专利名称：对布置于温室中的半导体基装置进行冷却的制作方法
技术领域：
本发明涉及在温室环境中的植物栽培，尤其涉及用于布置于温室
中的半导体基装置(semiconductor-based device)的冷却方法和冷却系统。
背景技术：
温室环境中的植物栽培越来越需要使用半导体基装置。 一个典型 的示例是使用发光二极管(LED)来向温室植物提供照明。实际上，与诸 如高强度放电灯的其它类型的灯相比，LED提供大范围的明确界定的 波长并且允许在近距离向植物提供照明。特别地，据报道，光合过程 对于照明波长较为敏感，且当用LED向植物提供照明时获得与用诸如 荧光灯的常规光源进行照明时不同的结果。举例而言，EP1300066A1 公开了使用波长为600nm的红光，因为其对应于植物光合反应中的最 高效率。
另一方面，也已知半导体基装置在操作时产生热，且过热可能会 使这些装置的性能降级。对于LED而言，最佳操作条件，即，获得最 佳光输出的条件，是在25X:和更低。 一般而言，温度越低越好。因此
半导体基装置在操作时应理想地被冷却。
由于室温的温度常常相对较高且需要谨慎地控制，因此位于温室 内部的半导体基装置的散热并不是一个容易解决的问题。EP1300066A1 公开了一种用于冷却LED的先进系统。LED安装于底板的一侧，与安 装于底板的相对側的管路接触。冷却水或其它冷却介质，诸如温度在-10 至-80。C的乙醇或干燥空气，在管路内循环。而且，LED也被另一底板 封装，以保护LED免于温室环境影响。但是这个布置是昂贵的且耗能 的。
发明内容
鉴于上文所述，本发明的目的在于减轻现有技术的问题，并提供 用于冷却布置于温室中的半导体基装置的廉价的且不复杂的冷却系统和冷却方法。
本发明是基于以下理解在某些气候带，需要向温室植物提供照 明且这种照明需要使用半导体基装置。半导体基装置还可用于向温室 的植物提供照明以加速植物的生长。对于环境温度，即，在温室外的 温度，相对于温室植物所需的温度较低的气候带尤其如此。因此，本 发明可有利地应用于这样的环境。本发明的基本构思在于使用位于温 室外部的周围空气来冷却位于温室内部的半导体基装置。
根据本发明的笫一方面，提供一种布置于温室中用于冷却半导体 基装置的冷却系统，该半导体基装置用于照明且安装于散热器上，其 中所述温室包括至少一个管道，该管道具有输入端，冷却介质在输入 端被供应并移动到所述至少一个管道的输出端，其中所述散热器与位 于所述至少一个管道中的冷却介质进行热接触且其中所述冷却介质是 来自温室外部的周围空气。
根据本发明的第二方面，提供一种用于冷却温室中的半导体基装 置的方法，包括以下步骤从温室外部获得周围空气，将所述周围空 气从所述温室外部引导穿过所述温室，且将来自温室外部的所述周围 空气设置成与所述半导体基装置进行热接触。
与现有技术所述的冷却系统和冷却方法相比，这种冷却系统和这 种冷却方法的主要优点在于它们较为廉价，耗能较少且使用便宜且大 量的冷却介质。
在本发明的第一实施例中，提供一种冷却系统，其通过形成烟自 效果将温室外部的周围空气带入到温室内部。这种效果可使用其中管 道的输入端在低于其输出端的高度的布置而实现。这种解决方案相对 容易实施并且相当廉价。
而且，在第二实施例中，提供一种更强大但稍微更昂贵一点的解 决方案，其涉及一种空气控制器，该空气控制器用于控制在所述至少 一个管道中从温室外部供应的周围空气的空气特性。空气控制器可具 备温度计且可包括以下功能控制在所述至少一个管道中从温室外部 供应的周围空气的温度和流量。
在本发明的第三实施例中，提供一种冷却系统，其中，热交换器 布置于所述至少一个管道的输出端以向温室内馈送加热的管道空气。
此外，在本发明的第四实施例和第五实施例中，提供一种冷却系
5统，其中半导体基装置放置于所述至少一个管道的外围或在所述至少 一个管道的内部。其中冷却系统的半导体基装置位于所述至少一个管
道内部的实施例具有以下优点由于保护装置免于可能会损害装置功 能的湿气和温室气氛的一般条件，保证半导体基装置的高耐久性。关 于这个实施例，提供本发明的另一实施例，其中冷却系统的至少一个 管道包括透明材料。
本发明可有利地适用于冷却诸如发光二极管的半导体基装置，其 理想工作温度在大约25"C和以下。
一般而言，除非在本文中清楚地定义为其它情况，在权利要求书 中使用的所有术语应根据其在技术领域中的一般意义来理解。除非清 楚地陈述为其它情况，所有对"一/一个/该/所述(元件、装置、构件、 机构、步骤等)"的提及应以开放的方式来理解，如同提到所述元件、 装置、构件、机构、步骤等的至少一个实例。除非清楚地表明如此，
通过下文的具体二开内容:通过戶斤附独立权利要求以及附图 本
发明的其它目的、特点和优点将变得显而易见。
参看附图，通过本发明优选实施例的下文说明性的且非限制性的 详细描述，本发明的上述以及额外的目的、特点和优点将会更好地理 解，在附图中，相同的附图标记用于相似元件，其中
图1给出根据本发明的实施例的冷却系统的总体视图，该冷却系 统布置于温室中用于冷却半导体基装置。
图2给出根据本发明的其它实施例的冷却系统的总体视图，该冷 却系统布置于温室中用于冷却半导体基装置。
具体实施例方式
参看图l，将在下文中描述本发明的第一实施例。 参看图1，以至少一个管道2形式的冷却系统布置于温室1中。或 者，冷却系统可包括若干管道或彼此互联的管道网络。管道2连接到 温室1外部，周围空气从温室1外部提供。在这个实施例中，提供端 部3以从温度外部供应周围空气。但是，冷却系统可包括若干个端部
6以将管道2连接到位于温室1外部的周围空气。
在系统操作时来自温室外部的周围空气将优选地比位于温室内部 的空气更冷。因此，本发明更有利地适用于具有相对较冷的气候的国 家，在那里需要向植物提供照明。
当半导体基装置6操作时，其发出热并将它们的热传递到其所安 装的散热器5上。结果，位于管道2中的空气由于在散热器5与位于 管道2(如将在下文中所解释)中的空气之间形成热接触而被加热。因此， 这引起了位于管道2内部的空气的运动。
在此实施例中，管道2的输入端3在低于管道2的输出端4的高度。 这形成烟囱效果，即，温暖空气在向上方向行进。因此，足以开启半 导体基装置6来发动来自温室1外部的周围空气的运动。周围空气首 先进入管道2的输入端3且然后经由输出端4离开管道2。结果，安装 于散热器5上的所述半导体基装置6，本身与位于管道2内部的空气进 行热接触，被冷却并可在适当条件下操作。
参看图2，将描述本发明的其它实施例。在图2中，冷却系统连接 至空气控制器7，其布置于管道2处。空气控制器7可以是风扇、泵、 类似的任何其它装置或被布置成产生空气运动的这些装置的组合。空 气控制器理想地位于管道2端部中的一个端部。在此情况下，冷却系 统的功能与输入端3关于输出端4的高度差无关。当需要冷却半导体 基装置6时开启空气控制器7。空气控制器7引起位于温室内部的周围 空气从管道2的一端到另一端的运动。结果，经由散热器5而与位于 管道2内部的空气进行热接触的半导体基装置6被冷却且可在适当条 件下操作。
在本发明的再一实施例中，空气控制器7从诸如温度计9的不同 类型的检测器获得信息，并利用这种信息来控制在管道2中从温室1 外部供应的空气的特性，诸如温度或流量。这种信息例如用于控制风 扇、泵或其它类似装置操作的功率。由空气控制器7所引起的空气运 动的效果与上文所述的相同，即，半导体基装置6被冷却。
在另一实施例中，冷却系统具备连接至管道2的输出端4的热交 换器8。热交换器充当中继器(relay),其将来自管道2的空气经由输出 端4抽到温室1外部，或者将来自管道2的空气馈送到温室1中进行加 热。在本发明的下面的实施例中，提供将半导体基装置6安装于冷却 系统中的不同办法。
第一种办法将半导体基装置6的散热器5安装于管道2外围。在 此情况下，管道2将理想地包括允许在散热器5与在管道2中移动的 冷空气之间的良好热传导的细薄材料。散热器5可位于外围的外表面 上或者可为构成管道2的外围的材料的一部分。散热器包括高热传导 率的材料，诸如金属或陶瓷，以便有效地耗散由半导体基装置6所产 生的热。
第二种办法是将半导体基装置6和相应的散热器5放置于管道2 内部。这个实施例呈现以下优点将半导体基装置6直接设置成与来 自温室1外部的空气接触。因此，这个实施例提供将半导体基装置6 冷却的更有效方式。在此情况下，管道2包括具有低传导率的材料， 诸如塑料、玻璃或类似材料以完全隔离温室1与在管道2中移动的空 气。换言之，此实施例允许使用来自温室1外部的周围空气来冷却置 于温室中的半导体基装置而无需冷却和扰动温室环境。
对于半导体基装置6安装于管道2内部的实施例，为了容纳冷却 系统，管道2可包括透明材料。这将便于在半导体基装置6置于至少 一个管道2内部时对温室1的植物提供照明。
在另一实施例中，冷却系统的半导体基装置6可为发光二极管 (LED),但是并不限于这种类型的装置。与诸如高强度放电灯的更传统 的光源相比，使用LED的优点在于LED可非常靠近植物定位且对LED 的照明特征的控制较为容易。LED存在很多种波长，且基于空气控制 器7所提供的信息，可将LED的特定功能，诸如调光功能，结合到冷 却系统中。
本文所提供的冷却系统也适于在温室环境中进行层栽培。 参考多个清楚地公开的实施例，在上文主要地描述了本发明。但 是本领域技术人员易于理解，在如所附专利要求书所限定的本发明的 范畴内，除了上文所公开的实施例之外的其它实施例也是可能的。
权利要求
1. 一种布置于温室(1)中用于冷却半导体基装置(6)的冷却系统，所述半导体基装置(6)安装于散热器(5)上，所述冷却系统包括至少一个管道(2)，所述管道(2)具有输入端(3)，冷却介质在所述输入端(3)被供应并移动到所述至少一个管道(2)的输出端(4)，且其中所述散热器(5)与位于所述至少一个管道(2)中的所述冷却介质进行热接触，其中所述冷却介质是来自所述温室外部的周围空气。
2. 根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述至少一个管 道(2)的所述输入端(3)处于低于所述至少一个管道(2)的所述输出端(4) 的高度。
3. 根据权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于，其还包括空 气控制器(7)，所述空气控制器用于控制来自所述温室(l)外部的所述周 围空气的特性，所述空气控制器(7)布置成与所述至少一个管道(2)连接。
4. 根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述空气控制 器(7)具备温度计(9)，用于基于由所述温度计(9)所测量的温度来控制来 自所述温室外部的所述周围空气的温度。
5. 根据权利要求3或4所述的冷却系统，其特征在于，所述空气 控制器(7)控制来自所述温室外部的所述周围空气的流量。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，热交 换器(8)布置于所述至少一个管道(2)的所述输出端(4)以馈送管道空气 至所述温室(l)内。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所 述散热器(5)安装于所述至少一个管道(2)的外围。
8. 根据权利要求1至6中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所 述半导体基装置(6)置于所述至少一个管道(2)内部。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所 述至少一个管道(2)包括透明材料。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所 述半导体基装置(6)是发光二极管。
11. 一种用于冷却温室(1)内部半导体基装置(6)的方法，包括以下步骤-从所述温室外部获得周围空气；-从所述温室外部引导所述周围空气穿过所述温室(l);以及 -将来自所述温室外部的周围空气设置成与所述半导体基装置(6) 进行热接触。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，从所述温室外部引 导所述周围空气的步骤通过在温室入口与温室出口之间采用烟自效果 而执行。
13. 根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，还包括利用 空气控制器(7)控制来自所述温室外部的所述周围空气的特性的步骤。
14. 根据权利要求13所述的冷却方法，其特征在于，控制来自所述 温室外部的所述周围空气的特性的步骤包括控制来自所述温室外部的 所述周围空气的温度。
15. 4艮据权利要求13或14所述的冷却方法，其特征在于，控制来 自所述温室外部的所述周围空气的特性的所述步骤包括控制来自所述 温室外部的所述周围空气的流量。
全文摘要
温室(1)中的植物栽培可能会需要使用半导体基装置(6)，以对植物进行更有效且更适合的照明。本发明提供一种冷却系统和冷却方法，这种冷却系统和冷却方法允许使用安装于散热器(5)上的诸如发光二极管的半导体基装置(6)来向置于温室环境中的植物提供照明。该冷却系统具备至少一个管道(2)，管道(2)具有输入端(3)和输出端(4)，通过管道引导来自温室(1)外部的周围空气。
文档编号H01L23/467GK101484992SQ200780025337
公开日2009年7月15日 申请日期2007年6月28日 优先权日2006年7月4日
发明者H·T·朱斯伦 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司