发光二极管散热器的制作方法

背景技术：

在示例打印装置中，诸如墨水、树脂、塑料或粉末的打印材料可能经受加热。例如，在喷墨打印机中，墨水流体被沉积在衬底上。热量可被施加到打印衬底以使墨水的液体成分(诸如，水和/或溶剂)蒸发，以干燥打印衬底。在一些示例中，打印衬底经受热空气或从照明源发出的辐射。热量可应用于三维(3d)打印物体的干燥。

附图说明

本公开的各种特征和优点从随后的结合附图的详细说明而显而易见，附图与详细说明一起仅作为示例阐释本公开的特征，并且其中：

图1是根据示例的加热装置的示意图；

图2a至图2d是流经示例加热装置的示例性制冷剂的示意图；

图3a是根据示例的包括一个或多个通道的加热装置的示意图；

图3b是根据示例的包括一个或多个通道和一个或多个通孔的加热装置的侧视图；

图4是根据示例的包括制冷系统的装置的示意图；

图5是非暂时性计算机可读存储介质内部的一组计算机可读指令的示例的示意图；

图6是示出根据示例的制造加热装置的方法的流程图；

图7a至图7c是根据示例的用于制造加热装置的过程的示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，为了说明的目的，陈述了很多特定细节，以提供对本装置、系统和方法的全面理解。然而，显然没有这些特定细节也可以实施本装置、系统和方法。在说明书中提及“示例”或类似语言时意味着关于该示例描述的特定特征、结构或特性被包含在至少该一个示例中，但不一定包含在其它示例中。

led可被用来使流体蒸发。例如，可使用led干燥其上已经沉积墨水的衬底。一些led对工作温度敏感。关于led的工作温度包括led的半导体中的结的工作温度。作为在led工作期间发生的电子和空穴的复合的结果，在半导体的结附近可产生热量。

示例led的寿命与led工作温度成反比。因此，随着led工作温度的增加，led的寿命降低。此外，led的输出可依据led工作温度而变化。例如，led的输出随着led工作温度降低而增大。因此，在某一工作温度下的led辐照度[w/m2]可高于在相对更高的工作温度下的辐照度。

为了延长led的寿命，并且因此降低与更换led相关联的成本，led的工作温度可有益地被降低。类似地，为了增加led的功率输出，led的工作温度可被降低。这些效果可通过led的适当的热管理来实现。在一些示例中，led可在低于0摄氏度的温度下工作。例如，在-10摄氏度，典型的led能发出50％至100％的更多的光而不损坏相应的led。

一些市售的基于led的加热装置使用空气或水冷却。然而，空气冷却或水冷却各自具有上述环境工作温度的固有限制。例如，一般而言，空气冷却系统工作在周围环境温度附近或在周围环境温度以上。水冷却系统不能在0摄氏度以下工作而不冷冻、而不附加防冻的相关的成本。

在一些市售的基于led的加热产品中，空气和水可使用制冷系统来冷却。然而，这些市售产品可能是笨重的并且是昂贵的。因此，需要更低成本、更小体积、更高效率的装置来冷却led。

图1示出了包括发光二极管(led)阵列102的示例加热装置100，其中led阵列102包括用于加热目标物体106的至少一个led104。在该示例中，尽管led阵列被示出具有12个led104，但是可适用任意其他实际的数量。加热装置100还包括热耦合到led阵列102的散热器108。散热器108用于耗散(dissipate)来自led阵列102的热量。示例散热器108包括制冷剂路径110，制冷剂路径110包括至制冷剂路径110的输入112和源自制冷剂路径110的输出114。冷却的制冷剂116可穿过制冷剂路径110。在一个示例中，加热装置100是打印设备的部分。

在图1的示例中，目标物体106可被led阵列102中的一个或多个led104加热。在一个示例中，目标物体106包括其上已经沉积诸如墨水的流体的衬底。例如，墨水可以已经被打印到打印衬底上。在另一示例中，目标物体106可以是通过3d打印设备打印的物体。在两者之中的任一种情况下，led阵列102将热量施加到目标物体106。附加热源也可被施加到目标物体106。示例led104可以以uv、uva或可见光谱发射辐射，然而led104可发射任何波长的辐射。在一些示例中，led104发射ir辐射。

通过将led阵列102耦接到散热器108，led104的温度可被降低，并且因此led阵列102的温度可被降低。如所提到的，这可增加led104的寿命。

除了被热耦合以外，led阵列102和散热器108还可被机械耦接。此外，led阵列102和散热器108可被直接耦接或间接耦接。例如，led阵列102可用导热粘合剂被粘合到散热器，用诸如螺钉的紧固件附接或以任何其他适当的方式耦接。在一个示例中，一个或多个部件(未示出)可驻留在led阵列102和散热器108之间。部件可以是热的良导体，诸如热油脂或粘合剂，以允许热量在led阵列102和散热器108之间传递。在一个示例中，散热器可以是诸如铝或铜的金属块，或者散热器可以由允许热量从led阵列102耗散的任何其他材料制成。

在一个示例中，led阵列102可以是板上芯片(cob)结构。

散热器108可包括一个或多个制冷剂路径110。制冷剂116可穿过一个或多个制冷剂路径110。在示例中，制冷剂116处于比在工作期间的散热器108的温度低的温度下。制冷剂116可通过任意适当的方式被冷却，例如，通过图4中描绘的制冷系统402被冷却。冷却的制冷剂116通过或沿着制冷剂路径110被传送，使得来自散热器108的热量被传递到冷却的制冷剂116。因此来自led阵列102的热量经由散热器被传递到冷却的制冷剂116。因此led104能被维持在期望的温度。

制冷剂路径110包括输入112和输出114，其中制冷剂116经由输入112流入制冷剂路径110，并且经由输出114流出制冷剂路径110。

制冷剂是在制冷循环中使用的流体。示例可包括碳氟化合物、氨、二氧化硫和丙烷，然而可使用任何合适的制冷剂。

在示例加热装置100中，散热器108包括穿过加热器108的四条制冷剂路径110。出于例示目的，仅一个制冷剂路径用虚线被示出为穿过散热器。应当理解，任意数量的制冷剂路径110可被提供在散热器108中。

在图1的示例加热装置中，制冷剂路径110包括形成在散热器108中的通孔。换句话说，制冷剂路径110为冷却的制冷剂116能穿过的通孔。在一个示例中，通孔可通过在散热器108中钻孔形成。在示例装置100中，尽管通孔径直穿过散热器108，然而可采取任何形式。例如，散热器可被形成，使得通孔可在散热器108内部多次弯曲或之字形。在另一示例中，制冷剂路径110可通过在散热器108中提供螺旋形通孔而形成。不管路径如何选取，制冷剂116穿过散热器108(即，制冷剂路径110)来冷却led104。

制冷剂116可直接穿过散热器108，使得制冷剂与形成在散热器108中的制冷剂路径110的表面直接接触。在另一示例中，制冷剂可经由管道118穿过制冷剂路径(并因此穿过散热器)。示例加热装置100因此可进一步包括用于容纳冷却的制冷剂116的管道118，其中冷却的制冷剂116将经由管道118穿过制冷剂路径110。

管道118可以是穿过制冷剂路径110的单一部件，或者可包括一个或多个分离的部件118a和118b。在一个示例中，管道118可以是穿过散热器108的单一管道118。管道118的外表面被热耦合到散热器的表面。因此，制冷剂116可沿管道118并且沿制冷剂路径110流动，以除去来自散热器108的热量。在另一示例中，管道118可包括诸如管道118a和118b的两个部件。管道118a可在散热器108的表面处，诸如在输入112处结束。因此，管道118a基本不进入散热器108中。类似地，管道118b可从散热器108的输出114处开始。制冷剂穿过管道118a，进入散热器，并且经由管道118b离开散热器。用于通过/沿着制冷剂路径110传送冷却的制冷剂的任何其他合适的结构可被提供。

管道118可以是任意形状。在图1的示例中，管道118为圆柱形，然而管道118在横截面上也可以是矩形的、正方形的或椭圆形的。管道118的横截面可以是恒定的，或者可以沿管道118的长度变化。

图2a至图2d描绘了制冷剂通过散热器108可采取的各种流动路径。

在图2a中，连续、蜿蜒的制冷剂路径来回地穿过散热器四次，使得路径中的制冷剂流经散热器108四次。在该示例中，仅存在通向制冷剂路径110的一个打开的输入212和一个打开的输出214(可以说，制冷剂路径110包括路线210a、210b、210c和210d)。在未在图2a中示出的另一示例中，制冷剂116可停留在输入212和输出214之间的散热器内部，并且制冷剂116在反转流动方向时在被暴露的管道的部分中不流出散热器。在图2b中，示出制冷剂116在一个方向上(即，从左到右)同时流经多条制冷剂路径110。在图2c中，示出制冷剂116的分离的流通过拆分单一的流穿过制冷剂路径110，例如，通过使用输入歧管(manifold)(未示出)将一个路径拆分成多个路径。分离的流然后可随后重新组合成单一的流，例如，通过使用输出歧管(未示出)将多个路径组合成一个路径。在图2d中，惟一的、更大的横截面的制冷剂路径110被示出为可替代的结构。

在图3a和图3b中，一个或多个制冷剂路径110被描绘为在散热器108中形成的通道304。图3b描绘了散热器108的端视图。在左侧，四个通道304被示出为已经在散热器108的表面中形成，从而形成四个制冷剂路径110。在右侧，另外四个通道304被示出为已经形成，并且管道118已经被插入到通道304的每一个通道中。管道118在图3a中的描绘中能够被看到，图3a示出了同一个散热器108的侧视图。管道118的至少一部分被热耦合到散热器108。冷却的制冷剂116可经由管道118沿着/通过制冷剂路径110(从而沿着/通过通道)传送。在图3b中，示例散热器108包括通孔306和通道304两者。这些特征的组合可被用来进一步降低led阵列102在工作中的温度，或者用来最大化对led阵列102进行冷却的效率。通道304可允许制冷剂116(或包含制冷剂116的管道118)之间的接触表面面积被增大，从而增大从散热器108除去热量的效率。

图4描绘了包括led阵列102的示例装置400，led阵列102包括用于加热目标物体106的至少一个led104。装置400进一步包括热耦合到led阵列102的散热器108。散热器108包括至少一个制冷剂路径110。装置还包括制冷系统402，制冷系统402被配置为冷却制冷系统402内部的制冷剂，并且通过至少一个制冷剂路径110传送冷却后的制冷剂116，使得来自led阵列102的热量经由散热器108被传递到冷却后的制冷剂116。

制冷系统402可以是标准的制冷系统或标准的空调系统。只需要适当修改就可以使这些标准系统适于在装置400中使用。典型地，标准的制冷系统和空调系统的成本低于可被采用以冷却led104的工业用冷却装置。

标准空调系统经常使用冷却的制冷剂116冷却空气，并且冷却的空气然后可用来冷却led。可以理解，空气作为冷却介质的使用增加了包含制冷系统的装置的成本。还可意味着，这样的装置相对笨重。此外，制冷剂116、空气和led104之间的能量传递被认为相对低效。本文中的示例避免了冷却空气到冷却led的中间步骤，并且因此被认为提供了更加有效的冷却led104的方法。装置400放弃了以该方式冷却空气的需求。

图4中的装置400描绘了仅一个制冷剂路径110，然而可存在多个制冷剂路径110。另外，关于图1至图3讨论的任何特征可替代地或者另外被包含在装置400中。类似地，关于图4讨论的特征可替代地或者另外被包含在图1至图3中讨论的加热装置100中。例如，加热装置100可进一步包括制冷系统402的特征。

在一个示例中，制冷系统402包括被配置为压缩制冷剂的至少一部分的压缩机404、被配置为使制冷剂的至少一部分凝结的冷凝器406、和被配置为降低制冷剂的至少一部分的压力从而冷却制冷剂的膨胀阀408。制冷系统402冷却被供给到加热装置100的制冷剂116。例如，冷却的制冷剂116从制冷系统402流经散热器108中的一个或多个制冷剂路径110。冷却的制冷剂116可经由一个或多个管道118从制冷系统402流到散热器108。

装置400可进一步包括至少一个管道118，并且制冷系统402可被配置为经由至少一个管道118经过至少一个制冷剂路径110传送冷却的制冷剂116。来自散热器108的热量经由至少一个管道118被传递到冷却的制冷剂116。例如，通过穿过管道118的外壁，热量从散热器108传送到制冷剂116。管道118的表面可与散热器108接触。

在制冷系统402中，制冷剂可在相对低的压力下作为冷却蒸汽开始循环。例如，随着制冷剂进入压缩机404，循环开始。一旦制冷剂进入压缩机404，制冷剂被压缩到相对高的压力，这增加制冷剂的温度。所产生的、热的、压缩后的气体然后被传送到冷凝器406中。在冷凝器406中，制冷剂被凝结。凝结可以以已知的方式通过使相对更冷的水或空气横穿制冷剂流经的管子而发生。在一个示例中，诸如来自周围的环境空气的空气进入冷凝器406，使制冷剂凝结成凝结的、压缩的液体。热量从制冷剂传递到空气，并且空气被加热。

凝结的、压缩的液体被传送到膨胀阀408中。在膨胀阀408中，制冷剂降低压力并膨胀，这降低制冷剂的温度。制冷剂116从而被冷却。随着冷却的制冷剂116流经制冷剂路径110，来自led阵列102的热量经由散热器108被传递到冷却的制冷剂116。led104的工作温度因此降低，并且制冷剂的温度增加。冷却的制冷剂116的部分或全部可随着制冷剂路径110内部的温度增加而被蒸发。在穿过制冷剂路径110之后，制冷剂可流回到冷凝器404中以重复循环。

在系统400的工作中，在冷却的制冷剂116的一个或多个循环之后，并且在特定长度的时间之后，led104可达到稳态工作温度。稳态温度可从一系列期望温度中被选择。例如，稳态温度可以是16度，或0度。系统可用来将led104冷却到该选择的温度，并且一旦达到该温度，在工作期间将led104维持在该温度。

制冷系统402可另外被配置为将空气流410供给到冷凝器406以加热空气流410，并且将被加热的空气流412供给到目标物体106。空气410可通过一个或多个风扇414被吸入或者被吹到冷凝器406中。被加热的空气流412可被用作用于干燥/加热目标物体106的附加方式。如上所解释的，空气流410从冷凝器406除去热量，其中制冷剂在进入膨胀阀408之前凝结。

被加热的空气412可被选择性地施加到目标物体106。例如，控制器可确定何时将被加热的空气412引导到目标物体106。这可取决于目标物体106，或在目标物体106的附近测量的温度。在示例中，目标物体106附近的温度下降到特定阈值以下，因此被加热的空气流412可朝向目标物体106被引导。在另一示例中，当目标物体附近的温度增大到阈值以上时，被加热的空气412远离目标物体106被引导。在示例中，在被施加到目标物体106之前，被加热的空气412的湿度也可被控制。

在一些示例中，被加热的空气412可不被施加到目标物体，并且相反可被排出到环境。

在一个示例中，散热器108可与环境热隔离。在图4中用元件416描绘热隔离。元件416可以是绝缘材料，限制或基本降低散热器108和环境之间的热耦合。热隔离可有助于在较低温度下(例如，低于16摄氏度或低于零摄氏度)工作的同时防止凝结。这种凝结可接触到诸如目标物体106的电子部件或其他元件。此外，因为限制了散热器108能从环境吸收的热量的量，所以将散热器108热隔离可提高散热器的效率。在一个示例中，将散热器108与环境热隔离意味着散热器108可与装置400内部的、除了led阵列102和冷却的制冷剂116之外的其他部件热隔离。例如，在装置400被用在打印机内部的情况下，散热器108可与打印机内部的其他元件热隔离。在另一示例中，将散热器108与环境热隔离意味着散热器108可与装置400的外部热隔离。例如，在装置400被用在打印机内部的情况下，散热器108可与打印机外部的其他元件热隔离。

本文中描述的特定系统部件和方法可通过可存储在非暂时性存储介质上的非暂时性计算机程序代码的方式实施。在一些示例中，控制器可包括包含存储在其上的一组计算机可读指令的非暂时性计算机可读存储介质。控制器可进一步包括至少一个处理器。可替代地，一个或多个控制器可实施本文中描述的方法中的全部或部分。示例控制器可控制加热装置100和装置400的操作。控制器也可附加地控制其他操作。例如，在装置100、400被用在打印装置内部的示例中，控制器也可控制特定打印操作。

图5示出了包括一组计算机可读指令500的示例非暂时性计算机可读存储介质502，当由至少一个处理器504执行时，该指令使处理器504执行根据本文中描述的示例的方法。计算机可读指令500可从机器可读介质获取，例如可包含、存储或保持由指令执行系统使用或与指令执行系统结合使用的程序和数据的任何介质。在此情形下，机器可读介质可包括诸如例如电介质、磁介质、光介质、电磁介质或半导体介质的许多物理介质中的任一种。更多合适的机器可读介质的具体的示例包括，但不限于，硬盘驱动器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦可编程只读存储器或便携式盘。

在一个示例中，非暂时性计算机可读存储介质502包括存储在其上的一组计算机可读指令500，当由处理器504执行时，在块506处，指令500使处理器504使制冷系统402冷却制冷剂。例如，控制器通过指示制冷系统402开始工作来发起制冷剂的冷却。使制冷系统402冷却制冷剂可包括将指令发送到制冷系统402以开启或变成有效的。

在块508处，指令500使处理器504使制冷系统402将冷却的制冷剂116供给到散热器108。

在块510处，指令500使处理器504使制冷系统402通过在散热器108中形成的一个或多个制冷剂路径110传送冷却的制冷剂116。其结果是，来自热耦合到散热器108的led阵列102的热量经由散热器108被传递到冷却的制冷剂116。

使制冷系统402将冷却的制冷剂116供给到散热器108和通过制冷剂路径110传送冷却的制冷剂116可以是分离的操作，或者他们可作为块506中描述的同一操作的一部分被执行。例如，针对制冷系统504的单一指令可使块506、510和510中的操作发生。换句话说，发起制冷系统402中的制冷剂的冷却可导致冷却的制冷剂穿过制冷剂路径110。

当由处理器504执行时，指令500可进一步使处理器504使空气流410被制冷系统402中的冷凝器406加热，其中被加热的空气流412被供给到正被led阵列102加热的目标106。该步骤还可作为在块506至块510中讨论的先前步骤的部分被发起。例如，用于使制冷系统402冷却制冷剂的单一指令还可使空气流410被冷凝器406加热。指令500可通过启动风扇414使空气流被加热。如上所述，进一步的指令可使被加热的空气412朝向或远离目标106被引导。例如，朝向目标106供给被加热的空气412的决定可取决于特定参数，诸如，目标106附近的温度或沉积在衬底上的墨水的类型/量。

图6是示出方法600的流程图。在一个示例中，方法600是制造加热装置的方法。在示例中，加热装置包括加热装置100中描述的一些或全部特征。在一个示例中，加热装置包括用于加热目标物体106的led阵列102和散热器108。在块602处，方法包括在散热器108中形成一个或多个制冷剂路径110。在示例中，形成一个或多个制冷剂路径110包括在散热器108的表面302中提供/形成一个或多个通道304。在另一示例中，形成一个或多个制冷剂路径110包括在散热器108中提供/形成一个或多个通孔306。在一些示例中，通孔306和通道304两者都可被提供在散热器108中以形成制冷剂路径110。通道304和通孔306可通过任意合适的方式形成，诸如钻孔或挖空。在一个具体示例中，散热器108可被设计有已经形成在散热器108内部的通道304和通孔306。例如，散热器108可被铸造为内部具有通孔306或通道304，以便后续没有材料被移除以产生通孔306或通道304。

在块604处，方法进一步包括将led阵列102热耦合到散热器108以允许热量从led阵列102，经由散热器108，被传递到沿一个或多个制冷剂路径110传送的制冷剂116。该步骤还可包括将led阵列102机械耦接到散热器108。如上所述，耦接可以是直接的或间接的。

方法可进一步包括将一个或多个管道118插入到一个或多个通孔306中。例如，管道118可在散热器108内部穿过。为了允许管道118被插入到通孔304中，管道118的外径必须小于通孔306的内径。此外，或可替代地，该方法可包括将管道118粘附(affix)或放置到通道304中。

为了确保一个或多个管道108和散热器108之间的良好的热接触，方法可进一步包括将物体702穿过一个或多个管道118，其中物体702具有大于一个或多个管道118的直径但不大于相应的通孔或通道的直径的直径。物体702在图7a至图7c中被描绘。在图7a至图7c的示例中，物体702是球形形状，然而其他形状的物体可被使用。在一个示例中，物体702可以是金属球。将物体702穿过一个或多个管道118使一个或多个管道118的直径增加，并且因此增加一个或多个管道118和散热器108之间的热耦合。例如，图7a和图7b示出了被插入到管道118中之前的物体702。管道118的直径在图7b中被示出为小于通孔306(即，制冷剂路径110)的内径。要注意，为了清楚起见，夸大了直径差。由于物体702被插入到管道118中，管道118被迫向外/径向膨胀。箭头指示管道118的直径增加的方向。图7c示出了当物体702已经使管道118膨胀时在适当位置的物体702，使得管道118的外表面的更大比例与散热器108接触。这增加了散热器108和穿过管道118的制冷剂116之间的热耦合。物体702然后可被移除。在一个示例中，管道118可由铜制成。

在一个示例中，打印机或打印设备包括示例加热装置100或示例装置400。例如，打印机或打印设备可以是喷墨打印机、3d打印机或电子照相印刷机。