CN103080647A

CN103080647A - 由风扇和具有弧形鳍的散热单元冷却的led照明设备

Info

Publication number: CN103080647A
Application number: CN2011800394741A
Authority: CN
Inventors: 薛建; 孙延萌; M·亚武兹
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明提供一种包括光源单元(50)、通风器单元(30)和散热单元(40)的照明设备，其中散热单元包括：具有第一表面(401)和第二表面(402)的主体(400)、至少一个第一孔(403)、至少一个第二孔(404)和附着到第二表面的第一组鳍(405)。通过对第一表面和第二表面打孔来形成至少一个第一孔，并且至少一个第二孔与至少一个第一孔有一段距离地位于至少一个第一孔周围。以弧形配置至少一个鳍从第一孔朝向第二孔延伸，并且通风器单元被定位用于覆盖鳍的至少部分。因此提高散热效率，因为更大气流由于低阻力所产生的高流速而穿过散热单元。

Description

由风扇和具有弧形鳍的散热单元冷却的LED照明设备

技术领域

本发明涉及一种包括光源单元、通风器单元和散热单元的照明设备。具体而言，光源单元包括一个或者多个发光二极管(LED)。

背景技术

发光二极管(LED)广泛适用于包括实用照明的各种应用中。LED灯视为代表光源的未来并且近年来已经应用于全世界范围，而且它们将在未来变得更流行，因为它们将由于高效率和潜在长寿命的优点而取代传统灯。

然而LED在照明应用中生成大量热。众所周知的是认为这一热问题是制约LED灯的光学输出和寿命的瓶颈。当不能耗散过量热时将降低LED灯的性能和寿命。

为了耗散过量热，在业内提出各种散热装置。一般而言，这些散热装置可以分类为主动冷却结构和被动冷却结构。对于一些主动冷却结构，普遍运用电风扇，并且一些散热鳍出于热交换的目的而布置于风扇周围。这样的鳍结构可以在具有强力风扇的大体积条件中产生更佳热性能。但是对于紧凑LED灯，它可能由于在灯以内的高流动阻力而对散热具有不利影响、因此减少LED灯的寿命和光学输出。同时，气流和风扇产生的噪声是另一永恒话题。

发明内容

本发明的目的是提供一种照明设备，其中提高它的尤其借助电风扇的主动冷却的性能而又同时降低噪声水平。

根据本发明的一个实施例，照明设备包括光源单元、通风器单元和散热单元，其中散热单元包括具有第一表面和第二表面的主体、至少一个第一孔、至少一个第二孔以及附着到第二表面的第一组鳍。光源单元定位于第一表面上。通过对第一表面和第二表面打孔来形成至少一个第一孔，并且至少一个第二孔与至少一个第一孔有一段距离地位于至少一个第一孔周围。以弧形配置至少一个鳍从第一孔朝向第二孔延伸，并且通风器单元被定位用于覆盖鳍的至少部分。

通过让弧形鳍从第一孔朝向第二孔延伸，气流通道可以形成于两个相邻鳍之间，并且这样的气流通道也为弧形。因此，通风器单元生成的气流可以流畅地穿过通道、由此在空气在鳍之中穿过时减少阻力和噪声。因而提高散热效率，因为更大气流由于低阻力所产生的高流速而穿过散热单元。

备选地，鳍借助板在每个鳍的一端逐个互连，该端背离第一孔。在这一情况下，第一孔和第二孔由板隔离，并且空气不能经过气流通道从第一孔流向第二孔或者从第二孔流向第一孔。因而，第一孔和第二孔中的任一个孔用作空气入口而另一个孔用作空气出口，并且来自入口的比较冷的空气和将经过出口耗散的比较热的空气不会混合，并且热空气将从出口直接排放而不是由冷空气再次带入散热单元中

备选地，至少一个第一孔用作空气出口并且至少一个第二孔用作空气入口，并且运用通风器单元用于经过通风器单元将空气从第二孔(即空气入口)移向第一孔(即空气出口)。当空气入口的总面积大于空气出口的总面积时，离开散热单元的空气的流速将大于进入散热单元的空气的流速。因而不会将从空气出口排放的热空气吸入散热单元中。

附图说明

本发明的上述和其它目的以及特征将从参照附图对各种实施例的以下具体描述中变得清楚。

图1是根据本发明第一实施例的照明设备的分解透视图。

图2是图1中所示照明设备的散热单元的俯视图；

图3是图1中所示照明设备的散热单元的透视图；

图4是在示例方向上有气流的如图1中所示照明设备的横截面图；

图5是根据本发明第二实施例的照明设备的散热单元的透视图。

具体实施方式

图1至4图示了根据本发明第一实施例的照明设备。

照明设备1包括插座10、连接到插座10的杯形壳20、通风器单元30、散热单元40、光源单元50和光学单元60。壳20能够容纳驱动电路(未示出)，该驱动电路经由插座10电连接到外部电功率源并且可以向光源单元50供应恰当电功率。光学单元60用来接收光源单元50发射的光、然后向希望的辐射图案中传送接收的光。

图2和3图示了根据本发明第一实施例的散热单元40。散热单元40包括主体400，该主体具有在主体400的一侧上的第一表面401和在主体400的与上文提到的一侧相反的另一侧上的第二表面402。光源50定位于第一表面401上。

散热单元40还包括一个第一孔403和四个第二孔404。第一孔403居中地位于主体400中并且通过对第一表面401和第二表面402打孔来形成。类似地，可以通过对第一表面和第二表面打孔来形成四个第二孔。四个第二孔404与第一孔403有一段距离地位于第一孔403周围并且分别在第一表面401和第二表面402上形成圆形空间。因此，光源单元50可以以圆形形式定位于第一表面401的圆形空间上，其中第一孔403位于圆形形式内，而四个第二孔位于圆形形式以外。如图2中所示，第一孔403为圆形，并且第二孔404中的每个孔是沿着主体400的圆周方向的间隙，这些间隙被接连地定位以形成具有四个障碍物的圆形间隙。

上文给出的第一孔403和第二孔404的数目和形状仅为示例并且可以基于各种实际情形来变化。例如第二孔404可以由无障碍物的一个圆形间隙或者由更多连续同轴圆形间隙或者多个洞组成。

在这一实施例中，如图4中所示，第一孔403用作空气出口，并且第二孔404用作空气入口。因此，一般易于实现空气入口的总面积大于空气出口的总面积，这将造成离开散热单元的空气流速高于进入散热单元的空气的流速。因而不会将热空气吸入散热单元中。在另一实施例中，第一孔403也可以用作空气入口以及第二孔404用作空气出口。

运用通风器单元30用于通过通风器单元30将空气从空气入口移向空气出口。因而，借助通风器单元30，可以将比较冷的空气经过第二孔404(即空气入口)从照明设备1所在的房间抽入照明设备1中，并且冷空气将具有与散热单元40的热交换并且变得比较热，此后经过第一孔403(即空气出口)从照明设备1排出它。

散热单元40还包括附着到第二表面402的第一组鳍405，并且以弧形形状配置鳍405中的每个鳍从第一孔403朝着第二孔404延伸。多个鳍405位于第一孔403与第二孔404之间，并且在两个相邻鳍405之间有某一距离。可以基于来自通风器单元30的气流的方向、照明设备1的温度要求、光源单元50生成的热和其它因素来优化具体鳍的配置，例如鳍的曲率、鳍的数目、鳍的高度、提到的距离和其它参数。

气流通道406形成于两个相邻鳍405之间，并且这样的气流通道406也为弧形。因此，大量减少在这样的弧形通道中的流动阻力，因为气流的方向普遍为曲折而不是直型。因此，通风器单元30生成的气流可以流畅地穿过通道406；由此当空气穿过鳍405时减少噪声。相应地，因为更大气流由于低阻力所产生的更高流速而穿过散热单元40，而提高了散热效率。

备选地，鳍405借助板407在每个鳍405的一端逐个互连，该端背离第一孔403。在这一情况下，第一孔403和第二孔404由板407隔离，并且空气不能经过气流通道406从第一孔403流向第二孔404或者从第二孔404流向第一孔403。因而，第一孔403和第二孔 404中的任一个孔用作空气入口而另一个孔用作空气出口，并且来自入口的冷空气和将经过出口耗散的热空气不会混合，并且热空气将经由出口直接排放而不是由冷空气带入散热单元中。

备选地，散热单元40还可以包括用于与壳20连接的突出部分408。在另一实施例中，可以有用于将散热单元40连接到壳20的其它连接装置。

通风器单元30被定位用于覆盖鳍405的至少部分。优选地，通风器单元30与第二表面402平行定位并且恰当覆盖所有鳍405。

散热单元40的提议配置将具有更佳散热性能，并且照明设备1作为整体将在通风器单元30包括轴向电风扇时具有更低噪声水平，因为来自通风器单元30的空气中的多数空气将穿过第一组鳍405并且轴向电风扇普遍具有与其它类型的电风扇相比的更低噪声水平。可以在鳍405中的每个鳍的弯曲方向与来自轴向电风扇的气流的方向相似时优化性能。

光源单元50能够发射某些谱辐射，并且它包括一个或者多个LED。备选地，光源单元50可以包括其它光源、比如OLED。

对于在第一实施例中提出的照明设备1，它由于散热单元40中的更低流动阻力所产生的更高空气出口速率而具有比如更低温度和噪声电平的优点。对于这样的以LED作为光源的照明设备1，已经测试20个样本，并且发现热阻在5w/m.K以下并且所有样本的声强少于25dB，这低于如对应美国标准要求的30dB。另外，无需普遍附着于散热单元的外侧表面上用于增加散热面积的附加散热鳍，因而可以减少散热单元的制造成本。

图5是照明设备的散热单元的第二实施例的透视图。与图3中所示散热单元40比较，图5中所示散热单元40还包括定位于第一组鳍405周围并且形成用于容纳通风器单元30的腔的第二组鳍409。第二组的鳍409可以恰如第一组鳍405的形状一样为弧形；或者它可以是直型鳍。备选地，鳍409可以具有与鳍405相同的高度或者比鳍405更低的高度。第二组鳍409增加热交换表面并且可以提高散热单元40的热效率。

上文描述的实施例仅为本发明的优选实施例。本领域技术人员在实现要求保护的本发明时可以从对附图、公开内容和所附权利要求的研读中理解和实现公开的实施例的其它变化。也应认为这些变化在本发明的范围内。在权利要求书和说明书中，对动词“包括”及其变形的使用未排除其它单元或者步骤，并且不定冠词“一个/一种”未排除多个/多种。

Claims

1.一种照明设备，包括光源单元、通风器单元和散热单元，其中所述散热单元包括：

具有第一表面和第二表面的主体，其中所述光源单元定位于所述第一表面上；

至少一个第一孔和至少一个第二孔，其中通过对所述第一表面和所述第二表面打孔来形成所述至少一个第一孔，并且所述至少一个第二孔与所述至少一个第一孔有一段距离地位于所述至少一个第一孔周围；

附着到所述第二表面的第一组鳍，其中以弧形配置至少一个鳍从所述第一孔朝向所述第二孔延伸，气流通道形成于两个相邻鳍之间，并且这样的气流通道也为弧形，并且所述通风器单元被定位用于覆盖所述鳍的至少部分。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述鳍借助板在每个鳍的一端逐个互连，该端背离所述第一孔。

3.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述通风器单元包括轴向电风扇。

4.根据权利要求3所述的照明设备，其中所述鳍中的每个鳍具有与来自所述电风扇的所述气流的方向相似的弯曲方向。

5.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述散热单元还包括定位于所述第一组鳍周围并且形成用于容纳所述通风器单元的腔的第二组鳍。

6.根据权利要求1所述的照明设备，其中以圆形形式对所述光源单元定位，其中所述至少一个第一孔位于所述圆形形式以内，而所述至少一个第二孔位于所述圆形形式以外。

7.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述至少一个第一孔用作空气出口并且所述至少一个第二孔用作空气入口，以及运用所述通风器单元用于通过所述通风器单元将空气从所述第二孔移向所述第一孔。

8.根据权利要求7所述的照明设备，其中所述第二孔的总面积大于所述第一孔的总面积。

9.根据权利要求1所述的照明设备，其中以弧形配置所述第一组鳍中的每个鳍从所述第一孔朝向所述第二孔延伸。

10.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述光源单元包括至少一个LED。