[發明專利]用于電子元件的冷卻系統及方法

有效

• 申請號: 201180061192.1
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN103299128A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 伊斯特萬·巴克
• 申請（專利權）人: 特里多尼克詹納斯多爾夫有限公司
• 主分類號: F21V29/02
• 分類號: F21V29/02;F04F7/00;F21K99/00;H01L23/467;F21Y101/02
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 楊黎峰;李欣

技術領域

本發明涉及用于電子元件的冷卻系統及方法，尤其涉及用于集成到LED燈（尤其是改進的LED燈）的電子元件的冷卻系統。根據本發明的冷卻系統是通過生成循環的空氣壓力波動而工作的，該循環的空氣壓力波動產生影響且冷卻電子元件的表面的循環空氣射流。

背景技術

包括一個或多個發光二極管（LED）的LED燈（特別是改進的LED燈）需要操作電子元件。在較高功率的LED燈中，由于變頻損耗，電子元件產生大量的熱。特別是在改進的LED燈中，其利用高強度LED進行操作且被燈泡封閉，產生的熱量非常高且會負面影響燈的性能和壽命。因此，需要對這種燈內的電子元件進行主動式冷卻或強制冷卻。主動式冷卻或強制冷卻通常是通過空氣傳送來實現的，其中，熱空氣被傳送遠離電子元件或通常的熱源，較冷空氣流入以替代熱空氣。與利用傳統的風扇類的解決方案相比，使用定向空氣射流（該空氣射流提供非常湍流的空氣流（所謂的努塞爾數（對流與熱傳導的比率）較高））的主動式冷卻，提供用于去除來自電子元件的表面的熱量的非常高效且集中的方法。

圖1a和圖1b示出了現有技術中用于熱源40（如LED燈的電子元件）的散熱器10，該散熱器10采用用于主動式冷卻的湍流射流形成。現有技術中的這種冷卻系統通常包括設置有引擎的腔室20，該引擎在腔室20中產生氣壓Pc，處于第一“吸入”階段時該氣壓Pc低于外部氣壓Po，處于第二“射流形成”階段時該氣壓Pc高于外部氣壓Po。腔室20具有噴嘴50，根據腔室20中的氣壓Pc是高于外部氣壓Po還是低于外部氣壓Po，空氣通過噴嘴50分別被吸入腔室20或從腔室20排出。噴嘴50朝向一個或多個散熱片90，熱源（即，電子元件40）附接在散熱片90上。噴嘴50和散熱片90形成空氣通道，且噴嘴50面向散熱片90，以使空氣被吸入或排出，并且氣流主要平行于散熱片90的方向，該散熱片90具有細長的形狀。

在第一階段（“吸入”階段）中，空氣被吸入腔室20中，并且對散熱片90沒有明顯的冷卻效果；在第二階段（“射流形成階段”）中，在噴嘴50中形成空氣射流（如粗箭頭所示），該空氣射流被定向成沿著散熱片90的細長表面。空氣射流還保留來自散熱片90的左側和右側的第二空氣流（如小箭頭所示），高度湍流的包沖洗散熱片90的表面，由此實現對散熱片90的顯著的冷卻效果。

除了僅“射流形成”階段有助于冷卻的事實外，上述現有技術的方案的另一缺點是不很適合于不同的電子元件加熱到不同溫度的情況。現有技術中的解決方案需要使每個電子元件與多個不同的散熱片90中的一個連接，這是因為如果只有一個散熱片90應用于多個電子元件40，則較高散熱的電子元件40會對其他電子元件進行加熱，而它們自身僅被加熱到較低的溫度。現有技術中的解決方案中的多散熱片的需求使得更緊湊的設計變得不可能。此外，散熱片90不提供對熱源進行的直接冷卻，而是提供間接冷卻，且如果通常由金屬制成的散熱片90被設置在燈的外部時，則其還提供附加的安全風險。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種改進現有技術中存在的上述缺點的冷卻系統及冷卻方法。尤其是提供一種解決方案，通過該解決方案，各種散熱元件，尤其是難于與散熱器或者散熱片連接的元件，能夠更有效地冷卻。另外，本發明的目的是提供一種更緊湊的設計可行的冷卻系統或冷卻方法。

本發明提供上述問題的解決方案為由所附的獨立權利要求所限定的。從屬權利要求進一步發展了本發明的優點。

本發明的目的是提供一種用于電子元件的冷卻系統，所述冷卻系統包括：用于生成循環氣壓波動的裝置，其中，電子元件遠離壓力生成裝置；以及位于所述電子元件附近的裝置，該裝置受循環氣壓波動影響且生成循環空氣射流，該循環空氣射流影響電子元件的表面，以增大在這些表面處的熱傳遞（與不具有這樣的空氣射流相比）。“空氣射流”被理解為受限區域，其中，空氣基本上以一致的速度和限定的方向移動。空氣射流中的空氣主動地生成（與通過對流置換空氣相反）。

本發明的冷卻系統中，在熱源（即，電子元件）的附近直接生成空氣射流，并且提供空氣射流（通常為湍流）與電子元件的表面的非常有效的交互。空氣射流無需從壓力生成裝置流至電子元件，而是直接形成于電子元件的位置處。因此，空氣通道和散熱片可被省略，且冷卻系統可被設計得更緊湊。