CN112128719B - 一种基于热声效应的灯光散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于热声效应的灯光散热装置，包括谐振管、板叠模块、散热模块、吸声模块以及待散热的灯光模块，谐振管包括前谐振管和后谐振管，待散热的灯光模块设于前谐振管内，板叠模块设于前谐振管和后谐振管相交处，板叠模块的冷端与灯光模块的发热部件紧贴进行热量交换，散热模块与板叠模块的热端相连，用于将板叠模块热端的热量散热到空气中，吸声模块设于谐振管后端，用于将外界声音吸收并截取所需频率的声波传递到谐振管内，声波在前后谐振管内由于干涉作用，形成驻波，从而使得灯光模块所产生的热量源源不断的通过板叠模块的冷端输送到热端，并通过散热模块与外界进行热量交换。本发明无需额外动力，散热无噪音，安全节能环保。

Description

一种基于热声效应的灯光散热装置

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种灯光散热装置，具体涉及一种基于热声效应的灯光散热装置。

背景技术

戏剧演出和舞台表演越来越成为人们生活中的重要组成部分。根据调查，我国已建成并投入使用的剧院已达2000余家，其中专业剧场超过1000家，每个剧院平均每年举行的各类演出达46次以上。

舞台演出增加，随之而来的是各类灯光设备的大量使用，表演组织者们为了达到更好的表演效果，会使用各类灯种，这些灯光设备一般都是大功率的LED，灯光照射强度高。但是大功率的LED灯在长时间的高强度运行下会产生大量的热量，这些热量如果不能及时消散，就会大大降低灯具本身的使用寿命，甚至引发安全事故。

现在市场上所销售的各类舞台灯光设备主要采用两种方式降温：主动降温和被动降温。主动降温主要是通过在灯光装置内部设置一个具有PWM调速的电风扇来达到降温的目的；而另一种降温方式是被动降温，主要通过改变灯壳外观，制造出对流空气，或加入铝质散热器将热传导出去，来达到降温的目的。这两种方式在实际的使用过程中，散热效益并不高。并且通过风扇散热的方式散热时，风扇部分会产生较大的切风噪音，影响观众的观赏体验。

本装置基于热声效应设计，可以利用舞台内的声波来实现对舞台灯光设备的散热，在保证效率的同时，又减少能耗。

发明内容

本发明一种基于热声效应的灯光散热装置，通过外界声波来实现对灯光设备的降温散热。装置设置于灯光设备的主要发热部分上。外界的声波通过共振吸声模块进入装置内，并由谐振管将频率一定的声波整合成稳定的驻波。基于热声效应，在驻波的作用下，板叠靠近声波源的一端形成热端，远离声波源的一端形成冷端，热量不断从冷端向热端转移。在这一过程中，灯光设备发热部位的热量不断通过该灯光散热装置交换到外界中，从而达到散热的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于热声效应的灯光散热装置，其特征在于：包括谐振管、板叠模块、散热模块、吸声模块以及待散热的灯光模块，所述谐振管分成两段，分别为前谐振管和后谐振管，所述待散热的灯光模块设于前谐振管内，所述板叠模块设于谐振管内，且位于前谐振管和后谐振管相交处，所述板叠模块的冷端与灯光模块的发热部件紧贴进行热量交换，所述散热模块与板叠模块的热端相连，用于将板叠模块热端的热量散热到空气中，所述吸声模块设于谐振管后端，吸声模块为带滤波功能的吸声模块，用于将外界声音吸收并截取所需频率的声波传递到谐振管内，通过前后谐振管的干涉作用，在板叠模块内形成驻波，从而使得灯光模块所产生的热量源源不断的通过板叠模块的冷端输送到热端，并通过散热模块散热。

进一步地，所述前谐振管为锥形壳体，所述后谐振管为圆柱形壳体，前谐振管和后谐振管采用分体制造，然后组装。

进一步地，所述板叠模块为圆柱形的格栅状板叠，所述散热模块包括散热翘片和圆形的散热格栅板，所述散热格栅板设于前谐振管和后谐振管之间，散热格栅板前端紧贴在板叠模块的热端，所述散热翘片设于散热格栅板四周，且位于后谐振管外部。

进一步地，所述散热格栅板的格栅方向与格栅状板叠的格栅方向相同，以增大散热面积。

进一步地，所述散热翘片有多个，均布在散热格栅板四周。

进一步地，所述吸声模块包括喇叭状壳体和设于喇叭状壳体内的滤波器，喇叭状壳体的小端朝向谐振管内部，大端朝向灯光散热装置外部，用于聚声。

进一步地，所述滤波器为球状滤波器，球状滤波器上设有若干贯穿球心的通孔。

进一步地，所述球状滤波器采用铝合金制成。

进一步地，所述谐振管外侧设有起到保护作用的外罩体，与散热翘片位置对应处的所述外罩体上设有散热孔，所述喇叭状壳体的大端固定在外罩体的尾部，外罩体尾部对应位置设有吸声孔。

进一步地，所述外罩体上设有两个提手，通过选择两个提手的角度，使得两个提手能具备站立支架功能。

本发明有益效果是：

1、本发明无需额外动力，利用吸收声波作为能量，绿色环保，可以随时随地使用，无需单独开机程序。

2、由于无需额外动力，本发明无转动机械结构，也就是运行无噪音，完全杜绝了散热设备对舞台造成的声音干扰。

3、本发明是主动降温，散热效果好，特别舞台环境，灯光使用过程中，声音越大，散热效果越好，散热能力起到自动调节作用。

附图说明

图1是本发明实施例中灯光散热装置的整体结构示意图。

图2本发明实施例中灯光散热装置主视图。

图3是图2中C-C剖视图。

图4是本发明灯光散热装置去掉外罩体后结构示意图。

图5是本发明散热模块结构示意图。

图6是本发明吸声模块结构示意图。

图7是图4中去掉散热翘片后分解示意图。

图8为格栅状板叠结构示意图。

附图标记：1-外罩体，101-吸声孔，102-提手，103-散热孔，2-谐振管，21-前谐振管，22-后谐振管，23-透明板，3-板叠模块，31-格栅状板叠，4-散热模块，41-散热格栅板，42-散热翘片，43-导热环，5-吸声模块，51-喇叭状壳体，52-球状滤波器，53-通孔，6-灯光模块，61-导热板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1至图7所示，一种基于热声效应的灯光散热装置，包括外罩体1、谐振管2、板叠模块3、散热模块4、吸声模块5以及待散热的灯光模块6，所述谐振管2分成两段，分别为前谐振管21和后谐振管22，所述待散热的灯光模块6设于前谐振管21内，所述板叠模块3设于谐振管2内，且位于前谐振管21和后谐振管22相交处，所述板叠模块3的冷端与灯光模块6的发热部件紧贴进行热量交换，所述散热模块4与板叠模块3的热端相连，用于将板叠模块3热端的热量散热到空气中，所述吸声模块5设于谐振管2后端，吸声模块5为带滤波功能的吸声模块5，用于将外界声音吸收并截取所需频率的声波传递到谐振管2内，声波在前谐振管21和后谐振管22内由于干涉作用，形成驻波，在板叠模块处驻波最强，从而使得灯光模块6所产生的热量源源不断的通过板叠模块3的冷端输送到热端，并通过散热模块4与外界进行热量交换。

如图3、4、7所示，所述前谐振管21为锥形壳体，所述后谐振管22为圆柱形壳体，前谐振管21和后谐振管22采用分体制造，然后组装，之后固定在外罩体1内(外罩体1起到保护作用)，前谐振管21前端采用透明板23密封，这样便于灯光模块6的灯光射出，本实施例中，后谐振管22的尾端为开口状，后谐振管22的尾端抵靠在外罩体1逐渐缩小的弧形底部，形成密封腔体，而吸声模块5则固定在外罩体1尾部中心处。

如图1和图6所示，所述吸声模块5包括喇叭状壳体51和设于喇叭状壳体51内的滤波器，喇叭状壳体51的小端朝向谐振管2内部，大端朝向灯光散热装置外部，用于聚声。所述滤波器为球状滤波器52，球状滤波器52上设有若干贯穿球心的通孔53，该通孔53的直径约在2cm左右，具体尺寸大小根据需要截取声波的波长决定，进一步的，本发明所述球状滤波器52采用铝合金制成。

本发明吸声模块5为共振吸声模块，主要作用是对外界传来的声波进行吸收和滤波，转化成频率稳定的声波，通过共振吸声结构来实现。该模块整体是一个球状的物体，球壁上有小孔，小孔大小远小于声波波长，导致空气振动的动能集中于孔颈内空气的运动。最终，一定频率的声波通过小孔，进入装置内部。进行滤波过的声波通过谐振管2形成稳定驻波，进入板叠模块3。

所述谐振管2的作用是：一定频率的声波进入后谐振管22和前谐振管21，并在前谐振管21中进行反射，与后谐振管22内的声波干涉，从而在板叠内形成稳定的驻波，驻波可以进入板叠中进行热声作用。

如图1所示，与散热翘片42位置对应处的所述外罩体1上设有散热孔103，所述喇叭状壳体51的大端固定在外罩体1的尾部，外罩体1尾部对应位置设有吸声孔101。

如图8所示，所述板叠模块3为圆柱形的格栅状板叠31，所述散热模块4包括散热翘片42、铝制的导热环43和圆形的散热格栅板41，所述散热格栅板41设于前谐振管21和后谐振管22之间，首先是通过铝制的导热环43将热端环绕起来，通过导热环43快速热传递将热量传导到铝制的散热翘片42上，散热翘片42与外罩体1相连，同时外罩体1上还挖有通气孔，增强空气流动，加快散热速率，散热翘片42设于散热格栅板41四周，且位于后谐振管22外部。

作为一种改进的实施例，如图3所示，所述散热格栅板41的格栅方向与格栅状板叠的格栅方向相同，以增大散热面积。

作为一种改进的实施例，如图5所示，所述散热翘片42有多个(四个)，均布在散热格栅板41四周。

如图1所示，所述外罩体1上设有两个提手102，两个提手102的角度可以调整，通过选择两个提手102的角度，使得两个提手102能具备站立支架功能，当然也可以当做提升使用。

本发明板叠模块3为采用金属材料制成圆柱形的格栅状板叠31，

板叠的本质是一种换热器，作用是声波流体的通道，板叠是本装置的核心部件，板叠内的气体微团在驱动声压作用下，在其平衡位置附近做微小振动。在气团往复运动的过程中，驱动声压周期性变化使得气团的温度也发生周期性改变，由于气团自身温度的变化导致与之接触的固体板叠表面的温度随之发生改变，从而在板叠两端形成温度差，即形成热端和冷端。冷端与灯具工作部分相连接，将热量从板叠热端(灯光模块6的发热部件)向板叠冷端传递，从而对灯具进行一个降温，防止灯光模块6的温度过高。当热量到达冷端后，由于声波作用产生的温差相对不变，而冷端温度升高，为维持板叠温差稳态，热量会从冷端向热端传递，到达热端后，会通过与其接触的换热模块到达散热模块4，最终将热量散失到空气中。

本发明换热模块利用栅格结构增大与格栅状板叠31的热端的换热面积。通过环绕在换热栅格板周围的铝片与散热翅片组相连。铝片可以满足导热速率要求，将热导向散热模块4。散热模块4通过翅片增加散热面积，提高散热效率。当然，散热格栅板41本身采用导热良好的材料制成，比如金属铝。

使用时，本发明通过吸声模块5不断的吸收舞台会场内的声波，并通过滤波器截取所需波长的声波，所截取的声波通过谐振管2和板叠的相互作用，源源不断的将热量从灯光模块6的发热部件转移到板叠的热端，之后通过散热格栅板41和散热翘片42散掉热量，从而达到无需额外电力即可给灯具散热的目的。

需要说明的是，本发明外罩体1并非必须部件，当外罩体1没有的时候，吸声模块5的安装位置需要做调整，比如直接安装在后谐振管22的尾部。

需要说明的是，所述灯光模块6的发热部件一般是指发光的灯珠或者LED芯片，当然为了提高散热性能，灯光模块6内部的灯珠或者LED芯片肯定通过导热板61连接为一体，因此，多数情况下，板叠的冷端只需要与导热板61紧贴即可。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于热声效应的灯光散热装置，其特征在于：包括谐振管、板叠模块、散热模块、吸声模块以及待散热的灯光模块，所述谐振管分成两段，分别为前谐振管和后谐振管，所述待散热的灯光模块设于前谐振管内，所述板叠模块设于谐振管内，且位于前谐振管和后谐振管相交处，所述板叠模块的冷端与灯光模块的发热部件紧贴进行热量交换，所述散热模块与板叠模块的热端相连，用于将板叠模块热端的热量散热到空气中，所述吸声模块设于谐振管后端，吸声模块为带滤波功能的吸声模块，用于将外界声音吸收并截取所需频率的声波传递到谐振管内，声波在前后谐振管内由于干涉作用，形成驻波，驻波作用在板叠模块，从而使得灯光模块所产生的热量源源不断的通过板叠模块的冷端输送到热端，并通过散热模块散热；

所述吸声模块包括喇叭状壳体和设于喇叭状壳体内的滤波器，喇叭状壳体的小端朝向谐振管内部，大端朝向灯光散热装置外部，用于聚声；所述滤波器为球状滤波器，球状滤波器上设有若干贯穿球心的通孔。

2.如权利要求1所述的灯光散热装置，其特征在于：所述前谐振管为锥形壳体，所述后谐振管为圆柱形壳体，前谐振管和后谐振管采用分体制造，然后组装。

3.如权利要求2所述的灯光散热装置，其特征在于：所述板叠模块为圆柱形的格栅状板叠，所述散热模块包括散热翘片和圆形的散热格栅板，所述散热格栅板设于前谐振管和后谐振管之间，散热格栅板前端紧贴在板叠模块的热端，所述散热翘片设于散热格栅板四周，且位于后谐振管外部。

4.如权利要求3所述的灯光散热装置，其特征在于：所述散热格栅板的格栅方向与格栅状板叠的格栅方向相同，以增大散热面积。

5.如权利要求3所述的灯光散热装置，其特征在于：所述散热翘片有多个，均布在散热格栅板四周。

6.如权利要求1所述的灯光散热装置，其特征在于：所述球状滤波器采用铝合金制成。

7.如权利要求1所述的灯光散热装置，其特征在于：所述谐振管外侧设有起到保护作用的外罩体，与散热翘片位置对应处的所述外罩体上设有散热孔，所述喇叭状壳体的大端固定在外罩体的尾部，外罩体尾部对应位置设有吸声孔。

8.如权利要求7所述的灯光散热装置，其特征在于：所述外罩体上设有两个提手，通过选择两个提手的角度，使得两个提手能具备站立支架功能。

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