CN101641549A - 发光设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光设备，包括安装在具有外轮廓(34)的散热片(32)上的光源(31)。而且，该发光设备包括冷却设备(35)，其用于通过借助沿着散热片的轮廓流动的流体冷却该散热片来动态地冷却光源，该冷却设备具有一个或多个开口(36，43)。该冷却设备是振动膜冷却系统，其用于产生流体脉冲(39)的序列。所述冷却开口沿着散热片的边布置。所述光源包括光学装置(33)，其在工作期间用于校准并引导源自该光源的光，同时所述散热片的轮廓的形状与该光学装置的形状相似。

Description

发光设备

技术领域

本发明涉及一种发光设备。

背景技术

从GB2420172A可知这样的发光设备。该已知的发光设备包括安装在散热片上的光源。该散热片具有轮廓。它还具有冷却设备，其为用于通过借助气流冷却该散热片来动态冷却光源的电扇。该已知的发光设备具有下列缺点：用于冷却目的而使用电扇有许多限制。例如，许多循环气体，例如空气绕开散热片并且不与形成在散热片的冷却肋片上的热边界层混合。放置在所述散热片上方或正对面的风扇具有“死区”，其中它的发动机组件阻挡气流，从而产生例如湍动气流。而且，风扇使用相对较多的能量、产生可听见的噪声并且占用相对较大的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种首段所描述的类型的发光设备，其中消除了上述缺点。为此，该发光设备的特征在于，它包括：

至少一个光源，安装在具有轮廓的散热片上，

冷却设备，用于通过借助沿着散热片的边流动的流体冷却该散热片来动态地冷却光源，该冷却设备具有至少一个冷却开口，并且其中

该冷却设备是用于产生流体脉冲序列的振动膜冷却系统。

实验表明，该冷却模式明显比常规的使用电扇的冷却模式更有效。实际上，已经发现该振动膜冷却系统产生的冷却效果是带有常规风扇的系统的两倍或三倍，而使用的能量是带有常规风扇的系统三分之二。当该振动膜冷却系统被实现为共振冷却系统时，该系统甚至更加高效。该振动膜冷却系统是简单的并且没有易于磨损的摩擦部件，而合成射流模块(＝振动膜冷却系统)类似于微型立体声扬声器，其中一振模安装在具有一个或多个孔(＝冷却开口)的腔(＝振动膜腔)内。该冷却系统可以包括一个或多个合成射流模块和散热片，该模块可以定位在光源的上面、下面或旁边。该冷却系统可用于冷却光源和/或发光设备的其他部分，例如驱动器装置(＝电子电路)。

所述发光设备的实施例的特征在于，至少一个冷却开口具有至少两个(优选地至少四个)孔，并且还在于所述冷却孔沿着散热片轮廓的边进行布置。因此，该冷却设备创建了与散热片的轮廓具有相似形状的冷却图案(pattern)，且其结果为散热片被流体流冲洗。例如，散热片的轮廓(其可以是内轮廓、外轮廓或内轮廓和外轮廓二者)的主要部分(例如超过50％，优选地超过70％，更优选地超过85％)接触到由冷却设备产生的流体流。轮廓接触得越多，冷却效果越好。所述流体可以是气体或液体。如果该流体是气体，则其优选地是空气。四个开口或孔允许创建所述开口的三维设置，并且因此允许例如通过在散热片的外侧提供两个冷却开口冲洗外轮廓并且在其内侧提供另外两个冷却开口冲洗内轮廓来获得三维散热片的有效冷却。如果上述轮廓符合弯曲表面/平面，则还可以借助冷却开口的三维设置利用流动的流体来基本整体地冲洗例如散热片的外侧。

所述发光设备的另一个实施例的特征在于，所述光源包括用于在工作期间对源自该光源的光进行校准和引导的光学装置，所述散热片的轮廓具有与该光学装置相似的形状。与已知的、常规的包括多个散热片的发光设备相比，因此实现了该散热片占用了相对较小的空间。尽管散热片具有复杂的、三维的形状，但是仍然证明可以利用来自共振冷却系统的流体流来完全冲洗散热片，因为它看起来可以传输流体脉冲。为此，所述发光设备的特征在于，该冷却系统具有振动膜腔，每个开口经各自的流体脉冲通道连接到该振动膜腔。只要该流体脉冲处于该流体脉冲通道内，它就是稳定的，即没有流体被从环境中提取和吸取并且不会出现湍流。一旦该流体脉冲离开冷却开口，它就影响环境气氛并且从其直接周围提取或吸取流体，从而导致流体脉冲变得不稳定并且产生或变成湍动流体流。该流体脉冲通道的长度等于由所述振动膜在工作期间(优选地仍然在共振状态中)产生的流体脉冲序列的波长λ(lambda)的一半的N倍。随后，该振动膜冷却系统表现为以最高效的方式工作且具有相对较少的能耗。

实验进一步证明，管状的通道特别可用作流体脉冲通道。优选地使用柔性导管，因为随后可以容易地获得冷却开口相对于散热片的准确的、理想的位置。

为了进一步通过所述流体流增强对散热片的基本上整体的冲洗，所述发光设备的特征在于，至少一个冷却开口被定形为莲蓬头。由此进一步改进了对散热片的冲洗并且因此冷却该散热片(并且其结果是冷却了光源)。

所述发光设备的另一个实施例的特征在于，所述振动膜腔与光源间隔开，距离优选地至少为散热片的最大尺寸的三倍，更优选地为至少7倍。将流体脉冲序列传输相对较大的距离而没有显著的能耗的可能性使得所述振动膜腔定位为与散热片相距相对较远。因为在所述发光设备工作期间所述振动膜腔仍然可以产生一些噪声，所以传输流体脉冲序列的所述可能性允许所述振动膜腔被藏在例如假平顶后面，且光源经流体脉冲通道从所述平顶悬挂下来。

所述发光设备的另一个实施例的特征在于，它设有用于控制冷却设备的控制电路。因此完全可以控制或满足对于发光设备强制的变化热量要求。为此，该电路可以设有用于检测散热片温度的传感器，将它与设定值比较并且将操控信号提供给冷却设备。该冷却设备可以被以这样的方式设计：使得它冷却光源和控制电路二者。

所述发光设备的另一个实施例的特征在于，所述光源是至少一个发光二极管(LED)。已知包括LED的发光设备正为热管理问题困扰，特别地这是因为与相对较小的LED相比，冷却设备占用了相对较大的空间。所述振动膜冷却系统特别适合用于冷却LED，因为所述系统紧凑且高效。所述LED可以具有白色(W)、红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)或琥珀色(A)发射光谱。其组合产生落入由WRGBA LED的颜色坐标构成的颜色空间内的任何想要的光谱。该LED可以与直接定位在LED上或远离LED的次级转换发光元件(例如，远程磷光体或lumiramics)进行组合应用。

所述发光设备的另一个实施例的特征在于，所述散热片被定形为围绕散热片的轴同心设置并且用环形裂缝分隔开的多个环形冷却肋片。因此可以将安装在一个散热片上的小型光源(例如LED)环形布置并且有效地冷却每个光源。在基本环形布置光源的情况下，在垂直于散热片的轴的平面上具有圆形、三角形、矩形、正方形、六边形或八边形形状的散热片特别合适。可替代地，根据所包括的光源的数量，可以具有多个散热片以用于冷却不同光源的一个或多个布置，或者可替代地一个冷却系统可以冷却多个光源。为了增强冷却效率，如果冷却开口位于散热片或多个散热片的各自的裂缝中或与之相对，则这是优选的。本发明的发光设备可以用作为独立的单元或可以形成包括其他电气设备的网络的一部分。

附图说明

现在将参照附图阐明本发明，其中：

图1a-1b是现有技术的发光设备中所使用的冷却设备的示意图；

图2是根据本发明的发光设备中使用的冷却设备的示意图；

图3是根据方便面的发光设备的第一实施例的示意图；

图4是根据本发明的发光设备的第二实施例的示意图；

图5是根据本发明的发光设备的第三实施例的示意图；

图6是根据本发明的发光设备的第四实施例的侧视图；

图7是图6所示的多个发光设备的透视图；

图8是图7所示的发光设备的底视图；

图9a-9c是图6所示的单个发光设备和图6所示的多个发光设备的一些布置的示意性表示；

图10示出图6所示的发光设备的设计图(不按比例绘制)。

具体实施方式

图1a-b示意性示出作为冷却设备的电扇10的两个基本形状。每个风扇包括外壳14和在所述外壳中绕风扇轴12旋转的螺旋桨11。在工作中，产生气流；内向流13经过入口15进入外壳并且经过出口或冷却开口17作为外向流16离开外壳。在图1a中，入口和出口被定位为彼此相对，从而产生轴向气流。在图1b中，入口和出口被定位为彼此成90°角，入口流沿着风扇轴行进，出口流垂直于风扇轴12。实际上，当在一个以上的方向上设有出口时，风扇的工作效率会非常低。

图2示意性示出振动膜冷却设备20。该振动膜冷却设备包括具有壁24的腔21。该腔设有膜27，其沿着振动轴26振动(优选地共振)并且在工作期间产生流体脉冲22序列，该脉冲经过设置在壁24中的冷却开口或孔23离开该腔。如图所示，一些孔基本设置在壁24本身中，而其他孔(例如23a)设置在离壁24一定距离的地方并且经管状脉冲通道25连接到所述腔。对于所述振动膜冷却设备的效率来说，开口设置在所述腔的一侧还是各个不同的侧并且相对于振动轴具有各个不同的方向都是无关紧要的。

图3是根据本发明的发光设备30的第一实施例的示意图。该发光设备包括光源31，在图中为紧凑的高压汞蒸汽放电灯，例如UHP灯。该光源安装在散热片32上并且进一步包括光学装置33，在图中为抛物面反射器33。所述散热片基本上具有与所述反射器的外轮廓34相似的形状。振动膜冷却设备35(在图中为共振冷却系统，其类似于图2所示的共振冷却系统)被设置在与散热片相邻的地方。设备35具有用于使用流体脉冲39序列冲洗散热片的6个孔36，该流体脉冲序列一旦离开孔就会在其内部37和外轮廓/侧38变成湍动流体流。而且，所述散热片包括通道100，流体脉冲39被提供为经相应的冷却开口36进入该通道。对散热片进行全面冷却的结果是：非常有效地冷却了光源。

图4是根据本发明的发光设备30的第二实施例的示意图。在该实施例中，光源(在图中为包括白色LED31、光学装置33和散热片32的部件42)远离腔40，其构成了振动膜冷却设备35的一部分。所述流体脉冲序列(在图中为该流体为空气)在所述腔中产生并且经空气脉冲通道41传输到散热片，由此将其有效冷却。在该实施例中，所述腔仅仅具有一个孔43。在可替代的布置(未示出)中，远离的部件42经所述空气脉冲通道悬挂到(假)平顶并且所述腔被藏在在该平顶中或在该假平顶上。

图5是根据本发明的发光设备的第三实施例的示意图。其中腔40位于散热片32内侧。这具有以下优点：所述发光设备占用甚至更少的空间并且允许美学设计。在该实施例中，有3个孔/冷却开口43。

图6是根据本发明的发光设备的第四实施例的示意性侧视图。提供了散热片51，其具有绕散热片轴53同心布置的多个环形冷却肋片52，在该实施例中该散热片轴与光学反射器59的光轴58一致，该光学反射器用于在工作期间校准并引导由光源(参见图7)发射的光。每一对相邻的同心肋片被相应的裂缝54分隔。共振冷却设备57的各个孔/冷却开口56被设置在每一个裂缝的第一端部55中，这些冷却开口共同地形成莲蓬头。

图7是包括总数为7个如图6所示的发光设备的发光系统的透视图。每个发光设备具有各自的光源61并且每个LED具有各自的光学装置59并且经热传导管63安装在各自的散热片51上。这些散热片被共同的共振冷却设备57冷却。这7个LED被布置为其中6个为六边形设置，即两个红色R、两个绿色G以及两个蓝色B，其围绕着中心的白色LED W。每个反射器沿着其各自的光轴58从其各自的光源61朝向其各自的光发射窗62而变宽。共振冷却设备57设置在所述反射器的远离所述光发射窗的一侧。所述发光系统进一步包括用于控制冷却设备的控制装置(参见图8)

图8是图7所示的发光系统的底视图，其中可以清楚地看见散热片51的同心的、环形六边形结构的肋片52。该冷却肋片被裂缝54分隔。控制电路64设置在散热片的轴53上并且被最中央的冷却肋片52所环绕。

图9a是图6所示的单个发光设备50的示意性表示，而图9b和9c分别是布置为三角形和六边形结构的3个和7个发光设备的示意性表示。所示的结构仅仅是实例，并且在不脱离本发明的思想的情况下，例如链状或圆形配置(六边形配置，中央没有发光设备)的多个可替代的形式是可能的。

图10分别以透视图PV、侧视图SV、顶视图TV和底视图BV示出了图6的发光设备的设计图(不按比例绘制)。所述散热片具有形成为环形同心环的冷却肋片。

Claims (16)

1.一种发光设备，特征在于其包括：

至少一个光源，安装在具有轮廓的散热片上，

冷却设备，通过借助于沿着散热片的边流动的流体冷却该散热片来动态地冷却光源，该冷却设备具有至少一个冷却开口，并且其中

该冷却设备是用于产生流体脉冲序列的振动膜冷却系统。

2.如权利要求1所述的发光设备，特征在于，至少一个冷却开口具有至少两个孔，优选地至少4个孔，并且其中所述冷却孔沿着散热片轮廓的边进行布置。

3.如权利要求1所述的发光设备，特征在于所述轮廓符合弯曲表面/平面。

4.如权利要求1所述的发光设备，特征在于所述光源包括用于在工作期间对源自该光源的光进行校准和引导的光学装置，所述散热片的轮廓具有与该光学装置相似的形状。

5.如权利要求1所述的发光设备，特征在于所述冷却系统具有振动膜腔，每个冷却开口经各自的流体脉冲通道连接到该振动膜腔。

6.如权利要求5所述的发光设备，特征在于所述流体脉冲通道的长度等于由共振器在工作期间产生的λ(lambda)的一半的N倍。

7.如权利要求5所述的发光设备，特征在于所述流体脉冲通道是管，优选地是柔性管。

8.如权利要求1所述的发光设备，特征在于至少一个冷却开口被定形为莲蓬头。

9.如权利要求5所述的发光设备，特征在于所述振动膜腔与光源间隔开，距离优选地至少为散热片的最大尺寸的三倍，更优选地为至少7倍。

10.如权利要求1所述的发光设备，特征在于它设有用于控制冷却设备的控制电路。

11.如权利要求1所述的发光设备，特征在于所述光源是至少一个发光二极管(LED)。

12.如权利要求11所述的发光设备，特征在于各个LED具有白色、红色、绿色、蓝色或琥珀色发射光谱，或其任意组合。

13.如权利要求1所述的发光设备，特征在于所述散热片被定形为围绕散热片的轴同心布置并且由环形裂缝分隔开的多个环形冷却肋片。

14.如权利要求13所述的发光设备，特征在于所述散热片在垂直于该散热片的轴的平面中具有圆形、三角形、矩形、正方形、六边形或八边形的形状。

15.如权利要求13的所述发光设备，特征在于所述冷却开口定位在所述散热片的各个裂缝中或与之相对。

16.如权利要求1所述的发光设备，特征在于它包括多个散热片。

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