的側(cè)邊。例如， 一個(gè)LED 模塊276的側(cè)邊由支架腿274a和274b的凹槽容納。電線292將光源270 連接到一個(gè)電源。 一個(gè)適配結(jié)構(gòu)293將電線292連接到托架272上的信號(hào) 線(未顯示)，以分配電源到LED模塊276。
在每個(gè)LED模塊276上，當(dāng)光源270裝配好時(shí)(參考圖12B)，發(fā)光 二極管(LEDs) 278是被安裝在熱交換結(jié)構(gòu)280朝外的側(cè)壁上。當(dāng)光源270 裝配好時(shí)，電子電路設(shè)備282是被安裝在熱交換結(jié)構(gòu)280朝內(nèi)的側(cè)壁上。
在一些例子里，可以在熱交換結(jié)構(gòu)280的壁上鉆孔，以允許冷空氣 進(jìn)入和熱空氣離開空氣導(dǎo)管。
圖12B是光源270的裝配圖。光源大小可以不同于MR-16。例如， 光源可以有三個(gè)支架腿、四個(gè)支架腿、八個(gè)支架腿等以形成不同的形狀。圖13A是一個(gè)洗墻燈294的爆炸圖。洗墻燈294包括連接到熱交換 結(jié)構(gòu)298的發(fā)光二極管296。在一些例子里，在熱交換結(jié)構(gòu)298上涂敷陶 瓷材料薄層以增強(qiáng)熱交換效率。熱交換結(jié)構(gòu)298有空氣導(dǎo)管300以增強(qiáng)空 氣流動(dòng)。
洗墻燈294包括一個(gè)前窗302、 一個(gè)玻璃透鏡304 (其聚焦發(fā)光二極 管296陣列發(fā)出的光)、一個(gè)支撐玻璃透鏡304的支架306、和一個(gè)底殼308。 0型密封圈310可以避免濕氣和灰塵進(jìn)入洗墻燈294內(nèi)。洗墻燈294內(nèi)有 兩個(gè)防水隔箱。前部防水隔箱密封住發(fā)光二極管(LEDs) 296，后側(cè)防水 隔箱密封住電源和控制發(fā)光二極管296的控制電路。在熱交換結(jié)構(gòu)298的 邊緣處有孔(在沒有空氣導(dǎo)管的地方)，可以將前側(cè)隔箱接通后側(cè)隔箱，允 許信號(hào)線將發(fā)光二極管296連接到電源和控制電路。信號(hào)線穿過的孔僅僅 接通兩個(gè)防水隔箱，并沒有接通到空氣導(dǎo)管200或外部周圍空氣。這樣確 保濕氣不進(jìn)入前側(cè)和后側(cè)隔箱。使用螺栓312和螺帽314將洗墻燈294的 組件緊固在一起。如圖13B所示，電子電路設(shè)備316 (如電源和控制電路) 安裝在熱交換結(jié)構(gòu)298的一個(gè)側(cè)壁上。
圖13C顯示洗墻燈294的裝配圖。這個(gè)設(shè)計(jì)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即提供一 個(gè)防水環(huán)境給發(fā)光二極管，并同時(shí)提供有效的散熱。這個(gè)設(shè)計(jì)也可以應(yīng)用 于街道照明燈。
在一些應(yīng)用中，電子電路設(shè)備316 (圖13B)可以與發(fā)光二極管安裝 在同側(cè)，并置于防水的環(huán)境內(nèi)。從而保護(hù)電子電路設(shè)備316免于潮濕。對(duì) 這些設(shè)計(jì)可以做多種改變。洗墻燈可以包括具有不同顏色的發(fā)光二極管， 可以使用控制電路來控制洗墻燈294的總體顏色和亮度。
另一個(gè)例子
以上描述是使用一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)部件作為例子，來描述一個(gè)涂敷有改 變熱交換結(jié)構(gòu)表面勢(shì)的材料薄層的熱交換結(jié)構(gòu)的有用特性。薄涂層也可以 應(yīng)用到其它類型的結(jié)構(gòu)部件以增強(qiáng)熱交換效率。
例如，參考圖8，熱交換結(jié)構(gòu)200包括一個(gè)陶瓷結(jié)構(gòu)部件202和一陶 瓷材料薄層204涂敷在此結(jié)構(gòu)部件202的每個(gè)側(cè)面。陶瓷結(jié)構(gòu)部件202可 以由氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦、氮化鈦、氧化鋯和氮化鋯制成。薄層204可以由氧化硅、鋁、氧化硼、氧化鉿、氧化鈦、氮化鈦、氧化鋯和氮化鋯 制成。陶瓷結(jié)構(gòu)部件202可以是一個(gè)分層的結(jié)構(gòu)(例如有層位于其它層的
頂端)或一個(gè)非分層的結(jié)構(gòu)。薄層204可以有多針形微米和/或納米結(jié)構(gòu)。
使用一個(gè)包括12個(gè)l瓦LEDs的光源，進(jìn)行試驗(yàn)，它們被安裝在一 個(gè)具有陶瓷結(jié)構(gòu)部件的平面熱交換結(jié)構(gòu)200上(圖8)。熱交換結(jié)構(gòu)200有 一個(gè)3x3英寸2的面積。熱交換結(jié)構(gòu)200包括一個(gè)陶瓷結(jié)構(gòu)部件202和一 陶瓷材料薄層204涂敷在結(jié)構(gòu)層202的一個(gè)側(cè)面上。結(jié)構(gòu)部件202是由氧 化鋁陶瓷制成，且每個(gè)薄層204是由氧化硅、鋁、氧化硼和氧化鉿制成。 薄層204有多針形微米和納米結(jié)構(gòu)。當(dāng)在一個(gè)溫度大約處于23到28攝氏 度之間的露天環(huán)境里打開所有12個(gè)1瓦的LEDs時(shí)，沒有使用風(fēng)扇，熱交 換結(jié)構(gòu)200上最熱點(diǎn)的溫度不大于87攝氏度。
申請(qǐng)中的美國(guó)專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)柺?0/828,154，申請(qǐng)日期為2004年 10月20日，名稱為"陶瓷合成物(Ceramic Composite)")描述薄涂層的 某些應(yīng)用，例如提供一個(gè)平坦表面。美國(guó)專利申請(qǐng)10/828,154的內(nèi)容通過 引用被結(jié)合到本文中。
涂敷陶瓷薄層到陶瓷結(jié)構(gòu)層上以形成熱交換結(jié)構(gòu)200的涂敷工藝與 美國(guó)專利申請(qǐng)10/828,154中描述的那種(工藝)相似。涂敷工藝內(nèi)使用的 陶瓷合成物可以被精細(xì)調(diào)整(例如通過調(diào)整每種成分材料的比例)，以至薄 陶瓷層204在其表面上有大約多于15%的針形(與美國(guó)專利申請(qǐng)10/828,154
中描述的陶瓷層相比)。涂敷工藝可以被調(diào)整，如改變溫度作為一個(gè)時(shí)間函 數(shù)，以至增加多針形結(jié)構(gòu)。
圖5A內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)部件160可以由一個(gè)由合成材料(如纖維增強(qiáng)鋁) 制成的結(jié)構(gòu)部件代替。在圖1、 3和4內(nèi)，空氣導(dǎo)管102不需要一定沿著相 同方向排列。例如，為了降低熱交換結(jié)構(gòu)100、 130和140的整體高度，空 氣導(dǎo)管可以傾斜一個(gè)相對(duì)于垂直方向的角度，且不同空氣導(dǎo)管可以斜向不 同方向和/或不同角度。
熱交換結(jié)構(gòu)可以被設(shè)計(jì)成使用特定類型的氣體來帶走熱量?？梢哉{(diào) 整涂敷薄陶瓷層162到金屬結(jié)構(gòu)部件160上的工藝，使得子層168有一個(gè) 多孔形結(jié)構(gòu)，讓特定類型的氣體分子至少部分可滲透。類似地，熱交換結(jié)構(gòu)可以被設(shè)計(jì)成使用特定類型的液體來帶走熱量。
可以調(diào)整涂敷薄陶瓷層162到金屬結(jié)構(gòu)部件160上的工藝，使得子層168
有一個(gè)多孔形結(jié)構(gòu)，讓特定類型的液體分子至少部分可滲透。
在一些例子里，第一子層166可以有允許氣體分子通過的裂縫或縫 隙。通常，相對(duì)于第二子層168，第一子層166對(duì)氣體分子大體上是不能 滲透的。
圖IOA、 IIA、 12A和13A內(nèi)顯示的光源可以有不同構(gòu)造，如有不同 大小和形狀。發(fā)光二極管(LEDs)可以由其它類型的發(fā)光設(shè)備取代。熱交 換結(jié)構(gòu)(例如圖10A中的228、圖11A中的254、圖12A中的276和圖13A 中的29S)可以由一個(gè)涂敷有陶瓷材料薄層的陶瓷結(jié)構(gòu)部件制成。在一些 例子里，結(jié)合使用熱管以增強(qiáng)傳熱和散熱。在一些例子里，有空氣導(dǎo)管就 足夠散熱，那么熱交換結(jié)構(gòu)可以由一種金屬或一種金屬合金制成。在一些 例子里，在熱交換結(jié)構(gòu)上有陶瓷材料薄涂層就足夠散熱，而不需要使用空 氣導(dǎo)管。
參考圖9， 一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)320例子包括一個(gè)有空氣導(dǎo)管324的熱交 換單元322，其中空氣導(dǎo)管324的一個(gè)壁上有一狹長(zhǎng)切口 326。熱交換單元 322有一個(gè)由金屬(例如鋁)制成的具有高熱傳導(dǎo)性的結(jié)構(gòu)部件。金屬結(jié) 構(gòu)部件涂敷有一陶瓷薄層以增強(qiáng)熱交換結(jié)構(gòu)320和周圍空氣之間的熱交 換。使用一種微弧氧化電鍍工藝，陶瓷薄層被涂敷到金屬結(jié)構(gòu)部件上。狹 長(zhǎng)切口 326方便進(jìn)行涂敷陶瓷薄層到金屬結(jié)構(gòu)部件上。在電鍍過程期間， 狹長(zhǎng)切口 326允許化學(xué)品形成陶瓷薄層并容易地涂敷在空氣導(dǎo)管壁上。在 陶瓷薄層被涂敷到金屬結(jié)構(gòu)部件之后， 一片薄的具有孔330的金屬板328 被貼在熱交換單元322上。冷空氣可以流經(jīng)孔330和切口 326進(jìn)入空氣導(dǎo) 管324。類似地，熱空氣可以通過切口 326和孔330流出空氣導(dǎo)管324。
可以修改圖3的熱交換結(jié)構(gòu)130，使得熱交換單元134有空氣導(dǎo)管 120，而其中每個(gè)空氣導(dǎo)管有一個(gè)壁是有狹長(zhǎng)切口的。 一個(gè)有孔的金屬板可 以被貼在熱交換單元134上，類似于圖9顯示的例子。在這個(gè)例子中，通 過使用擠壓工藝，熱交換單元134和熱管132可以由一片金屬制成，且金 屬板可以是另一片金屬。空氣導(dǎo)管不一定是直的。空氣導(dǎo)管壁可以是曲線的，那么空氣導(dǎo)管 遵循一個(gè)曲線路徑?？諝鈱?dǎo)管橫截面不一定是始終均勻一致的貫穿整個(gè)空 氣導(dǎo)管長(zhǎng)度。
應(yīng)該理解，前述是意在說明而不是限制由權(quán)利要求范圍定義的本發(fā) 明范圍。也有其它例子是屬于以下權(quán)利要求范圍之內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一個(gè)裝置，包括一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)，包括伸長(zhǎng)的空氣導(dǎo)管，每個(gè)空氣導(dǎo)管在空氣導(dǎo)管兩端上分別有第一開口和第二開口以允許空氣進(jìn)入和離開空氣導(dǎo)管，熱交換結(jié)構(gòu)包括一外部熱交換表面和內(nèi)部熱交換表面，外部熱交換表面被設(shè)計(jì)用于接收安裝在外部熱交換表面上的熱發(fā)生器的熱能，外部熱交換表面散發(fā)一部分從熱發(fā)生器接收的熱能，并傳遞另一部分熱能到內(nèi)部熱交換表面，內(nèi)部熱交換表面是在伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管內(nèi)，被設(shè)計(jì)成與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能，通過熱空氣浮力增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的氣流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中熱交換結(jié)構(gòu)包括位于空氣導(dǎo) 管內(nèi)的翅片以增加第二表面面積，與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中熱交換結(jié)構(gòu)包括一金屬結(jié)構(gòu) 部件，其連接第一熱交換表面與第二熱交換表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中外部熱交換表面和內(nèi)部熱交 換表面被一個(gè)厚度小于5mm的金屬壁隔離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中熱交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)結(jié)構(gòu)部 件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度小于 100(xm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括熱發(fā)生器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中熱發(fā)生器包括發(fā)光二極管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中熱發(fā)生器包括不同部分的電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括多個(gè)安裝結(jié)構(gòu)用以安裝熱 發(fā)生器，安裝結(jié)構(gòu)分布在熱交換結(jié)構(gòu)的外部表面上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中熱發(fā)生器包括電子設(shè)備，且 安裝結(jié)構(gòu)包括用于連接此電子設(shè)備的信號(hào)線。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中熱交換結(jié)構(gòu)在空氣導(dǎo)管的一 個(gè)壁上至少設(shè)置一個(gè)孔以允許冷空氣進(jìn)入空氣導(dǎo)管，此孔遠(yuǎn)離空氣導(dǎo)管的 兩端。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括一風(fēng)扇以增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi) 的空氣流動(dòng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括一個(gè)噴嘴用于接收壓縮空 氣并使壓縮空氣流到空氣導(dǎo)管的一個(gè)或多個(gè)開口。
14. 一個(gè)裝置，包括一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)結(jié)構(gòu)部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件表面上的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度小于100^irn。熱交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)伸長(zhǎng)的空氣導(dǎo)管,熱交換結(jié)構(gòu)有一外部熱交換表面 和一內(nèi)部熱交換表面，外部熱交換表面用來接收熱源的熱能，內(nèi)部表面位 于伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管內(nèi)，并用于與伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的周圍空氣交換熱能。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中陶瓷材料薄層包括空氣分 子基本上不能滲透的第一子層和空氣分子至少部分可以滲透的第二子層。
16. —個(gè)裝置，包括 ' 一個(gè)熱管，和一個(gè)與此熱管交換熱能并與周圍空氣交換熱能的熱交換單元，其中 熱交換單元包括一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管，在此一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的 空氣從此熱交換單元帶走熱能，此熱管的外罩和此熱交換單元的結(jié)構(gòu)部件由一塊金屬制成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中熱交換單元包括一個(gè)結(jié)構(gòu) 部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件上的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度小于100,。
18. —個(gè)裝置，包括 一個(gè)熱管，和一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管的熱交換單元，此熱交換單元用 于接收來自此熱管的熱能，并散發(fā)熱能到此一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的 空氣中，其中此熱管沿著此一個(gè)或多個(gè)空氣導(dǎo)管的袖長(zhǎng)方向準(zhǔn)直排列。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中熱管內(nèi)的熱蒸汽或液體與 空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣被一個(gè)厚度小于5mm的壁隔開。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中熱交換單元包括一個(gè)結(jié)構(gòu) 部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件上的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度小于 100拜。
21. —個(gè)車燈，包括 一個(gè)包括多個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管的熱交換結(jié)構(gòu)，此熱交換結(jié)構(gòu)包括一外部熱交換表面和內(nèi)部熱交換表面，此內(nèi)部熱交換表面是在空氣導(dǎo)管內(nèi)，并用于 與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能，和分布在熱交換結(jié)構(gòu)的外部表面上的光源，其中車燈被設(shè)計(jì)成通過外部熱交換表面和內(nèi)部熱交換表面將光源產(chǎn)生 的熱能散發(fā)到空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣中。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的車燈，還包括一個(gè)外殼以形成一個(gè)密 封住光源的防水隔箱。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的車燈，還包括兩個(gè)防水隔箱，它們由一個(gè)通道連接，其中一個(gè)隔箱密封住光源，另一個(gè)隔箱密封住電子元件以 控制光源，此通道允許信號(hào)線通過，信號(hào)線連接光源與電子元件。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的車燈，其中熱交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)結(jié)構(gòu) 部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件上的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度小于 廳拜。
25. —種MR-16燈，包括一個(gè)光源，包括至少一個(gè)發(fā)光二極管模塊，每個(gè)發(fā)光二極管模塊包括一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管，此熱交換結(jié)構(gòu) 包括一外部熱交換結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部熱交換表面，此內(nèi)部熱交換表面是在空 氣導(dǎo)管內(nèi)，用于與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能，和分布在此熱交換結(jié)構(gòu)的外部表面上的發(fā)光二極管， 其中每個(gè)發(fā)光二極管模塊被設(shè)計(jì)成通過外部熱交換表面和'內(nèi)部熱交換 表面將發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱能散發(fā)到空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的MR-16燈，其中發(fā)光二極管模塊被排 列成，使得不同發(fā)光二極管模塊的發(fā)光二極管基本上朝著相同方向。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的MR-16燈，其中發(fā)光二極管模塊被排 列成，使得不同發(fā)光二極管模塊的發(fā)光二極管朝著不同方向。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的MR-16燈，其中熱交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè) 結(jié)構(gòu)部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件上的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度 小于100pm。
29. —種洗墻燈，包括一個(gè)包括多個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管的熱交換結(jié)構(gòu)，熱交換結(jié)構(gòu)包括一外部熱交 換表面和內(nèi)部熱交換表面，此內(nèi)部熱交換表面是在空氣導(dǎo)管內(nèi)，用于與空 氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能，和分布在此熱交換結(jié)構(gòu)的外部表面上的發(fā)光二極管；其中洗墻燈被設(shè)計(jì)成通過外部熱交換表面和內(nèi)部熱交換表面將發(fā)光二 極管產(chǎn)生的熱能散發(fā)到空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的洗墻燈，還包括一個(gè)密封住發(fā)光二極 管的防水隔箱。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的洗墻燈，其中熱交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)結(jié)構(gòu)部件和一貼附在此結(jié)構(gòu)部件上的陶瓷材料薄層，陶瓷材料薄層的厚度小于lOO]irn。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的洗墻燈，還包括兩個(gè)防水隔箱，它們 由一個(gè)通道連接，其中一個(gè)隔箱密封住光源，另一個(gè)隔箱密封住電子元件 以控制光源，此通道允許信號(hào)線通過，此信號(hào)線連接光源與電子元件。
33. —種方法，包括在熱交換結(jié)構(gòu)的外部熱交換表面上接收熱發(fā)生器的熱能，熱交換結(jié) 構(gòu)包括多個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管，熱發(fā)生器沿著空氣導(dǎo)管的一個(gè)伸長(zhǎng)方向被安裝，從外部熱交換表面?zhèn)鬟f一部分熱能到熱交換結(jié)構(gòu)的內(nèi)部熱交換表 面，內(nèi)部熱交換表面是在空氣導(dǎo)管內(nèi)，和從內(nèi)部熱交換表面的散發(fā)熱量到空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣中，由于熱 空氣浮力使熱空氣上升。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，還包括使用一風(fēng)扇以增強(qiáng)空氣 導(dǎo)管內(nèi)的氣流。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，還包括注射壓縮空氣到空氣導(dǎo) 管的一個(gè)開口內(nèi)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中熱發(fā)生器包括電子設(shè)備。
37. —種方法，包括通過一個(gè)熱管將一個(gè)熱發(fā)生器的熱能傳遞到一個(gè)包括多個(gè)伸長(zhǎng)空氣 導(dǎo)管的熱交換結(jié)構(gòu)， 一部分熱管接觸熱交換結(jié)構(gòu)，熱交換結(jié)構(gòu)沿著空氣導(dǎo) 管伸長(zhǎng)方向準(zhǔn)直排列，和從熱交換結(jié)構(gòu)傳遞熱能到多個(gè)空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣中。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括通過一個(gè)厚度小于5mm 的壁，將熱管內(nèi)熱蒸汽或液體的熱能傳遞到空氣導(dǎo)管內(nèi)的周圍空氣中。
39. —種方法，包括使用一片金屬制作一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)和一個(gè)熱管外罩，此熱交換結(jié)構(gòu) 包括多個(gè)空氣導(dǎo)管和空氣導(dǎo)管內(nèi)的熱交換表面，此熱交換表面用于與空氣 導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱，由于熱空氣浮力增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的氣流。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，還包括涂敷一個(gè)厚度小于lOOprn 的陶瓷材料薄層到熱交換結(jié)構(gòu)的一個(gè)表面上。
41. 一種光源運(yùn)作的方法，包括 提供電源到一個(gè)發(fā)光設(shè)備；將此發(fā)光設(shè)備的熱能傳遞到一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)的第一熱交換表面，此熱交 換結(jié)構(gòu)包括多個(gè)伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管和空氣導(dǎo)管內(nèi)的第二熱交換表面；從第一熱交換表面?zhèn)鬟f熱能到第二熱交換表面；從第二熱交換表面?zhèn)鬟f熱能到空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣；和. '通過熱空氣浮力，使冷空氣被抽入空氣導(dǎo)管，熱空氣被抽出空氣導(dǎo)管， 增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣流動(dòng)。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，還包括通過熱交換結(jié)構(gòu)的一個(gè) 金屬結(jié)構(gòu)部件從第一熱交換表面?zhèn)鬟f熱能到第二熱交換表面。
全文摘要
一個(gè)熱交換結(jié)構(gòu)包括伸長(zhǎng)的空氣導(dǎo)管。每個(gè)空氣導(dǎo)管在其兩端分別有第一開口和第二開口，以允許空氣進(jìn)入和離開空氣導(dǎo)管。熱交換結(jié)構(gòu)包括一外部熱交換表面和內(nèi)部熱交換表面，其中外部熱交換表面用于接收安裝在外部熱交換表面上的熱發(fā)生器的熱能，外部熱交換表面散發(fā)一部分從熱發(fā)生器接收的熱能，并傳遞另一部分熱能到內(nèi)部熱交換表面。內(nèi)部熱交換表面位于伸長(zhǎng)空氣導(dǎo)管內(nèi)，并用于與空氣導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的空氣交換熱能，通過熱空氣浮力增強(qiáng)空氣導(dǎo)管內(nèi)的空氣流動(dòng)。
文檔編號(hào)H01L23/34GK101310382SQ200780000038
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者徐文泰 申請(qǐng)人:香港應(yīng)用科技研究院有限公司