專利名稱：對布置于溫室中的半導(dǎo)體基裝置進(jìn)行冷卻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在溫室環(huán)境中的植物栽培，尤其涉及用于布置于溫室
中的半導(dǎo)體基裝置(semiconductor-based device)的冷卻方法和冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溫室環(huán)境中的植物栽培越來越需要使用半導(dǎo)體基裝置。 一個典型 的示例是使用發(fā)光二極管(LED)來向溫室植物提供照明。實際上，與諸 如高強度放電燈的其它類型的燈相比，LED提供大范圍的明確界定的 波長并且允許在近距離向植物提供照明。特別地，據(jù)報道，光合過程 對于照明波長較為敏感，且當(dāng)用LED向植物提供照明時獲得與用諸如 熒光燈的常規(guī)光源進(jìn)行照明時不同的結(jié)果。舉例而言，EP1300066A1 公開了使用波長為600nm的紅光，因為其對應(yīng)于植物光合反應(yīng)中的最 高效率。
另一方面，也已知半導(dǎo)體基裝置在操作時產(chǎn)生熱，且過熱可能會 使這些裝置的性能降級。對于LED而言，最佳操作條件，即，獲得最 佳光輸出的條件，是在25X:和更低。 一般而言，溫度越低越好。因此
半導(dǎo)體基裝置在操作時應(yīng)理想地被冷卻。
由于室溫的溫度常常相對較高且需要謹(jǐn)慎地控制，因此位于溫室 內(nèi)部的半導(dǎo)體基裝置的散熱并不是一個容易解決的問題。EP1300066A1 公開了一種用于冷卻LED的先進(jìn)系統(tǒng)。LED安裝于底板的一側(cè)，與安 裝于底板的相對側(cè)的管路接觸。冷卻水或其它冷卻介質(zhì)，諸如溫度在-10 至-80。C的乙醇或干燥空氣，在管路內(nèi)循環(huán)。而且，LED也被另一底板 封裝，以保護(hù)LED免于溫室環(huán)境影響。但是這個布置是昂貴的且耗能 的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上文所述，本發(fā)明的目的在于減輕現(xiàn)有技術(shù)的問題，并提供 用于冷卻布置于溫室中的半導(dǎo)體基裝置的廉價的且不復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)和冷卻方法。
本發(fā)明是基于以下理解在某些氣候帶，需要向溫室植物提供照 明且這種照明需要使用半導(dǎo)體基裝置。半導(dǎo)體基裝置還可用于向溫室 的植物提供照明以加速植物的生長。對于環(huán)境溫度，即，在溫室外的 溫度，相對于溫室植物所需的溫度較低的氣候帶尤其如此。因此，本 發(fā)明可有利地應(yīng)用于這樣的環(huán)境。本發(fā)明的基本構(gòu)思在于使用位于溫 室外部的周圍空氣來冷卻位于溫室內(nèi)部的半導(dǎo)體基裝置。
根據(jù)本發(fā)明的笫一方面，提供一種布置于溫室中用于冷卻半導(dǎo)體 基裝置的冷卻系統(tǒng)，該半導(dǎo)體基裝置用于照明且安裝于散熱器上，其 中所述溫室包括至少一個管道，該管道具有輸入端，冷卻介質(zhì)在輸入 端被供應(yīng)并移動到所述至少一個管道的輸出端，其中所述散熱器與位 于所述至少一個管道中的冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱接觸且其中所述冷卻介質(zhì)是 來自溫室外部的周圍空氣。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于冷卻溫室中的半導(dǎo)體基裝 置的方法，包括以下步驟從溫室外部獲得周圍空氣，將所述周圍空 氣從所述溫室外部引導(dǎo)穿過所述溫室，且將來自溫室外部的所述周圍 空氣設(shè)置成與所述半導(dǎo)體基裝置進(jìn)行熱接觸。
與現(xiàn)有技術(shù)所述的冷卻系統(tǒng)和冷卻方法相比，這種冷卻系統(tǒng)和這 種冷卻方法的主要優(yōu)點在于它們較為廉價，耗能較少且使用便宜且大 量的冷卻介質(zhì)。
在本發(fā)明的第一實施例中，提供一種冷卻系統(tǒng)，其通過形成煙自 效果將溫室外部的周圍空氣帶入到溫室內(nèi)部。這種效果可使用其中管 道的輸入端在低于其輸出端的高度的布置而實現(xiàn)。這種解決方案相對 容易實施并且相當(dāng)廉價。
而且，在第二實施例中，提供一種更強大但稍微更昂貴一點的解 決方案，其涉及一種空氣控制器，該空氣控制器用于控制在所述至少 一個管道中從溫室外部供應(yīng)的周圍空氣的空氣特性?？諝饪刂破骺删?備溫度計且可包括以下功能控制在所述至少一個管道中從溫室外部 供應(yīng)的周圍空氣的溫度和流量。
在本發(fā)明的第三實施例中，提供一種冷卻系統(tǒng)，其中，熱交換器 布置于所述至少一個管道的輸出端以向溫室內(nèi)饋送加熱的管道空氣。
此外，在本發(fā)明的第四實施例和第五實施例中，提供一種冷卻系
5統(tǒng)，其中半導(dǎo)體基裝置放置于所述至少一個管道的外圍或在所述至少 一個管道的內(nèi)部。其中冷卻系統(tǒng)的半導(dǎo)體基裝置位于所述至少一個管
道內(nèi)部的實施例具有以下優(yōu)點由于保護(hù)裝置免于可能會損害裝置功 能的濕氣和溫室氣氛的一般條件，保證半導(dǎo)體基裝置的高耐久性。關(guān) 于這個實施例，提供本發(fā)明的另一實施例，其中冷卻系統(tǒng)的至少一個 管道包括透明材料。
本發(fā)明可有利地適用于冷卻諸如發(fā)光二極管的半導(dǎo)體基裝置，其 理想工作溫度在大約25"C和以下。
一般而言，除非在本文中清楚地定義為其它情況，在權(quán)利要求書 中使用的所有術(shù)語應(yīng)根據(jù)其在技術(shù)領(lǐng)域中的一般意義來理解。除非清 楚地陳述為其它情況，所有對"一/一個/該/所述(元件、裝置、構(gòu)件、 機構(gòu)、步驟等)"的提及應(yīng)以開放的方式來理解，如同提到所述元件、 裝置、構(gòu)件、機構(gòu)、步驟等的至少一個實例。除非清楚地表明如此，
通過下文的具體二開內(nèi)容:通過戶斤附獨立權(quán)利要求以及附圖 本
發(fā)明的其它目的、特點和優(yōu)點將變得顯而易見。


參看附圖，通過本發(fā)明優(yōu)選實施例的下文說明性的且非限制性的 詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述以及額外的目的、特點和優(yōu)點將會更好地理 解，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于相似元件，其中
圖1給出根據(jù)本發(fā)明的實施例的冷卻系統(tǒng)的總體視圖，該冷卻系 統(tǒng)布置于溫室中用于冷卻半導(dǎo)體基裝置。
圖2給出根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的冷卻系統(tǒng)的總體視圖，該冷 卻系統(tǒng)布置于溫室中用于冷卻半導(dǎo)體基裝置。
具體實施例方式
參看圖l，將在下文中描述本發(fā)明的第一實施例。 參看圖1，以至少一個管道2形式的冷卻系統(tǒng)布置于溫室1中?；?者，冷卻系統(tǒng)可包括若干管道或彼此互聯(lián)的管道網(wǎng)絡(luò)。管道2連接到 溫室1外部，周圍空氣從溫室1外部提供。在這個實施例中，提供端 部3以從溫度外部供應(yīng)周圍空氣。但是，冷卻系統(tǒng)可包括若干個端部
6以將管道2連接到位于溫室1外部的周圍空氣。
在系統(tǒng)操作時來自溫室外部的周圍空氣將優(yōu)選地比位于溫室內(nèi)部 的空氣更冷。因此，本發(fā)明更有利地適用于具有相對較冷的氣候的國 家，在那里需要向植物提供照明。
當(dāng)半導(dǎo)體基裝置6操作時，其發(fā)出熱并將它們的熱傳遞到其所安 裝的散熱器5上。結(jié)果，位于管道2中的空氣由于在散熱器5與位于 管道2(如將在下文中所解釋)中的空氣之間形成熱接觸而被加熱。因此， 這引起了位于管道2內(nèi)部的空氣的運動。
在此實施例中，管道2的輸入端3在低于管道2的輸出端4的高度。 這形成煙囪效果，即，溫暖空氣在向上方向行進(jìn)。因此，足以開啟半 導(dǎo)體基裝置6來發(fā)動來自溫室1外部的周圍空氣的運動。周圍空氣首 先進(jìn)入管道2的輸入端3且然后經(jīng)由輸出端4離開管道2。結(jié)果，安裝 于散熱器5上的所述半導(dǎo)體基裝置6，本身與位于管道2內(nèi)部的空氣進(jìn) 行熱接觸，被冷卻并可在適當(dāng)條件下操作。
參看圖2，將描述本發(fā)明的其它實施例。在圖2中，冷卻系統(tǒng)連接 至空氣控制器7，其布置于管道2處?？諝饪刂破?可以是風(fēng)扇、泵、 類似的任何其它裝置或被布置成產(chǎn)生空氣運動的這些裝置的組合?？?氣控制器理想地位于管道2端部中的一個端部。在此情況下，冷卻系 統(tǒng)的功能與輸入端3關(guān)于輸出端4的高度差無關(guān)。當(dāng)需要冷卻半導(dǎo)體 基裝置6時開啟空氣控制器7?？諝饪刂破?引起位于溫室內(nèi)部的周圍 空氣從管道2的一端到另一端的運動。結(jié)果，經(jīng)由散熱器5而與位于 管道2內(nèi)部的空氣進(jìn)行熱接觸的半導(dǎo)體基裝置6被冷卻且可在適當(dāng)條 件下操作。
在本發(fā)明的再一實施例中，空氣控制器7從諸如溫度計9的不同 類型的檢測器獲得信息，并利用這種信息來控制在管道2中從溫室1 外部供應(yīng)的空氣的特性，諸如溫度或流量。這種信息例如用于控制風(fēng) 扇、泵或其它類似裝置操作的功率。由空氣控制器7所引起的空氣運 動的效果與上文所述的相同，即，半導(dǎo)體基裝置6被冷卻。
在另一實施例中，冷卻系統(tǒng)具備連接至管道2的輸出端4的熱交 換器8。熱交換器充當(dāng)中繼器(relay),其將來自管道2的空氣經(jīng)由輸出 端4抽到溫室1外部，或者將來自管道2的空氣饋送到溫室1中進(jìn)行加 熱。在本發(fā)明的下面的實施例中，提供將半導(dǎo)體基裝置6安裝于冷卻 系統(tǒng)中的不同辦法。
第一種辦法將半導(dǎo)體基裝置6的散熱器5安裝于管道2外圍。在 此情況下，管道2將理想地包括允許在散熱器5與在管道2中移動的 冷空氣之間的良好熱傳導(dǎo)的細(xì)薄材料。散熱器5可位于外圍的外表面 上或者可為構(gòu)成管道2的外圍的材料的一部分。散熱器包括高熱傳導(dǎo) 率的材料，諸如金屬或陶瓷，以便有效地耗散由半導(dǎo)體基裝置6所產(chǎn) 生的熱。
第二種辦法是將半導(dǎo)體基裝置6和相應(yīng)的散熱器5放置于管道2 內(nèi)部。這個實施例呈現(xiàn)以下優(yōu)點將半導(dǎo)體基裝置6直接設(shè)置成與來 自溫室1外部的空氣接觸。因此，這個實施例提供將半導(dǎo)體基裝置6 冷卻的更有效方式。在此情況下，管道2包括具有低傳導(dǎo)率的材料， 諸如塑料、玻璃或類似材料以完全隔離溫室1與在管道2中移動的空 氣。換言之，此實施例允許使用來自溫室1外部的周圍空氣來冷卻置 于溫室中的半導(dǎo)體基裝置而無需冷卻和擾動溫室環(huán)境。
對于半導(dǎo)體基裝置6安裝于管道2內(nèi)部的實施例，為了容納冷卻 系統(tǒng)，管道2可包括透明材料。這將便于在半導(dǎo)體基裝置6置于至少 一個管道2內(nèi)部時對溫室1的植物提供照明。
在另一實施例中，冷卻系統(tǒng)的半導(dǎo)體基裝置6可為發(fā)光二極管 (LED),但是并不限于這種類型的裝置。與諸如高強度放電燈的更傳統(tǒng) 的光源相比，使用LED的優(yōu)點在于LED可非?？拷参锒ㄎ磺覍ED 的照明特征的控制較為容易。LED存在很多種波長，且基于空氣控制 器7所提供的信息，可將LED的特定功能，諸如調(diào)光功能，結(jié)合到冷 卻系統(tǒng)中。
本文所提供的冷卻系統(tǒng)也適于在溫室環(huán)境中進(jìn)行層栽培。 參考多個清楚地公開的實施例，在上文主要地描述了本發(fā)明。但 是本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解，在如所附專利要求書所限定的本發(fā)明的 范疇內(nèi)，除了上文所公開的實施例之外的其它實施例也是可能的。
權(quán)利要求
1. 一種布置于溫室(1)中用于冷卻半導(dǎo)體基裝置(6)的冷卻系統(tǒng)，所述半導(dǎo)體基裝置(6)安裝于散熱器(5)上，所述冷卻系統(tǒng)包括至少一個管道(2)，所述管道(2)具有輸入端(3)，冷卻介質(zhì)在所述輸入端(3)被供應(yīng)并移動到所述至少一個管道(2)的輸出端(4)，且其中所述散熱器(5)與位于所述至少一個管道(2)中的所述冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱接觸，其中所述冷卻介質(zhì)是來自所述溫室外部的周圍空氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個管 道(2)的所述輸入端(3)處于低于所述至少一個管道(2)的所述輸出端(4) 的高度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，其還包括空 氣控制器(7)，所述空氣控制器用于控制來自所述溫室(l)外部的所述周 圍空氣的特性，所述空氣控制器(7)布置成與所述至少一個管道(2)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣控制 器(7)具備溫度計(9)，用于基于由所述溫度計(9)所測量的溫度來控制來 自所述溫室外部的所述周圍空氣的溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣 控制器(7)控制來自所述溫室外部的所述周圍空氣的流量。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，熱交 換器(8)布置于所述至少一個管道(2)的所述輸出端(4)以饋送管道空氣 至所述溫室(l)內(nèi)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所 述散熱器(5)安裝于所述至少一個管道(2)的外圍。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所 述半導(dǎo)體基裝置(6)置于所述至少一個管道(2)內(nèi)部。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所 述至少一個管道(2)包括透明材料。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所 述半導(dǎo)體基裝置(6)是發(fā)光二極管。
11. 一種用于冷卻溫室(1)內(nèi)部半導(dǎo)體基裝置(6)的方法，包括以下步驟-從所述溫室外部獲得周圍空氣；-從所述溫室外部引導(dǎo)所述周圍空氣穿過所述溫室(l);以及 -將來自所述溫室外部的周圍空氣設(shè)置成與所述半導(dǎo)體基裝置(6) 進(jìn)行熱接觸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，從所述溫室外部引 導(dǎo)所述周圍空氣的步驟通過在溫室入口與溫室出口之間采用煙自效果 而執(zhí)行。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，還包括利用 空氣控制器(7)控制來自所述溫室外部的所述周圍空氣的特性的步驟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的冷卻方法，其特征在于，控制來自所述 溫室外部的所述周圍空氣的特性的步驟包括控制來自所述溫室外部的 所述周圍空氣的溫度。
15. 4艮據(jù)權(quán)利要求13或14所述的冷卻方法，其特征在于，控制來 自所述溫室外部的所述周圍空氣的特性的所述步驟包括控制來自所述 溫室外部的所述周圍空氣的流量。
全文摘要
溫室(1)中的植物栽培可能會需要使用半導(dǎo)體基裝置(6)，以對植物進(jìn)行更有效且更適合的照明。本發(fā)明提供一種冷卻系統(tǒng)和冷卻方法，這種冷卻系統(tǒng)和冷卻方法允許使用安裝于散熱器(5)上的諸如發(fā)光二極管的半導(dǎo)體基裝置(6)來向置于溫室環(huán)境中的植物提供照明。該冷卻系統(tǒng)具備至少一個管道(2)，管道(2)具有輸入端(3)和輸出端(4)，通過管道引導(dǎo)來自溫室(1)外部的周圍空氣。
文檔編號H01L23/467GK101484992SQ200780025337
公開日2009年7月15日 申請日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月4日
發(fā)明者H·T·朱斯倫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司