СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА С СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ

Полезная модель относится к светодиодной технике.
Известна светодиодная лампа с системой охлаждения, включающая матрицу с распложенными на ней светодиодами, теплоприемное основание, теплорассеивающий радиатор и змеевиную пульсирующую тепловую трубу [1]. Теплоприемная часть пульсирующей тепловой трубы термически связана с теплоприемным основанием, а теплоотдающая часть пульсирующей тепловой трубы термически связана с теплорассеивающим радиатором. Тепло, выделяемое светодиодами, передается посредством пульсирующей тепловой трубы от теплоприемного основания к теплорассеивающему радиатору, с которого рассеивается в окружающую среду.
Недостатком известной светодиодной лампы с системой охлаждения является низкая тепловая эффективность системы охлаждения, обусловленная перепадом температуры между пульсирующей тепловой трубой и тепплорассеивающим радиатором, а также перепадом температуры в ребрах теплорассеивающего радиатора. Другим недостатком является сложность технологии присоединения теплорассеивающего радиатора к змеевидной пульсирующей тепловой трубе.
В качестве прототипа выбрана тепловая труба с системой охлаждения, включающая матрицу с распложенными на ней светодиодами, теплоприемное основание и пульсирующую тепловую трубу в виде спирали, состоящей из множества узких и длинных витков, одна сторона которых присоединена к кромке теплоприемного основания, а другая выступает за кромку теплоприемного основания. Тепло, выделяемое светодиодами, вызывает испарение жидкого теплоносителя, занимающего часть внутреннего пространства тепловой трубы. Образующиеся паровые пузыри под действием перепада давления перемещаются в наружную, более холодную часть тепловой трубы, где конденсируются на внутренней поверхности тепловой трубы, отдавая тепло, которое рассеивается в окружающую среду с наружной поверхности тепловой трубы. Недостатком данной светодиодной лампы с системой охлаждения также является низкая тепловая эффективность системы охлаждения. Присоединение витков тепловой трубы к кромке теплоприемного основания обеспечивает малую площадь теплового контакта межу тепловой трубой и теплоприемным основанием. Соответственно суммарная площадь участков испарения тепловой трубы также мала. Поэтому имеет место значительный перепад температуры между теплоприемным основанием и теплоносителем тепловой трубы, что обусловливает повышенную температуру светодиодов. Для увеличения площади теплового контакта межу тепловой трубой и теплоприемным основанием необходимо увеличивать толщину теплоприемного основания, что увеличивает массу и габариты светодиодной лампы. Светодиодная лампа рассматриваемой конструкции имеет низкую надежность, поскольку длинные и узкие витки тепловой трубы подвержены опасности забивания загрязнениями, что значительно снижает теплорассеивающую способность витков тепловой трубы. Недостатком известной конструкции также является сложность технологии присоединения узких и длинных витков тепловой трубы к тонкой кромке теплоприемного основания.
Задача, которую решает предлагаемая тепловая труба с системой охлаждения, заключается в повышении тепловой эффективности и надежности и упрощении технологии изготовления системы охлаждения светодиодной лампы.
Поставленная задача реализуется тем, что в светодиодной лампе с системой охлаждения, включающей матрицу с расположенными на ней светодиодами, теплоприемное основание и пульсирующую тепловую трубу в виде спирали, теплоприемное основание состоит из двух плоских пластин, между которыми зажаты участки испарения пульсирующей тепловой трубы, а форма витков пульсирующей теловой трубы близка к круговой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена конструкция светодиодной лампы с системой охлаждения (фиг. 1).
Светодиодная лампа с системой охлаждения включает матрицу 1 с распложенными на ней светодиодами 2, теплоприемное основание 3 и пульсирующую тепловую трубу 4 в виде спирали. Теплоприемное основание 3 состоит из двух плоских пластин 5 и 6, между которыми зажаты участки испарения пульсирующей тепловой трубы 4. Форма витков пульсирующей теловой трубы близка к круговой.
Светодиодная лампа с системой охлаждения работает следующим образом. При создании светодиодами 2 светового потока выделяется тепло, которое через матрицу 1 передается к плоской пластине 6 теплоприемного основания 3. От теплоприемного основания 3 тепло передается на участки испарения пульсирующей тепловой трубы 4, прижатые к плоской пластине 6 плоской пластиной 5. В зажатых между плоскими пластинами 6 и 5 участках испарения пульсирующей теловой трубы 4 происходит испарение жидкого теплоносителя, занимающего часть внутреннего пространства тепловой трубы. Образующиеся паровые пузыри под действием перепада давления перемещаются в наружную, более холодную часть витков тепловой трубы, где конденсируются на внутренней поверхности тепловой трубы, отдавая тепло, которое рассеивается в окружающую среду с наружной поверхности тепловой трубы. Образующийся конденсат пульсирующим образом возвращается в участки испарения пульсирующей тепловой трубы, замыкая испарительно-конденсационный цикл.
Благодаря тому, что теплоприемное основание 3 состоит из двух плоских пластин 5 и 6, между которыми зажаты участки испарения пульсирующей тепловой трубы 4, тепловая эффективность системы охлаждения светодиодной лампы повышается, поскольку обеспечивается большая площадь теплового контакта между теплоприемным основанием 3 и пульсирующей тепловой трубой 4. Тепло, выделяющееся в центре матрицы 1, передается к пульсирующейся тепловой трубе 4 через тонкий слой плоской пластины 6 в перпендикулярном направлении, а не в продольном, когда тепло передается к кромке теплоприемного основания, что снижает перепад температуры в тепло-приемном основании.
Форма витков пульсирующей тепловой трубы, близкая к круговой, обеспечивает надежность конструкции, поскольку опасность забивки проходов для воздуха между витками устранена. Круговая форма витков по сравнению с длинной и узкой формой позволяет практически в полтора раза увеличить площадь конвекционного теплообмена на наружной поверхности пульсирующей тепловой трубы при том же порядке габаритов светодиодной лампы с системой охлаждения, что также повышает тепловую эффективность системы охлаждения.
Использование в конструкции теплоприемного основания, состоящего из двух плоских пластин, значительно упрощает технологию сборки светодиодной лампы с системой охлаждения.
Источники информации
1. US Patent 7547124, Int. cl. F21V 29/00, Jul. 16, 2009.
2. US Patent 8820975, Int. cl. F28D 15/06, Sep. 2, 2014.