CN107850285A - 一种灯 - Google Patents

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Abstract

一种灯(100)，包括：具有透明部分(101)的壳体(110)；至少部分设置在所述壳体(110)内的光源(102)，其中所述光源(102)被配置为在使用中通过所述壳体(110)的透明部分(101)发射光线；和至少部分设置在所述壳体(110)内的传热单元(103)，所述传热单元(103)包括加热器(105)和流体循环器(106)，所述传热单元(103)包括第一模式和第二模式；在所述第一模式中，所述加热器(105)开启，加热所述壳体(110)内的导热流体，所述流体循环器(106)循环所述导热流体，使热量传递到所述壳体(110)的透明部分(101)；和在所述第二模式中，所述加热器(105)关闭，所述流体循环器(106)循环所述壳体(110)内的所述导热流体，使热量远离所述光源(102)传递到所述壳体的透明部分(101)。

Description

一种灯
本发明涉及一种灯，例如但不限于交通工具前照灯。尤其的，本发明涉及一种包括传热单元的灯，以及操作这种包括传热单元的灯的方法。众所周知，灯内的光源会在使用过程中升温并可能过热，这可能会缩短所述光源的使用寿命和/或其效率(例如，对所述光源发射出的光线的颜色和/或强度产生不利影响)。这对于比传统光源如灯丝或卤素灯泡产生更少废热的光源(例如，发光二极管(LEDs))而言，仍然是问题。因此，LED的温度和/或所述LED控制温度和/或驱动器电子器件的温度的不期望的增加可能会对所述LED的光输出质量和/或效率造成不利影响。
包括LED的交通工具前照灯正变得越来越普遍。LED前照灯具有相对较小、可靠和高能效的优点，同时由于美观的原因也是首选的。然而，交通工具前照灯需要在使用中发射可靠的高质量光线，以便为驾驶员提供始终如一的良好的微光，例如，良好的夜间可见度，并向其他道路使用者提供所述交通工具存在的明确指示。因此，如果由LED前照灯发射的光线的质量和/或一致性在使用中的任何时候受到损害，则道路和交通工具的安全性可能会受到影响。
类似的情况可以适用于交通工具前照灯以外的应用。
因此，在使用期间冷却灯内的LED(或其他光源)是有利的。
通常通过使用风扇和/或散热器冷却灯内的光源。US8047695公开了这种冷却系统的一个示例。如US20110310631A中所公开的，可以类似地通过使用风扇和/或散热器冷却控制LED光源的电子器件。
灯的灯罩或透镜也可能在所述灯罩和/或透镜的内侧或外侧遭受霜冻或凝结，从而减少所述灯的光输出。这对于在室外(例如，外部建筑安全灯或交通工具前照灯)和/或潮湿或寒冷的环境中操作的灯尤其是个问题。
如本领域所已知的，可以通过加热所述灯，例如，交通工具前照灯、灯罩或透镜来降低所述霜冻和/或凝结。最常见的，可以利用设置在所述灯罩或透镜上或内部的电阻加热器直接加热所述灯罩或透镜，同时利用单独的散热器和/或风扇冷却所述光源。US8899803B2公开了这种已知系统的一个示例。
在其他已知的示例中，如在DE102011084114中所披露的交通工具前照灯，所述加热元件可以并入所述灯内的风扇组件中，用于灯罩的除霜和除湿。
在其他系统中，所述光源和/或电子器件产生的废热可以用于加热所述灯罩。如US8314559B所公开的，通过使用具有良好导热性的材料的热传导过程，来自LED驱动器的废热可以直接传递到所述灯罩。
或者，US20110310631公开了使用风扇冷却车灯的光源和电子器件的方法。来自电子器件的废热还可以用于加热灯泡室内的空气以减少所述灯罩上的任何冷凝。
本发明的第一方面提供了一种灯，包括具有透明部分的壳体；至少部分设置在所述壳体内的光源，其中所述光源被配置为在使用中通过所述壳体的透明部分发射光线；和至少部分设置在所述壳体内的传热单元，所述传热单元包括加热器和流体循环器，所述传热单元包括第一模式和第二模式；其中：
在所述第一模式中，所述加热器开启，加热所述壳体内的导热流体，所述流体循环器循环所述导热流体，使热量传递到所述壳体的透明部分；和
在所述第二模式中，所述加热器关闭，所述流体循环器循环所述壳体内的所述导热流体，使热量远离所述光源传递到所述壳体的透明部分。
所述光源可以包括光发射器和任何耦合到所述光发射器上的电子器件(例如，电源、电阻器等)。所述电子器件可以至少部分地设置在所述壳体内，例如在电路板上。在所述第二模式中，所述流体循环器被配置为传递热量使其远离所述电子器件和/或所述光发射器。
可选择地，一个或多个散热器可以耦合至所述光源或其一部分(例如，所述光发射器和/或电子器件)以传递废热至所述导热流体。
在一些实施例中，所述光源可以发射可见光，和/或UV辐射，和/或红外辐射。在一个实施例中，由所述光源发射的光线的波长可以是可变的。
因此，根据所使用的光源的类型，所述壳体的透明部分可以允许不同波长的光线通过。所述透明部分可以包括一个或多个透镜。例如，所述透明部分可以包括对可见光透明的玻璃或塑料(例如，聚乙烯或聚碳酸酯)窗。在一些实施例中，所述全部壳体可以对一个或多个波长的光是透明的。
所述光源可以包括一个或多个发光二极管(LEDs)。例如，所述光源可以包括一组LED。在给定时间打开的LED的数量和/或LED的亮度是可调节的。
例如，所述光源可以包括多个单独设置，对应于交通工具前照灯中所需的全光束、调光器和雾灯设置。
可选择地，所述导热流体可以是气体或液体，例如空气，和/或水，和/或聚合物流体。在一些实施例中，所述导热流体可以完全地或部分地封装在密封的流体连通路径中。可选择地，所述导热流体可以在所述壳体内自由流动。
所述导热流体可以是光学透明的或清澈的。可选择地，所述导热流体可以位于所述光源与所述壳体透明部分之间的光路之外。
由于空气是透明的、相对便宜且容易获得的，因此特别优选地作为所述导热流体。此外，如果使用空气作为所述导热流体，则无需密封所述壳体，因为在许多应用中，通常不存在与从所述壳体进入外部环境的空气有关的健康和安全风险。
在一个实施例中，在所述壳体内部和外部环境之间有流体连通。有利的是，这可以使所述壳体内部与外部环境之间压力平衡。压力平衡可以有助于减少所述灯的组件(例如，所述壳体、所述透明部分、所述光源、所述传热单元)在使用中经受的应力。
便利地，所述传热单元可以是单个的、紧凑的单元。
有利地，本发明中的所述传热单元能够通过两种不同模式冷却所述光源(例如，光发射器和/或电子器件)并且对所述壳体的透明部分进行除霜和/或除湿。
有利地，与使用单独的加热和冷却装置的已知系统相比，这可以减少所述灯的额外重量和/或制造成本。通常，所述已知系统需要两个独立部件来冷却所述光源和加热所述灯罩或透镜，或者需要将所述光源和/或电子器件加热到足够的温度以产生足以加热灯前罩或透镜的热量。
相反，本发明提供了一种灯，所述灯包括既可以冷却所述光源，也可以在需要时加热所述灯罩的单个传热单元。
在交通工具前照灯的情况下这可能是特别有利的。当天气寒冷时，比如冬天的夜晚，所述灯前罩或透镜上可能会形成霜冻。所述灯前罩或透镜上的霜可能会减小由所述前照灯发射出的光束的亮度和/或尺寸。当驾驶员最初启动所述交通工具并打开所述前照灯时，所述前照灯内的所述光源，特别是当所述光源包括一个或多个LED时，将无法产生足够的可用于对所述灯前罩进行除霜的废热。这时，通过启动所述加热器可以对所述灯前罩或透镜进行除霜。然而，在一段时间之后，所述光源可以产生足够的废热以保持所述灯前罩或透镜不被霜冻。
在所述第一模式中，所述传热单元仅对至少所述灯的壳体的透明部分进行除霜和/或除湿。在所述第一模式中，所述加热器加热所述导热流体，所述流体循环器循环所述加热后的导热流体，使热量传递到所述壳体的透明部分。
在所述第二模式中，所述传热单元冷却所述光源(例如，光发射器(多个)和/或电子器件)，同时对至少壳体的透明部分进行加热。在所述第二模式中，所述加热器关闭。废热从所述光源传递至所述导热流体。然后，所述流体循环器循环所述导热流体使其远离所述光源。而后，所述导热流体将所述废热传递至所述壳体的透明部分。
由于在本发明中已经认识到在操作所述灯的不同时间需要所述两种模式，所述传热单元可以实现这两种模式的所需功能。例如，在刚打开所述灯随后的一段时间，所述光源(例如，光发射器和/或电子器件)还没有明显升温，因此不需要冷却和/或不能提供足够的废热加热所述壳体的透明部分。但是，所述壳体的透明部分可能是冷的并且可能需要加热，例如除去霜冻和/或凝结，因此，所述传热单元可以在所述第一模式下工作。一旦所述光源温度上升，所述传热单元可以切换至所述第二模式，降低所述光源的温度并且加热所述壳体的透明部分。
在一些实施例中，所述传热单元的所述工作模式可由用户选择。例如，如果所述用户注意到所述壳体的透明部分上有霜冻和/或凝结，则可以按压按钮，或开关，或拉动拉杆来选择在所述第一模式下工作。
可选择地，所述灯可以进一步包括至少一个传感器，所述至少一个传感器用于检测以下一项或多项：所述灯已开启的时间；所述灯外部的环境温度；所述壳体内的温度；所述壳体内所述光源的温度；和/或所述壳体透明部分上的水分含量。
在一些实施例中，可以提供多个传感器。一个或多个传感器可以设置在所述灯的壳体外部，或者耦合到所述壳体。
可选择地，当所述灯刚刚被打开；和/或所述灯外部的环境温度低于预设阈值；和/或所述壳体的透明部分上的水分含量高于预设阈值时，所述传热单元在所述第一模式下工作。
可选择地，当所述灯已经打开超过一定时间；和/或所述壳体内的所述光源的温度高于预设阈值；和/或所述灯外部的环境温度高于预设阈值；和/或所述壳体的透明部分上的水分含量低于预设阈值时，所述传热单元在所述第二模式下工作。
所述预设阈值可以由用户设定和/或调整。在一些实施例中，所述预设阈值可以由处理器决定，例如，由所述灯的应用(例如，在交通工具前照灯中)和/或光源的类型决定。
在一些实施例中，处理器可以接收来自用户和/或所述一个或多个传感器的指令。所述处理器可将指令输出至控制器。所述控制器被配置为控制所述传热单元。所述处理器和/或所述控制器可以至少部分设置在所述壳体内部或所述壳体外部。
在一些实施例中，所述控制器被配置为控制所述传热单元的工作模式，和/或所述加热器输出的热量，和/或所述流体循环器循环所述导热流体的速度。所述控制器也可以控制所述光源的输出(例如，开启的LED的数量和/或LED的亮度)。
在交通工具前照灯的示例中，交通工具在其内部的可视显示器上指示外部温度和/或天气状况越来越常见。根据本发明，这些信息可传输至所述处理器，而后所述处理器可以根据这些信息向所述控制器发送指令。
可选择地，所述流体循环器可以包括机械或电力操作的风扇、泵或压缩机中的一个或多个。在所述传热单元的内部可以提供多个流体循环器。
在一些实施例中，所述传热单元可以位于所述光源和所述壳体透明部分之间的光路之外。这可能是有利的，因为离开所述灯的光线不会被阻挡，从而可以将所述灯的光输出最大化。这也提供了优于现有技术的优点，因为具有直接设置在灯前罩的加热器的系统可能会阻挡至少一部分离开所述灯的光。
可选择地，所述流体循环器可以使所述导热流体在两个或多个不同方向上循环。例如，所述流体循环器可以通过在所述第一模式和所述第二模式下工作，使所述导热流体在不同方向上循环。在一个实施例中，所述流体循环器可以包括两个或多个风扇、泵或压缩机，通过在所述第一模式和所述第二模式下工作，所述两个或多个风扇、泵或压缩机可以使所述导热流体在不同方向上循环。
在一些实施例中，所述流体循环器的工作方向是可变的，例如，可逆的。例如，所述流体循环器可以包括单一的风扇、泵或压缩机，其中所述风扇、泵或压缩机的工作方向是可逆的。例如，所述流体循环器可以包括风扇，可以通过改变施加到所述风扇的电流的极性改变所述风扇叶片的旋转方向。
可选择地，所述加热器可以包括至少一个电阻丝加热元件。所述电阻丝加热元件或每个电阻丝加热元件可以直接耦合至所述流体循环器。
另外地或可替代地，所述加热器可以包括电热板、陶瓷加热元件、和/或红外灯泡。所述加热器可以包括热交换器，其中所述热交换器在使用中将热量从较高温度的流体转移到所述壳体内的所述导热流体。
在一个实施例中，所述加热器可以设置在所述传热单元的内部，与所述流体循环器彼此隔开。
在一个实施例中，所述灯可以是交通工具用灯，例如，道路交通工具前照灯、指示灯、尾灯、刹车灯或倒车灯。所述交通工具可以是公路交通工具、飞行器、铁路交通工具、或例如船或舰等海上船舶。所述灯可以是在室内或室外使用的灯，例如，用于建筑物的安全灯、路灯、用于引导飞行器(例如，在机场)、船舶(例如，在港口，或在船运航线上，例如浮标或灯塔)或公路交通工具(例如，交通灯或照明指示牌)的灯。
在一些实施例中，所述交通工具用灯可以包括至少一个传感器以测量所述交通工具已经启动的时间(例如，发动机已经点火/运行的时间)。
可选择地，所述交通工具用灯的所述传热单元在所述交通工具启动一定时间后可以在所述第二模式下工作。
可选择地，所述灯，例如交通工具用灯，可以进一步包括控制所述传热单元的控制器。所述控制器可以是电子控制器。所述控制器可以向所述流体循环器和/或加热器提供至少一个输出，从而控制所述流体循环器的方向和/或速度，和/或加热器功率中的至少一个。
本发明的第二方面提供了一种结构，例如交通工具或固定式结构，包括，携带根据本发明第一方面所述的灯或具有与根据本发明的第一方面所述灯相关联的结构。所述交通工具可以是公路交通工具，如汽车、公共汽车或货车、铁路交通工具、飞行器、船或舰或其他海上船舶。
所述交通工具可以是汽车、摩托车、自行车、公共汽车、火车、飞机、直升飞机、船、舰或电车等。
所述固定式结构可以是在陆地上的、漂浮的、至少部分在水下的或空中的。所述固定式结构可以包括建筑物或基础设施项目。例如，所述结构可以包括海上钻井设备或平台。
可选择地，所述交通工具可以包括至少一个传感器，所述传感器用于测量交通工具已经启动的时间。
在一些实施例中，在所述交通工具启动一定时间后，所述传热单元可以在所述第二模式下工作。可选择地，在所述交通工具刚被发动时，所述传热单元可以在所述第一模式下工作。
发明的第三方面提供了一种用于组装根据本发明所述的灯的套件，所述套件包括：具有透明部分的壳体；至少部分设置在所述壳体内的光源，所述光源被配置为在使用中通过所述壳体的透明部分发射光线；和至少部分设置在所述壳体内的传热单元，所述传热单元包括加热器和流体循环器，其中所述传热单元包括第一模式和第二模式；
在所述第一模式中，所述加热器开启，加热所述壳体内的导热流体，所述流体循环器循环所述导热流体，使热量传递到所述壳体的透明部分；和
在所述第二模式中，所述加热器关闭，所述流体循环器循环所述壳体内的所述导热流体，使热量远离所述光源传递到所述壳体的透明部分。
通常，所述套件包括用于组装所述灯的说明。
本发明的优点在于，所述传热单元可以便利地并且价格低廉地改装至现有的灯中，通过在所述灯内提供对温度的控制从而提高所述灯的性能。
此外，可以通过增加加热器来调整包括风扇的灯，所述风扇用于冷却所述灯内的所述光源，从而提供根据本发明所述的灯。
可选择地，所述套件可以进一步包括控制所述传热单元的控制器。所述控制器可以是电子控制器。所述控制器可以向所述流体循环器和/或加热器提供至少一个输出，从而控制所述流体循环器的方向和/或速度，和/或加热器功率中的至少一个。
本发明的第四方面提供了一种用于组装根据本发明第一方面所述的灯的套件，所述套件包括加热器和/或流体循环器。
本发明的第五方面提供了一种用于灯的传热单元，所述灯包括具有透明部分的壳体和至少部分设置在所述壳体内的光源，其中所述光源被配置为在使用中通过所述壳体的透明部分发射光线；所述传热单元至少部分设置在所述壳体内，所述传热单元包括加热器和流体循环器，所述传热单元包括第一模式和第二模式；
在所述第一模式中，所述加热器开启，加热所述壳体内的导热流体，所述流体循环器循环所述导热流体，使热量传递到所述壳体的透明部分；和
在所述第二模式中，所述加热器关闭，所述流体循环器循环所述壳体内的所述导热流体，使热量远离所述光源传递到所述壳体的透明部分。
可选择地，所述传热单元可以进一步包括控制所述传热单元的控制器。所述控制器可以是电子控制器。所述控制器可以向所述流体循环器和/或加热器提供至少一个输出，从而控制所述流体循环器的方向和/或速度，和/或加热器功率中的至少一个。
所述控制器可以与所述传热单元分离。或者，所述控制器可以集成至所述传热单元(例如，设置在所述传热单元的壳体内)。
所述控制器可以经由如无线或有线数据链路等数据链路与所述传热单元进行通信。
本发明的第六方面提供了一种制造灯的方法，包括：
提供具有透明部分的壳体；
将光源至少部分设置在所述壳体内，所述光源被配置为在使用中通过所述壳体的透明部分发射光线；
将传热单元至少部分设置在所述壳体内，所述传热单元包括加热器和流体循环器，所述传热单元包括第一模式和第二模式；
在所述第一模式中，所述加热器开启，加热所述壳体内的导热流体，所述流体循环器循环所述导热流体，使热量传递到所述壳体的透明部分；和
在所述第二模式中，所述加热器关闭，所述流体循环器循环所述壳体内的所述导热流体，使热量远离所述光源传递到所述壳体的透明部分。
本发明的第七方面提供了一种操作根据本发明的第一方面所述灯的方法，所述方法包括：
所述传热单元在所述第一模式下工作，通过所述传热单元工作在所述第一模式包括：开启所述加热器，加热所述壳体内的所述导热流体；利用所述流体循环器循环所述导热流体；以及将热量从所述导热流体传递到所述壳体的透明部分；和
随后所述传热单元在第二模式下工作，通过所述传热单元工作在所述第二模式包括：将热量从所述光源传递到所述导热流体；在加热器关闭的情况下，利用所述流体循环器将所述导热流体从所述光源处循环流出；以及将热量从所述导热流体传递到所述壳体的透明部分。
所述光源可以包含至少一个光发射器和/或耦合至所述光发射器(多个)的任何电子器件。可选择地，在所述第二模式中将热量从所述光源传递到所述导热流体的步骤可以包括将热量从所述电子器件传递至所述导热流体。
所述方法可以进一步包括接收指令的步骤，例如接收用户指令，可以选择所述传热单元在所述第一模式或所述第二模式下工作。
可选择地，所述方法可以进一步包括使用至少一个传感器，所述至少一个传感器用于检测以下一项或多项：所述灯已开启的时间；所述灯外部的环境温度；所述壳体内的温度；所述壳体内光源的温度；和/或所述壳体透明部分上的水分含量。
可选择地，所述方法可以包括：当所述灯刚刚被打开；和/或所述灯外部环境温度低于预设阈值；和/或所述壳体的透明部分上的水分含量高于预设阈值时，选择所述传热单元在所述第一模式下工作。
所述方法可以包括：当所述灯已经打开超过一定时间；和/或所述壳体内的所述光源温度高于预设阈值；和/或所述灯外部的环境温度高于预设阈值；和/或所述壳体的透明部分上的水分含量低于预设阈值时，选择所述传热单元在所述第二模式下工作。
在一些实施例中，所述方法可以包括在处理器接收来自用户和/或所述一个或多个传感器的指令，并将指令从所述处理器输出至控制器以控制所述传热单元的工作模式。
可选择地，所述方法可以包括，当在所述第一和第二工作模式之间切换时，改变所述导热流体的循环方向的步骤。
所述改变所述导热流体的循环方向的步骤可以包括改变施加到风扇的电流的极性。
现在仅以举例的方式参考附图描述本发明的实施例，其中：
图1是根据本发明一实施例的灯的示意图；
图2是图1中示例性灯内空气流动的示意图；
图3是根据图2中示例性灯内的热量交换过程的流程图，其中所述传热单元在所述第一模式下工作；
图4是根据图2中示例性灯内的热量交换过程的流程图，其中所述传热单元在所述第二模式下工作；
图5是图1中灯内空气流动的不同示例的示意图；
图6是根据图5中示例性灯内的热量交换过程的流程图，其中所述传热单元在所述第一模式下工作；
图7是根据图5中示例性灯内的热量交换过程的流程图，其中所述传热单元在所述第二模式下工作；
图8A是根据本发明一实施例的传热单元的分解图；
图8B是图8A中所述传热单元的组装形式的透视图；
图8C是图8中所述传热单元的端视图；
图9是将电阻丝加热元件用作根据本发明的传热单元的中另一示例的示意图；以及
图10是根据本发明另一实施例的传热单元的示意图。
图1是根据本发明一实施例的灯100的示意图。在一些实施例中，所述灯100可以包括交通工具前照灯。
所述灯100包括传热单元103。所述传热单元103包括风扇106和加热器105。在一些实施例中，传热单元103可以包括代替或除风扇以外的泵和/或压缩机。
所述灯100包括具有透明部分101的壳体110。所述壳体容纳导热流体，在图1所示的示例中，所述导热流体为空气。所述壳体110至少部分地将外部空气与所述灯100内部的空气隔开。
在一些实施例中，所述壳体110可以被配置为在所述壳体内部和外部环境之间提供流体连通。因此，空气可以在外部环境和所述壳体内部之间移动，从而使压力平衡。例如，所述壳体110可以包括在所述壳体内部和外部之间的一个或多个流体流动通道。
所述灯100进一步包括光源102。所述光源102包括光发射器和/或耦合至所述光发射器的任何电子器件。所述光发射器可以在使用中通过所述壳体110的透明部分101发射可见光104。在这个实施例中，所述透明部分101可以透过(即传播)可见光。所述传热单元103位于不妨碍从所述光源102发射的光线104的位置。
图2是当所述风扇106工作时，图1中可能的空气流动方向的示意图。
所述风扇106可以使空气(或包含在所述壳体110内的任何导热流体)在所述灯100内沿路径A或B循环。
沿着路径A或路径B，空气从所述传热单元103被引导至所述壳体的透明部分101，经过(或围绕)所述光源102并且返回到所述风扇106。
在所述第一模式中，所述传热单元103需要加热所述壳体的透明部分101以减少或防止在所述透明部分101上的凝结或霜冻。在这个模式下，所述传热单元103中的所述加热器105和所述风扇106都是开启的。
图3是当所述传热单元103在所述第一模式下工作时，图1中的所述灯100中的热量交换过程200的流程图，其中气块被定义为少量空气。
所述灯100内的气块进入所述传热单元103，步骤201。而后，所述气块通过已开启的所述加热器105。所述加热器105提高通过所述传热单元103的所述气块的平均温度，步骤202。
已经开启的所述风扇106随后将所述加热的气块从所述传热单元103向外循环至所述壳体的透明部分101。而后，所述加热的气块将热量传递到所述壳体的透明部分101，步骤203。因此，加热所述透明部分101，从而减少或防止任何凝结或霜冻，并且降低所述气块的温度。而后，在返回所述传热单元103之前，所述气块通过所述光源102，步骤204。
所述壳体110与气块之间，和/或所述光源(包括所述光发射器和/或耦合至所述光发射器的电子器件)102与气块之间其他的热量流动也是可能的。
在所述第二模式中，所述传热单元103需要冷却至少一个所述光发射器和电子器件(即，所述光源102)，以改善它们的性能(例如，强度、亮度、效率)和/或使用寿命。在所述第二模式中，关闭所述加热器105的同时开启所述风扇106。所述灯内的气块可能经历如图4所示的热交换过程。
在图4所示的示例中，气块从所述光源(例如，所述光发射器和/或电子控制器件)处吸收热量，提高所述气块的平均温度，步骤301。然后，所述加热的气块被所述风扇106驱动通过所述传热单元103(在所述加热器105关闭的情况下)，步骤302。
所述风扇106将所述加热的气块向所述壳体的透明部分101循环。然后，所述加热的气块通过将热量传递至所述透明部分101而冷却，步骤303。所述气块也可以通过与所述壳体110的其他部分或所述灯100内的其他元件(例如，所述风扇106或加热器105)相互作用而被冷却。
在一些实施例中，可以通过提供耦合到所述光源的一个或多个散热器(例如，所述光发射器和/或耦合至所述光发射器的任何电子器件)来增强所述气块从所述光源102处吸收的热量。
图2所示的示例性空气流动路径可以偏向于所述传热单元103在所述第一模式下工作，因为气块在所述加热器105与所述壳体的透明部分101之间具有比在所述风扇106与所述光源102之间更短的行进距离。这可能是有利的，因为所述气块通过其他不需要的相互作用损失的热量更少，使得加热所述透明部分101的效率更高。
图5是在图1中的灯内另一种可能的空气流动的示例。在这个示例中，与图2中的示例相比，所述风扇106沿相反的方向循环空气。
在图5中，所述壳体110内的空气沿路径C和D上标记的方向流动。所述风扇106将空气从所述传热单元103循环至所述光源102，然后到所述壳体的透明部分101，最后回到所述传热单元103。
在所述第一模式中(所述加热器105和所述风扇106都开启)，所述灯100内的气块可能经历如图6所示的热交换过程500。
在这个示例中，气块进入所述传热单元103，步骤501，并由所述加热器105加热提高其平均温度，步骤502。然后，所述加热的气块由所述风扇106循环并通过所述光源102，步骤503。而后，所述气块将热量传递到所述壳体的透明部分101，加热所述透明部分并降低所述气块的平均温度，步骤504。
所述壳体110与所述气块之间，和/或所述光源102(例如，包括所述光发射器和/或驱动和/或控制电子器件)与所述气块之间其他的热量流动也是可能的。
在所述第二模式中，所述加热器105关闭。图7示出了所述灯100内的气块的一种可能的热交换过程600。
所述风扇106驱动气块通过所述传热单元103，步骤601。由于所述加热器105关闭，所述气块在离开所述传热单元时的平均温度不变，步骤602。然后，所述气块通过所述风扇106向所述光源102循环，并从所述光源102(例如，至少一个所述光发射器和/或电子器件)吸收热量，步骤603。而后，所述加热的气块通过将热量传递到所述壳体的透明部分101而冷却，步骤604。所述加热的气块也可以通过与所述壳体110的其他部分或所述灯100内的其他组件(见图1)进行相互作用而被冷却。
当所述传热单元103在所述第二模式下工作时，与图2所示的示例相比，图5所示的空气流动示例更有利，因为流动通过所述风扇106的空气的平均温度相对较低(在进入所述风扇106之前已经将热量传递至所述壳体110)。这可以提高所述风扇106的功能和使用寿命。
另外，与图2所示的示例相比，在图5所示的示例中气块从所述风扇106到所述光源102的行进距离更短。在需要冷却所述光源102的所述第二模式中，图5中的所述风扇106可以更容易地控制流向光源的气流，从而使所述光发射器和/或电子器件的冷却最大化。
如图所示，当所述传热单元103在所述第一和第二模式下工作时，提供不同的空气流动路径或方向是有利的。因此，在一些实施例中，所述传热单元103中的所述风扇106(或其他流体循环器)的工作方向是可逆的，从而可以在两个相反的方向上驱动空气(或其他导热流体)。
例如，图1中的所述风扇106在所述传热单元103在所述第一模式下工作时可以在图2所示的方向上循环空气，在所述第二模式下工作时，可以在图5所示的方向上循环空气。因此，空气流动路径可以针对所述传热单元103的功能进行优化，从而提供上述全部两个路径的益处。
在一些实施例中，这可以通过改变所述风扇106的旋转方向，例如通过改变施加到风扇106上的电流的极性来实现。
图1中的所述加热器105可以包括一个或多个电阻加热元件。当电流通过所述电阻丝加热元件时，所述电阻丝加热元件通过焦耳加热过程加热。所述电阻丝加热元件可以包括下列至少一种丝：镍、铜、镍铬、镍铁、铜镍、铜锰镍、铁铬铝、二硫化钼、碳化硅。
另外地或可替代地，所述加热器105可以包括电热板、陶瓷加热元件、和/或红外灯泡。所述加热器105可以包括热交换器，所述热交换器在使用中将热量从较高温度的流体转移到所述壳体内的空气(或其他导热流体)。
在一些实施例中，所述加热器105可以包括仅沿其长度的一部分支撑的电阻丝加热元件。这使得空气通过并围绕非支撑区域中的电阻丝加热元件，从而促进空气的加热。
所述加热器105可以位于所述传热单元103内以确保空气在通过所述风扇106之前通过所述加热器105。在其他实施例或工作模式中，所述加热器105可以位于使空气先通过所述加热器105再通过所述风扇106的位置。
图8A-8C是本发明的传热单元的一个示例。图8A是所述传热单元803的分解图，更清楚地示出了所述单元的组成部分和构造。图8B是组装形式下的所述传热单元803的透视图，图8C示出了所述组装后的传热单元803的端视图。
所述传热单元803包括风扇806和加热器805。所述风扇806包括风扇壳体817和风扇叶片816。所述加热器805包括加热器壳体811和电阻丝加热元件812。所述电阻丝加热元件812被设置为穿过通过所述加热器壳体811的中心孔前后延伸。所述电阻丝加热元件耦合至所述加热器壳体811，并且沿着其长度方向延伸穿过中心孔的部分是不被支撑的。
所述加热器壳体811包括一个或多个连接构件813，以将所述加热器壳体811连接到所述风扇壳体817。所述加热器805包括电输入和输出814(例如，为所述电阻丝加热元件812提供电源)。
当所述加热器壳体811连接至所述风扇壳体817时，所述电阻丝加热元件812前后延伸穿过的孔与所述风扇806轴向对齐。在使用所述风扇循环所述导热流体时，这样的设置可以更有效的加热所述导热流体(例如，空气)。
在图8C中，所述风扇叶片816在使用时可以围绕垂直于页面的轴线旋转。连接到所述风扇壳体817的所述风扇框架818可阻止所述风扇叶片816的任何显着的平移运动。在这个实施例中，所述风扇叶片816的旋转驱动空气流过所述风扇壳体817，以使所述气流穿过所述电阻丝加热元件812的未受支撑的区域。
所述电阻丝加热元件812不限于如图8A和8C中所示的设置。可使用很多种设置，包括网格或格栅状设置、电阻丝位于不止一个平面(例如，螺旋形或螺旋状的设置)和/或穿过其自身的设置。
在一些实施例中，所述电阻丝加热元件可以形成螺旋形或线圈图案。例如，所述电阻丝加热元件可以缠绕在支撑件上，这可能有助于组装。所述线圈的轴线可以基本垂直于通过所述电阻丝加热元件的流体流动的平均方向或主方向。这样的设置可以包括更长的电阻丝加热元件。这可以使电阻丝加热元件在较低温度下工作，从而在待使用的材料和组装方法方面有更多的选择。
在一些实施例中，能够阻碍所述流体流动的所述电阻丝加热器的部件可以具有大致为圆形或螺旋形的形状。这些形状可以使所述流体循环器上的背压最小化，例如，如果所述流体循环器是风扇(例如风扇806)，则可以减少与风扇涡流之间的任何相互作用。
在一些实施例中，所述电阻丝加热元件812可以由形成为蛇形图案的单个电阻丝形成，如图9所示。
在一个实施例中，所述加热器可以包括多个电阻丝加热元件。每个电阻丝加热元件可以被独立控制。
在所述传热单元的一些实施例中，所述风扇和加热器元件可以被单独电控制，如图10所示。所述传热单元1003包括加热器1005和风扇1006。提供一种用于所述风扇1021的电控制线路和一种用于所述加热器1020的单独的电控制线路。
使用单独的电控制线路的优点在于，所述风扇1006和加热器1005在组装到所述传热单元1003之前可以单独制造。这样可以节省制造成本，并且使得来自不同制造商的加热器和风扇(或其他流体循环器)能够组合到本发明所述的传热单元中。
在一些实施例中，所述加热器1005可以改装到已经安装有例如风扇的流体循环器的现有灯(例如交通工具前照灯)中。由此，所述已安装的流体循环器可以用作传热单元1003的一部分。
在一些实施例中，所述传热单元1003可以安装到现有灯中。如果现有灯已经包括风扇，则可以并入到所述传热单元1003中或用作单独的独立风扇，从而增加灯内空气流动循环，从而改进冷却和/或加热过程。
类似地，可以将流体循环器改装到已经安装有加热器的灯中，以提供根据本发明所述的灯。
在一些实施例中，所述传热单元1003可以由电子控制器(未示出)控制。例如，所述电子控制器可以向所述流体循环器1006和/或加热器1005提供至少一个输出，从而控制所述流体循环器1006的方向和/或速度，和/或加热器1005的功率中的至少一个。所述电子控制器可以反过来通过无线或有线通信，或数据链路控制，例如控制器区域网络(CAN)总线或本地互联网络(LIN)。
所述电子控制器可以与所述传热单元1003分离，或者所述电子控制器可以集成到所述传热单元1003中。
虽然已经举例说明和描述了本发明的实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明范围的情况下可以作出许多修改。

Claims (28)

1.一种灯，包括：
具有透明部分的壳体；
至少部分设置在所述壳体内的光源，其特征在于，所述光源被配置为在使用中通过所述壳体的透明部分发射光线；
和至少部分设置在所述壳体内的传热单元，所述传热单元包括加热器和流体循环器，所述传热单元包括第一模式和第二模式；
在所述第一模式中，所述加热器开启，加热所述壳体内的导热流体，所述流体循环器循环所述导热流体，使热量传递到所述壳体的透明部分；和
在所述第二模式中，所述加热器关闭，所述流体循环器循环所述壳体内的所述导热流体，使热量远离所述光源传递到所述壳体的透明部分。
2.根据权利要求2所述的灯，其特征在于，所述光源包括光发射器和耦合到所述光发射器上的电子器件。
3.根据权利要求1或2任一所述的灯，其特征在于，一个或多个散热器耦合至所述光源或其一部分，用于将光源废热传递至所述导热流体。
4.根据权利要求1，2或3任一所述的灯，其特征在于，所述光源发射可见光，和/或UV辐射，和/或红外辐射。
5.根据权利要求1至4任一所述的灯，其特征在于，所述光源包括一个或多个发光二极管(LEDs)。
6.根据权利要求1至5任一所述的灯，其特征在于，所述导热流体为空气。
7.根据权利要求1至6任一所述的灯，其特征在于，在所述壳体内部和外部环境之间有流体连通。
8.根据在前任一权利要求所述的灯，其特征在于，用户在使用中自行选择所述传热单元的模式。
9.根据在前任一权利要求所述的灯，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器用于检测以下一项或多项：所述灯已开启的时间；所述灯外部的环境温度；所述壳体内的温度；所述壳体内所述光源的温度；和/或所述壳体透明部分上的水分含量。
10.根据在前任一权利要求所述的灯，其特征在于，
当所述灯刚刚被打开；
和/或所述灯外部的环境温度低于预设阈值；
和/或所述壳体的透明部分上的水分含量高于预设阈值时；
所述传热单元工作在所述第一模式。
11.根据在前任一权利要求所述的灯，其特征在于，
当所述灯已经打开超过一定时间；
和/或所述壳体内的所述光源的温度高于预设阈值；
和/或所述灯外部的环境温度高于预设阈值；
和/或所述壳体的透明部分上的水分含量低于预设阈值时；
所述传热单元工作在所述第二模式。
12.根据权利要求10或11任一所述的灯，其特征在于，所述预设阈值由用户设定和/或调整。
13.根据权利要求10，11或12任一所述的灯，其特征在于，所述预设阈值由处理器决定，例如，由所述灯的应用和/或光源的类型决定。
14.根据在前任一权利要求所述的灯，其特征在于，所述流体循环器包括机械或电力操作的风扇、泵或压缩机中的一个或多个。
15.根据在前任一权利要求所述的灯，其特征在于，所述传热单元位于所述光源与所述壳体透明部分之间的光路之外。
16.根据在前任一权利要求所述的灯，其特征在于，所述流体循环器使所述导热流体在两个或多个不同方向上循环。
17.根据权利要求16所述的灯，其特征在于，所述流体循环器通过在所述第一模式和所述第二模式下工作，使所述导热流体在不同方向上循环。
18.根据在前任一权利要求所述的灯，其特征在于，所述加热器包括以下一个或多个：至少一个电阻丝加热元件、电热板、陶瓷加热元件、红外灯泡，和/或热交换器，热交换器在使用中将热量从较高温度的流体转移到所述壳体内的所述导热流体。
19.根据在前任一权利要求所述的灯，其特征在于，所述灯是交通工具用灯。
20.一种结构，包括，携带根据权利要求1至19任一所述的灯或具有与根据权利要求1至19任一所述的灯相关联的结构。
21.根据权利要求20所述的结构，其特征在于，所述结构是交通工具或固定式结构。
22.根据权利要求19所述的交通工具用灯，或根据权利要求21所述的交通工具，进一步包括至少一个传感器，所述传感器测量所述交通工具已经启动的时间。
23.根据权利要求19或22任一所述的交通工具用灯，或根据权利要求21或22任一所述的交通工具，其特征在于，当所述交通工具启动一定时间后，所述传热单元工作在所述第二模式。
24.一种用于组装根据权利要求1至19、22或23任一所述的灯的套件，所述套件包括：
具有透明部分的壳体；
至少部分设置在所述壳体内的光源，所述光源被配置为在使用中通过所述壳体的透明部分发射光线；和
至少部分设置在所述壳体内的传热单元，所述传热单元包括加热器和流体循环器，其特征在于，所述传热单元包括第一模式和第二模式；
在所述第一模式中，所述加热器开启，加热所述壳体内的导热流体，所述流体循环器循环所述导热流体，使热量传递到所述壳体的透明部分；和
在所述第二模式中，所述加热器关闭，所述流体循环器循环所述壳体内的所述导热流体，使热量远离所述光源传递到所述壳体的透明部分。
25.一种用于灯的传热单元，所述灯包括具有透明部分的壳体；
和至少部分设置在所述壳体内的光源，其特征在于，所述光源被配置为在使用中通过所述壳体的透明部分发射光线；
所述传热单元至少部分设置在所述壳体内，所述传热单元包括加热器和流体循环器，所述传热单元包括第一模式和第二模式；
在所述第一模式中，所述加热器开启，加热所述壳体内的导热流体，所述流体循环器循环所述导热流体，使热量传递到所述壳体的透明部分；和
在所述第二模式中，所述加热器关闭，所述流体循环器循环所述壳体内的所述导热流体，使热量远离所述光源传递到所述壳体的透明部分。
26.根据权利要求24所述的套件，或根据权利要求25所述的传热单元，或根据权利要求1至19、22或23任一所述的灯，进一步包括用于控制所述传热单元的控制器，其特征在于，所述控制器向流体循环器和/或加热器提供至少一个输出，从而控制所述流体循环器的方向和/或速度，和/或所述加热器的功率。
27.一种制造灯的方法，包括：
提供具有透明部分的壳体；
将光源至少部分设置在所述壳体内，所述光源被配置为在使用中通过所述壳体的透明部分发射光线；
将传热单元至少部分设置在所述壳体内，所述传热单元包括加热器和流体循环器，所述传热单元包括第一模式和第二模式；
在所述第一模式中，所述加热器开启，加热所述壳体内的导热流体，所述流体循环器循环所述导热流体，使热量传递到所述壳体的透明部分；和
在所述第二模式中，所述加热器关闭，所述流体循环器循环所述壳体内的所述导热流体，使热量远离所述光源传递到所述壳体的透明部分。
28.一种操作根据权利要求1至19、22或23任一所述的灯的方法，所述方法包括：
所述传热单元工作在所述第一模式，所述传热单元工作在所述第一模式包括：开启所述加热器，加热所述壳体内的所述导热流体；利用所述流体循环器循环所述导热流体；以及将热量从所述导热流体传递到所述壳体的透明部分；和
随后所述传热单元工作在所述第二模式，所述传热单元工作在所述第二模式包括：将热量从所述光源传递到所述导热流体；在加热器关闭的情况下，利用所述流体循环器将所述导热流体从所述光源处循环流出；以及将热量从所述导热流体传递到所述壳体的透明部分。
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