CN102345843A - 冷却装置以及具有该装置的led照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷却装置，包括至少一个冷却体(1)，每一个冷却体中都开设有真空密封腔(3)；以及冷却介质，冷却介质填充在真空密封腔(3)中，其中冷却介质具有高的热容。根据本发明的冷却装置能够提供较高的热容，良好地克服热冲击，同时又具有良好的导热性，可有效地对器件例如LED照明设备进行冷却。本发明的另一方面还涉及一种冷却装置，其包括：至少一个冷却体(1)，每一个冷却体都包括可弯折的细长件。该冷却装置具有良好的热传导性能和散热性能，重量更轻，设计上更加灵活。此外，本发明还涉及一种具有上述类型的冷却装置的LED照明设备。

Description

冷却装置以及具有该装置的LED照明设备
技术领域
本发明涉及一种冷却装置，其用于对LED照明设备进行冷却。此外本发明还涉及一种具有该冷却装置的LED照明设备。 
背景技术
当今的LED照明技术越来越成熟，对LED照明设备的进行冷却的热扩散技术也得到了很大的发展，尤其是通过自然对流的方式对LED照明设备进行冷却。但是，因为在LED照明设备引入了较大的功率泵(通常热流密度超过50000W/m2)，这对被动冷却的设计方案提出了挑战。在传统的被动冷却设计方案中，金属板散热器，例如肋片式散热器被广泛地应用。这种类型的解决方案在一些时候不能提供良好的热扩散性能并且其重量也相对较大。此外，在不稳定的功率消耗中使用LED照明设备时，散热设备应该具有高的热容，从而克服热冲击(通常瞬间热流密度超过100000W/m2)。然而传统的设计方案并不能良好地克服该热冲击，这是因为在传统的设计方案中应用的金属板并不具有良好的比热容。 
在现有技术中，已知一种根据热管原理的散热设备，该热管由管壁、毛细管芯以及冷却介质构成。在热管中的冷却介质被吸入到毛细管芯中，从而在热管吸收热量时，毛细管芯中的冷却介质快速蒸发，并在热管的另一端冷凝，散发热量，以达到冷却的目的。然而，众所周知的是，虽然热管的冷却效果良好，但其并不能提供高的热容，这是因为尽管该冷却介质可能具有较高的比热容，然而热 管中的冷却介质的量很少，其只要满足良好蒸发的目的即可，因此其抗热冲击的能力相对较差。此外，由于热管的结构特点，其构造上也相对复杂，成本较高。 
发明内容
因此，本发明第一个方面在于提出一种冷却装置，尤其是用于对LED照明设备进行冷却。根据本发明的冷却装置能够提供较高的热容，良好地克服热冲击，同时又具有良好的导热性，可有效地对器件例如LED照明设备进行冷却。 
本发明的第一个方面这样地通过一种冷却装置实现，该装置包括：至少一个冷却体，在每一个冷却体中开设有真空密封腔；以及冷却介质，填充在真空密封腔中，其中冷却介质具有高的热容。根据本发明的冷却体仅需满足在其内部获得真空密封腔的要求即可，无需其他复杂的结构，例如热管中的毛细结构，冷却体在结构上非常简单。同时，由于冷却介质具有高的热容，也就是说，在相同体积的情况下，利用纯水具有的热容是一般金属的2～10倍，因此能够良好地抵抗热冲击。 
根据本发明的一个优选的设计方案，冷却介质填充真空密封腔的容积的20％至80％。通过提高冷却介质的体积，可以提高热容。冷却介质的上述体积构成了与热管中的冷却介质的实质性差异。此外，可以根据LED照明设备的功率不同来在上述数值范围内选择冷却介质在真空密封腔中的体积。 
根据本发明的一个优选的设计方案，选择具有高比热容的液体作为冷却介质，该液体例如是纯水、乙醚，优选的是选择最小比热容为2000J/kgK的液体，特别优选的是超过4000J/kgK。这种具有高比热容的液体显著提高了冷却介质的热容。 
根据本发明的一个优选的设计方案，冷却体被设计成管状。这种形状的冷却体更容易加工或者获得。例如可以为无缝钢管，其可以非常容易地在市场上获得。此外，这种形状的冷却体将获得与周围环境的最大程度上的接触，从而进一步改善散热效果。同时也更加适合于弯折成各种不同的形状。 
根据本发明一个优选的设计方案，所述冷却体由具有良好导热性能的金属制成，该金属例如可以选择为铜、铝等等。 
有利的是，至少一个冷却体是可弯折的。在本发明的设计方案中，根据LED照明设备的功率、体积等等的不同，至少一个冷却体弯折并组合成选自由双螺旋锥形、多层圆盘形和灯笼形构成的组中的一种形状。从而最大程度地使根据本发明的冷却装置与LED照明设备的散热要求相匹配。 
有利的是，冷却装置还包括一个导热板，将待冷却物体的热量传导至至少一个冷却体。在双螺旋锥形、多层圆盘形、灯笼形的情况下，将该导热板与至少一个冷却体的会聚端连接。 
根据本发明的一个设计方案，至少一个冷却体弯折并组合成平板状冷却体阵列，冷却体阵列贴靠在导热板的表面上。这种类型的板状的冷却装置可以应用于相对大型的LED照明设备，并提供良好的散热和冷却效果。 
本发明的第二个方面通过一种LED照明设备实现，该LED照明设备具有上述类型的冷却装置，通过使用这种冷却装置明显改善了LED照明设备的散热，由于这种冷却装置具有较大的热容，这提高了整个LED照明设备的抗热冲击的能力。同时由于冷却装置的空心结构，又降低了连同LED照明设备和冷却装置在内的整个系统的重量。 
本发明的第三个方面在于提出一种冷却装置，尤其是用于对LED照明设备进行冷却。根据本发明的冷却装置能够提供更好的热传导性能和散热能力，其重量较轻，并且能够更加灵活地适应于LED照明设备。 
本发明的第三个方面这样地通过一种冷却装置实现，该装置包括：至少一个冷却体，每一个冷却体都包括可弯折的细长件。“长形”的含义在于，该部件具有一种形状，即其在一个方向上的直线尺寸(部件的长度)基本上大于垂直于该方向的平面中的直线尺寸，优选的是5倍，更优选地是多于10倍或甚至20倍。这种类型的部件可以完全是实心的、部分空心的或者在其整个长度上是空心的。通过弯折冷却体可以在占用相对较小的空间的情况下，获得与周围环境的尽可能大的接触面积，从而有效地提高了热传导性能和散热能力。
根据本发明的一个优选的设计方案，冷却体是金属丝、金属棒、金属管或热管。由于金属管，尤其是热管具有极佳的散热性能，因此，这进一步提高了该冷却装置的热传导性能和散热能力。同时，由于使用的是金属管或热管，其相对于现有技术中的散热肋片在重量上更加轻盈，并且能够更好地适应于不同类型的LED照明设备。金属丝或者金属棒可以比金属管更加容易地进行弯折并且可以更加容易地进行生产和处理。出于简单地进行生产的目的，垂直于细长件的长度方向的截面可以是圆形或者正方形，当然也可以具有任意的其他合适的形状。 
如果冷却体包括不超过5个，优选不超过2个细长件，那么就能够非常省事地构造该冷却体。 
有利的是，冷却装置还包括一个导热板，将待冷却物体的热量传导至至少一个冷却体。 
在本发明的设计方案中，根据LED照明设备的功率、体积等等的不同，至少一个冷却体弯折并组合成选自由双螺旋锥形、多层圆盘形和灯笼形构成的组中的一种形状。从而最大程度地使根据本发明的冷却装置与LED照明设备的散热要求相匹配。 
根据本发明的一个设计方案，至少一个冷却体弯折并组合成平板状冷却体阵列，冷却体阵列贴靠在导热板的表面上。这种类型的板状的冷却装置可以应用于相对大型的LED照明设备，并提供良好的散热和冷却效果。 
本发明的最后一个方面通过一种LED照明设备实现，该LED照明设备具有上述类型的冷却装置，通过使用这种冷却装置明显改善了LED照明设备的散热，由于这种冷却装置的冷却体包括可弯折的细长件，其在占据相对较小的空间的情况下，获得与周围环境的尽可能大的接触面积，从而有效地提高了热传导性能和散热能力，这良好地改善了对整个LED照明设备的散热效果。同时，又降低了连同LED照明设备和冷却装置在内的整个系统的重量。 
应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。 
附图说明
附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出： 
图1是端部开放的冷却体的示意性透视图； 
图2是端部封闭的冷却体的示意性透视图； 
图3a是根据本发明的冷却装置的第一实施例的示意图； 
图3b是根据本发明的冷却装置的第二实施例的示意图； 
图3c是根据本发明的冷却装置的第三实施例的示意图； 
图4是构造成平板状的冷却装置的剖视图。 
具体实施方式
图1示出了根据本发明的冷却装置的冷却体1的透视图。在本发明的一个优选的设计方案中，冷却体1被设计成管状的，其由铜、铝或者其他具有良好导热性能的金属制成。当然，根据本发明的冷却体并不仅仅限于管状的形状，也可以设计为其他适合弯折、能获得较大的散热接触面积的形状，当然该冷却体可以由实心的金属丝或金属棒制成。 
在图1中可看到端部切开的冷却体1，其中，该冷却体1由管壁限定出真空密封腔3，其中，管壁上无需像热管那样开设毛细结构。冷却介质直接填充在该真空密封腔3中。在本发明的设计方案中，可以选择纯水、乙醚或其他具有高比热容的液体作为冷却介质。进一步地还通过提高冷却介质的体积来提高热容。在该实施例中，冷却介质填充真空密封腔3的容积的20％至80％。当然根据LED照明设备的功率不同来在上述范围中自由选择冷却介质在真空密封腔3中的填充度。 
图2示出了端部4封闭的冷却体1，处于该冷却体1中的冷却介质至少处于低压(接近真空)或者真空状态下，根据本发明，冷却介质处于1/1011个大气压下，或更低的压力下，处于该压力下的 冷却介质的沸点就相对降低，更容易蒸发，从而使冷却装置获得良好的导热性。 
图3a-3c示出了冷却装置的三个实施例，其中，图3a中的至少一个冷却体1被盘成双螺旋锥形，图3b中的管状的至少一个冷却体1被设置成多层圆盘形，以及图3c中的至少一个冷却体1被弯折成灯笼形。冷却装置还包括导热板2，该导热板连接在至少一个冷却体的会聚部，该导热板2与未示出的LED照明设备接触，从而将来自LED照明设备的热量传导给冷却体1，并通过冷却体1排散到周围环境中。 
图4示出了构造成平板状的冷却装置的剖视图。在该设计方案中，至少一个冷却体1在由平行于导热板2的平面中弯折成蜿蜒曲折的形状，形成一个冷却体阵列，该冷却体阵列平铺在导热板2上，并且与导热板2紧密接触，从而构成平板状的冷却装置，该平板状的冷却装置也可根据需要对大型的设备进行冷却。 
当然，在本发明的上述实施例中也可以将热管弯折并组合成选自由双螺旋锥形、多层圆盘形和灯笼形组成的组中的一种形状。然而，鉴于热管的结构特点，在弯折热管时，应避免将热管弯折出过大的角度，从而损害热管的内部结构。 
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 
附图标记 
1    冷却体 
2    导热板 
3    真空密封腔 
4    端部。 

Claims (19)

1.一种冷却装置，其特征在于包括：至少一个冷却体(1)，每一个所述冷却体中都开设有真空密封腔(3)；以及冷却介质，所述冷却介质填充在所述真空密封腔(3)中，其中所述冷却介质具有高的热容。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却介质填充所述真空密封腔(3)的容积的20％至80％。
3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，选择高比热容的液体作为所述冷却介质。
4.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却介质是纯水、乙醚。
5.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却体(1)设计为管状。
6.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却体(1)由金属制成。
7.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却体(1)是可弯折的。
8.根据权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括一个导热板(2)，将待冷却物体的热量传导至所述至少一个冷却体(1)。
9.根据权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却体(1)弯折并组合成选自由双螺旋锥形、多层圆盘形和灯笼形组成的组中的一种形状。
10.根据权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却体(1)弯折并组合成平板状冷却体阵列，所述冷却体阵列贴靠在所述导热板(2)的表面上。
11.一种LED照明设备，其特征在于，所述LED照明设备具有根据权利要求1至10中任一项所述的冷却装置。
12.一种冷却装置，其特征在于包括：至少一个冷却体(1)，每一个所述冷却体都包括可弯折的细长件。
13.根据权利要求12所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却体是金属丝、金属棒、金属管或热管。
14.根据权利要求13所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括不超过5个所述细长件。
15.根据权利要求14所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括不超过2个所述细长件。
16.根据权利要求14或15所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括一个导热板(2)，将待冷却物体的热量传导至所述至少一个冷却体(1)。
17.根据权利要求16所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却体(1)弯折并组合成选自由双螺旋锥形、多层圆盘形和灯笼形组成的组中的一种形状。
18.根据权利要求16所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却体(1)弯折并组合成平板状冷却体阵列，所述冷却体阵列贴靠在所述导热板(2)的表面上。
19.一种LED照明设备，其特征在于，所述LED照明设备具有根据权利要求12至18中任一项所述的冷却装置。
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