[发明专利]LED冷却系统

说明书

相关申请

本申请，作为一份完整的发明专利申请，要求于2011年9月5日提交的美国临时专利申请61/531,059的优先权。

技术领域

本发明一般地涉及一种自动化的照明设备，特别是采用高强度LED光源的照明设备。更具体地，涉及用于冷却光源的系统和方法。

背景技术

在娱乐场所和建筑照明市场中，带有自动化及远程控制功能的照明设备众所周知。这样的产品通常被用在剧场、电视演播室、音乐会现场、主题公园、夜总会等场所。典型的产品将为照明设备的摇摄和俯仰功能提供控制，允许操作者控制照明设备所指向的方向，并且因此控制舞台或演播室中光束的位置。这种方位控制经常是通过沿两条正交转动轴线(通常称为摇摄轴线和俯仰轴线)对照明设备的方位进行控制来实现。许多产品提供对其它参数的控制，例如强度、颜色、焦距、波束尺寸、波束形状和波束图案。波束图案常常是由被称为前景的模板或幻灯片提供，可以是钢制品、铝制品或玻璃刻蚀图案。这种由Robe Show Lighting制造的产品，例如ColorSpot700E，是典型的现有技术。

图1示出一种典型的多参数自动化照明系统10。所述系统一般包括多个多参数的自动化照明设备12，其中每个自动化照明设备一般装载包括光源(未示出)、光调制器、耦合到机械驱动系统和控制电器(未示出)的电动机。除被直接连接到主电源或经由配电系统(未示出)连接到主电源外，每个照明设备被串联或并联地由数据链路14连接到一个或多个控制台15。所述自动化照明系统10通常由操作者通过控制台15进行控制。因此，为实现这种控制，所述控制台15和各个独立的照明设备一般包括作为机电控制系统的一部分的电子电路，所述机电控制系统用于控制自动化照明参数。

图2示出现有技术中一种采用高压气体放电(HID)灯的自动化照明设备12。所述HID灯21包括发光的弧光或等离子体光源22。发出的光由反射器20通过光圈或快门24进行反射和控制。结果形成的光束可被光学器件26进一步约束、成型、着色和过滤，所述光学器件26可以包含二向色滤光片、调光百叶窗、以及其它本领域中众所周知的光学器件。最终的输出光束被传送通过输出透镜28和31，输出透镜28和31形成变焦透镜系统。典型的采用HID型灯的照明设备使用一个热镜46，所述热镜46是一个使可见光透射并使不可见的辐射能量反射的窗口。

现有技术中自动化照明设备用各种各样的技术作为光学系统的光源。例如，众所周知的是，采用白炽灯、高压气体放电(HID)灯、等离子体灯、以及LED作为这种照明设备的光源。许多这种光源需要冷却以在可接受的运行温度范围内以维持运行。图3示出一种现有技术实例中灯的光源30和其主要部件。所述灯30可以包括一个密闭的石英外壳37，该石英外壳37具有一般由坞制成的两个电极34和35。在运行过程中，电弧在电极34和35之间被激发，从而产生高温等离子体并发光。关于发光的机理和化学过程超出本专利的范畴，与本发明的改进之处无关。照明设备设计者必须开发一个为所述光源30的部件维持期望温度的冷却系统。对于任意冷却系统，进一步的约束是必要的，以避免与反射器31形成干扰，或与从灯发出的、或者从反射器31反射回的光束形成干扰。

图4示出一种更进一步的现有技术中的自动化照明设备的冷却系统，以设法使光源30(尤其是灯外壳37、灯夹32和33)维持在合适的温度。在这种设计中，一个或多个风扇41被引导入反射器31中，以这样的方式引导外部冷却空气环绕在灯30周围。冷却空气可以如图中所示直接被引导在所述灯上，或者可以被定向为一定角度，从而在所述灯周围形成空气涡流。

现有技术中没有一种系统可以很好地工作于包含大功率LED发射器阵列的光源上。这样的阵列覆盖了一个广阔的范围，而不是现有技术的灯所提供的单个点光源，并且也不容纳在单个反射器内。虽然采用简单的风扇吹过LED阵列的设计也可以工作，但是噪声较大且体积比较庞大。

有鉴于此，需要一种在自动化照明设备中的大功率LED阵列使用的冷却系统，以使此类阵列在紧凑系统中的冷却得以改进，很好地控制由冷却系统发出的噪声。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中相同附图标记表示相同特征，其中：

图1示出一个典型的自动化照明系统；

图2示出一种现有技术的系统；

图3示出一种在自动化照明设备中的典型的现有技术灯冷却系统；

图4示出一种现有技术的灯冷却系统；

图5示出本发明的一实施例；