CN102155731B - 用于照明设备的光源模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种产生用于冷却光源的空气流的方法和用于照明设备的光源模块。该光源模块包括用于冷却光源和光源基座的冷却装置。本发明的目的是在照明设备和投射器中实现对灯的非常有效的冷却。这可通过一种光源模块实现，其中通过送风***产生至少一个受迫空气流，该送风***布置在照明设备壳体中，该送风***通过管路连接，该管路终止于导管处，该导管朝向光源的方向引导空气流。通过在送风单元和气流实际被用于冷却的位置之间使用管路进行连接，送风***可以在将空气吸入送风单元的进口位于相对冷的位置处的情况下工作。这使得吹送的空气具有尽可能低的温度。

Description

用于照明设备的光源模块

本申请是申请号为200810131481.4、申请日为2008年6月10日、申请人为马田专业公司、发明名称为“用于照明设备的光源模块”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于照明设备(light fixture)的光源模块，其包括光源，该光源通过光源基座连接，该光源模块包括冷却该光源和光源基座的冷却装置，该光源模块进一步包括二向色反射器，其中至少一个散热器(heat sink)围绕该二向色反射器，该散热器包括多个盘片，这些盘片被形成为在它们之间具有空气间隙，该盘片之间的空气间隙被定向为几乎垂直于该照明设备的中心轴，该散热器在形成散热器的盘片和二向色反射器之间形成空气间隙，其中形成散热器的盘片朝向该盘片之间的空气间隙开口。

本发明进一步涉及一种产生用于冷却光源的空气流的方法，通过该方法在径向送风机中产空气流生，该送风机包括旋转风扇，其中风扇产生几乎与旋转风扇相切的空气流。

背景技术

降低至少具有灯丝的灯泡的光源基座的夹封部温度(pinch temperature)是很重要的。该灯丝穿过灯封装(lamp closure)和灯座由导电装置连接。温度升高导致电导体的氧化和腐蚀。这导致灯的寿命减短。因此，在夹封部的温度通常必须降低到450-500摄氏度以下。

US5,626,416描述了一种包括反射器的灯模块装置，其中风扇产生空气流。空气流围绕灯座，然后空气流分开并继续进入到内反射器和灯之间的空间，其中空气流的另一部分流到内反射器和外反射器之间。由灯产生的红外光通过内反射器向外反射器传播，其中红外光部分被吸收，部分被反射。

在外反射器中被吸收的部分红外光以较低的频率且部分朝向灯座地被再次辐射。因而，灯座可被加热到太高的温度以致其减短了灯的寿命。

US5,515,245描述了一种光源壳体，其容纳光源，其中通过支撑在光路中的热过滤器和冷却叶片来提供散热，并且其中光的一部分朝向冷却叶片反射。

冷却叶片围绕反射器，而红外光通过反射器，并在冷却叶片中被吸收。至少一些冷却叶片将吸收的热量传导到灯座，这使得灯座中的温度升高。这可导致灯的寿命减短。

US2002/0129262A1描述了一种灯投射器，其包括椭圆反射器、第一球面反向反射器(retro-reflector)、第二球面反向反射器以及光源，第一反向反射器具有形成于其上的第一开孔，该第一开孔具有第一直径和第一中心点，第二反向反射器位于椭圆反射器和第一反向反射器之间，该第二反向反射器具有形成于其上的第二开孔，该第二开孔具有第二直径和第二中心点，该第二直径小于第一直径，该第一和第二中心点位于一公共轴上，该光源位于椭圆反射器的焦点处，该光源也位于所述公共轴上，椭圆反射器反射光源发出的光，被反射的光通过第一和第二开孔，该第一和第二反向反射器定位成使得光源发出的光被朝向光源反射返回。另外还提供一种光投射器，其包括投射光束的光源和可在第一位置、第二位置以及多个中间位置之间移动的光学元件，在所述第一位置，光束不会照射到光学元件上，在所述第二位置，所有光束照射在光学元件上，而在所述中间位置，光束的一部分照射在光学元件上，其中光学元件由多个径向分割的子元件构成。

该专利申请描述了冷却叶片，这些冷却叶片向反射器机械连接，冷却叶片围绕反射器。在该反射器和冷却叶片之间不存在空气间隙。因此在反射器和冷却叶片之间不可能存在空气流。盘片之间只发生有限的对流空气-冷却。

DE G 8620537.4描述了一种灯具，其包括柔性光导材料，所述光导材料可以是多个玻璃光纤，用于将光从光源传导到台面上光要照射的位置。在这个发明中，光源位于形成在一堆冷却盘片中的腔中。冷却盘片的形式显示反射器可以位于腔中。反射器可以具有设置在该反射器内的前置(prefixed)的灯泡，该集成单元具有基座，在该基座处灯连接被压入插座中。具有反射器和源的整个光源置于送风装置所产生的空气流中，该送风装置沿盘片送风。

这一发明可能对于使用在比如写字台上的光源是非常有效的。但是在写字台上，其可能也有缺陷，因为冷却设备连续工作。这导致的噪声会干扰到在写字台上工作的人。在该德国的申请文件中没有在光源基座的降温方面作出尝试。

WO2005/095853涉及一种包括光源的光源模块，所述光源模块包括冷却光源基座的冷却装置，该光源模块还包括二向色反射器，其中至少一个散热器围绕该二向色反射器。该光源模块至少包括第一散热器，其中该第一散热片包括多个盘片，这些盘片形成为在它们之间具有空气间隙，盘片包括用于二向色反射器的至少一个开口，盘片围绕二向色反射器径向地设置，其中盘片之间的空气间隙被定向为几乎垂直于光源模块的中心轴。因此，可以实现绝大部分在二向色反射器的方向辐射的红外光在散热器的盘片中被吸收，并且由于盘片的方向垂至于灯模块的主轴，所以盘片将热量沿径向传导到盘片的外表面。

US7175317和US 6578991涉及用于对一部分需要冷却而其它部分不需要冷却类型的灯泡进行冷却的***和方法。偏转器组件通过反射器耦接到灯泡，以仅对一部分进行冷却。

发明内容

本发明的目的是实现对照明设备或投射器(projector)中的灯的非常有效的冷却。本发明的另一个目的是将灯的电连接冷却到低于光源温度的温度。

如果通过送风***产生的至少一个受迫空气流作进一步改进，这可以通过提供一种用于照明设备的光源模块来实现，该光源模块包括光源，该光源通过光源基座被连接，该光源模块包括用于冷却所述光源和光源基座的冷却装置，该光源模块进一步包括二向色反射器，其中至少一个散热器围绕所述二向色反射器，所述散热器包括多个盘片，所述盘片被形成为在它们之间具有空气间隙，所述盘片之间的空气间隙被定向为几乎垂直于所述光源模块的中心轴，所述散热器在盘片形成的散热器与所述二向色反射器之间形成有空气间隙，所述盘片形成的散热器朝向盘片之间的所述空气间隙开口。该送风***布置在照明设备壳体中，所述送风***通过管路连接，所述管路终止于导管处，所述导管沿朝向光源的方向引导空气流。

通过在送风单元和气流被用于冷却的实际位置之间使用管路进行连接，送风***可以在用于将空气吸入送风单元的出口可以位于相对较冷的位置的情况下工作。这使得吸入的空气具有尽可能低的温度。特别是，如果送风装置布置在接近光源的位置，则送风***抽入的空气的温度相对较高，这样会降低冷却***的效率。尤其在照明设备中，吸气发生在投射器的前端会比较重要，因为吸气会导致对其他光学部件的进一步冷却。这可以是比如遮光片，或者可以是用来改变光的颜色的彩色挡光片(colour flag)。在这些区域中吸气会导致外部空气进入投影仪，从而进一步冷却这些部件。在照明设备中将送风单元向前移还使得可获得用于设置送风单元的实际空间。靠近光源处，最有可能的是反射器，并且还需要靠近光源和靠近投影仪的大的散热器。

通过使用管路，可以将空气流直接引导至它被使用的地方。这将减少照明设备中的总的气流，从而进一步减小气流产生的噪声。

优选至少一个受迫空气流朝向光源基座被引导。在光源中对于冷却最关键的位置之一是光源基座。光源基座中温度升高会导致电连接的氧化。连接到光源内部的电线的氧化会将光源的寿命缩短至50％。因此，如果在光源基座实现有效的冷却，则仅此就可以很大地增加光源的寿命。照明设备中增加光源的寿命是非常重要的，因为要更换高于台架(stage)的操作位置上的照明设备中的光源是很复杂的。因此增加光源的寿命是很重要的。

此外，优选至少一个受迫空气流被朝向光源顶部电连接引导。光源有不同的类型。一种广泛使用的光源具有从两端朝向光源本身的电连接。这可能导致电连接相对较长，其中电连接被制造为穿过玻璃以保持连接的气密性。但是同时，在具有顶端底部电连接的光源中，冷却光源的顶部连接也是很重要的。

在本发明的优选实施例中，至少两个方向相对的受迫空气流被引导向光源基座，其中至少两个方向相对的受迫空气流被引导向光源顶部电连接。通过使用更多方向相对的受迫空气流，可以在照明设备中发生冷却的位置上产生空气湍流。在光源基座中从至少两个不同方向送风会在光源周围产生非常湍急的气流。从而可以对反射器内部进行冷却。

光源基座可布置在腔中，其中该腔包括至少两个用于受迫空气的方向相对的导管，所述腔包括通往反射器内部的出口和位于二向色反射器和盘片形散热器之间的空气间隙的出口。从不同方向将空气送入位于反射器下面的腔中，会在该腔中产生的空气湍流。从而该腔会导致在反射器和散热器之间的空气间隙中产生空气湍流。该空气湍流可导致对散热器的更有效的冷却。这是因为空气湍流可从盘片形成的散热器中的开口中流出。

该光源模块在光路中可包括至少一个热过滤器，其中该热过滤器朝散热器反射红外光。由此阻止了带有红外光的光束，否则会导致在其它光学部件中，如遮光片和彩色滤光片中，产生热量。

形成散热器的盘片之间的空气间隙包括收集红外辐射的光阱(lighttrap)。红外光被收集在散热器中而没有通过散热器被辐射到光源外部是很重要的。通过利用光阱，红外光会辐射光阱，且只有那些在盘片的内壁上被多次反射的红外光离开散热器。这种多次反射可以将红外光的能含量(energycontent)降低到可接受的水平。

受迫空气流由几乎圆锥形的导管引导，以增加空气流离开导管时的速度。通过使用圆锥形导管，可以增加空气的速度，同时将空气流沿朝向例如光源基座的方向集中。如果比如两个高速空气流指向光源周围的同一个点，则在空气流接触之处产生空气湍流。该空气湍流增加冷却效果，主要是反射器内部的区域或设置在光源基座周围的腔中的冷却效果。

优选径向送风机中的出口开口具有缩小的开口面积，以避免空气沿朝向出口管路的壁的方向流动，其中出口管路具有开口面积与送风机的开口面积几乎相同的出口开口，管路终止于指向光源的导管处。由此减小送风机中产生噪声。令人惊讶的是，在送风机的出口处的压力增大。

在另一个实施例中，光源模块包括光源和光源基座，其中散热器通过盘片形成的散热器将绝大部分热量传导到朝向该光源模块外部的径向方向，其中盘片定向为几乎垂直于光源模块的中心轴，该光源模块在二向色反射器和盘片形成的散热器之间包括空气间隙，其中二向色反射器和盘片形成的散热器之间的所述空气间隙对朝向盘片之间的空气间的隙空气流开放，其中该光源基座布置在壳体中，该壳体围绕光源基座，被加热的空气从该壳体通过出口向二向色反射器和盘片状散热器之间的空气间隙流动，其中送风装置产生至少一个受迫空气流，该送风装置产生来自照明设备壳体的空气流，其中空气流通过管路和导光沿朝向光源的方向被吹送。使用管路和导管，可以将空气流直接引导至出现临界温度(critical temperature)的光源和光源基座处。

在本发明的另一实施例中，至少两个送风装置产生空气流，送风装置的速度由调节装置调节，其中送风装置的速度可独立调节，送风装置至少某些时间段内被调节，从而以不同速度工作。

通过改变送风装置的速度，空气流相遇处的空气湍流会非常不同。通过改变空气的速度，反射器内部或位于反射器下面的腔中的绝大部分湍流量总是在变化，从而提高冷却效果。通过改变空气流的速度，完全避免了由于局部气流区域缩减而导致的光源后面的某些区域被加热的情况。通过改变空气流的速度，可以提高冷却效果而不增加冷却需要的能量。

附图说明

图1示出了从前方观察到的光源模块2。

图2示出了从侧面观察到的用于照明设备的光源模块2。

图3示出了光源模块的截面图。

图4示出了光源模块的三维图。

图5示出了送风单元的截面图。

图6示出了送风单元的相同实施例的三维图。

具体实施方式

图1示出了从前方观察到的光源模块2。该光源模块2包括具有圆锥形侧区域6的壳体4和红外反射光学过滤器8。此外，示出了空气入口14。

图2示出了从侧面观察到的用于照明设备的光源模块2。在该图中，壳体4、圆锥形部分6和红外光学过滤器8也被示出。此外，示出了用于光源基座的另一壳体12以及盘片10。图2还示出了用于空气入口的连接管14，该连接管14延伸为被分成管路16和18的歧管(manifold)。

图3示出了光源模块2的截面图。该光源模块包括如前面描述的相同的部件，但在该图中特别地示出了红外过滤器8。进一步可以看到散热器、盘片10和用于光源基座的壳体12。空气入口14也被示出。这些空气入口14朝向管路16和18连接到歧管19。该光源模块22具有顶部连接20和连接在光源基座25中的连接24。该光源基座25布置在腔27中，在该腔27中导管26被示出。其它导管26被定向为朝向光源顶部连接20。在盘片10的内部和反射器23之间，示出开口29。

在操作中，从送风装置产生的空气流过管路14，进一步通过歧管19进入管路16和18，并且进一步进入到导管26。该管路18导向布置在腔27中的导管26。在该腔27中，两个空气流相遇，导致在腔27中产生空气湍流。这在光源基座以及在光源电连接24处产生非常有效的冷却。流入到腔27中的空气部分被引导进入到反射器23内部的空间，部分通过盘片10和反射器23之间的开口29。通过这两种方式到达外面，空气流被扰动。此外，流过管路16进入导管26的空气被定向为朝向反射器的顶部连接。空气在顶部连接20附近相遇，这在反射器23内部产生空气湍流。在反射器内部，该湍流的速度进一步加速，因为反射器内部的空气由于空气温度快速升高而膨胀。因此，在反射器3内部以外产生了强空气流。从而实现了对光源22的有效冷却。

图4示出了光源模块2的三维图，其示出了与之前所描述的相同的元件。

图5是示出了送风单元100的截面图，该单元包括布置在壳体104中的旋转送风机102。出口106通过一***件108被减小，该***件108将出口106减小到开口面积与导管110和导管112几乎相同。

减小径向送风机的出口开口使得通过开口106离开的空气几乎是层流流动的。这很简单，因为离开旋转送风轮102的空气几乎是沿切向离开的。该***件108产生一种状态，即，其中流动通过出口106的空气绝大部分是沿着朝向导管112的方向的。这减小了在送风单元100中产生的噪声。但意外的是，其同时也导致了在出口处具有更高的压力。

图6示出了在图5中示出的送风单元100的同一实施例的三维图，但现在以开放图片(open picture)的方式示出。

Claims (8)

1.一种用于照明设备的光源模块（2），其包括光源（22），该光源（22）通过光源基座（25）被连接，该光源模块（2）包括用于冷却所述光源（22）和光源基座（25）的冷却装置，该光源模块（2）进一步包括二向色反射器（23），其中至少一个散热器围绕所述二向色反射器（23），所述散热器包括多个盘片（10），所述盘片（10）被形成为在盘片（10）之间具有空气间隙，所述盘片（10）之间的空气间隙被定向为几乎垂直于所述光源模块（2）的中心轴，所述散热器在盘片形成的散热器与所述二向色反射器（23）之间形成有空气间隙，所述盘片形成的散热器朝向盘片（10）之间的所述空气间隙开口，其特征在于：通过送风***产生至少一个受迫空气流，该送风***位于照明设备壳体内，所述光源基座（25）位于一腔（27）中，该腔（27）包括用于受迫空气的至少两个方向相对的导管（26），所述送风***通过至少一个管路（14，16，18）被连接，所述管路（14，16，18）在所述至少两个方向相对的导管（26）处终止，所述导管（26）沿着朝向光源（22）的方向引导空气流，其中至少两个方向相对的受迫空气流被朝向所述光源基座（25）引导，其中该至少两个方向相对的受迫空气流被朝向光源顶部电连接（20）引导。

2.如权利要求1所述的光源模块，其特征在于：所述腔（27）包括通往所述反射器（23）内部和位于所述二向色反射器（23）和所述盘片形成的散热器之间的空气间隙（29）的出口。

3.如权利要求1-2中任一项所述的光源模块，其特征在于：所述光源模块在光路中包括至少一个热过滤器（8），该热过滤器（8）朝所述散热器反射红外光。

4.如权利要求1-2中任一项所述的光源模块，其特征在于：形成所述散热器的盘片（10）之间的所述空气间隙包括用于收集红外辐射的光阱。

5.如权利要求1-2中任一项所述的光源模块，其特征在于：所述受迫空气流由几乎圆锥形的导管引导，从而提高空气流离开所述导管的速度。

6.一种通过空气流冷却光源模块的方法，其中光源模块（2）包括光源（22）和光源基座（25），其中散热器通过盘片形成的散热器将绝大部分热量传导到朝向所述光源模块外部的径向方向，其中盘片（10）定向为几乎垂直于光源模块（2）的中心轴，其中所述光源模块（2）包括位于二向色反射器（23）和盘片形成的散热器之间的空气间隙（29），其中所述二向色反射器和盘片形成的散热器之间的所述空气间隙（29）对朝向所述盘片（10）之间的空气间隙的空气流开放，其中所述光源基座（25）位于一壳体中，该壳体围绕所述光源基座（25），被加热的空气从该壳体通过一出口朝向所述二向色反射器和所述盘片形成的散热器之间的空气间隙（29）流动，其特征在于：送风装置（100）产生至少一个受迫空气流，该送风装置产生来自照明设备壳体的空气流，该空气流通过管路（14，16，18）和导管（26）沿朝向光源（22）的方向被吹送，其中至少两个方向相对的受迫空气流被朝向所述光源基座（25）引导，其中该至少两个方向相对的受迫空气流被朝向光源顶部电连接（20）引导。

7.如权利要求6所述的通过空气流冷却光源模块的方法，其特征在于：被朝向光源（22）的电连接（20，24）引导的所述方向相对的空气流中的至少两个在该光源（22）的电连接（22，24）的周围产生空气湍流。

8.如权利要求6或7所述的通过空气流冷却光源模块的方法，其特征在于：至少两个送风装置产生空气流，其中所述送风装置的速度通过调节装置被调节，其中所述送风装置的速度独立调节，其中所述送风装置至少在某些时间段内被调节，从而以不同速度工作。

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