[发明专利]蒸汽压缩式制冷/热电转换组合型LED照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸汽压缩式制冷/热电转换组合型LED照明装置。

背景技术

LED光源是一种冷光源，目前芯片的发光效率仅能达到10%—20%，其80%—90%的能量转化为热能。随着LED高度集成化，造成芯片内部热量聚集、芯片结温升高，导致发光波长漂移、出光效率下降、荧光粉加速老化以及使用寿命缩短等一系列问题，发展高效节能LED照明装置是该领域的研究重点。

在自然对流下，为保证LED能够安全工作，其功率不能超过1W；对于高密度高功率LED，应考虑采用空气强迫对流、液冷、热电制冷、回路热管等主动散热方案。台湾国立大学的B.J.Huang等针对大功率LED设备在高温环境下的适用瓶颈，于2009年设计了一种应用于高功率LED散热的蒸汽压缩式制冷系统。西安交通大学的胡红利等于2008年提出了一种可实现热量回收的LED照明装置，该装置通过热管技术对LED散热，并使用热电转换器件实现LED余热的回收。

发明内容

本发明提出了一种高效节能LED照明装置，将蒸汽压缩式制冷系统和热电转换装置有机结合，解决高功率LED设备散热需求的同时，又回收了LED芯片以及制冷系统排出的热量，使其变为电能再利用。

本发明提出了一种蒸汽压缩式制冷/热电转换组合型LED照明装置，包括LED平面光源、蒸汽压缩式制冷系统、热量回收装置；LED平面光源包括LED芯片及其电路层、密封层和绝缘层，通过焊接(或硅脂)封装在盒形内基板下表面；蒸汽压缩式制冷系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀，蒸发器与内基板上表面紧贴，吸收内基板的热量，从而为LED芯片冷却；热量回收装置包括热电转换器、散热翅片以及电能储存单元，片式热电转换器的热端与内基板外侧面及管带式冷凝器紧贴，冷端分别与装有翅片的外基板和管带式冷凝器的翅片紧贴，各热电转换器的冷、热端通过并联后由输出导线连接电能储存单元，该电能储存单元将电能分配给LED光源。

本发明的优点在于：

第一，蒸汽压缩式制冷系统COP较高，较之传统的空气强迫对流、液冷、热电制冷、回路热管等主动散热方案具有更高效的散热效果，突破大功率LED光源的散热瓶颈，更好地解决由于高温造成的LED光源发光波长漂移、出光效率下降、荧光粉加速老化以及使用寿命缩短等一系列问题。第二，本发明不仅利用半导体热电转换器回收了LED光源产生的余热，而且回收了冷凝器释放的热量，提高了制冷系统的功效，实现了节能环保的技术效果。

附图说明

图1为根据本发明的蒸汽压缩式制冷/热电转换组合型LED照明装置的整体结构正视图。

图2为图1的俯视图。

图1到图2中：1、LED平面光源；2、电能储存单元；3、输出导线；4、盒形内基板；5、11、片式热电转换器；6、外基板；7、12、散热翅片；8、蒸发器；9、压缩机；10、管带式冷凝器；13、节流阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式具体说明本发明的技术方案。

如图1、图2所示，本发明的蒸汽压缩式制冷/热电转换组合型LED照明装置包括LED平面光源、蒸汽压缩式制冷系统、热量回收装置三部分。LED平面光源1可以包括LED芯片及其电路层、密封层和绝缘层，封装在内基板4下表面。蒸汽压缩式制冷系统包括蒸发器8、压缩机9、管带式冷凝器10、节流阀13，蒸发器8与内基板4上表面紧贴。热量回收装置可以包括片式热电转换器5、11，散热翅片7、12，以及电能储存单元2，热电转换器5的热端与内基板4外侧面紧贴，冷端紧贴于装有散热翅片7的外基板6，热电转换器11的热端与管带式冷凝器10紧贴，冷端紧贴于管带式冷凝器10的散热翅片12，各热电转换器的冷、热端通过并联后由输出导线3连接电能储存单元2，该电能储存单元2将电能分配给LED光源1。

蒸汽压缩式制冷系统是利用低沸点的制冷剂在蒸发器8内汽化，实现定压吸热过程，即吸收通过内基板4导出的LED芯片热量，达到冷却的效果。然后从蒸发器8出来的制冷剂的干饱和蒸汽被吸入压缩机9，绝热压缩后成为过热蒸汽，进入冷凝器10，在定压定温下凝结成饱和液体，对外放出热量，接着通过节流阀13，经绝热节流降压降温而变成低干度的湿蒸汽，湿蒸汽再被引进蒸发器，实现一个循环。

片式热电转换器,5、11是根据塞贝克效应制成的，即把两种半导体的接合端置于高温环境，处于低温环境的另一端就可得到电动势E。且这个电动势E的大小与结点间的温差成正比。

根据本发明的一个具体实施方式，包括下述三个步骤：