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一种新型大功率LED矿灯的探究

  摘 要:本文就大功率LED矿灯的散热问题,提出了一种利用半导体温差发电技术将大功率LED矿灯散失的热量转化为电能的自供能系统。设计一个稳压电路改善温差发电输出电压不稳定的特点。结合上述模块,实现大功率LED矿灯热量回收利用的自供能装置。
  关键词:半导体温差发电 自供能装置 稳压电路
  中图分类号:TD621 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)06(a)-0110-01
  1 探究过程
  1.1 设计思路
  由于LED芯片在发光过程中会产生大量热,若将这些热能回收转化为电能供自身使用,就可大大减少电源功耗的输入。目前,温差发电技术可将热能转化为电能,那么在LED芯片的一端安装一块温差发电模块,将热能转化为电能实现自供能。由于半导体温差发电模块输出电压不稳定,所以在该充电系统中设置一个稳压电路使光源更稳定。该新型大功率LED矿灯设计思路如框图(1)所示,此时装有热回收系统的LED矿灯耗能情况如下探究。
  1.2 设计过程
  目前市场上的大功率LED矿灯各式各样,选取2只额定功率为150 W,可承载电压范围为90~295 V的LED矿灯作为研究对象。将其中一只150 W的LED矿灯按照上述猜想改装成新型矿灯。然后将新型LED矿灯与另一只没有热回收利用装置的矿灯置于同一环境中,用220 V电压给其供电,使他们同时开始照明。同时给每只矿灯配备规格相同的电表测量其耗能情况。每隔4h测量一次,共测量6次,每次都是累计测量耗能情况,测量结果精确到千分位,测量数据如表1。
  通过软件仿真得到两只LED矿灯随时间变化的耗能情况如图2,与实验测得的结果相吻合。
  将没有热回收系统的LED矿灯测量的数据线性拟合得公式:
  X-0.0183
  有热回收系统的LED矿灯测量的数据非线性拟合后得公式:
  通过软件计算得,装有热电转换装置的LED矿灯的节能效率维持在8%左右,大大提高了LED矿灯的节能效率。
  1.3 结论分析以及发展前景
  在同一条件下,通过对比两盏LED矿灯的耗能情况,从图2中能很明显的观察到新型大功率LED矿灯单位时间内耗能更少,在生活中应该大力推广该大功率LED矿灯。
  现在选取100盏没有热循环利用系统的400 W路灯,每盏每天照明6 h,一年(365天)用电就达到87600 kW・h;若在大功率LED路灯上也实施热循环利用系统,利用上述的到的公式可计算得一年用电量为80512 kW・h。与没有热循环利用装置的LED路灯相比,一年内节约7000多度电。温差发电即使在只有微小温差存在的情况下也能应用,是适用范围很广的绿色环保型能源。具有新型热回收系统的LED自供能照明灯势必发展成为新一代能源,发展前景不可估量。
  2 结语
  与市场上的LED矿灯相比,该新型矿灯对LED芯片散失的热量回收再利用,使LED矿灯耗能更少。本款新型大功率LED矿灯具有绿色、环保、高效节能、长寿的性能。将这种新型热电转化技术应用在功率更大的照明系统中,节能效果更明显。在能源日趋紧张的今天,不仅改善了LED矿灯的性能,同时改变经济发展方式,促进资源节约型和环境友好型社会建设。21世纪是一个以绿色能源为主导的时代,该款新型大功率LED矿灯必将随社会的进步而不断发展。
  参考文献
  [1] 郑艺华,马永志,等.差发电技术及其在节能领域的应用[J].节能技术,2006,24(136):1002-6339.
  [2] 卢文全,张仲生.新型大功率白光LED组件[J].中国照明电器,2007,6(6):761-765.
  [3] 李文静,丁金华.矿灯恒流稳压电源电路设计[J].照明工程学报.2013,24(2):1004-440X.

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