CN203490570U - 光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光源，其包括发光器；耦合到发光器的散热器；以及与发光器充分相邻的温度传感器。与温度传感器相关的第一热时间常数小于与散热器的辐射表面相关的第二热时间常数。

Description

光源

技术领域

本实用新型涉及光源，并且特别涉及光源的温度的监控和/或控制。 

背景技术

光源被用于各种应用。例如，可以使用光源来固化油墨、涂料、粘合剂等。光的生成可能伴随着生成相当大量的热。可以在光源上设置散热器以去除热量。然而，故障可能导致光源的温度升高至超过阈值，在高于该阈值时光源可能被损坏。 

附图说明

图1是根据一个实施例的光源的截面图。 

图2是根据一个实施例的带有液体冷却的光源的截面图。 

图3是根据一个实施例的带有被设置在发光器中的温度传感器的光源的截面图。 

图4-6是根据某些实施例的温度传感器在光源中的布置的截面图。 

图7是根据一个实施例示出光源上的各个位置处的温度的图表。 

图8是根据一个实施例示出光源上的各个位置处的温度的另一图表。 

图9是根据一个实施例的温度监控和控制***的框图。 

具体实施方式

将参考附图描述实施例。特别地，在一个实施例中，温度传感器被设置在光源中，以使得温度传感器相对于发光器具有降低的热时间常数。 

图1是根据一个实施例的光源的截面图。在此实施例中，光源10包括被配置为产生光20的发光器12。发光器12也可能产生热22。例如，发光器12可以是紫外线（UV）发光二极管（LED）阵列。在另一示例中，发光器12可以是气体放电灯的阵列。能够产生光的任何设备都可以是发光器12。 

散热器14被耦合到发光器12。该散热器被配置为传递热量远离发光器12。在一个实施例中，在操作中，发光器12产生光20的同时产生热22。然而，在某些情况下，发光器12的温度可能升高。例如，发光器12可能出故 障，散热器14可能变得脱离发光器12等。在另一示例中，诸如液体冷却***、热电冷却器等的冷源可能出故障。结果，发光器12的温度可能升高，并且在温度达到或者超过阈值温度时，发光器12可能被损坏。 

在一个实施例中，温度传感器24被设置成与发光器充分相邻。结果，与温度传感器24相关的第一热时间常数小于与散热器14的辐射表面16相关的第二热时间常数。例如，温度传感器24可以被安装成与发光器12的表面18相接触。在一个实施例中，温度传感器24可以被设置在发光器12和散热器14之间。然而，在其他实施例中，温度传感器24可以被设置在其他位置，例如在发光器12的一侧上。 

因此，热将不会传播到散热器14的相反的辐射表面16上。也就是说，由于发光器12中的温度变化导致辐射表面16处的温度变化的时间常数可以大于发光器12的表面18处的温度变化的时间常数。 

温度传感器24可以是能够感测温度的任何种类的设备。例如，温度传感器24可以是热敏电阻、热电偶、二极管、晶体管或者具有温度依赖特性的任何其他设备。 

尽管温度传感器可以与发光器12相接触，但在一个实施例中，温度传感器24可以被设置在散热器内。例如，散热器14可以具有与发光器12接合的基本连续表面。在散热器14内，温度传感器24可以被设置成偏离于表面18。因此，温度传感器可以仍然与发光器12充分相邻并且相应地具有比在辐射表面16上的传感器更小的热时间常数。 

图2是根据一个实施例带有液体冷却的光源的截面图。在此实施例中，类似于图1的光源10，光源30包括发光器38和散热器32。然而，散热器32还包括液体冷却***。在此实施例中，示出穿过散热器32的管34。可以使用水或者某种其他的冷却流体来冷却发光器38。温度传感器36被设置在管34与发光器38之间。因此，冷却***的散热器可以对温度传感器36的温度灵敏度具有降低的影响。相反，如果温度传感器被设置在散热器32的辐射表面39中，冷却***能够遮掩发光器38中的温度变化。 

图3是根据一个实施例带有被设置在发光器中的温度传感器的光源的截面图。在此实施例中，温度传感器43是发光器42的一部分。例如，温度传感器43可以是发光器42的具有温度依赖特性的组件或电路。例如，组件的阈值电压、电阻、电流等可被用来感测该温度。因为温度传感器43是发光器 42的一部分，所以与温度传感器43相关的热时间常数可以被降低。 

图4-6是根据多个实施例的温度传感器在光源中的布置的截面图。参考图4，类似于上述其他光源，光源50包括发光器54和的散热器52。然而，温度传感器56被设置在散热器的通道58中。 

在一个实施例中，通道58可被填充诸如导热膏、金属环氧树脂等导热复合物。因此，散热器52仍可以与发光器54进行热接触。 

在一个实施例中，通道58可以被发光器充分遮蔽。也就是说，通道58可以在散热器上敞开，但是当散热器52被与发光器54组装在一起时，该通道被充分遮蔽。 

在一个实施例中，通道58可以基本被热绝缘物质填充。例如，气隙或其他绝缘物质可以充分围绕温度传感器56。然而，温度传感器56仍然可以与光源54热接触。结果，在局部区域中的散热器52的热质可以对与温度传感器56相关的热时间常数具有降低的影响。 

参考图5，在一个实施例中，光源70可以包括开口76，该开口可以被设置在散热器中以允许接近温度传感器。例如，电线80可以延伸穿过该开口。在一个实施例中，开口76可以被设置为使得开口不穿透冷却***，诸如图2中的管34。而且，尽管开口76被图示为基本垂直于发光器74的平面延伸，但是开口76也可以在不同的方向延伸。 

参考图6，在一个实施例中，光源82可以包括能够直接安装在散热器84上的发光器86。温度传感器88也可以被安装在散热器84上。特别地，发光器86和温度传感器88可以被安装在表面89上，表面89在散热器84的辐射表面87的相反侧上。因为温度传感器88可以比散热器87的辐射表面更接近发光器86，所以温度传感器88可以更快地响应发光器的温度变化。 

尽管在以上示例中描述了单个温度传感器，但是可以使用任何数量的温度传感器。例如，单个温度传感器可被用于整个光源。在另一示例中，光源的每个发光器可以具有相关联的温度传感器。 

图7是示出根据一个实施例的光源上的各个位置处的温度的图表。该图表示出温度的时间依赖性。使用曲线92示出发光器的升高温度。通过曲线94表示在与发光器充分相邻的温度传感器处感测的温度的时间依赖性。类似地，通过曲线96表示与发光器相距较远（例如在如上所述的散热器的辐射表面上）的温度传感器。 

温度T1表示某一温度，在该温度下发光器可能发生损坏。温度T2是如上所述的温度传感器的温度阈值，超过该阈值发光器可以被关闭。在此实施例中，可以选择阈值以使得发光器的实际温度低于损坏温度T1以适应任何超调（overshoot）。 

为了用具有升高的热时间常数的温度传感器实现相同的指示，由温度T3示出的更低的阈值温度是必要的。因此，在相同的时间t1，可以关闭发光器以使得温度未达到温度T1。然而，对于给定的温度感测灵敏度，较低的阈值导致较大的误差幅度。也就是说，考虑到测量误差，较高的热时间常数导致较长的时间以越过阈值。使用较低的热时间常数，可以更早地作出关闭发光器的决定。 

图8是根据一个实施例示出光源上的各个位置处的温度的另一图表。在此实施例中，图示了到稳态温度的转变。在稳态中，发光器温度100和较低热时间常数的温度传感器的温度102以及较高热时间常数的温度传感器的温度104之间可能存在温差。特别地，该温差可能是与热源即发光器相距的距离的函数。 

在此实施例中，光源温度100可能达到低于损坏温度T1的稳态。温度传感器的温度102可以保持低于阈值T2。相反，即使温度传感器的温度104可以达到较低的稳态，由于较高的热时间常数可能不必要地限制发光器的温度，所以较低的阈值是必要的。结果，因为阈值温度T3被降低以适应有关图6所述的较慢的瞬时响应，所以低于损坏阈值的最大操作温度可以被限制。也就是说，由于上述的瞬时响应阈值，发光器的温度100可以被限制为低于发光器在相反情况下操作的温度。 

图9是根据一个实施例的温度监控和控制***的框图。在此实施例中，***110包括耦合到发光器112的温度传感器114。控制器116被耦合到温度传感器114和发光器112。该控制器被配置为响应于温度传感器114控制发光器112。 

控制器116可以是/可以包括一个或更多个处理器，诸如数字信号处理器、可编程或不可编程的逻辑设备、微控制器、专用集成电路、状态机等。控制器116还可以包括附加电路，诸如存储器、输入/输出缓冲器、收发器、模数转换器、数模转换器等。在又一实施例中，控制器116可以包括此类电路的任何组合。可以使用任何此类电路和/或逻辑在模拟和/或数字硬件、软件、固 件等或其任何组合中实现控制器116。 

在一个实施例中，控制器116可被配置为感测由温度传感器114感测的温度超过阈值温度，并且禁用发光器以进行响应。例如，上面描述的温度T2可以是阈值温度。在另一实施例中，控制器116可被配置为响应于该温度控制发光器112以执行其他动作。例如，如果温度传感器114指示温度已经超过阈值温度，则控制器116可被配置为降低发光器112的驱动电平。 

如上所述，阈值温度可被用来控制发光器112的操作。然而，控制器116可以使用温度的其他方面。在一个实施例中，控制器116可被配置为响应于温度传感器114确定温度变化率。控制器可被配置为响应于该温度变化率禁用发光器112。例如，如上所述，发光器112可以在仍低于损坏阈值的较高的温度下进行操作。温度变化率可被用来确定较高的温度是否仅为较高的稳态，或者是潜在的故障。也就是说，在一个实施例中，温度变化率可以结合温度测量以控制发光器的操作。因为温度传感器114可以具有较低的热时间常数，所以类似于上述温度测量的灵敏度的升高，可以获得温度变化率的更大灵敏度。 

尽管已经描述了特定的实施例，但应该理解本实用新型的原理并不局限于这些实施例。可以进行变型和修改而不偏离随附权利要求所阐述的本实用新型的原理。 

Claims (9)

1.一种光源，其特征在于包括： 

发光器，其具有外表面； 

散热器，其被耦合到所述发光器并且具有与所述发光器的所述外表面接合的连续外表面；以及 

温度传感器，其与所述发光器充分相邻并且接触所述发光器的所述外表面安装，所述温度传感器被设置在所述散热器内。 

2.根据权利要求1所述的光源，其特征在于： 

所述散热器包括流体冷却***；以及 

所述散热器中暴露所述温度传感器的开口被设置在所述流体冷却***之外。 

3.根据权利要求2所述的光源，其特征在于所述温度传感器在所述流体冷却***和所述发光器之间。 

4.根据权利要求1所述的光源，其特征在于： 

所述散热器包括通道； 

所述温度传感器被设置在所述通道中；以及 

所述通道由所述发光器充分遮蔽。 

5.根据权利要求1所述的光源，其特征在于进一步包括： 

控制器，其耦合到所述温度传感器并且被配置为控制所述发光器。 

6.一种光源，其特征在于包括： 

发光器，其具有外表面； 

散热器，其被耦合到所述发光器并且具有与所述发光器的所述外表面接合的连续表面，所述散热器进一步包括流体冷却***；以及 

温度传感器，其与所述发光器充分相邻并且被耦合到所述发光器的所述外表面，所述温度传感器被设置在所述散热器内； 

其中所述散热器中暴露所述温度传感器的开口被设置在所述流体冷却***之外。 

7.根据权利要求6所述的光源，其特征在于与所述温度传感器相关的第一热时间常数小于与所述散热器的辐射表面相关的第二热时间常数。 

8.根据权利要求6所述的光源，其特征在于所述开口在不同的方向延伸。 

9.根据权利要求6所述的光源，其特征在于进一步包括耦合到所述温度传感器和所述发光器的控制器，所述控制器被配置为响应于所述温度传感器控制所述发光器。 

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