一种两级式余热回收自给照明系统技术方案

本发明专利技术公开了一种两级式余热回收自给照明系统，包括LED射灯、高功率LED芯片、一级余热回收单元和二级余热回收单元；高功率LED芯片、一级余热回收单元和二级余热回收单元设置于LED射灯底座内；一级余热回收单元包括一级温差发电器、余热回收模块和置于底座外部的LED装饰灯带；一级温差发电器利用高功率LED芯片与余热回收模块之间的温差进行发电，将热能转化为电能供LED装饰灯带工作；二级余热回收单元中的二级温差发电器利用余热回收模块与LED射灯外部空气之间的温差进行发电，一方面将热能转化电能存储，另一方面利用控制模块内的控制策略控制离子风发生装置保证一级余热回收单元的发电率。本设计实现了低功率LED装饰灯和离子风发生装置的能量自给。和离子风发生装置的能量自给。和离子风发生装置的能量自给。

【技术实现步骤摘要】
一种两级式余热回收自给照明系统


[0001]本专利技术涉及LED照明设备和电子器件余热回收利用领域，具体来说是一种两级式余热回收自给照明系统。

技术介绍

[0002]LED光源广泛应用于照明系统。相比传统的照明光源，LED因其使用寿命长，节能效果好，具有一定的环保性等多种显著优势，使其在照明行业中炙手可热。然而，LED工作时有60％～70％的能量会以热量的形式散发，造成能源的浪费；如果能将一定比例的低品位热能进行回收利用，将达到节能减排的目的。
[0003]当LED芯片的功率超过200瓦时，LED芯片工作时的功率较高、产热量也高，因此对LED芯片采用离子风散热装置进行强制对流散热，其风速只需要通过调节电晕电极的施加电压就可以实现控制，响应速度快。离子风散热器虽然需要施加几千伏的输入电压，但是其输入电流很小，只有毫安级。因此，电晕放电功率相比于传统散热方式小很多，可以有效节约能源。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足，本申请提出了一种两级式余热回收自给照明系统，通过两级温差发电实现对高功率LED芯片工作时产生的大量热量进行有效回收利用。
[0005]本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种两级式余热回收自给照明系统，包括LED射灯、高功率LED芯片、一级余热回收单元和二级余热回收单元；LED射灯包括灯本体和底座，所述高功率LED芯片、一级余热回收单元和二级余热回收单元设置于底座的内部；所述一级余热回收单元包括余热回收模块和置于底座外部的LED装饰灯带；一级余热回收单元利用高功率LED芯片与余热回收模块之间的温差进行发电，将热能转化为电能供LED装饰灯带工作；二级余热回收单元包括余热回收模块、温度传感器、控制模块、蓄电池和多层压电陶瓷变压器；二级余热回收单元利用余热回收模块与LED射灯外部空气之间的温差进行发电，一方面将热能转化电能存储，另一方面调节一级余热回收单元的发电功率。
[0007]进一步，所述余热回收模块包括离子风发生装置、热沉、一级温差发电器和二级温差发电器；所述离子风发生装置用于产生离子风对热沉进行强制对流散热；所述热沉对高功率LED芯片进行散热，同时热沉还分别作为一级余热回收单元温差发电的冷端和二级温差发电器的热端；
[0008]进一步，热沉(81)上装有温度传感器以监测热沉温度；所述温度传感器用于采集热沉的温度，温度传感器、蓄电池和多层压电陶瓷变压器均通过信号线连接控制模块；控制模块根据温度传感器所采集的温度信息分别控制蓄电池，多层压电陶瓷变压器和离子风发生装置的工作启停；多层压电陶瓷变压器连接离子风发生装置。
[0009]进一步，所述热沉连接一级温差发电器的冷端，所述一级温差发电器的热端与高
功率LED芯片的发热面连接；所述热沉连接二级温差发电器的热端，二级温差发电器的冷端与LED射灯外部空气接触。
[0010]进一步，离子风发生装置包括针电极、网电极、圆形盖板以及导流腔；导流腔为环形腔体，在导流腔的上部设有圆形盖板，针电极固定在圆形盖板上；在导流腔的底部安装有网电极；针电极和网电极分别连接多层压电陶瓷变压器的正极和负极，由蓄电池作为电源为多层压电陶瓷变压器供电进而改变针电极、网电极之间的电压；进而产生离子风。
[0011]进一步，所述针电极的材质为钨钢，呈八边形阵列排布。
[0012]进一步，针电极尖端与网电极之间的间距为5mm，网电极接地，功率为1W左右。
[0013]进一步，二级余热回收单元中控制模块的温度控制的策略为：
[0014]在控制模块中设置热沉温度的上限值和下限值；热沉翅片上的温度传感器将温度数据发送至控制模块，当热沉的温度低于下限值，此时二级余热回收单元温差发电的发电量通过蓄电池储存，离子风发生装置不工作，热沉自然对流散热；当热沉的温度达到上限值，控制模块通过控制蓄电池经过多层压电陶瓷变压器为离子风发生装置供电，通过多层压电陶瓷变压器提高离子风发生装置内针电极与网电极之间的电压，开启离子风发生装置对热沉进行强制对流散热，增大一级温差发电器的温差，提高一级余热回收单元的温差发电功率。
[0015]进一步，所述一级温差发电器与LED装饰灯带之间通过升压稳压电路连接，升压稳压电路是DC
‑
DC升压模块。
[0016]进一步，灯本体由反射银碗、配光镜、灯罩和灯泡构成，反射银碗内表面镀铝，配光镜覆盖在反射银碗的一端端面上，反射银碗的另一端端面上且该端面与底座通过螺丝相连，灯罩罩在反射银碗外部且灯罩也与底座通过螺丝相连。
[0017]有益效果：
[0018]本专利技术在LED射灯的内部设有两级温差发电模块，高功率LED芯片工作时会产生大量热量，热量会传递到温差发电模块的热端，其冷端与热沉相连进行散热；加载于温差发电模块两端的较大的温度梯度使其产生电能，通过升压稳压电路后，为低功率的LED装饰灯供电。这样有效回收利用了高功率射灯产生的热能，能够实现低品位能量的有效利用。
[0019]同时，通过二级温差发电系统供电离子风散热装置实现了系统温度的自动控制，提升了余热回收效率。
附图说明
[0020]下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。
[0021]图1为温差发电回收照明系统余热驱动LED装饰灯的系统结构示意图。
[0022]图2为底座的内部构造图。
[0023]图3为余热回收模块。
[0024]图4为离子风散热装置。
[0025]图5为温度控制策略流程图。
[0026]图中：10
‑
反射银碗；20
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灯罩；30
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配光镜；40
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底座；50
‑
LED装饰灯带；60
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高功率LED芯片；70
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一级温差发电器；80
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余热回收模块；81
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热沉；82
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二级温差发电器；83
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固定支架；84
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离子风发生装置；90
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升压稳压电路；100
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控制模块；110
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蓄电池；120
‑
多层压电陶瓷
变压器。
具体实施方式
[0027]有关本专利技术的详细说明及
技术实现思路
，配合图示说明如下，但所附图示仅供参考及说明用，并非对本专利技术加以限制。
[0028]如图1所示一种两级式余热回收自给照明系统，包括：LED射灯、高功率LED芯片60、一级余热回收单元和二级余热回收单元；
[0029]LED射灯包括灯本体和底座40；其中，灯本体由反射银碗10、配光镜30、灯罩20和灯泡构成，反射银碗10内表面镀铝，配光镜30覆盖在反射银碗10的一端端面上，反射银碗10的另一端端面上且该端面与底座40通过螺丝相连，灯罩20罩在反射银碗10外部且灯罩20也与底座40通过螺丝相连。灯罩20以及底座40材质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两级式余热回收自给照明系统，其特征在于，包括LED射灯、高功率LED芯片(60)、一级余热回收单元和二级余热回收单元；LED射灯包括灯本体和底座(40)，所述高功率LED芯片(60)、一级余热回收单元和二级余热回收单元设置于底座(40)内部；所述一级余热回收单元包括余热回收模块(80)和置于底座(40)外部的LED装饰灯带(50)；一级余热回收单元利用高功率LED芯片(60)与余热回收模块(80)之间的温差进行发电，将热能转化为电能供LED装饰灯带(50)工作；二级余热回收单元包括余热回收模块(80)、温度传感器、控制模块(100)、蓄电池(110)和多层压电陶瓷变压器(120)；二级余热回收单元利用余热回收模块(80)与LED射灯外部空气之间的温差进行发电，一方面将热能转化电能存储，另一方面调节一级余热回收单元的发电功率。2.根据权利要求1所述的一种两级式余热回收自给照明系统，其特征在于，所述余热回收模块(80)包括离子风发生装置(84)、热沉(81)、一级温差发电器(70)和二级温差发电器(82)；所述离子风发生装置(84)用于产生离子风对热沉(81)进行强制对流散热；所述热沉(81)用于对高功率LED芯片(60)进行散热，同时热沉(81)还分别作为一级余热回收单元温差发电的冷端和二级余热回收单元温差发电的热端。3.根据权利要求2所述的一种两级式余热回收自给照明系统，其特征在于，所述热沉(81)连接一级温差发电器(70)的冷端，所述一级温差发电器(70)的热端与高功率LED芯片(60)的发热面连接；所述热沉(81)连接二级温差发电器(82)的热端，二级温差发电器(82)的冷端与LED射灯外部空气接触。4.根据权利要求3所述的一种两级式余热回收自给照明系统，其特征在于，热沉(81)上装有温度传感器以检测热沉温度；所述温度传感器用于采集热沉(81)的温度，温度传感器、蓄电池(110)和多层压电陶瓷变压器(120)均通过信号线连接控制模块(100)；控制模块(100)根据温度传感器所采集的温度信号分别控制蓄电池(110)，多层压电陶瓷变压器(120)和离子风发生装置(84)的工作启停；多层压电陶瓷变压器(120)连接离子风发生装置(84)。5.根据权利要求2所述的一种两级式余热回收自给照明系统，其特征在于，离子风发生装置(84)包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，陈永强，刘彦君，朱涛，王姜博，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：