CN102187172A - 用于固态光源的流体管散热设备 - Google Patents

Abstract

本发明的一个实施方式旨在通过使用具有流体通路的轨道来提高在轨道照明系统中使用的固态光源的热分散。该流体通道内的对流热传递用于分散比通过传统的固态光源自身通常可分散的更多的热，因此允许用于更亮、更高功率的光源。所述轨道和流体通路可采用多种形式。

Description

用于固态光源的流体管散热设备

技术领域

本发明大体涉及一种固态光源。更具体地，本发明涉及一种用于固态光源的流体管散热设备。

背景技术

当前许多的固态光源(诸如发光二极管(LED)灯)的操作电力通常受到固态光源的分散热的能力的限制。更具体地，固态光源的流体流的增加而使产生的热量增多。当超过某一点，该过热损害就固态装置的性能，而导致性能和/或使用寿命降低。从而，提高固态光源分散热的能力允许用于功率更高并且因此更亮的固态光源。因此，不断地努力来增加从固态光源散发的热量。

发明内容

本发明可以被实施成多种方式。在一个实施方式中，固态光源系统包括多个与流体冷却系统热耦合的固态光源固定装置。所述流体冷却系统包括至少一个用于保持导热流体的容器，所述容器支撑所述导热流体中的流体流，从而便于分散来自所述固态光源固定装置中的至少一个固态光源固定装置的热。

在另一个实施方式中，用于光源的冷却系统包括轨道照明轨道和多个与所述轨道联接的固态光源固定装置。还包括容纳导热流体的至少一个封闭的存储器，所述至少一个存储器将所述固态光源固定装置设置成与所述流体热连通。所述至少一个存储器具有允许来自所述固态光源固定装置的热在流体中产生流体流的形状。还包括散热装置，该散热装置与所述流体热连通，并且被构造成当所述流体流携带所述流体穿过所述散热装置时分散来自所述流体的热。

参照附图从下列详细说明将清楚本发明的其它方面和优点，所述附图通过实施例示出本发明的原理。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面结合附图进行详细的说明，附图中：

图1示出了根据本发明的实施方式构成的用于固态光源的轨道照明系统。

图2示出了沿图1的截面I-I’剖取的剖视图。

图3示出了图1的轨道照明系统的一端的更详细的视图。

图4示出了根据本发明的另一实施方式构成的用于固态光源的轨道照明系统。

图5示出了根据本发明的又一实施方式构成的用于固态光源的轨道照明系统。

图6A至6C示出了根据本发明的又一实施方式构成的用于固态光源的轨道照明系统。

图7示出了本发明的又一实施方式的轨道与固态光源之间的进一步细节。

在所有附图中，相同的附图标记表示对应的部件。

具体实施方式

如上所述，不断地努力来增加从固态光源的热发散。本发明的一个实施方式试图通过利用具有流体通道的轨道来增加轨道照明系统中使用的固态光源的热分散。该流体通道内的热传递用于分散比通常通过传统的固态光源自身分散的更多的热，因此允许使用更亮、功率更高的光源。根据本发明的各个实施方式，轨道和流体通常可以呈多种形式。

图1示出了根据本发明的实施方式构成的用于固态光源的轨道照明系统。轨道照明系统10包括轨道20，该轨道20为具有左端30和右端40的细长构件。如果需要，可采用支架50或者任何其它紧固装置将轨道照明系统10固定到诸如天花板之类的结构上。轨道20支撑多个固态光源60以及多个散热鳍片70。轨道20可配置有固定装置，即，与光源60简单地任意结合，从而光源60可被设置成与轨道20自身热连通。可选地，轨道20可被构造成与诸如已知的照明插座的固定装置接合。本发明旨在使轨道20与光源60之间的任何连接为用于足够的电和热的连通性而提供。例如，轨道20可支撑诸如已知的螺旋式插座和双向针插座以及诸如已知的扭转-锁定或卡合机构的其它机构。从而，所采用的“固定装置”可以是与光源60的任意结合，而无论其是分离装置还是仅为轨道20本身的一部分。

在图1的实施方式中，轨道20是作为封闭管的中空、被密封的管状容器，在该轨道20内密封容纳导热流体80。图2示出了沿图1的截面I-I’剖取的剖视图，更清楚地示出了轨道20和轨道内所容纳的流体80的细节。在操作时，由光源60产生的热加热流体80，粗略地如由图2的箭头所示产生流体流。该流体流将热传递到轨道20和鳍片70，并且在那里分散。这样，轨道20既支撑光源60，也作为用于分散来自光源60的热的流体冷却系统。即，该实施方式的轨道20还为用于散热的流体容纳容器或者“管”。

流体80可以是任何导热流体，例如导热的油、酒精或者水溶液。另外，尽管图1的实施方式具有鳍片以帮助散热，但本发明还包括不采用鳍片的实施方式。例如，对于待被使用于足够凉的环境中的轨道20或者待被在第二室中冷却的轨道20可以不需要鳍片。

如图所示，尽管图2示出了在传导流体80内产生的流体流，但本发明可以是沿任意方向流动的任何这样的流体流，该流体流大体用于提高从光源60分散的热。为此，注意，本发明既可采用“被动”流，即，由光源60的热引起的流体流，也可采用诸如如图3中所示的“主动”流。图3示出了轨道20的右端40的更详细的视图，如图所示，其中使用流体推进装置90使流体80中产生流体流。这里，尽管本发明设想能够推进流体的任何装置，但流体推进装置90具有旋转推进流体80的螺旋桨式延伸部，因此如图所示产生流体流。该流体流帮助沿轨道20和鳍片70运送流体80，因此，将热从光源60对流地传递到轨道20的外表面和鳍片70。右端40上还固定有驱动器90，该驱动器90经由电线或其它电连接(未示出)向光源60提供电力。本发明可以将驱动器90放置在任何地方，以方便地向光源60供应电力。

尽管图1至3的实施方式示出了大体水平取向的线性轨道20，但应认识到，本发明不局限于该构造。而且，本发明包含采用远离光源60对流地传递热的流体存储器的轨道20的任何构造。图4是一种该构造的示例。图4示出了根据本发明的另一实施方式构成的用于固态光源的轨道照明系统。轨道照明系统100具有轨道110，该轨道110构造成容纳流体80的封闭环，如图所示光源60从轨道110延伸。轨道110构造成被装配或安装成大体竖直或倾斜取向。从而来自光源60的热在流体80中产生流体流，流体80沿由箭头所示的方向流动。鳍片120、130被取向成允许对流空气流大体不受阻碍地穿过该鳍片120、130行进。因此，例如，对于竖直安装的轨道110，鳍片120从轨道110的长轴大体径向延伸(即，与轨道110大体垂直)，同时鳍片130沿轨道110大体周向延伸(即，与轨道110大体平行)。

因此在操作时，来自光源60的热加热流体80，而产生沿所示的方向流动的流体流。该流体流将热从光源60携带至轨道110的外表面以及散热鳍片120、130，并且在那里分散。

本领域任何技术人员将认识到，所示的实施方式可采用诸如装置90的流体推进装置，以积极地产生电流。本领域技术人员还将认识到，相反地，所示的实施方式可利用由来自光源60的热产生的流体流。在该情况下，如图所示，光源60沿轨道110布置，使最左侧的光源60最接近轨道110的最左侧部分140。这样，来自最左侧的光源60的热沿最左侧部分140向上行进，而产生沿所示的方向流动的流体流。

图5示出了本发明的又一实施方式，该实施方式在某些方面与图4的实施方式相似。这里，轨道照明系统200包括轨道210，该轨道构造成用于流体80的存储器的管或者其它这种容器。与图4类似，图5的轨道照明装置200构造为封闭环系统。然而，与构造有类似于图4的单个环不同，图5的轨道照明系统200构造有多重环220、230，每个环均彼此流体连通。轨道210还被构造成取向为使来自光源60的热产生沿如图所示的箭头的方向流动的流体流。鳍片240(本发明可设想为任意数量)大体从轨道210周向延伸，而鳍片250大体从轨道210径向延伸。本发明包括沿轨道210的任何地方放置的径向和/或周向散热鳍片240、250的任意数量或结合，轨道210允许空气流动通过散热鳍片240、250的表面。

在操作时，流体80内的流体流将来自光源60的热携带至轨道210的外表面和/或鳍片240、250，并且在那里分散，因此冷却光源60。如上述，该流体流可由诸如装置90的流体推进装置产生，或者由来自光源60的热产生。在由来自光源60的热产生的情况下，最左侧的光源60最接近轨道210的最左侧部分260放置，从而来自最左侧的光源60的热产生如图所示的流体流。本发明包括采用任何数量的环220、230以及放置在用于热分散的轨道210的任何地方的任何数量的鳍片240、250的构造。

图6A至6C示出了本发明的又一实施方式。这里，轨道照明系统300包括轨道310，该轨道310不包含任何流体存储器，但用于支撑多个流体冷却容器320。在该实施方式中，每个容器320具有：第一部分322，该第一部分允许循环和冷却流体80；以及第二部分324，该第二部分由轨道310支撑，并且在第一部分322之间延伸。每个第一部分322还支撑光源60，并且与光源60热连通。此外，第一部分322和第二部分324为容纳流体80的中空容器。在操作时，轨道照明系统300被放置成使第二部分324大体竖直取向。在该构造中，来自光源60的热加热流体80，从而在流体80中产生流体流，该流体流如图所示沿箭头的方向流动。该循环将来自光源60的热向上携带到第二部分324中，并且被携带通过第一部分322，热在那里由环境空气或者借助于诸如鳍片330的附加散热装置被冷却。

图6A至6C示出了大体环形的第一部分322、大体管状的第二部分324以及相对于轨道310大体径向延伸的鳍片330。然而，本领域任何技术人员将认识到，第一部分322和第二部分324可以具有允许流体80循环的任何尺寸和形状，因此更加有效地分散来自光源60的热。另外，本领域技术人员将认识到鳍片330可以是便于分散来自流体80的热的任意尺寸、形状或取向。

尽管也未示出与光源60电连接的细节，但本发明设想使用向光源60提供必需的电力的任何电连接。图7中示出了该电连接的一个示例。这里，轨道20具有多个可容纳流体80的突起400，或者可以由任何合适的导热材料简单地制成。突起400包括螺纹410(或者任何其它合适的连接装置)和电连接415。这些连接415在本领域中已公知，并且可以通过任何手段，包括通过固定或嵌设在轨道20的内表面或外表面中的电线或者任何其它固体导电体与电源或者其它电构件(诸如驱动器)电连接。连接器420包括用于旋入(或者附接到)突起400的螺纹410中的螺纹430(或者任何其它适当的连接器)，并且还保持插座440(或者任何其它适当的连接器)，该插座包括电连接器435，电连接器435构造成与连接器415中的对应连接器连接。插座440还以已知的方式保持光源60，并且向光源60供应电力。图7的构造因此允许用于方便的“旋入”型固定装置，该固定装置允许将光源固定装置容易地附接到轨道20，同时还提供用于将来自光源60的热传递到流体80的热通路。如上述，本发明不局限于这些旋入型固定装置，而是还利用任何其它灯/插座或者公/母的电、机械或波导管连接器。

尽管图7的电连接示出为与轨道20相连，但本领域任何技术人员将认识到，图7的方法和/或设备可被应用至本文公开的任何轨道照明系统。另外，插座440以及本发明的轨道和灯泡60之间的实际上任何连接均可被构造成接收任何标准的轨道照明连接器或固态光源灯泡。例如，它们均可被构造成为接收任何标准的螺旋基座尺寸的插座。具体地，可以设想，美国采用的插座440(以及通过本发明设想的任何其它光源60接合)可被构造成接受E5、E10、E11、E12、E17、E26、E26D、E29和E39螺旋基座、BA15S和BA15D卡口基座以及G4和GY6.35双销基座中的任何一个或多个。类似地，在其它地方(包括欧洲)采用的插座可被构造成接受E10、E11、E12、E14、E27和E40螺旋基座、BA15S和BA15D卡口基座以及G4和GY6.35双销基座中的任何一个或多个。

为了解释，前述说明使用特定的术语以提供对本发明的全面理解。然而，本领域任何技术人员应清楚，不需要具体细节来实现本发明。在其它情况下，公知的装置以块的形式示出，以避免不必要地分散对本发明的注意。因此，本发明的具体实施方式的前述说明是为了示意和说明而示出。它们不旨在穷举本发明或者将本发明局限于所公开的精确形式。而且，根据上述教导可以进行许多修改和变型。例如，本发明设想使用任何适当的流体80、光源60、推进装置90以及电连接。另外，尽管为了说明的目的示出了轨道照明轨道的某些形状，但本发明设想以任何方式形成的任何轨道，以保持流体80或者允许其有效地分散来自光源60的热。各个图不必按比例绘制。所选择和描述的实施方式是为了最好的解释本发明的原理和其实际应用，以由此能够使本领域技术人员最佳使用本发明和各种实施方式，各种实施方式具有适于所设想的具体应用的各种修改。本发明的范围旨在由所附的权利要求和它们的等同物限定。

Claims (23)

1.一种固态光源系统，其特征在于，该固态光源系统包括：

多个固态光源固定装置，所述多个固态光源固定装置与流体冷却系统热耦合，所述流体冷却系统包括用于保持导热流体的至少一个容器，所述容器支撑所述导热流体中的流体流，从而便于分散来自至少一个所述固态光源固定装置中的热。

2.根据权利要求1所述的固态光源系统，其特征在于，所述流体冷却系统还包括散热装置，所述散热装置与所述容器热耦合，所述流体流接近所述散热装置流动从而便于分散来自所述流体的热，并且流动通过所述散热装置。

3.根据权利要求2所述的固态光源系统，其特征在于，所述容器还包括细长部分，该细长部分上支撑所述多个固态光源固定装置。

4.根据权利要求3所述的固态光源系统，其特征在于，所述容器还包括具有所述细长部分的封闭管。

5.根据权利要求4所述的固态光源系统，其特征在于，所述封闭管具有均为封闭端的第一端和第二端。

6.根据权利要求4所述的固态光源系统，其特征在于，所述封闭管还包括至少一个流体通路，所述至少一个流体通路大体沿封闭路径延伸。

7.根据权利要求6所述的固态光源系统，其特征在于，所述封闭管还包括所述流体通路中的多重流体通路，所述流体通路中的每个流体通路均与所述流体通路中的至少另一个流体通路流体连通。

8.根据权利要求2所述的固态光源系统，其特征在于，所述散热装置包括多个鳍片，所述多个鳍片与所述容器热连通，并且被构造成分散来自所述流体的热，所述鳍片沿大体平行于所述容器的方向延伸。

9.根据权利要求2所述的固态光源系统，其特征在于，所述散热装置包括多个鳍片，所述多个鳍片与所述容器热连通，并且被构造成分散来自所述流体的热，所述鳍片沿大体垂直于所述容器的方向延伸。

10.根据权利要求1所述的固态光源系统，其特征在于，该固态光源系统还包括与所述流体冷却系统联接的轨道照明轨道。

11.根据权利要求10所述的固态光源系统，其特征在于，所述容器被容纳在所述轨道内。

12.根据权利要求10所述的固态光源系统：

其特征在于，所述至少一个容器还包括多个容器，所述多个容器均与所述固态光源固定装置中的对应一个固态光源固定装置热连通，并且均具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一端和第二端，所述第二部分在所述第一部分的所述第一端和所述第二端之间延伸，并且与所述第一端和所述第二端流体连通；并且

其中，所述第一部分和所述第二部分被构造成支撑从其通过的流动的所述流体流。

13.根据权利要求12所述的固态光源系统，其特征在于，所述流体冷却系统还包括从所述轨道延伸的多个散热鳍片，并且其中，所述第二部分中的每个均被定位在所述散热鳍片的对应一个所述散热鳍片中。

14.根据权利要求1所述的固态光源系统，其特征在于，来自所述固态光源固定装置的热驱动所述流体中的所述流体流。

15.根据权利要求1所述的固态光源系统，其特征在于，所述容器还包括驱动所述流体中的所述流体流的流体推进装置。

16.一种用于光源的冷却系统，其特征在于，该冷却系统包括：

轨道照明轨道；

多个固态光源固定装置，所述多个固态光源固定装置联接到所述轨道；

容纳导热流体的至少一个封闭的存储器，所述至少一个存储器将所述固态光源固定装置设置成与所述流体热连通，所述至少一个存储器的形状允许来自所述固态光源固定装置的热在所述流体中产生流体流；以及

散热装置，该散热装置与所述流体热连通，并且被构造成当所述流体流携带所述流体穿过所述散热装置时分散来自所述流体的热。

17.根据权利要求16所述的冷却系统，其特征在于，所述至少一个存储器为管，所述管容纳所述流体，并且具有连续的封闭环形状，而与多个所述固态光源固定装置和所述散热装置热连通，来自所述固态光源固定装置的热产生流动通过所述管并且穿过所述散热装置的流体流。

18.根据权利要求16所述的冷却系统，其特征在于，所述至少一个存储器为多个存储器，所述多个存储器的每个均与所述光源固定装置中的一个光源固定装置热耦合，每个存储器均具有第一流体通路和第二流体通路，所述第一流体通路大体沿封闭路径延伸，所述第二流体通路与所述第一流体通路流体连通，来自所述固态光源固定装置中的一个固态光源固定装置的热在沿所述第二流体通路的方向上产生流体流。

19.根据权利要求18所述的冷却系统，其特征在于，所述散热装置包括多个鳍片，每个鳍片均定位成接近所述第一流体通路中的对应一个流体通路，并且与所述对应一个流体通路热连通，从而便于分散来自所述第一流体通路的热。

20.根据权利要求18所述的冷却系统，其特征在于，所述散热装置包括多个鳍片，并且其中所述第一流体通路中的每个流体通路均被定位在所述鳍片的对应一个鳍片中。

21.根据权利要求16所述的冷却系统，其特征在于，所述散热装置包括多个鳍片，所述多个鳍片与所述存储器热连通。

22.根据权利要求16所述的冷却系统，其特征在于，该冷却系统还包括流体推进装置，该流体推进装置被构造成便于分散来自所述流体的热。

23.根据权利要求16所述的冷却系统，其特征在于，所述轨道还包括所述至少一个封闭的存储器。

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