一种照明器冷却装置及方法与流程

本发明涉及照明器冷却技术领域，尤其涉及一种照明器冷却装置及方法。

背景技术：

近年来，无人机挂载探照灯正被广泛应用海事救援、人员搜救和环境勘察作业等领域，将大功率照明器搭载于无人机，结合无人机体型小、飞行速度快、使用方便等优点，可帮助搜救人员在黑暗的夜晚迅速找到等待救援的灾民，或者在火场附近高温、高湿的环境下进行勘察作业，帮助勘察火势及人员被困情况，为搜救提供宝贵的现场信息及最佳救援时机，具有广阔的市场应用前景。

无人机挂载的照明器在夜间使用时，工作初期发热功率较小，而正常工作时功率急剧升高且维持时间较长，随着照明器功率的提高，照明器发热现象愈发明显，不仅影响照明器正常作业，还会缩短照明器使用寿命。为保证大功率照明器的照明性能及使用寿命，在大功率照明器中往往设置有独立的散热装置。由于无人机机载负荷和搭载空间的限制，搭载于无人机的照明器散热装置在满足散热需求的同时还需满足机载约束。然而传统的热管理方式，诸如风冷、水冷和半导体冷却等，不仅散热能力有限，而且散热装置结构复杂，散热部件质量大，不适合搭载于无人机。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种照明器冷却装置及方法，解决现有的照明器散热装置存在的结构复杂，散热能力有限的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种照明器冷却装置，包括照明器以及与所述照明器安装连接的散热机构，所述散热机构包括散热腔体、多孔骨架以及多孔介质，所述多孔骨架设置于所述散热腔体中，所述多孔介质填充于所述多孔骨架的孔隙中，所述多孔骨架和多孔介质分别采用相变材料制成。

进一步地，所述多孔介质的熔点低于或等于所述多孔骨架的熔点。

进一步地，所述多孔骨架的表面设有金属镀层。

具体地，所述散热腔体为一端开口的腔体结构，所述散热机构还包括腔体盖板，所述腔体盖板安装于所述散热腔体的开口处。

具体地，所述照明器与所述腔体盖板在所述散热腔体上相对设置。

具体地，所述腔体盖板与所述散热腔体之间安装有密封圈，所述腔体盖板或所述散热腔体上设有用于安装所述密封圈的密封凹槽。

进一步地，所述散热机构安装于所述无人机云台；所述无人机云台与所述腔体盖板之间设有隔热板。

具体地，所述散热腔体与所述照明器之间还设有热扩展凸台。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种照明器冷却方法，该方法采用上述的照明器冷却装置，该方法包括如下步骤：

s1、照明器工作时产生的热量传导至散热腔体内部；

s2、所述散热腔体内部的多孔骨架和多孔介质分别吸热相变，实现所述照明器的冷却；

s3、所述照明器工作结束后，随着温度降低，所述散热腔体内部的多孔骨架和多孔介质分别冷却固化，完成一次工作周期。

进一步地，当所述多孔介质的熔点低于所述多孔骨架的熔点时，在步骤s2中，所述散热腔体内部的温度首先达到所述多孔介质的相变温度，所述多孔介质首先吸热相变，实现所述照明器的初步冷却；当所述多孔介质全部完成相变后，所述照明器继续工作，所述多孔骨架继续吸收热量，当温度达到所述多孔骨架的相变温度后，所述多孔骨架吸热相变，实现所述照明器的进一步冷却；

在步骤s3中，所述照明器工作结束后，随着温度降低，所述多孔骨架首先固化，然后所述多孔介质逐渐固化。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的照明器冷却装置及方法，通过在照明器上安装散热机构，通过在散热腔体中设置多孔骨架，在多孔骨架的孔隙中填充多孔介质，不仅装置结构简单紧凑，而且多孔骨架和多孔介质分别采用相变材料制成，使得多孔骨架和多孔介质能够在照明器工作时分别吸热相变，从而实现对照明器的高效冷却。

本发明提供的照明器冷却装置及方法，当多孔介质与多孔骨架分别采用熔点不同的相变材料，且多孔介质的熔点低于多孔骨架的熔点时，使得多孔介质首先吸热相变，实现对照明器的初步冷却，然后多孔骨架继续吸热相变，实现对照明器的进一步冷却，由此实现对大功率照明器的持续冷却，也可以有效应对多次热冲击，进一步提高了照明器的散热效果。

本发明提供的照明器冷却装置及方法，适用于无人机搭载的大功率照明器冷却工作，实现与无人机工作时间的完美契合，有效解决了传统照明器散热技术难以与无人机进行搭载的问题，不仅为照明器的连续作业提供保障，而且可以助力于延长无人机的续航时间，具有重大应用前景和推广价值。

附图说明

图1是本发明实施例照明器冷却装置的结构示意图；

图2是本发明实施例照明器冷却装置中散热机构与照明器的安装结构图；

图3是本发明实施例照明器冷却装置中散热机构与照明器的爆炸结构图。

图中：1：照明器；2：散热腔体；3：多孔骨架；4：多孔介质；5：腔体盖板；6：隔热板；7：无人机云台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明实施例提供一种照明器冷却装置，包括照明器1以及与所述照明器1安装连接的散热机构，所述照明器1与所述散热机构之间可拆卸安装。

其中，所述散热机构包括散热腔体2、多孔骨架3以及多孔介质4，所述多孔骨架3设置于所述散热腔体2中，所述多孔介质4填充于所述多孔骨架3的孔隙中。所述多孔骨架3和所述多孔介质4分别采用相变材料制成，所述多孔骨架3和所述多孔介质4能够在吸收热量后分别发生相变。

本申请所述的照明器冷却装置，所述照明器1工作时产生的热量能够传递至所述散热腔体2内部，使得所述多孔骨架3和所述多孔介质4分别在吸热后发生相变，从而实现对所述照明器1的高效冷却，而且装置结构简单紧凑，拆装方便，维护便利，能够用于各种大功率照明器具的冷却散热。

在本申请的具体实施例中，所述多孔介质4的熔点可以与所述多孔骨架3的熔点相同，使得所述多孔骨架3和所述多孔介质4在吸热后能够同时发生相变。

在本申请的具体实施例中，所述多孔介质4的熔点可以低于所述多孔骨架3的熔点，使得所述多孔介质4和所述多孔骨架3在吸热先后发生相变，实现对所述照明器1的持续冷却，为所述照明器1的连续照明作业提供保障，此外还可以有效应对照明器工作过程中遭遇的多次热冲击。

在本申请的具体实施例中，所述多孔介质4可以采用单一的变材料制成，也可以采用复合相变材料，也即所述多孔介质4可以采用两种或两种以上熔点不同的相变材料复合而成。

当所述多孔介质4采用复合相变材料时，构成所述多孔介质4的任一相变材料的熔点均不高于所述多孔骨架3的熔点。而在所述照明器1工作时，构成所述多孔介质4的各相变材料能够在吸热过程中先后依次进行相变，从而进一步实现对所述照明器1的持续冷却。

在本申请的具体实施例中，所述多孔骨架3所采用的相变材料以及所述多孔介质4所采用的相变材料都具有热导高、体积潜热大、体积膨胀率低，冷却效率高的特点。而且所述多孔骨架3所采用的相变材料以及所述多孔介质4所采用的相变材料可以根据实际使用需求而设置。例如，所述多孔骨架3可以采用铋或铋铟合金或铋铟锡合金制成。所述多孔介质4可以采用镓或镓铟合金或镓铟锡合金等熔点较低的金属相变材料制成，也可以采用非金属相变材料制成。

在本申请的具体实施例中，所述多孔骨架3的表面设有金属镀层，也即，所述多孔骨架3封装在所述金属镀层内。所述金属镀层具有一定强度，用于在所述多孔骨架3吸热相变熔化后，分隔所述多孔骨架3的相变材料与所述多孔介质4的相变材料，从而维持所述多孔骨架3的结构与形状。

其中，可以根据实际使用情况选择不同金属在所述多孔骨架3的表面进行镀层。在本实施例中，所述金属镀层优选铜镀层，采用电镀或化学镀的工艺在所述多孔骨架3的表面形成镀层。

在本申请的具体实施例中，所述散热腔体2为一端开口的腔体结构，所述散热机构还包括安装于所述散热腔体2开口处的腔体盖板5，所述照明器1与所述腔体盖板5分别安装于所述散热腔体2的相对两侧。

其中，所述散热腔体2可以采用不锈钢或铜或金刚石与铜的复合材料制成。所述散热腔体盖板5可以采用不锈钢或铜或金刚石与铜的复合材料制成。在一种优选实施例中，所述散热腔体2和所述散热腔体盖板5均采用铜制成。

在本申请的具体实施例中，所述照明器1与所述散热腔体2之间通过可拆卸连接件进行连接，所述散热腔体2与所述散热腔体盖板5之间通过可拆卸连接件进行连接，从而便于拆装与维护，各零部件便于更换，便于按需定制，灵活性强，工作寿命长，稳定可靠。

在本申请的具体实施例中，所述腔体盖板5与所述散热腔体2之间安装有密封圈，所述腔体盖板5或所述散热腔体2上设有用于安装所述密封圈的密封凹槽。其中所述密封圈可以采用丁腈橡胶或硅橡胶或氟橡胶或金属橡胶制成。通过设置所述密封圈，可以对吸热相变后的液态相变材料进行密封。

在本申请的具体实施例中，所述散热机构安装于所述无人机云台7。具体为，所述散热腔体2、所述腔体盖板5均通过可拆卸连接件所述无人机云台7进行连接，便于所述散热机构与所述无人机云台7进行拆装。

其中，所述散热机构能够随所述无人机云台7的运动而运动，也即，可以通过所述无人机云台7来调整所述照明器1的照明角度，进而增强所述照明器1的环境适应性。

在本申请的具体实施例中，所述无人机云台7与所述腔体盖板5之间还设有隔热板6，用以减小所述照明器1散热时对无人机云台7的影响，降低维护成本。

在本申请的具体实施例中，在所述散热腔体2与所述照明器1之间还设有热扩展凸台(图中未示)，用于将所述照明器1的热量更有效地传导至所述散热腔体2内部。

在本申请的具体实施例中，所述照明器1可以采用大功率led阵列或金卤灯或激光灯，具体选取依据可以根据不同用途的光照度要求确定。

本发明实施例所述的照明器冷却装置，结构紧凑，安装所需空间较小，拆装方便，维护便利，环境适应性强，便于更换零部件，便于按需定制，灵活性强，工作寿命长，稳定可靠。由于所述多孔骨架3和所述多孔介质4分别采用相变材料制成，使得所述多孔骨架3和所述多孔介质4能够在吸收所述照明器1工作产生的热量后发生相变，从而实现对所述照明器1的高效冷却，能够用于各种大功率照明器具的冷却散热，尤其适用于无人机搭载的大功率照明器冷却散热。

本发明实施例还提供了一种照明器冷却方法，该方法采用上述实施例的照明器冷却装置，该方法具体包括如下步骤：

s1、照明器1工作时产生的热量传导至散热腔体2内部。

s2、所述散热腔体2内部的多孔骨架3和多孔介质4分别吸热相变，实现所述照明器1的冷却。

s3、所述照明器1工作结束后，随着温度降低，所述散热腔体2内部的多孔骨架3和多孔介质4分别冷却固化，完成一次工作周期。

进一步来说，当所述多孔介质4的熔点与所述多孔骨架3的熔点相同时，在步骤s2中，所述多孔介质4与所述多孔骨架3吸热后同时逐步发生相变。

在步骤s3中，所述照明器工作结束后，所述多孔骨架3与所述多孔介质4同时逐渐固化。

进一步来说，当所述多孔介质4的熔点低于所述多孔骨架3的熔点时，在步骤s2中，所述散热腔体2内部的温度首先达到所述多孔介质4的相变温度，所述多孔介质4首先吸热相变，实现所述照明器1的初步冷却。当所述多孔介质4全部完成相变后，所述照明器1继续工作，所述多孔骨架3继续吸收热量，当温度达到所述多孔骨架3的相变温度后，所述多孔骨架3吸热相变，实现所述照明器1的进一步冷却。

在步骤s3中，所述照明器1工作结束后，随着温度降低，所述多孔骨架3首先固化，然后所述多孔介质4逐渐固化。

本发明实施例所述的照明器冷却方法，通过所述散热腔体2内部多孔骨架3和多孔介质4的相变吸热，能够实现对大功率照明器1的高效冷却，不仅能够有效应对照明器1工作过程中遭遇的多次热冲击，而且为所述照明器1的连续作业提供保障，同时可适用于无人机搭载的大功率照明器具的冷却散热，实现与无人机工作时间的完美契合，具有重大应用前景和推广价值。

综上所述，本发明实施例所述的照明器冷却装置及方法，通过在照明器上安装散热机构，通过在散热腔体中设置多孔骨架，在多孔骨架的孔隙中填充多孔介质，不仅装置结构简单紧凑，而且多孔骨架和多孔介质分别采用相变材料制成，使得多孔骨架和多孔介质能够在照明器工作时分别吸热相变，从而实现对照明器的高效冷却。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。