[發(fā)明專利]一種大功率光源的熱管理系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110494979.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN113203083A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳博謙;李鴻;邢景超;顏靖;夏智鋒;許毅欽;趙維;陳志濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): F21V29/503
• 分類號(hào): F21V29/503;F21V29/61;F21V29/67;F21Y115/10
• 代理公司: 北京商專永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11400
• 代理人: 李彬彬;王鵬

本發(fā)明公開一種大功率光源的熱管理系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、渦流管單元和冷卻氣管路，渦流管單元的冷端通過冷卻氣管路與光源系統(tǒng)連接。本發(fā)明的技術(shù)方案，外部的壓縮氣體可以從渦流管單元的噴嘴進(jìn)入渦流管單元，經(jīng)噴嘴內(nèi)膨脹加速后，一部分熱氣流從渦流管單元的熱端排出，一部分氣流沿渦流管單元的中心線返回形成冷氣流，并從冷端排出冷卻氣體，冷卻氣體可以通過冷卻氣管路排出至光源系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光源進(jìn)行散熱的目的，由于從冷端排出的冷卻氣體溫度可以達(dá)到很低，當(dāng)大功率光源應(yīng)用于低溫環(huán)境時(shí)，從冷端排出的低溫冷卻氣體可以對(duì)光源系統(tǒng)進(jìn)行散熱，從而滿足低溫環(huán)境中大功率光源的散熱需求，實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境的光源系統(tǒng)的熱管理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱管理系統(tǒng)，特別涉及一種應(yīng)用于低溫環(huán)境中的大功率光源的熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

LED光源的傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱方案由風(fēng)扇和散熱器組成，當(dāng)LED光源的功率密度很大時(shí)，該方案無法滿足散熱需求；

LED光源的傳統(tǒng)液冷散熱方案由水冷頭、水、水泵、管道和冷排組成，與傳統(tǒng)風(fēng)冷原理一樣，通過強(qiáng)化對(duì)流換熱進(jìn)行散熱，且水的比熱容較空氣的大，熱負(fù)載能力高，但是在溫度低于零度的情況，水會(huì)發(fā)生冷凝，從而使液冷方案失效；市面上也有低于零度的冷卻液，但它們一方面十分昂貴，另一方面導(dǎo)熱系數(shù)為空氣的3～5倍，主要的散熱機(jī)理是氣液相變帶走熱量，相變散熱的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，對(duì)密封性要求更高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大功率光源的熱管理系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種大功率光源的熱管理系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、渦流管單元和冷卻氣管路，

渦流管單元的冷端通過冷卻氣管路與光源系統(tǒng)連接，渦流管單元的冷端通過冷卻氣管路將冷卻氣體排出至光源系統(tǒng)中。

本發(fā)明的技術(shù)方案，外部的壓縮氣體可以從渦流管單元的噴嘴進(jìn)入渦流管單元，經(jīng)噴嘴內(nèi)膨脹加速后，一部分熱氣流從渦流管單元的熱端排出，一部分氣流沿渦流管單元的中心線返回形成冷氣流，并從渦流管單元的冷端排出冷卻氣體，冷卻氣體可以通過冷卻氣管路排出至光源系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光源進(jìn)行散熱的目的，由于從渦流管單元的冷端排出的冷卻氣體溫度可以達(dá)到很低，當(dāng)大功率光源應(yīng)用于低溫環(huán)境(如-50℃～0℃)時(shí)，從渦流管單元的冷端排出的低溫冷卻氣體可以對(duì)光源系統(tǒng)進(jìn)行散熱，從而滿足低溫環(huán)境中大功率光源的散熱需求，實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境的光源系統(tǒng)的熱管理。

在一些實(shí)施方式中，光源系統(tǒng)可以包括燈板、散熱器和風(fēng)扇，燈板設(shè)在散熱器的一端，風(fēng)扇設(shè)在散熱器的另一端，渦流管單元的冷端通過冷卻氣管路排出的冷卻氣體流經(jīng)風(fēng)扇和散熱器對(duì)燈板進(jìn)行散熱。由此，渦流管單元的冷端排出的冷卻氣體流經(jīng)風(fēng)扇和散熱器，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈板進(jìn)行散熱的目的，散熱器可以增大燈板的散熱面積，風(fēng)扇可以加快燈板、散熱器與冷卻氣體之間的熱交換速度，進(jìn)一步提高散熱效率。

在一些實(shí)施方式中，渦流管單元的數(shù)量可以是多個(gè)，多個(gè)渦流管單元串聯(lián)連通。由此，根據(jù)散熱需求，多個(gè)渦流管單元串聯(lián)嵌套在一起可以使排出至光源系統(tǒng)中的冷卻氣體的溫度達(dá)到很低，如-46℃。

在一些實(shí)施方式中，光源系統(tǒng)還可以包括罩體，冷卻氣管路的一端與渦流管單元的冷端連通，冷卻氣管路的另一端與罩體的一端連通，風(fēng)扇設(shè)在罩體的另一端上。由此，罩體可以將從冷卻氣管路排出的冷卻氣體收聚在一起，然后集中對(duì)燈板進(jìn)行散熱，提高散熱效率，可以防止部分冷卻氣體逸散。

在一些實(shí)施方式中，燈板可以是LED燈板。由此，LED燈節(jié)能、環(huán)保、顯色性與響應(yīng)速度好。

在一些實(shí)施方式中，光源系統(tǒng)還可以包括鏡片模組，鏡片模組位于燈板的上方，燈板發(fā)出的光通過鏡片模組傳播出去。由此，鏡片模組可以保證在光源的有效光斑面積內(nèi)光強(qiáng)分布的均勻性。

在一些實(shí)施方式中，還可以包括低溫防護(hù)箱，光源系統(tǒng)容置在低溫防護(hù)箱中。由此，低溫防護(hù)箱能夠確保光源系統(tǒng)可以處在正常工作的溫度環(huán)境中。