本实用新型涉及一种射流冲击冷却装置，特别是涉及一种双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置，属于照明系统散热技术领域。
背景技术：
对高功率LED，光学设计和热管理是其获得高性能的重要因素，目前，LED的实际发光效率仍然比较低，并且较高的LED运行温度还将使得LED的寿命快速下降，关于这一点，Narendran等人已经通过实验证实：LED的寿命与LED芯片节点温度的增加成指数形式下降。
LED输出光强、波长、光衰、颜色变化对结温十分敏感，LED的结温依赖于输入功率、环境条件、热沉和灯具的设计，许多研究者已经研究了多色LED的照明，其中，一些人集中于通过亮度反馈来进行照明性能的控制，少数学者提出利用稳态热阻来进行温度反馈，结温的变化受LED灯的封装、照明灯具设计、输入功率变化、环境条件的影响，传统的散热技术主要依赖于优化设计热沉结构和散热方式，其缺点在于结温的直接测量受到限制，无法进行精确预测，难以对散热技术进行明确的设计与控制，因此，高质量的光输出控制关键在于得到精确的LED灯具的动态模型，可以准确地预测结温的变化。
综上所述，对于高效节能、环保可靠的LED照明系统的研究具有重要的理论意义和应用前景，而对于散热方式、散热系统及研究方法的深入探讨不仅能够简化LED灯具的设计过程，降低成本，提高照明效率，延长使用寿命，为大功率LED照明系统提供有效的设计框架，也为集成光电子学奠定理论和应用基础，因此，需要设计一种双进双出的射流冲击冷却系统，以达到对LED芯片基板进行快速降温。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的是为了提供一种双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置，流体的冷却依靠带导流罩的优化热沉系统，达到对大功率LED室内通信系统进行快速降温。
本实用新型的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置，包括设置在LED芯片基板底部的系列微喷器件及设置在所述系列微喷器件两侧并与所述系列微喷器件连通的双进双出流体腔体，在所述系列微喷器件两侧的所述双进双出流体腔体上均设有微泵和带导流罩的热沉，所述带导流罩的热沉上设有风扇。
优选的，所述系列微喷器件的下部设有微喷器件下腔体，所述微喷器件下腔体与所述双进双出流体腔体连通。
优选的，所述双进双出流体腔体为一闭合回路，所述带导流罩的热沉和所述微泵均设置在所述闭合回路上。
优选的，所述双进双出流体腔体由微喷器件入口和微喷器件出口组成。
优选的，所述带导流罩的热沉设置在所述微喷器件出口处，所述微泵设置在所述微喷器件入口处。
优选的，所述双进双出流体腔体内的流体为水。
优选的，所述双进双出流体腔体中的水通过所述微喷器件入口流入所述系列微喷器件，通过所述微喷器件下腔体的压力形成流体射流，流体射流直接冲击所述LED芯片基板下表面，实现换热。
优选的，所述LED芯片基板产生的高热流被射流吸收，流体由于吸收了热量温度升高，在所述微泵的作用下，升温的流体通过所述微喷器件出口流出，进入所述带导流罩的热沉，在所述带导流罩的热沉和所述风扇的作用下，热流体与环境发生换热，使温度下降，低温流体重新通过所述微泵流入所述微喷器件入口中开始新一轮循环。
本实用新型的有益技术效果：按照本实用新型的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置，本实用新型提供的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置，在单进单出系统的基础上，研究双进双出的射流冲击冷却系统，以增大流体的体积流量，增加散热性能，通过连接口注入一定的流体进入系统，拟采用水作为工作流体，以减小系统的生产成本，然后密封各连接口以防止流体泄露，当泵通电运行后，小型双进双出流体腔体中的流体通过微喷器件入口流入射流腔，在一定的压力下通过系列喷口形成强烈的射流，射流直接冲击芯片基板下表面，实现换热，LED产生的高热流被射流吸收，其温度急剧下降，流体由于吸收了热量温度升高，在泵的作用下，升温的流体通过微喷器件出口流出，进入小型流体容器，在热沉和风扇的作用下，热流体和环境发生换热，使温度下降，低温流体重新流入泵中开始新一轮循环。
附图说明
图1为按照本实用新型的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置的一优选实施例的整体结构原理图；
图2为按照本实用新型的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置的一优选实施例的LED照明系统的热网络模型图；
图3为按照本实用新型的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置的一优选实施例的LED照明系统的信息流图；
图4为按照本实用新型的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置的一优选实施例的针鳍方形导流罩的优化过程图；
图5为按照本实用新型的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置的一优选实施例的在泵浦功率为0.10W时，导流罩1对应的流速等高图；
图6为按照本实用新型的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置的一优选实施例的在泵浦功率为0.10W时，导流罩4对应的流速等高图；
图7为按照本实用新型的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置的一优选实施例的在泵浦功率为0.10W时，导流罩1对应的温度等高图；
图8为按照本实用新型的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置的一优选实施例的在泵浦功率为0.10W时，导流罩4对应的温度等高图。
图中：1-LED芯片基板，2-系列微喷器件，3-微喷器件下腔体，4-带导流罩的热沉，5-风扇，6-微泵，7-微喷器件入口，8-微喷器件出口。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
如图1所示，本实施例提供的一种双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置，包括设置在LED芯片基板1底部的系列微喷器件2及设置在所述系列微喷器件2两侧并与所述系列微喷器件2连通的双进双出流体腔体，在所述系列微喷器件2两侧的所述双进双出流体腔体上均设有微泵6和带导流罩的热沉4，所述带导流罩的热沉4上设有风扇5。
在本实施例中，如图1所示，所述系列微喷器件2的下部设有微喷器件下腔体3，所述微喷器件下腔体3与所述双进双出流体腔体连通，所述双进双出流体腔体为一闭合回路，所述带导流罩的热沉4和所述微泵6均设置在所述闭合回路上。
在本实施例中，如图1所示，所述双进双出流体腔体由微喷器件入口7和微喷器件出口8组成，所述带导流罩的热沉4设置在所述微喷器件出口8处，所述微泵6设置在所述微喷器件入口7处，所述双进双出流体腔体内的流体为水。
在本实施例中，如图1所示，所述双进双出流体腔体中的水通过所述微喷器件入口7流入所述系列微喷器件2，通过所述微喷器件下腔体3的压力形成流体射流，流体射流直接冲击所述LED芯片基板1下表面，实现换热，所述LED芯片基板1产生的高热流被射流吸收，流体由于吸收了热量温度升高，在所述微泵6的作用下，升温的流体通过所述微喷器件出口8流出，进入所述带导流罩的热沉4，在所述带导流罩的热沉4和所述风扇5的作用下，热流体与环境发生换热，使温度下降，低温流体重新通过所述微泵6流入所述微喷器件入口7中开始新一轮循环。
在本实施例中，如图2和图3所示，所述LED芯片基板1的一个白光LED灯由三个基本元件组成：芯片、散热板和胶囊型添加荧光粉的灌封胶，LED灯、金属芯PCB板(MPCB)和热沉构成了灯具的光发动机，相应于热过程，灯具可以划分为五个主要部分：结区、散热板、流体和热沉。
在本实施例中，LED的全部热传导可利用热网络模型描述，如图2所示，每一部分的温度定义为单值的，并忽略温度梯度，可得到热组件的传导模型，LED灯具热过程的信号流图如图3所示。
在本实施例中，热网络模型的辨识方法如下：
1、系统的动态模型可以利用阶跃响应方法辨识，给LED灯具施加一个阶跃电流，记录结温响应，在不同的阶跃电流下重复实验，就可以决定不同工作条件下的线性扰动模型；
2、辨识过程中的重点在于模型阶次的选定和辨识精度；
3、如果辨识系统的阶跃响应是稳定的，则其特征根必在左半平面，即传递函数分母多项式的各次幂系数必须大于零，由此可以判断：如果求得得分母系数的各个值均大于零，则阶次选择正确，否则阶次选择不合理，需要重新选择阶次；利用面积法求传递函数的关键在于精确的求出各阶面积值；而积分方法、计算步长以及计算次数的选取，均对面积的精度产生极大的影响，需要在数值模拟过程中进行优化；
4、系统动态模型辨识完成之后，易得系统各组成部分对输入电能和环境温度的动态响应特性；由设计的双进双出射流冲击制冷系统，依据其动态响应特性，可控制微泵的泵浦功率和风扇的转速，配以优化设计后的热沉，即可准确控制LED照明系统的色温及亮度，由此保证稳定的光、色特性输出及长效的灯具寿命。
在本实施例中，如图4所示，由于流体的降温由风扇和热沉完成，所以设计合适的热沉，对于LED芯片基板的散热至关重要，下面以带锥体导流罩的针鳍热沉为例说明数值分析的过程，图中对应的热负荷都为35W，图4表示针鳍方形导流罩型式从最初的锥体逐渐增加流体入口面积，最后变为方形通道，然后再减小方形通道的横截面积，形成通道2和3。
在本实施例中，如图5和图6所示，图5表示导流罩1的流场，图5表示导流罩4的流场，当从冲击流变为横流时，前者拥有一个曲折的路径，它增加了对压力的需求；当空气通过流通通道时，也被加热，流通路径降低了下游鳍片的热量散失；流体在导流罩1中不能像在导流罩4中那样在热沉的底部实现流体循环，但这不是首先要考虑的主要因素，热量通过热沉底部散热仅为热散失的2.5％。
在本实施例中，如图7和图8所示，图7为在泵浦功率为0.10W时，导流罩1对应的温度等高图；图8为在泵浦功率为0.10W时，导流罩4对应的温度等高图；泵浦功率在导流罩4中得到了很好的利用，流体流动相对均匀。
在本实施例中，如图1所示，本实施例提供的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置，其工作原理如下：
通过连接口注入一定的流体进入系统，拟采用水作为工作流体，以减小系统的生产成本，然后密封各连接口以防止流体泄露，当泵通电运行后，小型双进双出流体腔体中的流体通过微喷器件入口流入射流腔，在一定的压力下通过系列喷口形成强烈的射流，射流直接冲击芯片基板下表面，实现换热，LED产生的高热流被射流吸收，其温度急剧下降，流体由于吸收了热量温度升高，在泵的作用下，升温的流体通过微喷器件出口流出，进入小型流体容器，在热沉和风扇的作用下，热流体和环境发生换热，使温度下降，低温流体重新流入泵中开始新一轮循环。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置，本实施例提供的双进双出大功率LED室内通信系统射流冲击冷却装置，在单进单出系统的基础上，研究双进双出的射流冲击冷却系统，以增大流体的体积流量，增加散热性能。
以上所述，仅为本实用新型进一步的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。