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CN101995009A - 用于模块化发光二极管照明配件的冷却系统 - Google Patents

用于模块化发光二极管照明配件的冷却系统 Download PDF

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Abstract

一种用于模块化发光二极管(LED)照明配件的冷却系统，所述冷却系统包括：散热器；至少一个冷却风扇，所述至少一个冷却风扇位于所述散热器的上部处，并且将从该散热器辐射的热引导到外部以冷却该散热器；至少一个热电偶，所述至少一个热电偶设置在所述散热器的下部，并且具有热吸收部和热辐射部，所述热吸收部在该至少一个热电偶的下部处并与所述LED照明配件接触，所述热辐射部在该至少一个热电偶的上部处并与所述散热器接触；以及至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器安装在所述散热器的所述下部。根据由所述温度传感器测量的温度是否达到预设的温度，所述冷却风扇被可控地驱动以冷却所述LED照明配件。

Description

用于模块化发光二极管照明配件的冷却系统
技术领域
本发明涉及一种用于模块化发光二极管(LED)照明配件的冷却系统，该冷却系统安装在LED照明配件的上部，并且能够更有效、迅速地冷却来自LED照明配件的热。
背景技术
称作白炽灯的照明装置的发明对人类有益，原因是它使人类从黑暗中释放出来，并且因此使人类能够在夜晚工作。因而，使人类文明更迅速发展。
从那时起，人类努力开发可以发出更明亮的光而功耗低的照明装置。结果，至今已经发明了许多照明装置(诸如荧光灯、节能灯、卤素灯等等)并且已在我们的日常生活中使用。
随着在电流流动时发光的发光二极管(LED)元件的最新进展，人们已经对将LED元件的特征用于照明装置显示出兴趣。LED元件以低功率发出高亮度光，并且具有长的寿命，因此被认为是下一代的照明装置。为此，LED元件被持续地积极研究，并且它们中的一些已经作为产品面市。
这些照明装置必须具有预定的亮度水平。因此，为了生产利用LED元件的单个LED照明装置，必须将由LED元件构成的多个LED灯泡密集地布置在单个LED照明装置上。
同时，在将LED灯泡单独地用作家用电器(诸如电视、电话等等)的显示灯的情况下，由每个LED灯泡所产生的热是没有问题的。然而，在密集地布置了许多LED灯泡的LED照明装置的情况下，由每个LED灯泡所产生的热会引起LED照明装置的致命问题。
虽然LED照明装置比现有的照明灯具有原本长的多的寿命，但是由于由众多LED灯泡产生的大量的热，所以LED照明装置会遭受频繁的故障和短寿命的困扰。因而，LED照明装置除使用低功率的LED灯泡和少数量的LED灯泡外别无选择。此外，由于LED照明装置相较于现有的灯(诸如白炽灯、汞灯或荧光灯)具有低得多的照度并且成本更高，所以很难将LED照明装置广泛地用作照明装置。
为此，已经试验了以下方法，即，将LED元件安装至具有良好导热性的金属印刷电路板(PCB)，将散热器附接至金属PCB，以及使热消散到外部。然而，此方法仍难以实现具有高输出功率和亮度的LED照明装置。
因此，为了获得具有高亮度和输出功率的LED照明装置，急需一种能够更有效地使产生的热消散以迅速冷却LED照明装置的方法。
发明内容
因此，对于相关技术中出现的上述问题，已经开发了本发明，并且本发明的实施方式提供一种用于模块化发光二极管(LED)照明配件的冷却系统，所述冷却系统更有效地冷却所述LED照明配件，该冷却系统能够实现具有高输出功率、高亮度以及高耐用性的所述LED照明配件。
根据本发明的实施方式，提供有一种用于模块化LED照明配件的冷却系统，其中，所述冷却系统安装在具有多个LED灯泡的所述LED照明配件的上部。所述冷却系统包括：散热器；至少一个冷却风扇，所述至少一个冷却风扇定位于所述散热器的上部，并且将从该散热器辐射的热引导到外部以冷却该散热器；至少一个热电偶，所述至少一个热电偶设置在所述散热器的下部，并且具有热吸收部和热辐射部，所述热吸收部在该至少一个热电偶的下部处并与所述LED照明配件接触，所述热辐射部在该至少一个热电偶的上部处并与所述散热器接触；以及至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器安装在所述散热器的所述下部。根据由所述温度传感器测量的温度是否达到预设的温度，所述冷却风扇被可控地驱动以冷却所述LED照明配件。
这里，所述冷却系统还可以包括在所述热电偶的下部的固定板。
根据本发明的实施方式，所述用于模块化LED照明配件的冷却系统可以更有效地、迅速地冷却所述LED照明配件，以实现具有高的输出功率、亮度和耐用性的所述LED照明配件。
附图说明
结合附图从以下详述中将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征以及优点，其中：
图1是示出根据本发明的实施方式的用于发光二极管(LED)照明配件的冷却系统的立体图；
图2是示出根据本发明的实施方式的热电偶的布置的立体图；以及
图3是示出根据本发明的实施方式的用于LED照明配件的冷却系统的分解图。
具体实施方式
现将参照附图更详细地参考本发明的示例性实施方式。在可能的情形下，在全部附图和说明书中将使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下文中将避免对于会不必要地干扰本发明主题的已知功能和结构的详细描述。在下文中提及的术语是根据它们在本发明中的功能而定义的术语，该术语可根据用户或操作员的意图或习惯而改变，使得术语应该基于本说明书的内容而定义。
图1是示出根据本发明的实施方式的用于发光二极管(LED)照明配件的冷却系统的立体图；图2是示出根据本发明的实施方式的热电偶的布置的立体图；以及图3是示出根据本发明的实施方式的用于LED照明配件的冷却系统的分解图。
在根据本发明的实施方式的用于LED照明配件的冷却系统中，LED照明配件可以是、但不限于是模块化LED照明配件，其包括多个金属印刷电路板(PCB)60和安装在该金属PCB 60下面的多个LED灯泡70。
每个金属PCB 60均是由具有高导热性的金属(例如铝材料)形成的板，以便容易地使由LED灯泡70产生的热消散。
如图3所示，一个LED灯泡70分配给一个小金属PCB 60，并且具有LED灯泡70的多个金属PCB 60彼此连接。可替代地，LED灯泡70可布置在宽的单个金属PCB 60上。
LED照明配件还装备具有控制芯片的电路板，以便能够控制该LED照明配件的操作。
根据本发明的实施方式的LED照明配件冷却系统安装在LED照明配件上方，并且用来有效地冷却该LED照明配件。为此，LED照明配件冷却系统通常包括散热器30、至少一个冷却风扇20、至少一个热电偶50以及至少一个温度传感器40。
散热器30定位于金属PCB 60上方，并且用来吸收来自LED灯泡70的热，然后将热消散到空气中。如图1至3所示，散热器30由具有高导热性的金属形成，并且可以具有多个翅片，以便增加表面积和最终的散热效果。
冷却风扇20安装在散热器30上，并且用来向散热器30输送空气，使得散热器30可以更迅速地使热消散到空气中。可以安装一个或更多个冷却风扇20。冷却风扇20的数量可以根据LED照明配件的尺寸和输出功率来决定。
覆盖冷却风扇20的冷却罩10进一步安装在散热器上方，并且用来保护冷却风扇20和防止冷却风扇20暴露于外部，以便能够提供简单、漂亮的外观。这里，为防止散热器30的冷却效果被冷却风扇20降低，如图1和2所示，冷却罩10的下端与散热器30以预定距离间隔开，使得由冷却风扇20输送的空气可以被平滑地排放到外部。
热电偶50具体地采用珀耳帖(Peltier)元件。珀耳帖元件设计成当电流流动时在一侧吸收热并且在另一侧散热。珀耳帖元件的工作原理是已知的，因此将省略详细描述。
热电偶50安装在散热器30和LED照明配件的金属PCB 60之间，并且优选地定位成与散热器30的下表面接触。热电偶50用来有效地迅速吸收来自LED灯泡70的热，并且将吸收的热传递到散热器30。
热电偶50设置成使得：与散热器30接触的热电偶50的上部用作热辐射部51，并且与LED照明配件的金属PCB 60接触的热电偶50的下部用作热吸收部52。更具体地讲，热电偶50的热吸收部52从与LED照明配件的金属PCB 60直接接触的多个LED灯泡70吸收热，从而冷却LED照明配件。相反，由热电偶50的热辐射部51产生的热被传递到散热器30，然后向外部消散。这种热通过冷却风扇20被更迅速地向外消散。
可以安装一个或更多个热电偶50。热电偶50的数量可以根据LED照明配件的尺寸和输出功率来决定。
温度传感器40设置在散热器30的下部，并且测量散热器30或金属PCB 60的温度。关于由温度传感器40测量的温度的信息被发送至电路板的控制器(未示出)。电路板的控制器根据温度信息控制冷却风扇20的驱动，以便防止LED照明配件上升超过预定温度。电路板的控制器控制冷却风扇20的开/关。如必要的话，控制器可以控制冷却风扇20的转数/分钟(rpm)。
同时，热电偶50设置成只要通电就被驱动。如必要的话，电路板的控制器可以设置成控制热电偶50的驱动。
如此，使用温度传感器40和控制器、根据温度控制电器件的开/关的装置称为温控器。在本发明的实施方式中，由温度传感器和控制器组成的温控器根据温度控制冷却风扇20和/或热电偶50。
同时，固定板80还可安装在热电偶50下方。详细地，固定板80可以设置成使得，固定板80的上表面与热电偶50的热吸收部52接触，并且固定板80的下表面与金属PCB 60的上表面接触。
当金属PCB 60较薄时，邻近LED灯泡70的部分和远离LED灯泡70的部分之间的温度的差异有些大，因此热在金属PCB 60上不是均匀分布的，使得热不能迅速地被辐射。在这种情况下，固定板80可以另外地安装在金属PCB 60的上表面上，以便与热电偶50接触。
固定板80也由具有高导热性的铝形成，但不限于此。
现有的仅由散热器构成的空气冷却系统或现有的油冷却系统都未能有效地控制由LED照明配件产生的热，因此散热器的温度会上升到50℃或更高。结果，现有的冷却系统缩短了LED照明配件的寿命，因此LED照明配件未能达到高的输出功率和亮度。然而，在根据本发明的实施方式的LED照明配件冷却系统的情况下，散热器30维持在大约35℃的温度，使得LED灯泡的寿命提高到最多80,000小时，因此大大提高了LED灯泡的耐用性。因此，具有高输出功率的LED灯泡用于小尺寸的LED照明配件，使得可以获得具有高亮度的LED照明配件。此外，可以容易地制造具有许多高输出功率的LED灯泡的LED照明配件。因此，LED照明配件可制造成具有较高输出功率、亮度以及耐用性，用于家用或商业用途以及公共事业，例如用作路灯。
虽然已为说明的目的而描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离如随附的权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以有各种变型、增加以及替代。

Claims (2)

1.一种用于模块化发光二极管(LED)照明配件的冷却系统，其中所述冷却系统安装在具有多个LED灯泡的所述LED照明配件的上部，所述冷却系统包括：
散热器；
至少一个冷却风扇，所述至少一个冷却风扇位于所述散热器的上部处，并且将从所述散热器辐射的热引导到外部以冷却所述散热器；
至少一个热电偶，所述至少一个热电偶设置在所述散热器的下部，并且具有在所述至少一个热电偶的下部的热吸收部和在所述至少一个热电偶的上部的热辐射部，所述热吸收部与所述LED照明配件接触，并且所述热辐射部与所述散热器接触；以及
至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器安装在所述散热器的所述下部，
其中，根据由所述温度传感器测量的温度是否达到预设的温度，所述冷却风扇被可控地驱动以冷却所述LED照明配件。
2.如权利要求1所述的冷却系统，该冷却系统还包括在所述热电偶的所述下部的固定板。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110330