一种动植物照明装置的主动散热设备、系统及方法

本发明涉及照明装置的散热设备，尤其涉及一种动植物照明装置的主动散热设备、系统及方法。

背景技术：

1、第四代新光源发光二极管(light emitted diode，led)以其高集成度、高亮度、小体积、效率高、耐振动、绿色节能等优势成为满足人们各种要求的优质特种光源，其广泛应用于照明、显示、交通、景观、医学、动植物生产等各个领域。但是由于现有产品缺乏有效且可靠的散热方案，led的实际使用寿命、发光效率等性能指标并没有达到理想的期望值。led的高集成度、高功率带来高亮度的同时也带来高结温，由于结温过高而导致的led的散热问题是制约led发展的最为关键的问题之一。受制于现有的封装技术，led的光提取效率仅能达到20％左右，大量电能转化为热量导致led的结温过高，使得led的发光效率大幅下降，热应力增大，色温变高，均匀性和一致性变差，led的芯片迅速老化，严重影响led的工作寿命。因此，如何降低led的结温已成为led行业研究的热点问题之一。

2、由于缺乏有效且可靠的散热方案，led的实际使用寿命、发光效率等性能指标并没有达到理想的期望值。据统计分析，55％的led因为芯片温度过高而烧毁。如何简单、可靠、低耗、有效地对led的芯片进行散热，已成为led行业必须攻克的技术难题，led的推广必须选择有效的散热方式。

3、当前液冷散热形式大都不具备自我调节散热的能力，此类散热结构只能实现水泵的启停，使得水泵一经启动便在额定功率下工作，存在较多的能源浪费，降低电机的使用寿命，并且不能对整体散热系统的参数进行监控管理，因此，不便于在实际应用中大规模推广。

4、目前，针对led的散热问题的研究方向主要包括整体结构、加工工艺、制造材料等方面。现有的led的散热方式主要有翅片散热、风扇强制散热、液冷散热技术、热电制冷技术、热柱散热、相变抑制传热、喷射式散热、液态金属散热、离子风散热等。

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6、随着led器件越来越小型化和集成化，散热问题也就显得日渐突出。当前的被动散热方式已经不适合大功率的led的散热。在主动散热方式中，微通道相较于其他散热方式，具有稳定性、可靠性、经济性以及成熟性。

7、公开号为cn108417703a的专利文献公开了一种基于热电制冷及微通道传热的大功率led散热结构，其包括基板、led芯片、热电散热片和微通道换热器，所述led芯片贴装于基板上；所述基板的热端与所述热电散热片的冷端连接，所述热电散热片的热端与所述微通道换热器的冷端连接。该散热结构的微通道属于常规的并联型流道，该类流道虽然结构简单，流动阻力小，但是冷却液在散热器中停留的时间短，无法实现高效率的换热处理，并且各个并联流道之间的流量分布不均，使得热源温差较大。此外，常用的散热结构还会采用串联型流道，串联型流道虽然结构也简单，各个串联流道之间流量分布均匀，但是由于整体流道过长，进出口压降差会变得极大，从而增加驱动泵的功耗，不利于液冷散热系统的长时间使用。

8、因此，针对被动散热型散热结构的不足以及具有常规的串联型流道或并联型流道的主动散热型散热结构的不足，本技术提供了一种能够对照明模块的热量进行充分吸收，从而有效地降低动植物照明装置在工作时的温度的主动散热设备。

9、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

1、针对现有技术之不足，本发明的技术方案提供一种动植物照明装置的主动散热设备，其包括贴附在照明模块上的第一散热组件，所述第一散热组件按照吸收所述照明模块的芯片在工作时产生的热量的方式设置在所述照明模块远离发光单元的一侧，所述第一散热组件包括传热基板，其中，在所述传热基板上开设有能够引导冷却液定向流动的进液流道和多级混合流道，所述进液流道按照在其流道内布设扰流单元的方式提高冷却液的对流换热系数，使得冷却液能够带走与所述进液流道的位置相对应的所述照明模块的中心区域的热量；所述多级混合流道是由多条依次串联的流道按照多条流道的轴线相互并行的方式开设在所述传热基板上的，并且在所述多级混合流道的流道内还设置有能够将冷却液进行分流的子流道，处于同一个流道内的所述子流道是相互并联的。

2、其优势在于，通过设置同时具有并联流道特性和串联流道特性的多级混合流道，冷却液在流道内的流量分布更加均匀，散热效果更强，均温性更好。此外，在进液通道内设置的扰流单元能够对流入流道的冷却液进行分流并产生扰动，使得冷却液的流动状态更加活跃，显著增强了冷却液在与传热基板表面接触时能够具有的对流换热性能，从而更有效地带走照明模块传递至传热基板的热量。

3、根据一种优选的实施方式，所述多级混合流道包括依次串联的第一流道、第二流道、第三流道和第四流道，其中，所述第二流道处于所述第一流道的下游；所述第三流道处于第二流道的下游；第四流道处于第三流道的下游；所述第一流道、第二流道、第三流道和第四流道根据各自所处的上下游位置的不同而将各自的流道尺寸进行梯度式调整，从而提高流入下游流道的冷却液的流速，使得在冷却液发生定向流动的过程中冷却液所具备的换热能力得到提升。其优势在于，通过将串联的流道设置成上宽下窄的形态，使得从上游流道流入下游流道的冷却液的流速由于可容纳空间的缩小而逐渐增大，从而使冷却液能够以更快地流速流经下游流道，进而升高一定温度的冷却液能够以高流速运动的方式弥补其单位量的换热能力的下降，下游区域的流道及冷却液仍然具有一个较高的换热效率。

4、根据一种优选的实施方式，所述第一流道、第二流道、第三流道和第四流道均通过在各自的流道内部沿轴向间隔设置多个分隔块的方式形成若干个尺寸不同的子流道，其中，所述分隔块按照与所处流道的尺寸相匹配的方式被设置为多种尺寸，并且相邻所述分隔块之间的子流道的尺寸沿流道的轴向逐级增大。其优势在于，通过在单个流道内间隔设置多个分隔块，使得流入流道的冷却液能够被分隔块分离出多股液流，从而构建出的并联子流道能够进一步地提高散热设备的散热能力，使得散热设备的均温性更好。

5、根据一种优选的实施方式，分别位于不同流道的所述子流道的尺寸是根据流道所处的上下游位置而逐级变窄的，使得尺寸逐级减小的子流道能够迫使冷却液的流速在从上游流道流向下游流道的过程中得到进一步的提高，使得冷却液所具备的换热能力得到进一步的提升。

6、其优势在于，通过将同一条流道内的分隔块以不等间距的方式进行设置，使得分隔块限定出的子流道根据其所在位置的不同而具备不同的尺寸，使得从上游流入流道的冷却液能够不完全从靠近上游流道的子流道流入下游流道，促使冷却液相对均匀地被分流到相互并联的多个子流道中，从而提高了流道的均温性。

7、本技术的散热结构是以多层递进的方式进行优化的：

8、1、将散热管路分为相互串联的第一散热组件和第二散热组件，通过第二散热组件来提高串联设置的位于下游区段的第一散热组件的散热效果

9、2、将第一散热组件的流道进行分区设置，首先利用进液流道对发热最严重的中心区域进行散热，以提升扰流的方式提高吸热效果

10、3、然后设置逐渐变窄的多级混合流道，使得冷却液液流在流道的下游区段能够以更快的速率进行流动，

11、4、在串联的多级混合流道中设置并联流道，从而使得流道间距串联和并联的优势，提高吸热散热效果，

12、对同一流道内的并联子流道的尺寸进行梯度设置，从而促使液流均匀分布，每个子流道的流量大致相等，每条流道的子流道的尺寸也是跟随流道尺寸进行逐渐递减的，从而进一步提高冷却液液流在下游的流速。子流道能够提升液流的活跃度，促使其能够具有更高的换热能力。

13、根据一种优选的实施方式，相邻的所述第一散热组件通过第二散热组件进行连通，所述第二散热组件包括与第一散热组件的流道端口连通的螺旋扁体单元和设置在所述螺旋扁体单元上的半导体散热单元，其中，所述半导体散热单元的吸热端面构成所述螺旋扁体单元的扁体板面，使得所述半导体散热单元在冷却液流经所述螺旋扁体单元的过程中转移冷却液所吸收的热量。其优势在于，通过在多个串联的第一散热组件之间设置第二散热组件，从而对从第一散热组件中流出的已吸收热量的冷却液进行一定程度的降温，进而使冷却液能够再次用于下一个照明模块的散热。

14、根据一种优选的实施方式，在所述照明模块的发光单元的外侧还套设有第三散热组件，所述第三散热组件至少包括第一散热壳体和第二散热壳体，所述第一散热壳体套设在所述照明模块的发光单元上，并且所述第二散热壳体套设在所述第一散热壳体的外部，使得所述第一散热壳体与第二散热壳体之间构建出散热腔室。

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16、根据一种优选的实施方式，所述发光单元间隔排布在基座上；所述第一散热壳体和第二散热壳体的开口端均与所述基座连接，使得所述基座能够对所述第一散热壳体和第二散热壳体的开口进行封闭。

17、本发明的技术方案还提供了一种动植物照明装置的主动散热系统，其包括：第一散热组件，其按照与照明模块的芯片相匹配的方式进行设置，使得其能够吸收所述照明模块的芯片在工作时产生的热量；第二散热组件，其将多个所述散热组件进行串联，并且将流经处于上游位置的所述第一散热组件的冷却液所吸收的热量进行转移；第三散热组件，其用于吸收所述照明模块的发光单元在工作时产出的热量，并且根据其吸收的热量来改变透光率，使得所述动植物照明装置发出不同亮度的光线

18、根据一种优选的实施方式，所述第一散热组件和第三散热组件还连通有恒温液浴模块和监测模块，其中，所述恒温液浴模块能够调节从所述第一散热组件和第三散热组件中流出的冷却液的温度，所述监测模块能够监测冷却液在液回路中的状态参数。

19、本发明的技术方案还提供了一种动植物照明装置的主动散热方法，其至少包括以下步骤：在照明模块上布设第一散热组件、第二散热组件和第三散热组件；所述第一散热组件与第二散热组件按照交替设置的方式构建出用于吸收所述照明模块的芯片在工作时产生的热量的散热结构；所述第三散热组件按照包裹所述照明模块的发光单元的方式设置在基座上，从而吸收所述照明模块的发光单元在工作时产出的热量，并且根据其吸收的热量来改变透光率，使得所述动植物照明装置发出不同亮度的光线，控制模块根据监测模块的监测数据调节恒温液浴模块的工作参数和出液速率。