[發明專利]冷卻系統和包括該冷卻系統的基于LED的光源

有效

• 申請號: 201280038304.6
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN103748410B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: G·施瓦茨;J·伯邁斯特
• 申請（專利權）人: 庫珀·克勞斯-海因茲有限責任公司
• 主分類號: F21V15/01
• 分類號: F21V15/01;F21V25/12;F21V29/65;F21V29/67;F21K9/20;F21Y115/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 浦易文

背景技術

過去，提出用在危險區域中的多個照明器或光源，其中白熾燈光源或熒光燈光源由發光二極管（LED）所替代。這些新的光源也須滿足將這些光源設置在諸如防火封殼之類危險區域中的特定需求，或者諸如Ex-e(增安型)、Ex-d(隔爆型)之類防爆產品所含的其它需求。此外，這些LED光源的光輸出取決于溫度，并且通常認為，環境溫度例如從20℃升高至90℃會致使光通量從100％變為50％。因此，對于此種LED光源需要冷卻系統來補償光通量的減小。此種冷卻系統也需要滿足上文已提到的用在危險區域中的需求。

一種補償光通量減小的可能方案是增大整個固定件和相對應的光源容納件的冷卻能力，以通過增大相對于環境大氣的接觸表面來至少部分地補償此種光通量減小。另一種可能方案是，在光通量發生相應地減小的情形中、增加一些所使用的LED。

然而，上述那些方案都會導致成本增加并且還會導致相對應的光源或光源配件的尺寸增大。

發明內容

本發明的目的是利用最低的額外成本或最低的額外的光源重量或尺寸來補償光通量的減小，其中，同時LED光源應能以寬泛的溫度范圍用在危險區域中。

可通過獨立權利要求的特征來實現該目的。

根據本發明，相對應的LED光源的冷卻系統并不僅僅包括冷卻本體來作為冷卻系統的一部分，其中該冷卻本體設置在防火殼體內，該冷卻系統還包括電氣操作的空氣循環裝置。

通過該空氣循環裝置，可使得空氣強有力地循環并且通過該循環的空氣使得熱量從LED光源充分地散除，以避免由于溫度升高而導致的任何光通量減小。

當然，此種電氣操作的空氣循環裝置也必須滿足在危險區域操作該空氣循環裝置的要求。實現此種空氣循環裝置的一種簡單的可能性是包括至少一個冷卻風扇的裝置。

為了使用光源的特定的防爆特性，還可將空氣循環裝置設置在防火殼體內。這意味著，在危險區域中無需采取額外的預警措施，但采用光源已履行的相對應措施。

防火殼體的一種可能性例如是隔爆型（ex-d）封殼，該隔爆型封殼提供防爆殼體。

通常，不僅需要一個LED光源，而且需要相當多數量的該LED光源。在該考慮上，如果基于LED的光源包括至少一個LED模塊則會是有利的，該LED模塊具有包括印刷電路板和多個LED的LED板。這些相對應的模塊也可替代多個其它的光源，例如2或3個熒光燈或白熾燈。

此外，能以不同的形狀和尺寸獲得相對應的模塊，通常這些相對應的LED直接設置在此種印刷電路板（PCB）上。還可直接使用相對應的端子，用以將此種LED板與端子電氣地連接，以替代之前所述的白熾燈或熒光燈。

為了直接從LED板耗散熱量，還可使得該LED板直接與例如包括多個冷卻肋部的冷卻本體接觸。還可將冷卻本體和LED板設計成一件式構造，以設置在光源內。

為了相對于LED獲得有效氣流，如果將空氣循環裝置設置在LED板和/或冷卻本體的開口中則可被認為是有利的。經由此種空氣循環裝置，空氣將在防火殼體內循環，以使得熱量不僅由冷卻本體及其冷卻肋部傳遞至殼體的壁，而且通過殼體內的增大氣流傳遞至殼體的壁。空氣循環裝置也可設置在殼體內的其它位置處，例如設置在空氣循環腔室內。

此外，氣流也會較佳地將熱量從LED耗散至冷卻本體及其肋部。

為了獲得相當大的用于此種熱耗散的表面，可提出在LED板和冷卻本體周圍形成空氣循環腔室。這使得氣流幾乎與殼體的所有相對應內表面接觸。

會需要將風扇設置在特定位置處用以優化冷卻效果，且在該考慮上，當空氣循環裝置的風扇與相對應的風扇電動機分開時則是有利的，而在該空氣循環裝置的風扇和相對應的風扇電動機之間設有機械扭矩傳遞裝置。這允許單獨地設置風扇電動機和風扇。此種機械扭矩傳遞裝置可以是轉動軸線、心軸裝置之類。當然，還可使得相對應的風扇電動機分配給殼體內的兩個或多個風扇。

此外，還可將風扇電動機設置在防火殼體內，且將至少一個風扇分配給外部殼體，該外部殼體至少部分地覆蓋防火殼體，而空氣引導裝置設置在該外部殼體和防火殼體之間。

這意味著，風扇設置在防火殼體的外部且僅僅需要滿足與危險區域中布置相關的某些機械要求。然而，防火殼體和設置在其中的構件仍需滿足所有的電氣要求。

為了改進利用此種外部風扇和外部殼體的冷卻，可考慮設置多個冷卻肋部，這些冷卻肋部在防火殼體的外表面和外部殼體之間延伸，并且具體設置在空氣引導裝置內。外部殼體也用于保護冷卻肋部不受灰塵之類的污染。