CN102042573B - 半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统及路灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，包括至少一个可与半导体光源底座的导热板连接的热传导器、至少一个设有散热介质腔的散热器、一个通过电机带动的介质泵、还有充满导热介质腔、散热介质腔和介质泵的传热介质，热传导器上设置有与控制电机的控制器连接的温度传感器；还公开了一种应用该散热系统的路灯。通过温度传感器、控制器和介质泵来控制散热系统进行全自动散热工作，同时解决了光源必须与散热器结合为一体而成的结构复杂、散热效率低、笨重、不方便维护等的技术问题，本发明的散热系统还可以应用到各种半导体照明灯或需要散热的装置中。
Description
技术领域
本发明涉及到半导体照明灯，尤其涉及半导体照明灯的光源与散热装置分离并可控制散热温度的散热系统，以及应用该散热系统的半导体路灯。
背景技术
现有的半导体照明光源与散热系统是固定为一体，对于较大功率的半导体光源就需要更大的散热器，散热器与半导体光源成为一体；半导体照明灯为了实现高亮度，其功率就必须大，使得散热器的体型巨大、结构复杂；运用场合的拓展，使散热器结构复杂、制造成本高；运用环境的拓展，使散热器散热效率低，有的可能无法安装使用，无法保证半导体照明灯具的安全使用，这是现有的半导体光源必须与散热器结合为一体来散热的局限性。由于散热器的体积较大，从而无法使光源的体积缩小，使得灯的整体显得很笨重，就不能使半导体照明灯具制造的多样化、标准化，散热器也无法实现高效和小型化，不能适应复杂化的环境。现有技术还没有使光源(半导体)与散热器分开的结构。
因此，如何实现半导体照明灯具的散热系统与半导体光源分开且散热效率高、体积小是业内亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明为解决上述的技术问题，提供一种能提高散热效率并使整个灯体形状小、结构简单，不影响光源结构，可远离照明环境，并能精确控制散热温度的半导体照明光、热分离式温度可控循环散热系统，及应用该散热系统的半导体路灯。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其中：包括至少一个可与半导体光源底座的导热板连接的热传导器，该热传导器设置有导热介质腔和分别与该导热介质腔连接的高温出口、低温入口；至少一个设有散热介质腔的散热器，该散热器设有高温入口低温出口；一个与该低温出口连接并通过一电机带动的介质泵，该介质泵包括有一泵出口；还有充满所述导热介质腔、散热介质腔和介质泵的传热介质；所述高温出口与高温入口之间、所述泵出口与低温入口之间分别通过耐热软管连接。
其中，所述热传导器上设置有一温度传感器，该温度传感器与一个控制器连接，该控制器与其控制的所述电机连接。
其中，在所述散热器上部设置有一体积释放器，该体积释放器与所述散热介质腔连通。
其中，所述耐热软管上各设置有一液体单向阀。
散热器的一种实例，所述散热器中部位置上设置有一贯穿该散热器上下两端的散热旗片。
散热器的另一种实例，所述散热器底部设置有一轴流风扇，从所述散热旗片中心穿过的一长轴的下端与所述轴流风扇的转轴连接，该长轴的上端与一叶轮连接，所述散热旗片设置有热气集中通道。
热传导器的第一实例，所述热传导器的导热介质腔为环绕在该热传导器内的管道，该管道的两端分别为所述高温出口、低温入口。
热传导器的第二实例，所述热传导器为灯泡状，该热传导器头端周围设置有多个可与半导体光源安装的面，该热传导器尾端与一热传导器座通过螺纹连接，所述高温出口设置在该热传导器座上并与所述导热介质腔内的一导管连接，所述低温入口设置在该热传导器座上并所述导热介质腔相通，所述导管伸至该热传导器头端。
热传导器的第三实例，所述热传导器为方体或曲面体，该热传导器的至少一个面上设置有多个可安装半导体光源的孔座。
本发明还公开了一种路灯，包括由半导体光源、半导体光源座和与该光源座连接的散热装置构成的灯装置，还有支撑该灯装置的支撑体，其中，所述散热装置包括：至少一个可与半导体光源底座的导热板连接的热传导器，该热传导器设置有导热介质腔和分别与该导热介质腔连接的高温出口、低温入口；至少一个设有散热介质腔的散热器，该散热器设有高温入口低温出口；一个与该低温出口连接并通过一电机带动的介质泵，该介质泵包括有一泵出口；还有充满所述导热介质腔、散热介质腔和介质泵的传热介质；所述高温出口与高温入口之间、所述泵出口与低温入口之间分别通过耐热软管连接，所述热传导器上设置有一温度传感器，该温度传感器与一个控制器连接，该控制器与其控制的所述电机连接，在所述散热器上部设置有一体积释放器，该体积释放器与所述散热介质腔连通。
与现有技术相比，本发明的散热系统包括至少一个可与半导体光源底座的导热板连接的热传导器、至少一个设有散热介质腔的散热器、一个通过电机带动的介质泵，充满导热介质腔、散热介质腔和介质泵的传热介质将半导体光源底座导热板的热量吸收并通过介质泵流到散热器散热，热传导器上设置的温度传感器有检测到的温度由控制器控制电机工作，进行全自动散热工作，同时解决了现有的光源必须与散热器结合在一体的笨重、不方便维护等的技术问题；还可以使散热效率提高，光源的造型结构简单化、小型化、标准化，使半导体照明灯具的制造可多样化，可使光源应用于较复杂的环境中；将本发明的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统应用到路灯，使路灯在不同的环境下达到很好的散热效果，除此外，本发明的散热系统还可以应用到各种半导体照明灯或需要散热的装置中。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作出详细的说明，其中：
图1a是本发明的连接结构示意图；
图1b是图1a沿A-A向截面缩小后的示意图；
图2是本发明工作原理图；
图3是本发明控制流程图；
图4a是本发明散热器的一实例示意图；
图4b是图4a中沿B-B向截面的示意图；
图5是本发明热传导器较佳实例一的示意图；
图6是本发明热传导器较佳实例二的示意图；
图7a是本发明热传导器较佳实例三的示意图；
图7b是图7a中沿C-C向截面的示意图；
图8是本发明路灯的示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的工作原理图，半导体光源与散热器之间通过循环系统将传热介质进行交换，由传热介质来进行热交换，由控制器来控制循环系统的循环工作。
如图1所示的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其包括至少一个可与半导体光源底座的导热板连接的热传导器1、至少一个设有散热介质腔的散热器2、一个通过电机带动的介质泵4和充满导热介质腔、散热介质腔和介质泵的传热介质5。该热传导器1设置有导热介质腔101和分别与该导热介质腔连接的高温出口102、低温入口103；该散热器2还设有高温入口202和低温出口203；该介质泵4的入口与低温出口203连接，介质泵另一端为泵出口401；高温出口102与高温入口202之间、泵出口401与低温入口103之间分别通过耐热软管61、62连接。热传导器1上设置有一与控制器8连接的温度传感器7，控制器8控制的电机3。通过温度传感器7、控制器8、介质泵4等部件来控制散热循环系统的循环散热工作。
在散热器2上部设置有一体积释放器204，该体积释放器与散热介质腔201连通，传热介质热胀冷缩由体积释放器来控制。耐热软管61、62上各设置有一液体单向阀9，使传热介质只能单向流动，保证传热介质在介质泵停止工作时不会再流动，确保温控的精确和散热的高效。
循环的传热介质选用热比高的物质，在相同热量的情况下，介质泵驱动的次数少有利于节能。由于散热装置可与半导体光源座分离在，对高功率的灯座的体形可以设计得较小、结构更简单，并不影响光源的结构，有利于半导体照明灯具标准化和多样化的制作；在给需要较低温环境下照明时，可以将半导体光源散发出的热量通过介质传输到适合的地方排放。
如图4a所示，散热器2的一种简易结构实例，该散热器2中部位置上设置有一贯穿该散热器上下两端的散热旗片10，简易的上下自然对流散热器。
如图1所示的散热器2是在上述图4a所示的散热器基础上进行改进，散热器2底部设置有一轴流风扇11，从散热旗片10中心穿过的一长轴12的下端与轴流风扇的转轴连接，该长轴的上端与一叶轮13连接，散热旗片10还设置有热气集中通道21。高温传热介质将热量传到散热旗片上，散热旗片使周围的空气受热，受热的空气从热气集中通道21向上排出同时推动了叶轮13，叶轮再带动轴流风扇转动，轴流风扇将外面低温的空气吸入，加大气流量提升冷却速度。
如图5所示，热传导器1的一种具体实例，热传导器1的导热介质腔101为环绕在该热传导器内的管道，该管道的两端分别为高温出口102、低温入口103，本热传导器可根据灯的具体设计而选择。
如图6所示，热传导器1的第二种具体实例，热传导器1为灯泡状，该热传导器头端105周围设置有多个可安装半导体光源的面106，该热传导器尾端107与一热传导器座108通过螺纹连接，高温出口102设置在该热传导器座上并与导热介质腔101内的一导管109连接，低温入口103设置在该热传导器座上并导热介质腔101相通，导管109伸至该热传导器头端105，热传导器尾端107与热传导器座108的连接处、高温出口102与导管109的连接处均设有一橡胶垫片，以防止传热介质渗漏出，靠近热传导器头端105的导管109设置为多个分叉口。本热传导器可根据灯的具体设计而选择。
如图7a所示，热传导器1的第三种具体实例，热传导器1为方体或曲面体，该热传导器的至少一个面上设置有多个可安装半导体光源的孔座110，由于传热介质可以直接与的半导体光源导热片接触，在孔座110的连接处可设有一橡胶垫片，以防止传热介质渗漏出。本热传导器可根据灯的具体设计而选择。
如图3所示，本发明控制流程图，由热传导器将半导体光源的热量传入传热介质，由温度传感器发出其检测到温度的信号传给控制器处理，控制器设定好其温度控制范围，当传热介质温度达到控制器设定的温度上限时，控制器发出指令驱动介质泵工作，将散热器中冷却的传热介质从低温入口注入热传导器并将导热介质腔内的高温传热介质挤出，被挤出的高温传热介质流至散热器内进行冷却，热传导器中的传热介质温度下降，当控制器接到温度传感器发出的信号经处理后得出控制器设定的下限时，控制器将发出指令停止介质泵工作，散热系统将不断自动地进行上述循环工作。控制器预先设定温度上限以确保光源的温度读数而确保良好使用，设定温度的下限确定介质泵工作的时间，达到最大限度的节约能源。
各种灯具、设备的结构、使用环境等因素的影响，本发明的散热系统可设计为微型化或多个同时使用，大大增加散热的效率。
散热器上还设置有介质注入口20可更方便传热介质的加入和更换，散热器安装的方式可随意，但上下垂直安装更有利于散热。
如图8所示，一种路灯，包括由半导体光源、半导体光源座和与该光源座连接的散热装置构成的半导体照明灯装置，还有支撑该照明灯装置的支撑体，路灯的散热装置采用上述公开的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其包括至少一个可与半导体光源底座的导热板连接的热传导器1、至少一个设有散热介质腔的散热器2、一个通过电机带动的介质泵4和充满导热介质腔、散热介质腔和介质泵的传热介质5。该热传导器1设置有导热介质腔101和分别与该导热介质腔连接的高温出口102、低温入口103；该散热器2还设有高温入口202和低温出口203；该介质泵4的入口与低温出口203连接，介质泵另一端为泵出口401；高温出口102与高温入口202之间、泵出口401与低温入口103之间分别通过耐热软管61、62连接。热传导器1上设置有一与控制器8连接的温度传感器7，控制器8控制的电机3。通过温度传感器7、控制器8、介质泵4等部件来控制散热循环系统的循环散热工作。
在散热器2上部设置有一体积释放器204，该体积释放器与散热介质腔201连通，传热介质热胀冷缩由体积释放器来控制。耐热软管61、62上各设置有一液体单向阀9，使传热介质只能单向流动，保证传热介质在介质泵停止工作时不会再流动，确保温控的精确和散热的高效。
循环的传热介质选用热比高的物质，在相同热量的情况下，介质泵驱动的次数少有利于节能。由于散热装置可与半导体光源座分离在，对高功率的灯座的体形可以设计得较小、结构更简单，并不影响光源的结构，有利于半导体照明灯具标准化和多样化的制作；在给需要较低温环境下照明时，可以将半导体光源散发出的热量通过介质传输到适合的地方排放。
散热器2中部位置上设置有一贯穿该散热器上下两端的散热旗片10，散热器2底部设置有一轴流风扇11，从散热旗片10中心穿过的一长轴12的下端与轴流风扇的转轴连接，该长轴的上端与一叶轮13连接，散热旗片10还设置有热气集中通道21。高温传热介质将热量传到散热旗片上，散热旗片使周围的空气受热，受热的空气从热气集中通道21向上排出同时推动了叶轮13，叶轮再带动轴流风扇转动，轴流风扇将外面低温的空气吸入，加大气流量提升冷却速度。
本散热系统应用于半导体光源的散热，可更好地保护半导体光源，使用本散热系统更有利于各种类型灯具的开发，如：汽车照明灯、居家照明灯等的散热应用。
以上结合较佳实施方式对本发明进行了具体描述，但是本技术领域内的技术人员可以对这些实施方式做出多种变更或变化，这些变更和变化应落入本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其特征在于：包括至少一个可与半导体光源底座的导热板连接的热传导器(1)，该热传导器设置有导热介质腔(101)和分别与该导热介质腔连接的高温出口(102)、低温入口(103)；至少一个设有散热介质腔(201)的散热器(2)，该散热器设有高温入(202)、低温出口(203)；一个与该低温出口连接并通过一电机(3)带动的介质泵(4)，该介质泵包括有一泵出口(401)；还有充满所述导热介质腔(101)、散热介质腔(201)和介质泵(4)的传热介质(5)；所述高温出口(102)与高温入口(202)之间、所述泵出(401)与低温入(103)之间分别通过耐热软管(61、62)连接。
2.根据权利要求1所述的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其特征在于：所述热传导器(1)上设置有一温度传感器(7)，该温度传感器与一个控制器(8)连接，该控制器与其控制的所述电机(3)连接。
3.根据权利要求1所述的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其特征在于：在所述散热器(2)上部设置有一体积释放器(204)，该体积释放器与所述散热介质腔(201)连通。
4.根据权利要求1所述的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其特征在于：所述耐热软管(61、62)上各设置有一液体单向阀(9)。
5.根据权利要求1所述的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其特征在于：所述散热器(2)中部位置上设置有一贯穿该散热器上下两端的散热旗片(10)。
6.根据权利要求5所述的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其特征在于：所述散热器(2)底部设置有一轴流风扇(11)，从所述散热旗片(10)中心穿过的一长轴(12)的下端与所述轴流风扇的转轴连接，该长轴的上端与一叶轮(13)连接，所述散热旗片(10)设置有热气集中通道(21)。
7.根据权利要求1至6任一项所述的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其特征在于：所述热传导器(1)的导热介质腔(101)为环绕在该热传导器内的管道，该管道的两端分别为所述高温出(102)、低温入口(103)。
8.根据权利要求1至6任一项所述的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其特征在于：所述热传导器(1)为灯泡状，该热传导器头端(105)周围设置有多个可安装半导体光源的面(106)，该热传导器尾端(107)与一热传导器座(108)通过螺纹连接，所述高温出口(102)设置在该热传导器座上并与所述导热介质腔(101)内的一导管(109)连接，所述低温入口(103)设置在该热传导器座上并与所述导热介质腔(101)相通，所述导管(109)伸至该热传导器头端(105)。
9.根据权利要求1至6任一项所述的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统，其特征在于：所述热传导器(1)为长方体或正方体，该热传导器的至少一个面上设置有多个可安装半导体光源的孔座(110)。
10.一种路灯，包括由半导体光源、半导体光源座和与该光源座连接的散热装置构成的半导体照明灯装置，还有支撑该照明灯装置的支撑体，其特征在于：所述散热装置为权利要求1至6任一项所述的半导体照明光、热分离式温度可控的循环散热系统。
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