专利名称：使用热管控制led灯单元的温度的设备的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及移除LED灯単元的热，且更具体而言，涉及用于控制LED灯単元的温度的热管和热电冷却器。
背景技术：
在过去，发光二极管(LED)仅限于低于ー瓦特的功率电平。现在，在封装中，可使用超过5瓦特的LED。现在，还可使用效率为100流明/瓦特的LED。这些最新进步已使得LED的许多新应用成为可能。ー个实例为用于报警装置(例如，信标灯)的LED的用途。 信标灯通常发射光，所述光具有有限的垂直光束扩散，并且在所有径向上贯穿全向360°。 更具体而言，LED可用于频闪信标应用，在过去，氙气频闪管可用于信标应用。已论述过使用LED(发光二极管)生产报警装置，所述报警装置类似于采用氙气闪光管的单元来产生闪光。在许多应用中，这些装置定位在无线电发射塔、风カ涡轮发电机、精炼堆等的顶部。这些位置使得例行维护的施行(例如，更换闪光管)极为困难。使用具有较长使用寿命的LED 取代氙气管的能力提供主要优势。为提供这些类似于氙气闪光管的装置的光输出，或其他传统照明技木，通常需要大量的LED。举例而言，联邦航空管理局要求无线电塔的顶部的白色闪光装置在日间时数期间的操作。对于中等强度应用，这些装置必须能产生最少20000有效坎德拉的光输出。使用LED产生所述光输出可能需要大约400个5瓦特LED。因为光是闪烁的，所以LED将以小于100%的工作周期运行。把这些大量的LED封装在光信号所需的小空间中导致热的高度集中。LED裸片中聚集的热可导致更短的使用寿命，并且，在极端状况下，LED裸片中聚集的热可导致LED装置失灵。LED的内部裸片温度应保持为低，以便最大化LED的性能和使用寿命。最大LED裸片温度的范围在约125°C到150°C之间。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供ー种发光二极管(LED)灯単元。LED灯単元包含至少ー个支撑板，所述支撑板具有一或多个内开ロ ；至少ー个LED阵列，所述LED阵列耦合到 LED板；和至少ー个热管，所述热管耦合到所述LED板，其中所述LED板耦合到所述至少一个支撑板。在另ー实施例中，本发明提供ー种LED灯単元，所述LED灯単元包含多个支撑板， 其中所述多个支撑板中的每ー个具有一或多个内开ロ且所述多个支撑板中的每ー个垂直堆叠并耦合到中心柱。LED灯单元还包含至少ー个LED阵列，所述LED阵列耦合到LED板； 集热器，所述集热器耦合到所述LED板；和至少ー个热管，所述热管耦合到所述集热器。所述至少一个热管可耦合到所述集热器，以便所述至少一个热管直接在所述至少ー个LED阵列之下且平行于所述至少ー个LED阵列，其中所述至少一个热管耦合到所述多个支撑板中
的一者。在另ー实施例中，本发明提供ー种LED灯単元，所述LED灯単元包含至少ー个LED 阵列，所述LED阵列耦合到LED板；至少一个集热器；至少ー个LED板，其中所述LED板耦合到所述至少一个集热器；和至少ー个热管，所述热管耦合到所述集热器。
通过考虑以下具体实施方式
连同附随图式可以很容易理解本发明的教示，其中图1绘示本发明的示范性实施例的高级框图；图2绘示本发明的另ー示范性实施例的高级框图；图3绘示示范性支撑板和热管；图4绘示示范性热管和相关结构的更详细的视图；图5绘示本发明的示范性实施例的分解图；图6绘示本发明的示范性中心柱；图7绘示示范性散热片的顶视图；图8绘示本发明的示范性完全组装的侧视图；图9绘示本发明的示范性完全组装的等距视图；图10绘示LED灯単元的替代实施例；和
图11绘示LED灯単元的替代实施例。为方便理解，在可能的情况下，使用了相同的元件符号来指定图式中共同的相同元件。
具体实施例方式图1绘示本发明的发光二极管(LED)灯単元100的示范性实施例的高级框图。LED 灯単元100可为(例如)信标，所述信标位于无线电发射塔、风カ涡轮发电机、精炼堆等上。 LED灯単元100可利用(例如)在频闪单元中闪烁的LED，或(例如)始终在接通位置连续地发射光的LED。LED灯単元100可包括至少ー个支撑板102i至10ん。在下文中，支撑板 102!至10 可分别或统称为支撑板102。支撑板102可为任何几何形状，例如圆形或任何例如正方形、六边形、八边形等的多边形状。在示范性实施例中，为了论述本发明，支撑板102 可为圆形。此外，支撑板102可由任何导热材料构造，例如铜、铝等。支撑板102可具有至少ー个LED阵列(未图示)，所述LED阵列耦合到支撑板102。 在示范性实施例中，LED灯単元100包括三个支撑板102。所属领域的技术人员将认识到 LED灯単元100并不限于任何数量的支撑板102。LED灯単元100可为模块化的。S卩，LED 灯単元100可按照归因于使用的LED的提高或降低的效率所致的LED的数量要求变化或按照特定应用的光度要求而添加或去除支撑板102。每ー支撑板102具有一或多个内开ロ 106。在一个实施例中，例如当支撑板102具
5有圆形几何形状吋，一或多个内开ロ 106为同心圆形开ロ。在另ー实施例中，如图3中所示和以下所述，ー或多个内开ロ 106可为在支撑板周围的点处的开ロ 310。一或多个内开ロ 106使热管104垂直向上延伸穿过每ー支撑板102。下文将论述热管104的具体对准。每一支撑板102可具有至少ー个热管104 ；然而，所属领域的技术人员将认识到每一支撑板 102可具有任何数量的适合足以移除LED阵列的热的热管104。在本发明的替代实施例中，LED灯単元100可不具有支撑板102。举例而言，热管 104自身可用作全部或部分支撑板102。热管104可垂直于顶板延伸，所述顶板把所有热管 104均保持在适当的位置上。如图1所示，每ー支撑板102可相互垂直堆叠。每ー支撑板102可耦合到中心柱 108。卡圈(未图示)可耦合到中心柱108，以调平每ー支撑板102。所属领域的技术人员将认识到中心柱108可为单一整段或多个更小的段，所述多个更小的段结合形成中心柱 108。此外，中心柱108可由导热材料构造，例如铜、铝等。如上所述，LED灯単元100要求的光输出的量使LED灯単元100产生大量的热。此外，由于把输出多达20000有效坎德拉或更多的光所需的大量LED的封装于小空间中，导致热的高度集中。本发明的设计允许在耗散LED中的热时把如此大量的LED封装在小空间中。 因此，LED的使用寿命将大幅度延长，并且，需要最少量的维护。热管104提供更有效地传递LED的热能的方法。由于热由LED产生，所以热被传导到支撑板102。如下将述，热管104可将热朝向支撑板102的中心传递，并且将热向上传递到大气或散热片。举例而言，每ー级的支撑板102可具有多个热管104，所有热管104均垂直向上延伸。或者，每ー级的支撑板102可使每ー相应支撑板102的热管104耦合到中心热管(未图示)，中心热管沿LED灯単元100的中心垂直向上延伸。然而，替代实施例将导致位于热管104与散热片或大气之间的热界面的数量的増加。热界面通常增加热阻。热管104可由导热材料构造，例如铜、铝等。热管104为中空的，以提供内部容积。 热管104的内部容积可填充少量的工作流体，例如水、任何醇(例如，乙醇)或流体混合物和选定工作流体的汽相。热管104的内壁可经烧结或开槽，以将毛细カ施加到工作流体上。热管104通过利用蒸发冷却来耗散LED的热，以通过工作流体的蒸发和冷凝把热能从一点传递到另一点。举例而言，通过LED产生的热来蒸发热管104内的工作流体导致形成工作流体的蒸汽，并且蒸汽上升到热管104的最高点，在最高点，蒸汽接着被较冷的空气冷凝回到液态，并且接着，液体回落到热管104的底部，以再次开始所述エ艺。归因于热管104内的减少的压力，热管104内的工作流体的沸点可远低于热管104外的工作流体的沸点。因此，LED产生的热可足以在低于标准大气条件中的温度的温度下蒸发热管104内的工作流体。应注意，本发明并不限于任何特定热管结构。如本发明中所用的具有替代结构的热管均在本发明的范畴内。举例而言，热管104实际上可为热板或热片。此外，可使用各种形状(例如，圆形或多边形)和尺寸的热管104，各种形状和尺寸的热管104利用所述相同的液体/蒸汽传热机制。热管104内使用的工作流体、热管104的直径和长度随着热管104操作所必须的温度条件而变。在本发明的示范性实施例中，热管104含有水。对于热管104的直径，热必须经过的距离可决定直径。更大的直径更贵，并且更大的直径在生产制造中略微移动或弯曲更困难。在本发明的示范性实施例中，热管104的直径大约为5至6毫米(mm)。与直径相似，热必须经过的距离和制造成本可决定热管104的长度。在本发明的示范性实施例中， 热管104的长度大约为0. 5英尺至2. 0英尺。图2绘示本发明的LED灯単元200的另ー示范性实施例的高级框图。在结构上， LED灯单元200在各个方面均与LED灯单元100相似。然而，LED灯单元200可包含至少ー 个进气ロ 202，以为热管提供更大的热传递，并且，从而传递LED的热。如图2所示，进气ロ 202可提供空气流穿过ー或多个内开ロ 106和/或中心柱108，以形成“上升气流”从而促进由热管104提供的热传递。或者，冷却风扇或其他冷却机构可用以形成“上升气流”。在一个实施例中，散热翅片可附接到中心柱108内的热管104上，以增加冷却。图3更详细地绘示示范性支撑板102和一个热管104。如上所述，每ー支撑板102 可具有至少ー个LED阵列302。如图3所示，LED阵列302包含多个单独的LED，所述多个単独的LED通常相互邻近成直线置放。举例而言，LED可沿直线略微交错。LED阵列302中使用的LED可为任何类型的LED。举例而言，LED可为任何颜色或由任何材料构造。LED阵列302可耦合到LED板304。LED板304可由任何导热材料构造，例如铜、 铝等。接着，LED板304可耦合到集热器306。集热器306也可由任何导热材料构造，例如铜、铝等。集热器306可为任何形状或具有任何尺寸。举例而言，集热器306可为板，并且， 集热器306的尺寸可在几何形状上与LED板304相似。热管104可耦合到集热器306。然而，为最小化热必须穿过的界面的数量和最大化从LED阵列302的热传递，热管104可直接耦合到集热器306。此外，热管104巧妙地直接放置在LED阵列302的下方，以便热管平行于LED阵列302延伸。从而，最小化热管104与 LED阵列302中的每ー LED之间的距离。这种结构由图3绘示。热管104相对于LED阵列 302的所述特定布置还有助于最大化从LED阵列302的热传递的效率。在本发明的替代实施例中，热管104可直接耦合到LED板304，而不使用集热器306。在一个实施例中，最初，热管104平行于支撑板102延伸，并且，最后，热管104朝向支撑板102的一或多个内开ロ 106成角度。在某些点上，依据支撑板102的相对位置，可弯曲热管104以垂直向上延伸。以下将參看图5进ー步详细论述热管104开始垂直向上延伸的精确点。导热界面材料可置于LED板304与集热器306之间。导热界面材料有助于最大化 LED板304与集热器306之间的热传递，所述热传递转而将最大化到热管104的热传递。导热界面材料可为(例如)相变材料、导热膏、热环氧树脂或热胶帯。图4中绘示热管104和相关结构的更详细的视图。图4绘示热管104、LED阵列 302、LED板304和集热器306的侧视图。如上所述，虽然未说明，但相变材料可置于LED板 304与集热器306之间。此外，图4绘示联轴节312。联轴节312可通过焊接、钎焊或黏接形成。在另ー实施例中，可使用机械构件，例如夹子或螺丝。因此，通过将热管104直接耦合到集热器306， 可最小化热界面的数量。接着，集热器306可直接耦合到LED板304。返回參看图3，支撑板102还可包含凹处308，凹处308用于接纳和安装LED阵列 302、LED板304、集热器306和热管104。然而，如上所述，在本发明的替代实施例中，LED灯単元100可不具有支撑板102，并且，LED板304、集热器306和热管104的組合可用作支撑板 102。在本发明的示范性实施例中，支撑板102可具有六个凹处308，用于接纳和安装六个LED阵列302和热管104。所属领域的技术人员将认识到本发明可具有任何数量的凹处308，用于接纳和安装任何数量的LED阵列302和热管104。虽然图3中绘示的示范性实施例以水平配置绘示LED阵列302、LED板304和集热器306，但所属领域的技术人员将认识到LED阵列302可具有不同的安装配置。举例而言， 如图3和图4中所示，LED阵列302可安装在垂直面上，而不是安装在水平面上。热管104 可具有更少的弯曲，但仍垂直于顶板延伸，所述顶板把所有热管104均保持在适当的位置。此外，支撑板102还可包括至少ー个开ロ 310。如上所述，ー或多个开ロ 106还可包括对开ロ 310的參照且在本文中可交換地使用。如以下将參看图5论述，开ロ 310可提供热管104的适当对准。开ロ 310的形状和尺寸允许支撑板102用于LED灯単元100内的任ー级。举例而言，开ロ 310可被成形为槽。因此，可同样为每ー级的LED灯単元100制造相同的支撑板102，即使开ロ 310内的热管104的定位在每ー级可能有所不同。尤其如上所述，支撑板102由导热材料构造，例如铜、铝等。因此，如果任何热管 104失灵，那么支撑板102的本发明设计提供多余部分。举例而言，耦合到热管104和LED 板304的集热器306与支撑板102紧密接触。因此，如果热管104中的一者失灵，那么热可经由支撑板102传递到运行的热管104。此外，支撑板102的本发明设计允许支撑板102均衡待由热管104耗散的由LED 阵列302产生的热。举例而言，如果支撑板102包含多个LED阵列302，那么LED阵列302 中的一者可比其他LED阵列302运行得更热。这可能导致耦合到更热的LED阵列302的热管104比其他热管104工作更繁重。支撑板102可通过趋向于均衡待由热管104耗散的由 LED阵列302产生的热而减轻所述不均勻性。图5绘示本发明的示范性LED灯単元400的分解图。图5中绘示的LED灯単元 400描述四层支撑板10も、1022、10も和10も。然而，如上所述，LED灯単元400可包含任何数量的支撑板102 (包括无支撑板102的情况)，并且构造为完全模块化的。在示范性实施例中，当多个支撑板102用于LED灯単元400吋，最底层的支撑板 1024可能不需要热管104。实际上，固持最底层的支撑板10 的基座402可由任何导热材料构造，例如铜、铝等，并且基座402用以经由支撑结构(例如，LED灯単元400耦合到的灯塔)耗散最底层的支撑板10 的热。然而，如果基座402由非导热材料构造，例如塑料，那么最底层的支撑板10 也可具有热管104。每ー随后的支撑板10 至10 可具有热管104，所述热管104垂直延伸穿过每ー 支撑板10 至10 的一或多个内开ロ 106或开ロ 310(如图3中所示)。每ー支撑板10 至10 的热管104径向地从最高层的支撑板10 到直接在最底层的支撑板10 之上的支撑板10 向外成直线对准。举例而言，最高层的支撑板10 将具有垂直延伸穿过ー或多个内开ロ 106的热管104。热管104将直接与最高层的支撑板10 的一或多个内开ロ 106或开ロ 310的边缘相邻。直接在最高层的支撑板10 之下的支撑板10 将具有热管104，所述热管104垂直延伸穿过支撑板10 和最高层的支撑板10 的相应ー或多个内开ロ 106或开ロ 310。然而，支撑板10 的热管104将开始垂直向上略更朝向中心(S卩，径向向内)延伸，接着，最高层的支撑板10 的热管104如此延伸。因此，在径向向内位置处，支撑板10 的热管104 将垂直线性地延伸邻近最高层的支撑板10 的热管104。以下每ー随后的支撑板(例如， 1023)的热管104将遵循类似的方式。如上所述，如果热管延伸穿过开ロ 310，那么开ロ 310 可引导每ー热管104的定位。每ー支撑板10 至10 可耦合到中心柱108。如图6中所示，至少ー个卡圈602 可经由销(未图示)耦合到中心柱108。卡圈602为每ー支撑板10 至10 提供间距和级。此外，卡圈602还可由任何导热材料构造，例如铜、铝等，卡圈602还有助于最大化从 LED阵列302和到热管104的热传递的效率。返回參看图5，透镜盖412可用以密封LED灯単元400和板404，所述板404支撑至少ー个散热片406。透镜盖412可由透明材料构造，例如玻璃或塑料，以便使由LED产生的光退出単元。透镜盖412有助于防止例如外部元素(例如，水分和灰尘)进入LED灯单元 400。如上所述，LED灯単元400还可包含至少ー个散热片406，所述散热片406安装在板404的外部柱414上。以下将參考图7更详细地描述至少ー个散热片406如何安装到外部柱414。外部柱414和板404可由单块材料制造，或外部柱414和板404可単独地制造且随后耦合在一起形成单块。在图5绘示的示范性实施例中，使用六个散热片406。所属领域的技术人员将认识到，本发明并不限于任何特定数量的散热片。任何数量的散热片406可用于本发明。板404可由任何导热材料构造，例如铜和铝。板404包含脊408，脊408可从板404 的平面略微地凸起。除了脊408外的区域可向外倾斜远离板404的中心。脊408允许安装散热片406，以便空气可在散热片406的下面流动，以最大化冷却。此外，脊408使任何水分下落远离LED灯单元400的中心。从而，防止水分渗入LED灯单元400。板404还可包含多个孔410，孔410在每ー脊408中，孔410用以接纳热管104。热管104垂直延伸穿过板404和孔410而进入散热片406。因此，散热片406围住热管104， 以最大化冷却。密封结构(例如，0型环)可置于每一孔410中，以形成热管104周围的密封，从而防止任何水分经由孔410渗入LED灯单元400。散热片406可包含多个翅片，以最大化散热片406的表面面积。这有助于最大化冷却效率。在一个实施例中，每ー散热片406可包含两个分开的部分。图7绘示本发明的示范性散热片406的顶视图。如上所述，散热片406实际上可包含两个分开的部分。散热片406的两个分开的部分可经由鸠尾连接502连接到板402。 如图7中所示，散热片406的每一部分具有末端512，末端512略微卷曲。散热片406的每一部分的略微卷曲的末端512与外部柱414的对应末端510互锁，从而形成鸠尾连接502。鸠尾连接502使得更容易组装散热片406并更容易将散热片406安装到外部柱 414。举例而言，鸠尾连接502使得散热片406的每一部分转动打开和关闭。因此，在制造 LED灯単元400期间，如果使用多个散热片406，那么多个散热片406中的最后ー个可更容易地置于其他散热片406之间。此外，散热片406可包含多个凹槽504，凹槽504位于散热片406的两个部分中的每ー个上。当散热片406的两个部分耦合在一起吋，凹槽504形成圆形孔ロ，圆形孔ロ具有大体等于热管104的直径的直径。凹槽504还被定位成与板404的孔410和热管104的位置对准。如上所述，热管104垂直延伸穿过板404和孔410而被散热片406围住，以最大化冷却。导热界面材料可用于凹槽504中，以占据热管104与凹槽504之间的任何间隙。这样最大化热传递。在替代实施例中，散热片406实际上可包含单块。因此，散热片406可具有多个用于插入热管104的孔。热管104可具有锥形末端，所述锥形末端将插入散热片406的孔中。 此外，孔可由导热界面材料填充，以填充热管104与孔之间的任何间隙。在另ー替代实施例中，图5中所示的散热片406和板404可包含単一实心连续块。 类似于散热片406为单块的上述替代实施例，单块散热片可具有多个用于插入热管104的孔。另外，热管104可具有锥形末端，所述锥形末端将插入散热片406的孔。此外，孔可由导热界面材料填充，以填充热管104与孔之间的任何间隙。图8绘示本发明的完全组装的示范性LED灯単元400的侧视图。如图8所示，LED 灯単元400可被完全密封而不接触到外部元素，例如风、雨、冰雹、雪、灰尘、碎屑等。这有助于确保LED的最大延长寿命和LED灯単元400的最少所需维护。图9绘示本发明的完全组装的示范性LED灯単元400的等距视图。如图8和图9 所示，LED灯単元400被有利地设计为紧凑的。因此，LED灯単元400可安装用于各种应用， 例如，LED灯単元400可安装在无线电发射塔、风カ涡轮发电机和精炼堆的顶部上，而不使用重型机械或起重机。操作员可携帯LED灯単元400。图10绘示本发明的使用热管104的LED灯単元1000的另ー实施例。在一个实施例中，LED灯単元1000可用作交通工具的前照灯或前灯，所述交通工具例如为汽车、飞机、 火车、全地形车(ATV)等。在一个实施例中，LED灯単元1000包括支撑板102。一或多个热管104可耦合到支撑板102的第一侧。举例而言，单ー热管可以螺旋形焊接在支撑板102周围，或多个单独的热管104可耦合到支撑板102。此外，一或多个散热片可耦合到一或多个热管104，例如， 散热片406。在与支撑板102的第一侧相对的第二侧上，LED灯単元1000可包含热电冷却器 1002、至少ー个LED 100和至少ー个温度传感器1004。此外，LED灯单元1000可包括一或多个反射器1008和外壳1006，所述外壳1006耦合到支撑板102并覆盖至少ー个LED 100。在一个实施例中，热电冷却器1002可为帕尔帖装置或微型帕尔帖装置，所述帕尔帖装置或微型帕尔帖装置可用以冷却物体，例如电子组件。虽然，装置1002被称为热电冷却器，但应注意，热电冷却器还可用于加热。換言之，热电冷却器1002还可用于反向模式， 以便加热电子组件，例如LED灯单元1000。在一个实施例中，温度传感器1004可监视LED 100的温度。应注意，可使用任何数量的温度传感器1004，并且，温度传感器1004可定位在LED灯単元1000内的任何地方。 举例而言，额外温度传感器1004可置于外壳1006上、LED 100的LED电路板上、支撑板102 上或LED灯単元1000上的任何地方，以便监视环境空气温度。在一个实施例中，LED灯单元1000还可包括控制器1010。控制器1010可包括处理器、存储器和一或多个输入/输出装置。存储器可为任何类型的计算机可读存储媒体， 用于存储多个指令，在由处理器执行吋，所述多个指令使处理器执行用于控制至少ー个LED 100的温度的方法。控制器1010可耦合到热电冷却器1002和至少ー个温度传感器1004。反馈回路可用在至少ー个温度传感器1004、热电冷却器1002和控制器1010之间。在ー个实施例中，控制器1010可包括一或多个模拟放大器或比较器。控制器1010可将特定设定点温度作为目标来維持温度。在另ー实施例中，可使用阈值来接通热电冷却器1002。反馈回路可用以自动地控制LED 100或含有温度传感器1004的任何其他组件的温度。举例而言，预先定义的高阈值可与LED 100相关。在一个实施例中，预先定义的高阈值可低于80摄氏度(で)。在又一实施例中，预先定义的高阈值可高于25°C。因此，当温度传感器1004侦测到LED 100已达到预先定义的高阈值时，可发送信号到控制器1010。随后，控制器1010可将控制信号发送到热电冷却器1002以冷却LED 100。在一个实施例中，预先定义的低阈值可与LED 100相关。举例而言，预先定义的低阈值可大于_5°C。在又一实施例中，预先定义的低阈值可低于10°C。因此，当温度传感器 1004侦测到LED 100已达到预先定义的低阈值时，可发送信号到控制器1010。随后，控制器1010可将控制信号发送到热电冷却器1002以加热LED 100。应注意，任何温度可用作预先定义的阈值。然而，选择适当的低阈值温度和高阈值温度可确保最佳的能耗和性能。在加热模式中，可用热电冷却器1002接通LED 100以最大化加热，进而融化雪和冰。在本文的发明中可使用远光模式和近光模式的头灯。远光模式通常消耗更多功率，因此，远光模式产生更多热。在头灯的情况下，可用加热模式中的热电冷却器1002在远光模式中操作LED 100，以便最大化来自LED 100的热。发送到热电冷却器1002的控制信号还可以连续且可变的方式操作。因此，热电冷却器1002将加热或冷却，以便维持特定设定点的温度。在一个实施例中，设定点为0°C到 40°C之间。在一个实施例中，控制信号可为可变电流。在另ー实施例中，控制信号可为可变工作周期。工作周期可通过脉冲宽度调制、频率调制或脉冲密度调制而改变。在一个实施例中，两个或两个以上热电冷却器1002 —起使用。两个或两个以上热电冷却器1002可以并联或串联配置布置。两个或两个以上热电冷却器1002可被定位为背对背或并排式配置。一起使用低热阻组件(例如热管104)和热电冷却器1002提高了热电冷却器1002 的效率。这适用于通过热电冷却器1002的加热和冷却。反馈回路可连续地接收来自温度传感器1004的数据，从而热电冷却器1002实质上可基于温度而按需要由控制器1010连续地接通和断开。在一个实施例中，控制器1010可经编程以接通和断开热电冷却器1002，而不计温度。举例而言，当接着将LED灯単元1000安装在交通工具中吋，当交通工具移动时，由于 LED灯単元1000上増加的空气流可保持LED 100在预先定义的阈值温度之下，所以可无需接通热电冷却器1002。在一个实施例中，控制器1010可远程定位。举例而言，控制器1010可定位在交通工具的显示控制台或仪表板内。这将允许交通工具的驾驶员使用输入/输出装置设定预先定义的用于冷却和加热的温度或手动地接通和断开热电冷却器1002，所述输入/输出装置为控制器1010的部分。在一个实施例中，热电冷却器1002和热管102的组合可提高移除LED 100的热的效率。举例而言，热管102可连接到交通工具的金属零件，例如，保险杆、底盘等。因此，热管102还可移除LED 100的热且将热移出交通工具。
或者，热管可耦合到外壳1006。因此，由于热从LED 100耗散到热管102，因此热可从热管102传递到外壳1006。这在冬天当LED灯単元1000可能集结雪和冰时特別有用。 从LED 100耗散出的热可用以加热和融化外壳1006的外侧的雪和冰。图11绘示LED灯単元1100的另ー实施例。如前所述，热电冷却器可与LED —起用在头灯中。类似于LED灯単元1000，LED灯単元1100可包括支撑板1102和一或多个热管104，所述热管104耦合到支撑板1102。应注意，在图11中所示的实施例中，一或多个热管104是可选的。然而，在图11中所示的实施例中，LED灯单元1100可包括LED 100A和100B(在下文中也统称为LED 100)，并且，LED灯単元1100可安装在板1120的顶侧和底侧上。LED 灯单元1100还可只包括LED 100A或100B，所述LED 100A或100B安装在板1120的顶侧或底侧上。应注意，LED 100还可安装在接着相对于热电冷却器1102成90°定位的板1120 上，或安装在平行于热电冷却器1102定位的板1120上。在一个实施例中，一或多个反射器 1108A和1108B (在下文中也统称为1108)可耦合到LED 100中的每ー个。板1120可为外壳1106的一部分，或板1120可为单独的组件，所述组件接着被安装到外壳1106。外壳1106可由金属(例如，铝)制成，以耗散热。在外壳1106的一侧可具有灯罩1122。灯罩1122可由塑料或玻璃制成。LED灯单元1100还可包括电源与控制器单元1110和电缆入口 1124。电源与控制器単元1110还可连接到一或多个温度传感器(未图示)，以形成反馈回路来控制类似干与上述LED灯単元1000相关的配置的热电冷却器1102。LED灯単元1100内的电路可具有涂层，以保护LED灯単元1100不受水的影响。涂层可为保形涂层或灌封材料。涂层可覆盖LED 100、电源与控制器単元1110和相关布线。 如上所述，LED灯1100还可包括散热片或散热翅片406。虽然以上已描述各种实施例，但应理解，实施例仅通过实例呈现，而不受实例的限制。因此，优选实施例的广度和范畴不应受到任何上述示范性实施例的限制，而应仅按照所附权利要求书及其等效物加以界定。
1权利要求
1.ー种发光二极管(LED)灯単元，所述LED灯単元包含 至少ー个支撑板；至少ー个热管，所述热管耦合到所述至少一个支撑板； 至少ー个LED，所述LED耦合到所述至少一个支撑板； 至少ー个热电冷却器，所述热电冷却器耦合到所述至少ー个LED ；和至少ー个温度传感器，所述温度传感器耦合到所述至少ー个LED。
2.如权利要求1所述的LED灯単元，其中所述LED灯単元包含用于交通工具的前照灯。
3.如权利要求2所述的LED灯単元，其中所述至少ー个热管耦合到所述交通工具的零件。
4.如权利要求3所述的LED灯単元，其中所述零件包含以下各项中的至少ー者保险杆或底盘。
5.如权利要求1所述的LED灯単元，所述LED灯単元进ー步包含控制器，所述控制器耦合到所述至少一个热电冷却器和所述至少ー个温度传感器。
6.如权利要求5所述的LED灯単元，其中所述控制器、所述至少一个热电冷却器和所述至少ー个温度传感器形成反馈控制回路，所述反馈控制回路用于控制所述至少ー个LED的温度。
7.如权利要求5所述的LED灯単元，其中所述控制器远程地定位在交通工具的显示控制台上。
8.如权利要求1所述的LED灯単元，其中所述至少一个热电冷却器包含帕尔帖装置。
9.如权利要求1所述的LED灯単元，所述LED灯単元进ー步包含外売，所述外壳耦合到所述至少ー个热管，其中所述至少一个热管从所述至少ー个LED 耗散热且将热耗散到所述外売。
10.ー种用于控制至少ー个发光二极管(LED)的温度的方法，所述方法包含以下步骤 接收所述至少ー个LED的温度读数；比较所述温度读数与预先定义的阈值；和基于所述比较，调整所述至少ー个LED的温度。
11.如权利要求10所述的方法，其中从温度传感器接收所述温度读数，所述温度传感器耦合到所述至少ー个LED。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述比较包含 确定所述温度读数是否高于预先定义的阈值。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述调整包含经由热电冷却器或至少ー个热管中的至少ー者来降低所述至少ー个LED的所述温度， 所述热电冷却器耦合到所述至少ー个LED，所述至少一个热管耦合到所述至少ー个LED。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述比较包含 确定所述温度读数是否低于预先定义的阈值。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述调整包含经由热电冷却器提高所述至少ー个LED的所述温度，所述热电冷却器耦合到所述至少 ー个 LED。
16.如权利要求12所述的方法，其中连续地执行所述接收和所述比较。
17.如权利要求10所述的方法，其中在所述调整步骤中，从所述至少ー个LED耗散的热被传递到外壳的外側，所述外壳覆盖所述至少ー个LED。
18.一种存储有多个指令的计算机可读存储媒体，所述多个指令包括在由处理器执行时使所述处理器执行用于控制至少ー个发光二极管(LED)的温度的方法的指令，所述方法包含以下步骤接收所述至少ー个LED的温度读数； 比较所述温度读数与预先定义的阈值；和基于所述比较，调整所述至少ー个LED的温度。
19.如权利要求18所述的计算机可读存储媒体，其中所述温度读数是从温度传感器接收到的，所述温度传感器耦合到所述至少ー个LED。
20.如权利要求18所述的计算机可读存储媒体，其中所述接收和所述比较是连续地执行的。
全文摘要
本发明揭示一种发光二极管(LED)灯单元。举例而言，所述LED灯单元包括至少一个支撑板，所述支撑板具有一或多个内开口。至少一个LED阵列可耦合到LED板。所述LED灯单元还包括至少一个热管，所述热管耦合到所述LED板，其中所述LED板耦合到所述至少一个支撑板。
文档编号F21V29/00GK102597617SQ201080049462
公开日2012年7月18日 申请日期2010年9月1日 优先权日2009年9月28日
发明者托马斯·R·伯顿, 格雷戈里·K·布莱扎瑞克, 约翰·W·柯伦, 约翰·帕特里克·佩克, 肯尼思·J·齐默 申请人:迪亚光公司