CN212533015U - 一种水冷式内置led光照装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水冷式内置LED光照装置及系统，水冷式内置LED光照装置包括透明筒、水冷部以及LED灯带，所述水冷部固定设置于所述透明筒内，所述LED灯带贴附于所述水冷部的外侧壁，所述水冷部内设置有水冷通道，水冷通道的两端形成进水口和出水口。水冷式内置LED光照系统采用前述水冷式内置LED光照装置。本实用新型通过在水冷部中设置水冷通道，将LED灯带贴付在水冷部，利用水作为冷却介质对LED灯带进行充分降温；对回水管的支管进行测温，在冷却介质温度较高通过向水箱中补充低温的冷却水的方式以及排放高温冷却介质的方式，适时调整冷却效率，确保满足冷却作业需要。

Description

一种水冷式内置LED光照装置及系统

技术领域

本实用新型属于生物技术领域，涉及微藻、光合菌等菌种需光源培养生长的生物反应器的工业化、智能化生产中的水冷式内置光照装置及系统。

背景技术

LED光源是目前广泛使用的节能型灯具。它的发光效率高达250流明/W,是普通白炽灯的20倍,被广泛应用于各个领域。但是，LED光源有一道不可逾越的技术瓶颈,LED约有25%的电能转化成光能,仍有75%电能转化成热能,LED必须设置散热片。有资料数据显示：LED光强在25°C时为常数时,LED每升1°C,则光强相应降低1%,随着LED温度不断攀升,LED结构会造成不可逆的破坏,最终会造成LED开路、烧毁。因此,冷却成了抑制LED发展和多场景使用的鸿沟。尤其在生物反应领域，为最大限度地采集光强，LED灯必须设置在一个能伸入罐内,且与罐体内部隔绝的透明玻璃筒内。这样做的结果是,在近似密闭的空间里,随着LED工作时间的延长,温度不断上升,发光管效率急骤衰减、下降,最后烧毁线路板和烧落发光灯珠或各焊接点。

现有技术为了克服在这种特殊场合LED的应用弊端,通常做法是:1.借助LED灯珠安装板散热,或者把安装板做成带翅片状,增大散热面积；2.对LED进行循环通风冷却：利用微型轴流风机从玻璃管口排风(不是简单排风,而是要把进、排风设计为可循环风道式；第二种方法是接入压缩空气（同样需把进、排风设计为循环式风道）进行强制风冷。以上几种做法虽有一定作用，但都有不同缺陷。前者用微型轴流风机冷却(受安装位置限制不允许选用大功率风机),散热效果不佳，形同虚设；后者用压缩空气冷却同样出现：压缩空气中湿度大，易短路线路板，造成烧毁；使用压缩空气冷却代价太大，以一台10M³光照罐为例,要专门配置一台3M³/mrn压缩机为其提供气源，每小时要消耗电功率18kw,同样是捉襟见肘,顾此失彼,浪费大量能源,且工作环境排气有噪音污染。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供了一种发酵罐用工业化、水冷式内置光照装置及系统：具体由以下技术方案实现：

一种水冷式内置LED光照装置，包括透明筒、水冷部以及LED灯带，所述水冷部固定设置于所述透明筒内，所述LED灯带贴附于所述水冷部的外侧壁，所述水冷部内设置有水冷通道，水冷通道的两端形成进水口和出水口。

所述的一种水冷式内置LED光照装置，其进一步设计在于，所述水冷部包括水冷套、外导流连接法兰、内导流端盖，所述水冷套的侧壁纵向开设有若干纵向延伸的冷却水通道，外导流连接法兰、内导流端盖分别固定扣合于水冷套的两端，并且外导流连接法兰、内导流端盖与所述水冷套相对的侧面分别设置有用于连通两个冷却水通道的连接槽道，从而使得各个冷却水通道连接形成所述水冷通道，所述进水口和出水口均设置于所述外导流连接法兰；所述LED灯带贴附于所述水冷套外壁。

所述的一种水冷式内置LED光照装置，其进一步设计在于，所述水冷套的中部具有纵向贯通的通孔，其侧壁开设有与所述冷却水通道错开的引线孔，所述LED灯带的线缆经由引线孔以及所述通孔引出至所述水冷部外。

所述的一种水冷式内置LED光照装置，其进一步设计在于，所述水冷套的侧壁对称分布有纵向贯通设置的四条孔道，该孔道即为所述冷却水通道。

所述的一种水冷式内置LED光照装置，其进一步设计在于，所述孔道的横截面呈“腰形”。

所述的一种水冷式内置LED光照装置，其进一步设计在于，所述LED灯带经由导热胶贴附于所述水冷筒的外壁。

一种水冷式内置LED光照系统，采用了若干个水冷式内置LED光照装置，该装置包括透明筒、水冷部以及LED灯带，所述水冷部固定设置于所述透明筒内，所述LED灯带贴附于所述水冷部的外侧壁，所述水冷部内设置有水冷通道，水冷通道的两端形成进水口和出水口；以及水箱、水泵、进水管、回水管、控制器，所述进水管一端连接所述水箱，另一端经由支管与各个进水口连接；所述回水管一端与所述水箱连接，另一端经由支管与各个出水口连接；所述水泵设置在所述进水管中；各出水口连接所述回水管的支管中设置有温度传感器，各温度传感器分别与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的信号输出端与所述水泵连接。

所述的一种水冷式内置LED光照系统，其进一步设计在于，所述回水管中串接有第一阀门，并且旁接有排水管路，所述排水管路中设置有第二阀门；补水机构包括补水管、补水箱以及补水阀，所述补水箱设置在水箱的上方并且经由补水管与所述水箱连接，所述补水阀设置在所述补水管中。

所述的一种水冷式内置LED光照系统，其进一步设计在于，各进水口连接所述进水管的支管中设置有与所述控制器信号连接的流量开关。

本实用新型有益效果在于：

本实用新型通过在水冷部中设置水冷通道，将LED灯带贴付在水冷部，利用水作为冷却介质对LED灯带进行充分降温；对回水管的支管进行测温，在冷却介质温度较高通过向水箱中补充低温的冷却水的方式以及排放高温冷却介质的方式，适时调整冷却效率，确保满足冷却作业需要。

附图说明

图1是本实用新型实施例整体结构示意图。

图2是水冷套型材截面图。

图3是内导流端盖示意图。

图4是外导流连接法兰示意图。

图5是光照装置运行示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图以及实施例对本实用新型进行进一步说明：

如图1-图4所示的一种水冷式内置LED光照装置，包括透明筒1、水冷部2以及LED灯带3，水冷部固定设置于透明筒内，透明筒具体采用石英玻璃筒，LED灯带贴附于水冷部的外侧壁，水冷部内设置有水冷通道，水冷通道的两端形成进水口和出水口。实施例在应用时LED灯带发出的光线经过透明筒1照射到尾部，该过程中产生的热量传递到水冷部2，水冷部中的水冷通道中流通以水作为冷却介质，冷却介质将LED产生的热量带走，起到对LED灯带冷却降温的效果，确保LED灯带处于稳定的工作状态。

结合图1-图4所示，水冷部2包括水冷套21、外导流连接法兰22、内导流端盖23，水冷套的侧壁纵向开设有若干纵向延伸的冷却水通道211，外导流连接法兰、内导流端盖分别固定扣合于水冷套的两端，并且外导流连接法兰、内导流端盖与水冷套相对的侧面分别设置有用于连通两个冷却水通道的连接槽道223，从而使得各个冷却水通道连接形成水冷通道，进水口212和出水口213均设置于外导流连接法兰；LED灯带3经由导热胶贴附于水冷套外壁。

具体而言，水冷套为特制铝型材挤出模具生产的筒状结构，其侧壁对称分布有纵向贯通设置的四条孔道，孔道的横截面呈与侧壁相适应的“腰形”，该孔道即为冷却水通道211，水冷套的外壁对称分布有16条纵向分布的灯带槽道27；外导流连接法兰设置有一个连接槽道，内导流端盖设置有两个连接槽道，总计三条连接槽道分别在水冷套的两端依次串联四条冷却水通道211形成水冷通道。两端各带有4个固定螺丝孔28，用于紧固密封、固定内导流端盖，外导流连接法兰。

水冷套21的中部具有纵向贯通的通孔，其侧壁开设有与冷却水通道错开的引线孔，LED灯带的线缆31经由引线孔以及通孔引出至水冷部外。

如图1及图5所示的一种水冷式内置LED光照系统，采用了多个水冷式内置LED光照装置10，以及水箱4、水泵5、进水管6、回水管7、控制器8，水冷式内置LED光照装置10固定设置在发酵罐的侧壁或者上端壁中，透明筒位于发酵罐内，对发酵罐内部进行照射；具体而言，首先在发酵罐四周侧壁或者顶壁开设光照口并在其中焊接好光照口安装法兰25；透明筒为石英玻璃筒, 是一个有凸缘边的、耐高温的、耐压的筒状透明石英杯,底部制成椭圆球状以耐外压,口部周围用密封圈密封,其筒口翻边形成固定连接沿口，经由光照口安装法兰插接在发酵罐内，利用压紧法兰26将透明筒的筒口翻边部分压紧在光照口安装法兰上，外导流连接法兰22通过螺钉固定连接在压紧法兰上，并且在外导流连接法兰22的外侧设置对水冷式内置LED光照装置10形成保护作用的罩壳24。

进水管6一端连接水箱4，另一端经由支管与各个进水口连接；回水管一端与水箱连接，另一端经由支管与各个出水口连接；水泵设置在进水管中；各出水口连接回水管的支管中设置有温度传感器9，各温度传感器分别与控制器的信号输入端连接，控制器的信号输出端与水泵连接。

回水管中串接有第一阀门71，并且旁接有排水管路，排水管路中设置有第二阀门72；补水机构包括补水管41、补水箱42以及补水阀43，补水箱设置在水箱的上方并且经由补水管与水箱连接，补水阀设置在补水管中。补水箱内容有冷冻水，各进水口连接进水管的支管中设置有与控制器信号连接的流量开关29。

系统作业分3种工况和模式控制。1、罐小从而光照口少：冷却水流经水冷套，在水箱和管道中自然散热能满足温度要求；2、当传感器检测到石英管内温度与冷却水温达第1设定值时（光照时间长后,冷却水温度走高，降温效果下降），控制器会自动开启补水机构注入冷冻水循环散热；3、如果在环境温度极高的季节，依靠模式2冷循环后的热水效果仍然欠佳，即冷却水温度达到第2种设定温度值时，控制器自动打开第二阀门即放水阀，从排水管放出一部分高温循环水，并等量补给冷冻水进行循环。

水冷式内置LED光照系统作业全流程如下：

1、将5个光照装置安装于罐体筒体的四周、（或顶部、底部)，冷水机组的出水口连接循环水泵，水泵5采用循环水变频泵，其出口连接各光照装置的进水控制阀210，控制阀后配置流量开关，流量开关信号接入到控制器中。各光照装置循环水出口接温度传感器。

2、运行时，首先开第补水阀43向水箱注入冷冻水，启动水泵5,开启各进水控制阀210，流量开关触发，流量开关信号接入控制器。冷冻水进入光照装置内循环，并从装置出水口流出，经过温度传感器测温，第一阀门71，返回水箱。

3、智能模式1：当内置玻璃筒内LED灯带的工作温度或循环出水温度超出设定值1时,自动冷却水循环作业，进行快速降温。

4、智能模式2：当检测到内置玻璃筒内LED灯带的工作温度或循环出水温度超出设定值2时,打开72出水排水阀排出换热后的热水、开启补水阀43等量补充新水，增加降温效果。

5、当内置玻璃筒内LED灯带的工作温度或循环出水温度低于设定值1时，关闭第二阀门72、补水阀43，自动恢复至智能模式1。

光照电控箱运行，水泵5按基准频率启动的情况下，各进水控制阀210以及流量开关保持开启，如检测到某一路流量开关没有正常信号，则自动提高循环泵频率，增加流量至流量开关信号正常。

Claims (9)

1.一种水冷式内置LED光照装置，其特征在于包括透明筒、水冷部以及LED灯带，所述水冷部固定设置于所述透明筒内，所述LED灯带贴附于所述水冷部的外侧壁，所述水冷部内设置有水冷通道，水冷通道的两端形成进水口和出水口。

2.根据权利要求1所述的一种水冷式内置LED光照装置，其特征在于，所述水冷部包括水冷套、外导流连接法兰、内导流端盖，所述水冷套的侧壁纵向开设有若干纵向延伸的冷却水通道，外导流连接法兰、内导流端盖分别固定扣合于水冷套的两端，并且外导流连接法兰、内导流端盖与所述水冷套相对的侧面分别设置有用于连通两个冷却水通道的连接槽道，从而使得各个冷却水通道连接形成所述水冷通道，所述进水口和出水口均设置于所述外导流连接法兰；所述LED灯带贴附于所述水冷套外壁。

3.根据权利要求2所述的一种水冷式内置LED光照装置，其特征在于，所述水冷套的中部具有纵向贯通的通孔，其侧壁开设有与所述冷却水通道错开的引线孔，所述LED灯带的线缆经由引线孔以及所述通孔引出至所述水冷部外。

4.根据权利要求2所述的一种水冷式内置LED光照装置，其特征在于，所述水冷套的侧壁对称分布有纵向贯通设置的四条孔道，该孔道即为所述冷却水通道。

5.根据权利要求4所述的一种水冷式内置LED光照装置，其特征在于，所述孔道的横截面呈“腰形”。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种水冷式内置LED光照装置，其特征在于，所述LED灯带经由导热胶贴附于所述水冷筒的外壁。

7.一种水冷式内置LED光照系统，其特征在于采用了若干个水冷式内置LED光照装置，该装置包括透明筒、水冷部以及LED灯带，所述水冷部固定设置于所述透明筒内，所述LED灯带贴附于所述水冷部的外侧壁，所述水冷部内设置有水冷通道，水冷通道的两端形成进水口和出水口；以及水箱、水泵、进水管、回水管、控制器，所述进水管一端连接所述水箱，另一端经由支管与各个进水口连接；所述回水管一端与所述水箱连接，另一端经由支管与各个出水口连接；所述水泵设置在所述进水管中；各出水口连接所述回水管的支管中设置有温度传感器，各温度传感器分别与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的信号输出端与所述水泵连接。

8.根据权利要求7所述的一种水冷式内置LED光照系统，其特征在于，还包括补水机构，所述回水管中串接有第一阀门，并且旁接有排水管路，所述排水管路中设置有第二阀门；补水机构包括补水管、补水箱以及补水阀，所述补水箱设置在水箱的上方并且经由补水管与所述水箱连接，所述补水阀设置在所述补水管中。

9.根据权利要求7所述的一种水冷式内置LED光照系统，其特征在于，各进水口连接所述进水管的支管中设置有与所述控制器信号连接的流量开关。

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