发光二极管冷却系统和方法与流程

本公开大体上涉及光冷却系统。

背景技术：

1、本节旨在向读者介绍可能与在下面描述和/或要求保护的本技术的各方面有关的技术的各方面。本讨论被认为有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本公开的各方面。因此，应当理解，这些陈述要从这个角度来阅读，而不作为对现有技术的承认。

2、通常，led照明工具为各种应用提供照明。在一些应用中，来自led照明工具的高强度照明可能是所期望的。例如，led照明工具可以为电影（motion picture）、电视设备和演播室提供高强度照明。为了提供这种高强度照明（例如，总功率为500 w-1500 w的照明消耗），照明工具内的led的排布可能相对密集并且数量众多。随着给定空间中的led的密度增大，由led产生的热量和led的温度通常可能增大。用于制造白色光的蓝色led的典型电光转换效率（“wpe”）是50%，使得只有50%的能量将被转换成光子，而另外50%将作为热损失掉。当光被磷光体从蓝色光转换成白色时，可能存在附加的损失。这样，提供给led的电功率的大约一半被转化成热。

3、用于照明系统的传统冷却技术可能无法充分冷却这种高强度led照明工具。另外，芯片级封装（“csp”）技术和板上芯片（“cob”）阵列提供了无需封装直接将led晶片（die）附接到印刷电路板（“pcb”）上的能力。典型的led晶片的尺寸（例如，晶片的长度）仅为1 mm或更小。led晶片被单独封装，这使得它们在制造过程中更容易处理，并增大了用于散热的可用面积（例如，比如3 mm x 3 mm是常见的封装）。在cob和/或csp技术中，led晶片的阵列被直接附接到高分辨率pcb，这能够显著增大功率密度。如今，随着这些具有更高功率密度的csp和cob技术的不断发展，生产了具有每平方英寸80瓦及更高的功率密度的led阵列。led典型地可能需要被保持在低于125摄氏度的结点温度，否则它们将被损坏。由于热限制，系统设计中的led的封装密度受到热的有效限制。传统的诸如经由散热片的空气冷却技术可能无法充分冷却led照明工具。即使添加风扇以增大经过金属散热片的空气流，也只提供有限的散热。尽管以下说明描述了被用在led照明系统中的冷却系统，但冷却系统可以被部署在其他照明系统中。

技术实现思路

1、本文中公开的光冷却系统和方法为led组件提供冷却。光冷却系统包括被配置为流经led组件以冷却发光的led并移除由led产生的热的流体。冷却系统的泵可以使流体从led组件循环到被配置为从流体移除热的热交换器，并且回到led组件以继续冷却led组件并从led组件移除热。另外，光冷却方法包括控制泵，以控制通过热交换器并经过/通过led组件的流体的流速。

1.一种用于led组件的冷却系统，包括：

2.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述热交换器包括散热器，所述散热器被配置为与环境空气交换热。

3.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述热交换器包括一个或多个风扇，所述一个或多个风扇被配置为跨越所述热交换器的至少一部分抽取空气，以将来自所述热交换器的热交换到空气。

4.如权利要求1所述的冷却系统，包括所述led组件，其中，所述led组件被配置为在前面发射配置或侧面发射配置中通过所述外壳传输光。

5.如权利要求1所述的冷却系统，包括至少一个led阵列，其中，所述至少一个led阵列包括多个led，所述多个led被配置为在预定功率密度以上操作，并且其中，所述热交换器被配置为当所述多个led在预定功率密度以上操作时移除由所述流体在所述至少一个led阵列处吸收的热。

6.如权利要求5所述的冷却系统，其中，所述至少一个led阵列具有等于或小于4 in2的表面积，并且其中，所述至少一个led阵列被配置为以所述预定功率密度操作或在所述预定功率密度以上操作超过1分钟。

7.如权利要求6所述的冷却系统，其中，所述led组件被配置为在400瓦与5000瓦之间的总功率以上操作。

8.如权利要求1所述的冷却系统，包括柔性膜片，所述柔性膜片被配置为当所述流体的体积增大、减小或二者都有时膨胀、收缩或二者都有。

9.如权利要求1所述的冷却系统，其中，对应于所述流体的第一折射率与对应于所述外壳的第二折射率匹配。

10.如权利要求1所述的冷却系统，包括所述led组件、在所述led组件内形成的内环形通道、以及在所述led组件与所述外壳之间形成的外环形通道，其中，所述泵被配置为使所述流体循环通过所述外环形通道和所述内环形通道，以在所述led组件处吸收热。

11.如权利要求1所述的冷却系统，包括：

12.如权利要求11所述的冷却系统，其中，调节所述热交换器、所述泵、或二者的操作包括调节所述热交换器的风扇的操作，所述风扇被配置为迫使空气经过所述热交换器，以冷却循环通过所述热交换器的所述流体。

13.如权利要求12所述的冷却系统，其中，调节所述热交换器的所述风扇的操作包括：

14.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述外壳包括丙烯酸、聚碳酸酯、玻璃或其组合。

15.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述流体的折射率在1.4与1.6之间。

16.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述外壳的折射率在1.44与1.5之间。

17.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述流体被配置为接触所述led组件。

18.一种用于led组件的冷却系统，包括：

19.如权利要求18所述的冷却系统，其中，调节所述流体的所述流速包括：

20.一种用于led组件的冷却系统，包括：

21.一种led装置，包括：

22.如权利要求21所述的led装置，包括：

23.如权利要求21所述的led装置，包括所述流体，其中，所述流体包括冷却剂、矿物油、水、烃流体、硅流体或其组合。

24.如权利要求21所述的led装置，其中，所述外壳包括塑料材料、玻璃材料、丙烯酸材料或其组合。

25.如权利要求21所述的led装置，其中，对应于所述流体的第一折射率与对应于所述外壳的第二折射率匹配。

26.如权利要求21所述的led装置，其中，所述led组件包括联接到所述多个led的多个led阵列。

27.如权利要求26所述的led装置，其中，所述多个led阵列中的每个led阵列包括pcb，所述pcb包括：

28.如权利要求21所述的led装置，其中，所述多个led被配置为在50瓦每平方英寸与250瓦每平方英寸之间的预定功率密度以上操作。

29.如权利要求28所述的led装置，其中，所述led组件具有等于或小于4 平方英寸的表面积。

30.如权利要求28所述的led装置，其中，所述led组件被配置为以所述预定功率密度操作或在所述预定功率密度以上操作超过1分钟。

31.如权利要求21所述的led装置，其中，所述led组件被配置为在400瓦与5000瓦之间的总功率以上操作。

32.如权利要求21所述的led装置，其中，所述led组件被配置为在前面发射配置或侧面发射配置中通过所述外壳传输光。

33.如权利要求21所述的led装置，其中，所述外壳是光学清透的，以使由所述led组件产生的所述光能够通过所述外壳。

34.如权利要求21所述的led装置，其中，所述基部被配置为联接到所述外壳。

35.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述塔由面板形成，并且每个所述附加pcb大体沿着相应的所述面板延伸，并且联接经由连接器联接到所述led阵列。

36.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述外壳包括基部和从所述基部延伸的圆柱体。

37.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述led组件具有400w-5000w的总功率。

38.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述流体配置成具有允许直接冷却所述led阵列182、联接到所述led阵列并联接到所述附加pcb的布线的粘度，而不影响电子件的性能。