将照明设施的热能回收再利用的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种可将路灯等照明设施的热能回收再利用的装置，主要是由一热能转换为电能的热电芯片模块和反射罩、灯壳及电路控制系统、储电设施及其它必要的电子元组件等所组成。通过光源所产生的热能作为热端，另以与大气接触的灯壳为冷端，使布设于反射罩与灯壳中间的热电芯片模块的上下端分别受热及受冷，如此形成一稳定的温差以产生电能，再将此所获的电能经由电路控制系统内的电压、电流调控芯片、电路模块等储存于储电设施或直接输入供电电路以有效回收再利用其自身所产生的热能，以进一步节省电能的目的。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可将路灯等照明设施的热能回收再利用的装置，特别涉及一种可以通过热电芯片模块将光源所产出的热能进一步回收并转换为电能以再利用的节能减碳的装置。
技术介绍
自从十九世纪美国大专利技术家爱迪生专利技术电灯以来，人类在黑夜即开始享有亮如白昼的灯光。一百多年来，电灯点亮了世界的各个角落，除了提供人类便利的生活照明外，也大大地提升了科技的效率及文明的发展；但是，人类为了获取照明，也相对地耗费了许多电能，逐渐衍生了能源危机以及环境污染的梦魇。所有照明产品中，除了近几年来开发的LED(二极管发光照明)及CCFL(冷阴极管照明)等外，大部分均是十分耗费电能的照明装置；例如白炽灯、卤素灯、水银灯、高压钠灯、陶瓷复金属灯等；虽然LED灯、日光灯、CCFL灯等相对比较省电，但仍有散热不良、光衰严重，以及汞污染等诸多问题尚未获得有效地解决；而且，此些照明装置若用于户外照明， 如路/街灯、投射灯、球场或广场照明灯，或用于工厂、卖场的照明，仍有光通量不足、演色性不佳等问题，因此户外照明尤其是路灯、街灯或是广告用的洗墙灯等，大部分仍以相对耗电量较大的陶瓷复金属灯、高压钠灯等为主。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种可将路灯等照明设施的热能回收再利用的装置，其耗电相对可以得到大幅改善，进而达到节省能源，降低环境污染的目的。为达到前述目的，本技术采取照明装置前所未有的热能回收再利用装置，将照明光源所产出的热能作适当收集、撷取，再通过所布设的热电芯片模块转换为电能以续行使用。自从人类使用白炽灯泡迄今，灯泡发光同时产生的热能都未曾善加利用，而是任其白白地浪费掉。其实，早在1823年德国物理学家西贝克(Thomas Johann Seebeck)的研究就已经发现；将两种金属在封闭的电路中连结，再在接合处加热，会使附近的指南针偏转。 这说明了热在电路中会造成电流及/或电能，即热电(thermoelectricity)；—直到现今， 半导体科技来临，这古老的西贝克效应才开始斩露头角；在P型半导体中，冷端为负极，而在N型半导体中，冷端则为正极；将此二种半导体以导体，例如铜片，连结起来，并施以热能时，则P可产生负电荷，N可产生正电荷，结果电流可以从一端流到另端，只要持续维持者温差，电能就可以不断地产生。一般而言，如同前述；人造光源，除冷光外，均有明显的热能随的产生。在室内照明方面，白炽灯由于十分耗能，已即将为各国政府所禁用，而逐渐由比流行数十年的日光灯更低耗能、高亮度的、LED以及CCFL等照明装置所取代。在户外照明方面，尤其是路灯；由于需要较大的光通量，以及较佳的演色性(Ra值)，以提高安全度，不得不采取仍属较高耗能的陶瓷复金属灯或高压钠灯(HID)等。由于高耗能，因此也同时产生大量的热能；以较为先进的陶瓷复金属灯而言，其灯泡周围温度仍有数百摄氏度的高温。本技术开发完成此一极富节能减碳效益的装置，可以节省大量的电能，又不减损照明效率。本技术的主要特点是利用路/街灯、投射灯、球场或广场照明灯等光源所产生的热能加以适当地收集并提供予热电芯片模块，以将热能直接转换为电能，再将此所获的电能以导线、整/变流电路、电压调控器、二极管、保护电路、电表、电池，以及其它必要的电子元组件等所构成的电路系统加以储存或直接输往供电电路或市电网络以产出额外电能，并加以再利用。一般路灯等户外照明装置均由导线、灯座、灯泡、反光罩、灯壳、安定器、控制电路等所构成。当此一路灯照明装置通电时，灯泡即可发光。在灯泡发光时，由于灯丝阻止电流通过的缘故，也同时产生高温。本技术即是利用此一高温的热能加以发电；即，在反光罩外侧-与灯泡相反位置的背面上，视其可利用的面积，固设一组或多组热电芯片模块，并以导线加以串联或并联，再将此串联或并联的热电芯片模块/群，以导线接至电路系统模块，进行整流、变流、升压、稳压等电流、电压的调控，再经二极管及保护电路、电表等及其它必要电子元组件，以将所获的电能加以储存或直接输往供电电路再利用或输入市电网络以增加额外的电力供应。目前热电材料的发展已达相当程度的水平；依照工业界较常使用的材料系统，大约可分为(1)铋締类化合物或合金类；( 铅締合金类；C3)硅锗合金类。其中，铋締类较广泛利用在冷冻业界；铅締合金及硅锗合金类则通常被用来作为发电模块，其工作温度及效率稍有不同，应依个别条件加以分析、设计来配置使用。依照前述，热电效应需具备有一定程度的温差，电路内才会有电动势产生；也就是说，必需有“冷与热的搭配”，以及负载电路才能构成完整的热电系统。本技术在先天上已具备“冷与热的搭配”，则实际实施更佳路灯启动时段必然是在夜间至清晨；这段时间是全天M小时里气温最低的时段，先天上已具备了相对“冷” 的条件；而路灯启动发光时，灯泡可以产生数百摄氏度的高温，传递到布设在反光罩背向面上的热电芯片模块时，经测定仍可以达到摄氏一百多度；相较于如此高“热”，夜里的气温实在是相对十分的“冷”；如此一来，“热”、“冷”间的差距-即温差也十分的悬殊，实在是给热电芯片模块绝佳的发电条件。另一方面，由于材料科学的进步，导热材料也有许多选择。热传导事实上就是热从高温区经由物质传递到低温区的现象。由于物体与高温区接触的分子其振动较为快速，通过这些分子把能量传给邻近温度较低而振动较慢的分子，使其跟着加快振动，进而完成能量的传导；经过实际测试，传热物质两端的温差愈大时，热传导的速率也愈快；此一物理现象更说明了高功率的路灯等户外照明在夜间发光、发热时，与其所处的暗夜气温，可以巧妙地形成一种持续的相对温差，且由于路灯光源的功率十分稳定，大气温度在夜间通常也仅是细微、渐近地变化，因此二者间可以持续维持十分理想且稳定的大温差范围。如再采用适宜的导热材料，将光源所产生的热能传递给热电芯片模块的热端；甚或加设以辐射屏、真空或其它绝热设施、材料，尽可能将冷与热的环境区隔开来；此外，也可在灯壳上设置鳍片，使之扩大与大气接触的面积；或兼在灯壳内侧以传热材料设置蜂巢式、触脚式等各种适用型式的释热压板，将热电芯片模块冷端处可能入侵的热能，尽快移除，或是辅以耐候、防水型风扇或涂布特殊降温材料等装置，使冷端与热端之间，维持着优越的温差条件，则热电芯片模块必可持续地发挥十分良好的转换效率，无论是在高功率的陶瓷复金属灯、高压钠灯，或是LED半导体照明装置，只要是照明伴随产生的热能，所有灯具均得以本技术所揭露的装置，经由设计良好的物理结构以及适当优异的材料选用，达到将热能直接转换为电能以再加以利用的目的。本技术装置，无论是在半导体材料、传热导体、绝缘材料以及照明装置本身所需的蓄电设施、充电电路、控制电路及其它各种电子控制元组件、模块、整流电路、变流电路、升/降电压及稳压电路、二极管、各种芯片、电路、安定器，以及耐候及防水风扇、降温材料等均已有相当成熟的产品可供选用；此外，关于西贝克效应，热学、电子学、各种照明设计、真空绝热、真空粉末绝热、辐射屏等各种绝热技术及材料等也均已有相当完备的研究成果，也广为专业人士所熟悉，且均已有成熟实用的产品广泛流通使用，在此恕不予逐一赘述。为此，为达到以上功能或目的，本技术提供一种将照明设施的热能回收再利用的装置，包括有一光源，该光源外本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种将照明设施的热能回收再利用的装置，包括有一光源，该光源外部设置有一反光罩，该反光罩外部则设置有一灯壳，其特征在于，至少一热电芯片模块，设置在反光罩外侧表面，该热电芯片模块接触反光罩的一侧将受到光源热能影响以形成热端，而另一侧则连接与大气接触的灯壳以形成冷端，使该热电芯片模块正、反两侧维持一稳定的温差，以产出稳定的电能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖明振，吕淑云，廖珮瑜，廖书璇，
申请(专利权)人：易随科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71