專利名稱：發(fā)光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光設(shè)備。
背景技術(shù)：
從GB2420172A可知這樣的發(fā)光設(shè)備。該已知的發(fā)光設(shè)備包括安裝 在散熱片上的光源。該散熱片具有輪廓。它還具有冷卻設(shè)備，其為用 于通過借助氣流冷卻該散熱片來動(dòng)態(tài)冷卻光源的電扇。該已知的發(fā)光 設(shè)備具有下列缺點(diǎn)用于冷卻目的而使用電扇有許多限制。例如，許 多循環(huán)氣體，例如空氣繞開散熱片并且不與形成在散熱片的冷卻肋片 上的熱邊界層混合。放置在所述散熱片上方或正對面的風(fēng)扇具有"死 區(qū)，，，其中它的發(fā)動(dòng)機(jī)組件阻擋氣流，從而產(chǎn)生例如湍動(dòng)氣流。而且， 風(fēng)扇使用相對較多的能量、產(chǎn)生可聽見的噪聲并且占用相對較大的空 間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種首段所描述的類型的發(fā)光設(shè)備，其中消 除了上述缺點(diǎn)。為此，該發(fā)光設(shè)備的特征在于，它包括
至少一個(gè)光源，安裝在具有輪廓的散熱片上，
冷卻設(shè)備，用于通過借助沿著散熱片的邊流動(dòng)的流體冷卻該散熱 片來動(dòng)態(tài)地冷卻光源，該冷卻設(shè)備具有至少一個(gè)冷卻開口，并且其中
該冷卻設(shè)備是用于產(chǎn)生流體脈沖序列的振動(dòng)膜冷卻系統(tǒng)。
實(shí)驗(yàn)表明，該冷卻模式明顯比常規(guī)的使用電扇的冷卻模式更有效。 實(shí)際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該振動(dòng)膜冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的冷卻效果是帶有常規(guī)風(fēng)扇 的系統(tǒng)的兩倍或三倍，而使用的能量是帶有常規(guī)風(fēng)扇的系統(tǒng)三分之二。 當(dāng)該振動(dòng)膜冷卻系統(tǒng)被實(shí)現(xiàn)為共振冷卻系統(tǒng)時(shí)，該系統(tǒng)甚至更加高效。 該振動(dòng)膜冷卻系統(tǒng)是簡單的并且沒有易于磨損的摩擦部件，而合成射 流模塊(=振動(dòng)膜冷卻系統(tǒng))類似于微型立體聲揚(yáng)聲器，其中一振模安 裝在具有一個(gè)或多個(gè)孔(=冷卻開口 )的腔(-振動(dòng)膜腔)內(nèi)。該冷卻
系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)合成射流模塊和散熱片，該模塊可以定位在光源的上面、下面或旁邊。該冷卻系統(tǒng)可用于冷卻光源和/或發(fā)光設(shè)備 的其他部分，例如驅(qū)動(dòng)器裝置(-電子電路)。
所述發(fā)光設(shè)備的實(shí)施例的特征在于，至少一個(gè)冷卻開口具有至少 兩個(gè)(優(yōu)選地至少四個(gè))孔，并且還在于所述冷卻孔沿著散熱片輪廓 的邊進(jìn)行布置。因此，該冷卻設(shè)備創(chuàng)建了與散熱片的輪廓具有相似形
狀的冷卻圖案(pattern)，且其結(jié)果為散熱片被流體流沖洗。例如，
散熱片的輪廓(其可以是內(nèi)輪廓、外輪廓或內(nèi)輪廓和外輪廓二者)的 主要部分(例如超過50%,優(yōu)選地超過70%，更優(yōu)選地超過85%)接觸 到由冷卻設(shè)備產(chǎn)生的流體流。輪廓接觸得越多，冷卻效果越好。所述 流體可以是氣體或液體。如果該流體是氣體，則其優(yōu)選地是空氣。四 個(gè)開口或孔允許創(chuàng)建所述開口的三維設(shè)置，并且因此允許例如通過在
散熱片的外側(cè)提供兩個(gè)冷卻開口沖洗外輪廓并且在其內(nèi)側(cè)提供另外兩 個(gè)冷卻開口沖洗內(nèi)輪廓來獲得三維散熱片的有效冷卻。如果上述輪廓
符合彎曲表面/平面，則還可以借助冷卻開口的三維設(shè)置利用流動(dòng)的流 體來基本整體地沖洗例如散熱片的外側(cè)。
所述發(fā)光設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，所述光源包括用于在 工作期間對源自該光源的光進(jìn)行校準(zhǔn)和引導(dǎo)的光學(xué)裝置，所述散熱片 的輪廓具有與該光學(xué)裝置相似的形狀。與已知的、常規(guī)的包括多個(gè)散 熱片的發(fā)光設(shè)備相比，因此實(shí)現(xiàn)了該散熱片占用了相對較小的空間。 盡管散熱片具有復(fù)雜的、三維的形狀，但是仍然證明可以利用來自共 振冷卻系統(tǒng)的流體流來完全沖洗散熱片，因?yàn)樗雌饋砜梢詡鬏斄黧w 脈沖。為此，所述發(fā)光設(shè)備的特征在于，該冷卻系統(tǒng)具有振動(dòng)膜腔， 每個(gè)開口經(jīng)各自的流體脈沖通道連接到該振動(dòng)膜腔。只要該流體脈沖 處于該流體脈沖通道內(nèi)，它就是穩(wěn)定的，即沒有流體被從環(huán)境中提取 和吸取并且不會(huì)出現(xiàn)湍流。 一旦該流體脈沖離開冷卻開口，它就影響 環(huán)境氣氛并且從其直接周圍提取或吸取流體，從而導(dǎo)致流體脈沖變得 不穩(wěn)定并且產(chǎn)生或變成瑞動(dòng)流體流。該流體脈沖通道的長度等于由所 述振動(dòng)膜在工作期間(優(yōu)選地仍然在共振狀態(tài)中)產(chǎn)生的流體脈沖序 列的波長k ( lambda)的一半的N倍。隨后，該振動(dòng)膜冷卻系統(tǒng)表現(xiàn)為 以最高效的方式工作且具有相對較少的能耗。
實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，管狀的通道特別可用作流體脈沖通道.優(yōu)選地 使用柔性導(dǎo)管，因?yàn)殡S后可以容易地獲得冷卻開口相對于散熱片的準(zhǔn)確的、理想的位置。
為了進(jìn)一步通過所述流體流增強(qiáng)對散熱片的基本上整體的沖洗， 所述發(fā)光設(shè)備的特征在于，至少一個(gè)冷卻開口被定形為蓮蓬頭。由此 進(jìn)一步改進(jìn)了對散熱片的沖洗并且因此冷卻該散熱片(并且其結(jié)果是 冷卻了光源)。
所述發(fā)光設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，所述振動(dòng)膜腔與光源 間隔開，距離優(yōu)選地至少為散熱片的最大尺寸的三倍，更優(yōu)選地為至
少7倍。將流體脈沖序列傳輸相對較大的距離而沒有顯著的能耗的可 能性使得所述振動(dòng)膜腔定位為與散熱片相距相對較遠(yuǎn)。因?yàn)樵谒霭l(fā) 光設(shè)備工作期間所述振動(dòng)膜腔仍然可以產(chǎn)生一些噪聲，所以傳輸流體 脈沖序列的所述可能性允許所述振動(dòng)膜腔被藏在例如假平頂后面，且 光源經(jīng)流體脈沖通道從所述平頂懸掛下來。
所述發(fā)光設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，它設(shè)有用于控制冷卻 設(shè)備的控制電路。因此完全可以控制或滿足對于發(fā)光設(shè)備強(qiáng)制的變化 熱量要求。為此，該電路可以設(shè)有用于檢測散熱片溫度的傳感器，將 它與設(shè)定值比較并且將操控信號提供給冷卻設(shè)備。該冷卻設(shè)備可以被 以這樣的方式設(shè)計(jì)使得它冷卻光源和控制電路二者。
所述發(fā)光設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，所述光源是至少一個(gè) 發(fā)光二極管(LED)。已知包括LED的發(fā)光設(shè)備正為熱管理問題困擾， 特別地這是因?yàn)榕c相對較小的LED相比，冷卻設(shè)備占用了相對較大的 空間。所述振動(dòng)膜冷卻系統(tǒng)特別適合用于冷卻LED,因?yàn)樗鱿到y(tǒng)緊湊 且高效。所述LED可以具有白色(W)、紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色 (B)或琥珀色(A)發(fā)射光譜。其組合產(chǎn)生落入由WRGBA LED的顏色 坐標(biāo)構(gòu)成的顏色空間內(nèi)的任何想要的光譜。該LED可以與直接定位在 LED上或遠(yuǎn)離LED的次級轉(zhuǎn)換發(fā)光元件(例如，遠(yuǎn)程磷光體或 lumiramics)進(jìn)行組合應(yīng)用'
所述發(fā)光設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，所述散熱片被定形為 圍繞散熱片的軸同心設(shè)置并且用環(huán)形裂縫分隔開的多個(gè)環(huán)形冷卻肋 片。因此可以將安裝在一個(gè)散熱片上的小型光源(例如LED)環(huán)形布置 并且有效地冷卻每個(gè)光源。在基本環(huán)形布置光源的情況下，在垂直于 散熱片的軸的平面上具有圓形、三角形、矩形、正方形、六邊形或八 邊形形狀的散熱片特別合適?？商娲?，根據(jù)所包括的光源的數(shù)量，可以具有多個(gè)散熱片以用于冷卻不同光源的一個(gè)或多個(gè)布置，或者可替代地一個(gè)冷卻系統(tǒng)可以冷卻多個(gè)光源。為了增強(qiáng)冷卻效率，如果冷卻開口位于散熱片或多個(gè)散熱片的各自的裂縫中或與之相對，則這是優(yōu)選的。本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備可以用作為獨(dú)立的單元或可以形成包括其
他電氣i殳備的網(wǎng)絡(luò)的一部分。


現(xiàn)在將參照附圖闡明本發(fā)明，其中
圖la-lb是現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光設(shè)備中所使用的冷卻設(shè)備的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備中使用的冷卻設(shè)備的示意圖；圖3是根據(jù)方便面的發(fā)光設(shè)備的第一實(shí)施例的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備的第二實(shí)施例的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備的第三實(shí)施例的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備的第四實(shí)施例的側(cè)視圖；圖7是圖6所示的多個(gè)發(fā)光設(shè)備的透視圖；圖8是圖7所示的發(fā)光設(shè)備的底視圖9a-9c是圖6所示的單個(gè)發(fā)光設(shè)備和圖6所示的多個(gè)發(fā)光設(shè)備的一些布置的示意性表示；
圖IO示出圖6所示的發(fā)光設(shè)備的設(shè)計(jì)圖(不按比例繪制)。
具體實(shí)施例方式
圖la-b示意性示出作為冷卻設(shè)備的電扇10的兩個(gè)基本形狀。每個(gè)風(fēng)扇包括外殼14和在所述外殼中繞風(fēng)扇軸12旋轉(zhuǎn)的螺旋槳11。在工作中，產(chǎn)生氣流；內(nèi)向流13經(jīng)過入口 15進(jìn)入外殼并且經(jīng)過出口或冷卻開口 17作為外向流16離開外殼。在圖la中，入口和出口被定位為彼此相對，從而產(chǎn)生軸向氣流。在圖lb中，入口和出口被定位為彼此成90°角，入口流沿著風(fēng)扇軸行進(jìn)，出口流垂直于風(fēng)扇軸12。實(shí)際上，當(dāng)在一個(gè)以上的方向上設(shè)有出口時(shí)，風(fēng)扇的工作效率會(huì)非常低。
圖2示意性示出振動(dòng)膜冷卻設(shè)備20。該振動(dòng)膜冷卻設(shè)備包括具有壁24的腔21。該腔設(shè)有膜27，其沿著振動(dòng)軸26振動(dòng)(優(yōu)選地共振)并且在工作期間產(chǎn)生流體脈沖22序列，該脈沖經(jīng)過設(shè)置在壁24中的冷卻開口或孔23離開該腔。如圖所示， 一些孔基本設(shè)置在壁24本身
7中，而其他孔(例如23a)設(shè)置在離壁24 —定距離的地方并且經(jīng)管狀脈沖通道25連接到所述腔。對于所述振動(dòng)膜冷卻設(shè)備的效率來說，開口設(shè)置在所述腔的一側(cè)還是各個(gè)不同的側(cè)并且相對于振動(dòng)軸具有各個(gè)不同的方向都是無關(guān)緊要的。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備30的第一實(shí)施例的示意圖。該發(fā)光設(shè)備包括光源31，在圖中為緊湊的高壓汞蒸汽放電燈，例如UHP燈。該光源安裝在散熱片32上并且進(jìn)一步包括光學(xué)裝置33,在圖中為拋物面反射器33。所述散熱片基本上具有與所述反射器的外輪廓34相似的形狀。振動(dòng)膜冷卻設(shè)備35 (在圖中為共振冷卻系統(tǒng)，其類似于圖2所示的共振冷卻系統(tǒng))被設(shè)置在與散熱片相鄰的地方。設(shè)備35具有用于使用流體脈沖39序列沖洗散熱片的6個(gè)孔36，該流體脈沖序列一旦離開孔就會(huì)在其內(nèi)部37和外輪廓/側(cè)38變成湍動(dòng)流體流。而且，所述散熱片包括通道100，流體脈沖39被提供為經(jīng)相應(yīng)的冷卻開口 36進(jìn)入該通道。對散熱片進(jìn)行全面冷卻的結(jié)果是非常有效地冷卻了光源。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備30的第二實(shí)施例的示意圖。在該實(shí)施例中，光源(在圖中為包括白色LED31、光學(xué)裝置33和散熱片32的部件42)遠(yuǎn)離腔40，其構(gòu)成了振動(dòng)膜冷卻設(shè)備35的一部分。所述流體脈沖序列(在圖中為該流體為空氣)在所述腔中產(chǎn)生并且經(jīng)空氣脈沖通道41傳輸?shù)缴崞?，由此將其有效冷卻。在該實(shí)施例中，所述腔僅僅具有一個(gè)孔43。在可替代的布置(未示出)中，遠(yuǎn)離的部件42經(jīng)所述空氣脈沖通道懸掛到(假)平頂并且所述腔被藏在在該平頂中或在該假平頂上。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備的第三實(shí)施例的示意圖。其中腔40位于散熱片32內(nèi)側(cè)。這具有以下優(yōu)點(diǎn)所述發(fā)光設(shè)備占用甚至更少的空間并且允許美學(xué)設(shè)計(jì)。在該實(shí)施例中，有3個(gè)孔/冷卻開口43。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備的第四實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。提供了散熱片51，其具有繞散熱片軸53同心布置的多個(gè)環(huán)形冷卻肋片52，在該實(shí)施例中該散熱片軸與光學(xué)反射器59的光軸58 —致，該光學(xué)反射器用于在工作期間校準(zhǔn)并引導(dǎo)由光源(參見圖7)發(fā)射的光。每一對相鄰的同心肋片被相應(yīng)的裂縫54分隔。共振冷卻設(shè)備57的各個(gè)孔/冷卻開口 56被設(shè)置在每一個(gè)裂縫的第一端部55中，這些冷卻開口共同地形成蓮蓬頭。圖7是包括總數(shù)為7個(gè)如圖6所示的發(fā)光設(shè)備的發(fā)光系統(tǒng)的透視圖。每個(gè)發(fā)光設(shè)備具有各自的光源61并且每個(gè)LED具有各自的光學(xué)裝置59并且經(jīng)熱傳導(dǎo)管63安裝在各自的散熱片51上。這些散熱片被共同的共振冷卻設(shè)備57冷卻。這7個(gè)LED被布置為其中6個(gè)為六邊形設(shè)置，即兩個(gè)紅色R、兩個(gè)綠色G以及兩個(gè)藍(lán)色B，其圍繞著中心的白色LED W。每個(gè)反射器沿著其各自的光軸58從其各自的光源61朝向其各自的光發(fā)射窗62而變寬。共振冷卻設(shè)備57設(shè)置在所述反射器的遠(yuǎn)離所述光發(fā)射窗的一側(cè)。所述發(fā)光系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于控制冷卻設(shè)備的控制裝置(參見圖8)
圖8是圖7所示的發(fā)光系統(tǒng)的底視圖，其中可以清楚地看見散熱片51的同心的、環(huán)形六邊形結(jié)構(gòu)的肋片52。該冷卻肋片被裂縫54分隔?？刂齐娐?4設(shè)置在散熱片的軸53上并且被最中央的冷卻肋片52所環(huán)繞。
圖9a是圖6所示的單個(gè)發(fā)光設(shè)備50的示意性表示，而圖9b和9c分別是布置為三角形和六邊形結(jié)構(gòu)的3個(gè)和7個(gè)發(fā)光設(shè)備的示意性表示。所示的結(jié)構(gòu)僅僅是實(shí)例，并且在不脫離本發(fā)明的思想的情況下，例如鏈狀或圓形配置(六邊形配置，中央沒有發(fā)光設(shè)備)的多個(gè)可替代的形式是可能的。
圖10分別以透視圖PV、側(cè)視圖SV、頂視圖TV和底視圖BV示出了圖6的發(fā)光設(shè)備的設(shè)計(jì)圖(不按比例繪制)。所述散熱片具有形成為環(huán)形同心環(huán)的冷卻肋片。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光設(shè)備，特征在于其包括至少一個(gè)光源，安裝在具有輪廓的散熱片上，冷卻設(shè)備，通過借助于沿著散熱片的邊流動(dòng)的流體冷卻該散熱片來動(dòng)態(tài)地冷卻光源，該冷卻設(shè)備具有至少一個(gè)冷卻開口，并且其中該冷卻設(shè)備是用于產(chǎn)生流體脈沖序列的振動(dòng)膜冷卻系統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于，至少一個(gè)冷卻開口 具有至少兩個(gè)孔，優(yōu)選地至少4個(gè)孔，并且其中所述冷卻孔沿著散熱 片輪廓的邊進(jìn)行布置。
3. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于所述輪廓符合彎曲表 面/平面。
4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于所述光源包括用于在 工作期間對源自該光源的光進(jìn)行校準(zhǔn)和引導(dǎo)的光學(xué)裝置，所述散熱片的輪廓具有與該光學(xué)裝置相似的形狀。
5. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于所述冷卻系統(tǒng)具有振 動(dòng)膜腔，每個(gè)冷卻開口經(jīng)各自的流體脈沖通道連接到該振動(dòng)膜腔。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于所述流體脈沖通道的 長度等于由共振器在工作期間產(chǎn)生的X ( lambda)的一半的N倍。
7. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于所述流體脈沖通道是 管，優(yōu)選地是柔性管。
8. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于至少一個(gè)冷卻開口被 定形為蓮蓬頭。
9. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于所述振動(dòng)膜腔與光源 間隔開，距離優(yōu)選地至少為散熱片的最大尺寸的三倍，更優(yōu)選地為至 少7倍。
10. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于它設(shè)有用于控制冷卻 設(shè)備的控制電路。
11. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于所述光源是至少一個(gè) 發(fā)光二極管(LED)。
12. 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于各個(gè)LED具有白色、 紅色、綠色、藍(lán)色或琥珀色發(fā)射光譜，或其任意組合。
13. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于所述散熱片被定形為圍繞散熱片的軸同心布置并且由環(huán)形裂縫分隔開的多個(gè)環(huán)形冷卻肋 片。
14. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于所述散熱片在垂直于 該散熱片的軸的平面中具有圓形、三角形、矩形、正方形、六邊形或 八邊形的形狀。
15. 如權(quán)利要求13的所述發(fā)光設(shè)備，特征在于所述冷卻開口定位在 所述散熱片的各個(gè)裂縫中或與之相對。
16. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，特征在于它包括多個(gè)散熱片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光設(shè)備，包括安裝在具有外輪廓(34)的散熱片(32)上的光源(31)。而且，該發(fā)光設(shè)備包括冷卻設(shè)備(35)，其用于通過借助沿著散熱片的輪廓流動(dòng)的流體冷卻該散熱片來動(dòng)態(tài)地冷卻光源，該冷卻設(shè)備具有一個(gè)或多個(gè)開口(36，43)。該冷卻設(shè)備是振動(dòng)膜冷卻系統(tǒng)，其用于產(chǎn)生流體脈沖(39)的序列。所述冷卻開口沿著散熱片的邊布置。所述光源包括光學(xué)裝置(33)，其在工作期間用于校準(zhǔn)并引導(dǎo)源自該光源的光，同時(shí)所述散熱片的輪廓的形狀與該光學(xué)裝置的形狀相似。
文檔編號F21V9/02GK101641549SQ200880009845
公開日2010年2月3日 申請日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者A·A·M·馬里紐斯, B·J·W·特威梅, M·J·A·弗霍文, M·范阿斯, T·C·特魯爾尼特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司