用于强制对流冷却器的散热器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于冷却热源的散热器(1)，散热器包括：热散布器(12)，包括具有围绕主轴线(14)布置的侧壁(13)的三维体；和多个板(11)，被联接至侧壁且从侧壁延伸，多个板中的每一个在垂直于主轴线的截面中是弯曲的，其中板被沿着热散布器的主轴线(14)扭转。本发明专利技术解决了对于翅片截面的外径对内径的较高值所需的翅片长度过大的问题。翅片在所有方向上具有曲率，这称为双曲率。该双曲率是各翅片在径向方向上的弯曲和翅片沿着轴向方向的扭曲两者的结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及散热器、包括这样的散热器的强制对流冷却器、包括这样的强制对流冷却器的灯和包括所述灯的灯具。
技术介绍
现今的电子设备可能使用大量电功率。许多CPU、GPU或LEDPCB实际上表现得像产生大量热的热源一样，这些热需要被消除以避免损坏和故障。消除所产生的热的一个方式是通过对热源的强制对流冷却。散热器可以热联接至热源，其中散热器通过吹送空气沿着或通过散热器而被冷却。特定类别的散热器是配备有轴流风扇的径向散热器。径向散热器包括连接至多个径向延伸的翅片的中央热散布器。轴流风扇被定位成以便在翅片之间吹送空气。翅片会被空气冷却，并因此热散布器可以将来自热源的热朝向翅片散布。为了获得令人满意的结果，翅片需要具有最小长度。根据如热领域专家所众所周知的翅片效率理论的平方关系，要求的翅片厚度随着翅片长度(从基部到翅尖的长度)强烈增大。所以出于性能、重量和成本的原因期望使翅片长度保持尽可能短。来自风扇的空气流动可能具有相当大的速度(在消费产品中典型地是2m/s至10m/s)，并且流动的进入另一方向的偏转与压力下降和流动的损失相关联。公开US2005/061478A1公开了一种具有在垂直于主轴线的截面中是弯曲的多个板的散热器。示出了板在轴向方向上也是弯曲的示例。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与轴流风扇结合使用的径向散热器，其提供了用于使翅片长度最小化的挑战而同时使由翅片产生的空气流动的偏转最小化两者的解决方案。根据一方面，提供有一种用于冷却热源的散热器，散热器包括：热散布器，包括具有围绕主轴线布置的侧壁的三维体；和多个板，被联接至侧壁且从侧壁延伸，多个板中的每一个在垂直于主轴线的截面中是弯曲的，其中板被沿着热散布器的主轴线扭转，并且其中作为两个相邻板之间的距离的翅片间距随着径向位置的增大而增大。板具有在所有方向上的曲率，这称为双曲率。该双曲率是各板在径向方向上的曲率和翅片沿着轴向方向的扭转的结果。归因于双曲率，板可以被以使得来自轴流风扇的空气将经历小阻力的方式设计。此外，通过朝向板(即，翅片)的外侧增大翅片间距，在较大径向位置处流动的空气与在较小径向位置处流动的空气相比将经历大约相等的流体阻力。以该方式空气流动将更加均匀并且横跨板的温度分布得到改善，提高了散热器的总体效率。在一实施例中，侧壁围绕主轴线线对称。侧壁可以具有例如圆柱形或圆锥形形状。这些形状非常适合于将特殊弯曲的翅片布置于其上。然而，需要注意的是，其他形状是可设想的，诸如盒形热散布器。热散布器的主体可以是从顶部和底部侧封闭的实心体，但是可选地主体可以是空心的并且顶部和/或底部侧可以是开放的并且可选地，热管可以被容纳在热散布器的主体中。在垂直于主轴线的截面中，各板可以形成二维螺旋。该螺旋形式连同在轴向方向上的扭曲使得能够实现具有可以与来自轴流通风机的空气流动对准的封闭间隔的翅片的散热器设计。这样的对准将使通过散热器的空气流动优化。在一实施例中，在垂直于主轴线的截面中，各板关于主轴线在径向方向上离开热散布器的侧壁。作为结果，给定板厚度，相邻的板之间的间距对于板的径向定向是最佳的，导致用于空气流动的散热器的最大开放性。各板可以具有至少三个边缘。在一实施例中，各板具有四个边缘，其中与侧壁连接的第一边缘形成具有等于热散布器的外径的第一半径的第一螺线。与第一边缘相反的第二边缘也可以形成具有大于热散布器的外径的第二半径的第二螺线。该配置造成可以针对来自轴流通风机的空气的涡旋进行调谐的非常平滑且结构化的配置。板的沿着散热器的轴向方向的扭转可以与安装在其顶部的轴流风扇的涡旋匹配，以便获得空气流动耦合入散热器内的最低的可能的阻抗，导致低的压力下降和高的空气流动，并且从而导致最佳热性能。测量显示在轴流风扇中发生了从轴向流动的显著偏离，这也称为“涡旋”。特定风扇的空气速度可以具有在20度与60度之间的扭转角度，所以用于这样的风扇的理想散热器应该具有在相同的扭转角度范围内的翅片。在一实施例中，翅片间距随着从板的内半径开始的半径的增大而线性地增大。线性关系表明给出了良好的效率结果。优选地，板的外半径处的翅片间距比板的内半径处的翅片间距大大约10％至20％。在该条件下，在流动的空气的轴向方向上的加热速率可以独立于在散热器中的径向位置。在一实施例中，翅片间距的最大值小于翅片间距的最小值的两倍。在该条件下，对于在轴向方向上的空气流动的流体阻力具有对合理范围内的半径的依赖性。在一实施例中，散热器的板的扭转被规定为使得每米满转数高达0.28/r_outer，其中r_outer是散热器的外半径。在该条件下进入散热器的空气流动与轴向方向具有最大60度的角度，该最大仅在散热器的外半径处。该60度角度是来自轴流风扇的空气流动的预期最大涡旋角度。在一实施例中，散热器还包括围绕散热器翅片布置的外壳，该外壳在径向方向上完全或部分覆盖翅片，作为在轴向方向上引导空气流动的管道。根据进一步的方面，提供有一种强制对流冷却器，包括如上面所描述的散热器和布置成吹送空气通过翅片的轴流通风机。根据进一步的方面，提供有一种灯，包括至少一个发光器件和如上面所描述的强制对流冷却器。根据本专利技术的散热器的进一步的优选实施例在随附权利要求中给出。附图说明本专利技术的这些及其他方面将从下面的描述中通过示例的方式描述的实施例和随附附图变得显而易见并参照这些实施例和附图进一步得以阐述，其中：图1是根据一实施例的散热器立体图；图2从另一角度示出图1的实施例；图3示出图1的实施例的前侧；图4示出图1至图3的实施例的侧视图；图5和图6示出具有双弯曲翅片的散热器的一实施例的立体图，其中示出散热器的仅一个翅片；图7示出热散布器的侧壁和翅片的垂直于主轴线的截面；图8示出根据一实施例的散热器的示意性侧视图；图9A和图9B示出作为径向位置r的函数的目标翅片到翅片距离f的两个示例；图10A和图10B示出根据进一步的实施例的散热器的立体图，其中翅片的外端部形成大致圆锥形形状；图11示出根据本专利技术的一实施例的灯的示意性截面图，和图12示出用于使用三维印刷技术印刷散热器的层的图案的示例。这些图纯粹是图解性的并且未按比例绘制。在图中，与已经描述的元件对应的元件可以具有相同的附图标记。具体实施方式图1是根据一实施例的散热器的立体图。在该实施例中散热器10包括围绕中央热散布器12布置的多个板11。热散布器12包括具有相对于热散布器12的主轴线14线对称的侧壁13的三维体。在该实施例中，热散布器12是由诸如金属等的热传导性材料制成的圆柱形实心体。充当冷却翅片11、也简称为翅片11的板11可以由与主体的材料相同的材料制成，或者它们可以由也充分传导热的另一材料制成。如可以从图1看出的，翅片11以规则的方式布置在热散布器12的侧壁13处。在该实施例中各翅片11包括四个边缘，其中的一个边缘被联接至侧壁13。各翅片11在垂直于主轴线14的截面中是弯曲的，如下面将更详细地说明的。翅片11在另一方向上也是弯曲的，好像它们被沿着主轴线14扭转一样。换言之，围绕圆柱形热散布器12布置的翅片11全部具有扭转，也称为涡旋(swirl)。图2示出图1的实施例，不过是从另一三维角度示出的。图3示出图1的实施例的前侧。在本专利技术的一实施例中，散热器10的该前侧面对轴流风扇(未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冷却热源的散热器(1)，所述散热器包括：‑热散布器(12)，包括具有围绕主轴线(14)布置的侧壁(13)的三维体；‑多个板(11)，被联接至所述侧壁(13)且从所述侧壁延伸，所述多个板(11)中的每一个在垂直于所述主轴线(14)的截面中是弯曲的，其中所述板(11)被沿着所述热散布器(12)的所述主轴线(14)扭转，并且其中作为两个相邻板之间的距离的翅片间距随着径向位置增大而增大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.31 EP 14179321.61.一种用于冷却热源的散热器(1)，所述散热器包括：-热散布器(12)，包括具有围绕主轴线(14)布置的侧壁(13)的三维体；-多个板(11)，被联接至所述侧壁(13)且从所述侧壁延伸，所述多个板(11)中的每一个在垂直于所述主轴线(14)的截面中是弯曲的，其中所述板(11)被沿着所述热散布器(12)的所述主轴线(14)扭转，并且其中作为两个相邻板之间的距离的翅片间距随着径向位置增大而增大。2.根据权利要求1所述的散热器，其中所述侧壁具有圆柱形或圆锥形形状。3.根据前述权利要求中的任一项所述的散热器，其中在垂直于所述主轴线(14)的截面中，各板形成二维螺旋。4.根据前述权利要求中的任一项所述的散热器，其中在垂直于所述主轴线(14)的截面中，各板(11)关于所述主轴线(14)在径向方向上离开所述热散布器的所述侧壁。5.根据前述权利要求中的任一项所述的散热器，其中各板具有至少三个边缘，并且其中与所述侧壁连接的第一边缘形成具有第一半径的第一螺线，所述第一半径等于所述热散布器(12)的外径。6.根据权利要求5所述的散热器，其中各板具有四个边缘，并且其中与所述第一边缘相反的第二边缘形成具有第二半径的第二螺线，所述第二半径大于所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·E·卡迪杰克，D·格雷尔斯，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL