[发明专利]一种大功率光源的热管理系统

说明书

本发明公开一种大功率光源的热管理系统，包括光源系统、涡流管单元和冷却气管路，涡流管单元的冷端通过冷却气管路与光源系统连接。本发明的技术方案，外部的压缩气体可以从涡流管单元的喷嘴进入涡流管单元，经喷嘴内膨胀加速后，一部分热气流从涡流管单元的热端排出，一部分气流沿涡流管单元的中心线返回形成冷气流，并从冷端排出冷却气体，冷却气体可以通过冷却气管路排出至光源系统中，从而实现对光源进行散热的目的，由于从冷端排出的冷却气体温度可以达到很低，当大功率光源应用于低温环境时，从冷端排出的低温冷却气体可以对光源系统进行散热，从而满足低温环境中大功率光源的散热需求，实现低温环境的光源系统的热管理。

技术领域

本发明涉及一种热管理系统，特别涉及一种应用于低温环境中的大功率光源的热管理系统。

背景技术

LED光源的传统风冷散热方案由风扇和散热器组成，当LED光源的功率密度很大时，该方案无法满足散热需求；

LED光源的传统液冷散热方案由水冷头、水、水泵、管道和冷排组成，与传统风冷原理一样，通过强化对流换热进行散热，且水的比热容较空气的大，热负载能力高，但是在温度低于零度的情况，水会发生冷凝，从而使液冷方案失效；市面上也有低于零度的冷却液，但它们一方面十分昂贵，另一方面导热系数为空气的3～5倍，主要的散热机理是气液相变带走热量，相变散热的系统结构更复杂，对密封性要求更高。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率光源的热管理系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种大功率光源的热管理系统，包括光源系统、涡流管单元和冷却气管路，

涡流管单元的冷端通过冷却气管路与光源系统连接，涡流管单元的冷端通过冷却气管路将冷却气体排出至光源系统中。

本发明的技术方案，外部的压缩气体可以从涡流管单元的喷嘴进入涡流管单元，经喷嘴内膨胀加速后，一部分热气流从涡流管单元的热端排出，一部分气流沿涡流管单元的中心线返回形成冷气流，并从涡流管单元的冷端排出冷却气体，冷却气体可以通过冷却气管路排出至光源系统中，从而实现对光源进行散热的目的，由于从涡流管单元的冷端排出的冷却气体温度可以达到很低，当大功率光源应用于低温环境(如-50℃～0℃)时，从涡流管单元的冷端排出的低温冷却气体可以对光源系统进行散热，从而满足低温环境中大功率光源的散热需求，实现低温环境的光源系统的热管理。

在一些实施方式中，光源系统可以包括灯板、散热器和风扇，灯板设在散热器的一端，风扇设在散热器的另一端，涡流管单元的冷端通过冷却气管路排出的冷却气体流经风扇和散热器对灯板进行散热。由此，涡流管单元的冷端排出的冷却气体流经风扇和散热器，实现对灯板进行散热的目的，散热器可以增大灯板的散热面积，风扇可以加快灯板、散热器与冷却气体之间的热交换速度，进一步提高散热效率。

在一些实施方式中，涡流管单元的数量可以是多个，多个涡流管单元串联连通。由此，根据散热需求，多个涡流管单元串联嵌套在一起可以使排出至光源系统中的冷却气体的温度达到很低，如-46℃。

在一些实施方式中，光源系统还可以包括罩体，冷却气管路的一端与涡流管单元的冷端连通，冷却气管路的另一端与罩体的一端连通，风扇设在罩体的另一端上。由此，罩体可以将从冷却气管路排出的冷却气体收聚在一起，然后集中对灯板进行散热，提高散热效率，可以防止部分冷却气体逸散。

在一些实施方式中，灯板可以是LED灯板。由此，LED灯节能、环保、显色性与响应速度好。

在一些实施方式中，光源系统还可以包括镜片模组，镜片模组位于灯板的上方，灯板发出的光通过镜片模组传播出去。由此，镜片模组可以保证在光源的有效光斑面积内光强分布的均匀性。

在一些实施方式中，还可以包括低温防护箱，光源系统容置在低温防护箱中。由此，低温防护箱能够确保光源系统可以处在正常工作的温度环境中。