一种led植物生长灯及其液冷装置制造方法
【专利摘要】本实用新型是有关于一种LED植物生长灯及其液冷装置，该液冷装置括液冷源、液冷板及其连接管路，液冷板的进液口和出液口分别通过连接管路与液冷源连接，其液冷板的导热板与LED芯片板紧密贴合。本实用新型一种LED植物生长灯及其液冷装置，散热功率大、效果好、无噪音、安全、可靠且不影响环境，从而克服现有的LED植物生长灯冷却装置的不足。
【专利说明】一种LED植物生长灯及其液冷装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及LED植物生长灯设计制造领域，特别是涉及一种LED植物生长灯及其液冷装置。
【背景技术】
[0002]光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一，通过光质调节，控制植株形态建成是设施栽培领域的一项重要技术。作为第四代新型照明光源，LED具有许多不同于其他电光源的特点，这也使其成为节能环保光源的首选。应用于植物培养领域的LED还表现出以下特征:波长类型丰富、正好与植物光合成和光形态建成的光谱范围吻合；频谱波宽度半宽窄，可按照需要组合获得纯正单色光与复合光谱；可以集中特定波长的光均衡地照射作物；不仅可以调节作物开花与结实，而且还能控制株高和植物的营养成分；此夕卜，其特强的耐用性也降低了运行成本。由于这些显著的特征，LED十分适合应用于可控设施环境中的植物栽培，如植物组织培养、设施园艺与工厂化育苗和航天生态生保系统等。
[0003]LED植物生长灯的核心部件——LED芯片，同其他LED光源的应用一样，在工作过程中会产生大量的废热，需要及时的排除系统外，否则将造成芯片内部温度逐步升高。当芯片内部长期运行温度高于75°C时，LED芯片的寿命将呈指数状急剧变短。
[0004]现有的LED植物生长灯的散热系统大多为型材散热器加风扇强迫对流方式。即在LED灯板背部设有一个带有翅片的型材散热器，其上设置风扇。LED芯片释放的热量经热传导传递至散热器底板，然后传导至翅片上，经强迫风冷使热量传递到环境中。此技术方案在应用中存在以下问题:
[0005]1、散热效率低，散热效果差。限于整体重量，风扇尺寸、转速、数量等参数的限制，此种方案的散热效率较低，总散热功率较小。基本上可以解决400W/m2以下的散热功率。另外在此种方案下，LED灯珠板的表面温度可能到达或超过60°C，对植物可能造成伤害。这就要求植物生长的空间必须保持和灯板的距离在40cm以上，造成植物生长空间的大量浪费。
[0006]2、散发热量影响环境温度。上述技术方案过程中，空气携带大量的热会在环境中逐渐积累，使得环境温度逐渐增高，影响植物生长环境温度的控制。同时给植物生长系统的空调系统增大了负荷。
[0007]3、噪音问题。由于风扇的高速转动及振动，此方案的噪音较难解决，尤其是在室内环境，多个风冷系统同时运行的噪音较大，直接影响到内部环境，对操作人员造成各种影响。
[0008]4、寿命和可靠性问题。风扇作为高速运动转动部件本身寿命就是个很严重的问题。加之植物生长环境，特别是水培植物环境中相对湿度能够达到95%以上，以及在植物生长过程中需要补充水分，水的泄露同样严重威胁着风扇的寿命。
[0009]由此可见，上述现有的LED植物生长灯及其冷却装置在结构与使用上，显然存在着严重的缺陷和不足，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种散热功率大、效果好、无噪音、安全、可靠且不影响环境的新型结构的LED植物生长灯及其液冷装置，亦成为当前业界极需改进的目标。
实用新型内容
[0010]本实用新型要解决的技术问题是提供一种LED植物生长灯及其液冷装置，使其散热功率大、效果好、无噪音、安全、可靠且不影响环境，从而克服现有的LED植物生长灯冷却装置的不足。
[0011]为解决上述技术问题，本实用新型一种LED植物生长灯液冷装置，包括液冷源、液冷板及其连接管路，液冷板的进液口和出液口分别通过连接管路与液冷源连接。
[0012]作为本实用新型的一种改进，所述的液冷板内部采用排管型液冷通道。
[0013]所述的液冷通道采用并联流通结构，由两根较大截面的主管路和两根以上支管路组成。
[0014]所述的液冷板包括:保护边框；分别固定于保护边框上下底面的导热板和保温层；以及位于保护边框、导热板和保温层形成的密封空间内部，通过固定结合件紧贴导热板，并与连接管路连通的液冷通道。
[0015]所述的导热板和液冷通道均采用高导热金属材质；保温层采用橡塑保温棉、岩棉或发泡水泥，并设有水汽防护层；导热板为板状平面结构，并设有螺钉孔；所述的连接管路外面包裹有圆管保温层。
[0016]所述的液冷通道由两根方形主管路和多根方形并联支路管焊接组成，主管路两端分别设有螺纹连接头和焊接堵头；导热板采用铝合金平板，液冷通道与导热板之间涂有环氧树脂粘结胶，保温层采用单面背胶的橡塑保温棉，保护边框为直角形，连接管路外覆有保温层。
[0017]所述的液冷板为两块以上液冷板拼接而成。
[0018]所述的液冷源采用压缩机制冷机组、空调冷却塔或外部循环水箱。
[0019]所述的连接管路上设有阀门。
[0020]此外，本实用新型还提供了一种应用上述液冷装置的LED植物生长灯，所述的液冷板的导热板与LED芯片板紧密贴合。
[0021]采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点:
[0022]1、散热功率大,散热效果好。本实用新型的水冷装置的最大散热功率可到3000W/m2以上，可以满足高密度排布的LED灯珠板使用。在使用过程中，灯珠板表面的温度一般低于30°C，只需要保证IOcm左右的安全距离便可以保证植物的安全生长，空间利用率高。
[0023]2、散热过程不影响环境。热量是通过内部流通的大量液体带走，对环境温度影响较低。便于植物生长环境的控制，空调负荷较小，节约空调的安装运行成本。
[0024]3、不存在噪音问题。整个装置运行过程中，液冷源可以放置到远离植物生长系统的空间。液冷板内部仅有液体流过，整个过程无任何噪音产生，利于获得安静的环境。
[0025]4、使用安全，可靠性高。整个装置无易损部件，且管路的连接均为工艺较成熟的连接方式，管路内部也是低压状态，所以整个装置安全可靠性极高。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0027]图1是本实用新型一种LED植物生长灯液冷装置的结构示意图。
[0028]图2是本实用新型一种LED植物生长灯液冷装置及其液冷板内部结构示意图。
[0029]图3是本实用新型的管排型液冷通道分解结构示意图。
[0030]图4是本实用新型的管排型液冷通道组合结构示意图。
[0031]图5是本实用新型一种LED植物生长灯液冷装置的分解结构示意图。
[0032]图6是图5的组合结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]请参阅图1所示，本实用新型一种LED植物生长灯液冷装置，主要包括液冷源1、液冷板2及其连接管路4，液冷板2的进液口和出液口分别通过连接管路4与液冷源连接，图中箭头所示即为液体装置中液体的流动方向。
[0034]其中，液冷源I为冷源的提供单元，为液冷板2提供带有一定压力的低温液体，例如是冷冻水，并负责把回流的高温液体冷却，重新变为低温冷冻水，平均水温一般控制在15°C。可以选用压缩机制冷机组、空调冷却塔或外部循环水箱等成套设备，提供液体流动动力，必要时还可连接水泵增加管路的驱动力，选用的标准为冷源的总制冷功率和所需的进出水温度的参数来确定。
[0035]连接管路4是连接整体各部件形成液体流通，实现功能的管路。设计上可以采用一般的金属直管、柔性波纹管或橡胶管路等，优选采用不锈钢波纹管，其连接可以采用焊接或螺纹连接。连接管路4上设有必要的阀门，采用螺纹连接，用以调节管道内液体流量及维护时管路的封闭作用。连接管路4的外面还可包裹有圆管保温层，避免管路内的流动液体被环境加热而造成冷量的损失，同时防止在管路表面冷凝结露，造成滴水问题。。
[0036]请配合参阅图2所示，本实用新型的液冷板2可由液冷通道21、导热板22、骨架结合件23、保温层24和保护边框25构成。其中，保护边框25可采用如图所示的直角形边框，导热板22和保温层分别固定在保护边框25上下底面，液冷通道21即安装在保护边框25、导热板22和保温层形成的密封空间内，与连接管路4连通，并通过固定结合件23与导热板22紧密连接，以减小热传导过程中的热阻。
[0037]进一步来说，请配合参阅图3、图4所示，本实用新型可采用排管型并联流通结构的液冷通道，其由两根较大截面的主管路211和一根以上支管路212组成，材质为高导热金属，如铜、铝、不锈钢、铁等，优选紫铜。采用并联流通结构可以有效的减小流动阻力，并且使管路的温度均匀性更强。
[0038]更进一步的，还可在主管路211和支管路212的设计上均采用方形管，在主管路211上面加工有便于与支管路212连接的结构开孔，在主管路211的两端分别布置螺纹接头213和堵头214，以保证管路内液体冷却液的流动通道。主管路211和支管路212之间的连接方式包含但不限于焊接、螺纹连接、压力压合连接等方式。
[0039]导热板22的材质同为高导热金属，如铜、铝、不锈钢、铁等，优选铝合金平板。其形状为与LED灯板相同形状的板状平面结构，并可加工有用于结构固定用的螺钉孔等。还可在导热板22与液冷通道21之间涂环氧树脂粘结胶，用以将其间缝隙填充，减小热阻。
[0040]固定结合件23为结构件，其作用是保证管排型液冷通道21与导热板22之间的有效贴合，同时防止整体装置发生过大的应力形变，造成LED灯板的损坏。根据结合方式可以留有螺钉孔或是其他连接结构。
[0041]保温层24为保温材料材质，如橡塑保温棉、岩棉、发泡水泥等，优选单面背胶的橡塑保温棉，贴敷于液冷板的背面，其作用是避免装置内的流动液体被环境加热而造成冷量的损失，同时防止在管路表面冷凝结露，造成滴水问题。保温层的顶层还可设置防止水或水汽进入的防护层，以保证保温层的长期有效。
[0042]保护边框25为具有一定结构强度的角形结构件，作用是将保温层固定在导热板22上面，照顾美观的同时防止保温层脱落、移动，同时防止水汽渗透入保温层，破坏保温效果O
[0043]本实用新型应用上述液冷装置的LED植物生长灯，即是将其LED芯片板3与液冷板的导热板22紧密贴合，在LED灯板运行过程中，大量的废热经导热板22后传导至管排型液冷通道21的外壁，其内部流动的大量液体将热量快速带走。
[0044]此外，请配合参阅图5、图6所示，本实用新型还可根据LED芯片板的形状面积需要，设计为两块或更多块液冷板拼接而成的液冷装置。
[0045]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种LED植物生长灯液冷装置，其特征在于包括液冷源、液冷板及其连接管路，液冷板的进液口和出液口分别通过连接管路与液冷源连接。
2.根据权利要求1所述的一种LED植物生长灯液冷装置，其特征在于所述的液冷板内部采用排管型液冷通道。
3.根据权利要求2所述的一种LED植物生长灯液冷装置，其特征在于所述的液冷通道采用并联流通结构，由两根较大截面的主管路和两根以上支管路组成。
4.根据权利要求1所述的一种LED植物生长灯液冷装置，其特征在于所述的液冷板包括: 保护边框； 分别固定于保护边框上下底面的导热板和保温层；以及 位于保护边框、导热板和保温层形成的密封空间内部，通过固定结合件紧贴导热板，并与连接管路连通的液冷通道。
5.根据权利要求4所述的一种LED植物生长灯液冷装置，其特征在于所述的导热板和液冷通道均采用高导热金属材质；保温层采用橡塑保温棉、岩棉或发泡水泥，并设有水汽防护层；导热板为板状平面结构，并设有螺钉孔；所述的连接管路外面包裹有圆管保温层。
6.根据权利要求4所述的一种LED植物生长灯液冷装置，其特征在于所述的液冷通道由两根方形主管路和多根方形并联支路管焊接组成，主管路两端分别设有螺纹连接头和焊接堵头；导热板采用铝合金平板，液冷通道与导热板之间涂有环氧树脂粘结胶，保温层采用单面背胶的橡塑保温棉，保护边框为直角形，连接管路外覆有保温层。
7.根据权利要求1所述的一种LED植物生长灯液冷装置，其特征在于所述的液冷板为两块以上液冷板拼接而成。
8.根据权利要求1所述的一种LED植物生长灯液冷装置，其特征在于所述的液冷源采用压缩机制冷机组、空调冷却塔或外部循环水箱。
9.根据权利要求1所述的一种LED植物生长灯液冷装置，其特征在于所述的连接管路上设有阀门。
10.一种应用权利要求1-9中任一项所述液冷装置的LED植物生长灯，其特征在于所述的液冷板的导热板与LED芯片板紧密贴合。
【文档编号】F21V29/00GK203656872SQ201320865964
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】王大明 申请人:北京芯铠电子散热技术有限责任公司