[發明專利]一種可實現熱量回收的LED照明裝置

無效

• 申請號: 200810017370.0
• 申請日: 2008-01-22
• 公開（公告）號: CN101225946A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 胡紅利;徐通模;惠世恩;劉斐
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F21V29/00
• 分類號: F21V29/00;F21V29/02;F21V17/00;H01L23/34;F21Y101/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 劉國智

技術領域

本發明涉及一種可實現熱量回收的LED照明裝置。

背景技術

LED[發光二極管]照明燈與其它光源相比較，具有發光強度高，省電節能的優點，在近年來得到了迅猛發展，產業規模不斷擴大，而且被譽為“未來光源”。但是隨著市場對大功率LED照明裝置的需求，LED散熱問題成了制約行業發展的瓶頸。

目前市場上LED燈主要靠自然散熱的方法，從傳熱學角度看，自然散熱利用自然對流和熱輻射作為基本的散熱原理。在自然散熱中，基本思想是借助燈具外壁面、尤其是翅片對周圍空氣的對流散熱和對周圍物體的輻射散熱。這種散熱形式依靠燈具自身的結構形式(如加裝散熱片)實現散熱。提高散熱效果的途徑主要是通過優化設計增加散熱面積和通風對流效果以及改善表面輻射系數，由此帶來的問題是要增加尺寸和成本。據調查，一只100W的LED燈至少需要350元的散熱費用。而且這種方式對燈具的結構形式要求很高，且外觀笨重，影響美觀和品位。發熱功率增大時散熱成本陡增而且散熱量有限。

除此之外，LED電光轉化效率不高，至少有60％的電能被以熱能的形式白白散失掉，對資源是一種很大的浪費。

發明內容

本發明針對現在LED燈兩種散熱方式成本高，外觀笨重，散熱效率低等缺點，提供了一種可回收散熱能量的LED照明裝置，不僅可實現高效散熱，而且可將部分余熱轉換，使其變為電能再利用，實現節能的目的。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種可實現熱量回收的LED照明裝置，包括LED平面光源、散熱裝置，其特征在于，還包括有熱電轉化裝置；所述的散熱裝置包括一個封閉的盒形內基板、散熱器和設置在散熱器上方的散熱風扇；所述LED平面光源背部緊貼于內基板的下表面，所述散熱器緊貼于內基板的上表面；所述的熱電轉化裝置包括在內基板外側周圍設置的若干外基板，每個外基板外側面設置有散熱翅片；每個外基板內側面與內基板外側面之間設置有片式熱電轉換器，熱電轉換器與內基板外側緊貼的一面為熱端；熱電轉換器與外基板內側緊貼的一面為冷端，各熱電轉換器的冷、熱端通過串、并或串并聯后由輸出導線連接一個設置在散熱器一側的儲能轉換單元，該儲能轉換單元將電能分配給LED平面光源輔助發光和驅動散熱風扇運轉。

上述方案中，所述的片式熱電轉換器為半導體溫差發電組件。所述的散熱器為熱管散熱器，其包括設置在散熱風扇下方的散熱翅片組和若干個熱管，熱管的一端為冷端連接散熱翅片組；熱管的另一端為熱端連接一個緊貼在內基板上表面的鋁座板，該鋁座板上設置有雙金屬片溫度開關，其輸入端電連接儲能轉換單元；該雙金屬片溫度開關的輸出端電連接散熱風扇，也可通過一個接線器電連接散熱風扇。所述的熱管內設有吸液芯，吸液芯充滿液態相變介質，管內抽成負壓密封。所述的內、外基板為可為金屬銅板；散熱翅片可為鋁制散熱翅片。所述的散熱翅片組由多個薄鋁片按倒U形串聯而成。

本發明的有益效果是：第一步利用內基板將LED平面光源的熱量傳導出來并分布于其上，第二步從節能方面考慮循環再利用發光產生的余熱，即利用半導體熱電轉換器將熱量轉換成電能并經過儲能轉化單元暫存和轉化后輸出，為部分LED照明用電及根據具體環境給散熱風扇供電，在半導體熱電轉換器冷端的外基板外側加散熱翅片作為輔助，以增大半導體熱電轉換器熱，冷兩端溫差，提高熱電轉換效率。第三步，考慮到半導體熱電效率和四季外界溫度的不同，加裝熱管散熱器和帶有雙金屬片溫度開關控制的散熱風扇，使不能馬上轉化的余熱快速散出以保證LED燈工作在安全溫度范圍內。本發明將外界條件細化并具體處理，提高了能量利用效率，在保證LED平面光源熱量的快速轉移基礎上實現了余熱的高效回收利用。

本發明裝置較之現有照明裝置，有以下三點優勢：第一，將LED平面光源與散熱，余熱利用器件一起封裝成新型照明裝置，減小了體積。第二，突破了大功率LED光源的散熱瓶頸，應用范圍進一步擴大。第三，散熱風扇經雙金屬片溫度開關實現自動控制，更加的精細高效。同時散熱風扇不需要額外的電能供給，散熱成本大幅降低。第四，本裝置的最大特點：利用半導體熱電轉換回收余熱，獲得了高效節能的技術效果。市場上現有半導體熱電轉換器的熱電轉化效率一般為30％，如LED發光功率的60％余熱被送給半導體熱電轉換器，經測算，按我國06年照明用電量約2100億千瓦計算，利用此照明裝置可轉化產生378億千瓦電量。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構剖視圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為圖1中帶雙金屬片溫度開關的熱管散熱器的一種典型結構。