基于溫差發(fā)電的led 燈

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1、基于溫差發(fā)電的LED燈朱子儒武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院武漢430072【文章】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，基于溫差發(fā)電技術(shù)日益純熟，用此項(xiàng)技術(shù)來創(chuàng)新發(fā)明的產(chǎn)品越來越多。本文介紹的即是基于溫差發(fā)電的原理在北方窗戶安裝溫差發(fā)電片，利用室內(nèi)外溫差進(jìn)行發(fā)電，提供室內(nèi)照明用電，有效的節(jié)省能源?！娟P(guān)鍵詞】創(chuàng)新設(shè)計(jì)；溫差發(fā)電；LED燈0引言北方的冬天住宅玻璃的兩側(cè)是較為理想的溫差發(fā)電場所，溫差大的地方，有較為理想的熱勢差，可以發(fā)電，溫差發(fā)電在發(fā)達(dá)國家的工業(yè)十分發(fā)達(dá)，但是在智能家具和生活化方面由于轉(zhuǎn)化效率不理想，還沒有較好應(yīng)用。我們利用溫差發(fā)電

2、裝置，在不影響人日常生活的地方擺放溫差發(fā)電裝置，發(fā)電節(jié)能。1溫差發(fā)電的原理基于塞貝克效應(yīng)、珀?duì)柼?yīng)、湯姆遜效應(yīng)，焦耳效應(yīng)和傅里葉效應(yīng)這五大熱電效應(yīng)的原理，可以把熱能轉(zhuǎn)換成電能。通過半導(dǎo)體發(fā)電片TEC1-12703進(jìn)行溫差發(fā)電，將P型和N型兩種不同類型的熱電材料連接起來，使兩端分別處于高溫和低溫環(huán)境下，并使線路開路。由于熱激發(fā)作用，高溫端的空穴和電子濃度高于低溫端，使得空穴和電子固定的從高溫端流向低溫端，從而在低溫開路端形成電動勢。2溫差發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)溫差發(fā)電裝置由溫差發(fā)電片TEC1-12703若干組、穩(wěn)壓電路模塊、USB

3、集線模塊、、LED燈若干及導(dǎo)線若干等構(gòu)成。組成發(fā)電部分，控制部分，儲電用電部分三個部分。2.1發(fā)電部分基于溫差發(fā)電原理，將P型與N型兩種不同類型熱電材料的一端通過導(dǎo)線連接起來，一端置于高溫，一端置于低溫并開路，在高溫端較強(qiáng)熱激發(fā)作用下，使得兩端空穴和電子濃度不同，在這種載流子濃度梯度驅(qū)動下，空穴和電子定向流動，在低溫端形成電動勢；如果多組熱電轉(zhuǎn)換材料組合起來，就可形成足夠高的電壓，構(gòu)成日?？捎玫臏夭畎l(fā)電裝置。2.2控制模塊根據(jù)塞貝克原理．半導(dǎo)體發(fā)電片兩端的溫差不穩(wěn)定．輸出電壓也會不穩(wěn)定。又因?yàn)榭刂茻嵩吹臏囟群愣ú蛔兒茈y實(shí)現(xiàn)

4、，所以需要在充電系統(tǒng)中加上一個穩(wěn)壓電路。本系統(tǒng)的電路主要采用常見的可調(diào)集成穩(wěn)壓器LM317，通過對溫差發(fā)電裝置的輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理，使得電流得以穩(wěn)定，能夠產(chǎn)生質(zhì)量較高的電能，供用電裝置使用。LM317的輸出電壓可以由下式算出：U=1.25*（1+R1/R2）+I*R1其中I是ADJ端流出的電流值，R1是ADJ端到地的阻值，R2是ADJ端到V的阻值。通過調(diào)整R1與R2兩電阻的阻值，就可以得到所需的電壓值。同時(shí)為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R1應(yīng)小于240。2.3儲電用電模塊我們采用MAXl679芯片實(shí)現(xiàn)鋰離子蓄電池充電電路，既保

5、證最大效率的使用鋰離子蓄電池，同時(shí)也避免了過壓充電造成的破壞，并且還能有效控制了過度放電后快充造成的影響。3溫差發(fā)電裝置理想化效果利用室內(nèi)窗戶兩側(cè)溫差的發(fā)電效果的計(jì)算：溫差（℃）20406080100電壓（V）0.971.82.43.64.8電流（mA）225368469558669以北方冬季室內(nèi)外溫差40攝氏度為例，每個溫差發(fā)電片每天的發(fā)電量為：1.8×0.368×24×3600=57231.36J市面上LED小燈珠的性能參數(shù)如下：電壓3.2—3.4V電流20mA一個燈珠每天消耗的電量為：0.02×3.2×24×3600

6、=5529.6J在不考慮損耗、儲電和放電效率，若把發(fā)電量全部轉(zhuǎn)化為用電量則可以供30個燈珠每天八小時(shí)不間斷照明。4裝置科學(xué)性現(xiàn)有溫差發(fā)電技術(shù)主要應(yīng)用在工業(yè)余熱、汽車廢熱、太陽能作為熱源等低品位熱源利用的溫差發(fā)電。其中大部分都是工業(yè)上的應(yīng)用雖然可以利用大部分的低品位熱能，但是畢竟應(yīng)用范圍有限，而且不夠普及，對于深化節(jié)能減排還不夠理想。我們的項(xiàng)目可以使溫差發(fā)電技術(shù)應(yīng)用與大眾百姓之中，所有北方的居民樓或者其他各種建筑，都可以使用該溫差發(fā)電技術(shù)。在LED技術(shù)比較普及的今天，該項(xiàng)目結(jié)合LED照明設(shè)備，可以很大的節(jié)約能公共照明的能源。

7、5總結(jié)該裝置使用了溫差發(fā)電技術(shù)、LED照明技術(shù)等。具有節(jié)能減排技術(shù)的特點(diǎn)，該產(chǎn)品原理簡單，作品實(shí)用性強(qiáng)，具有推廣的價(jià)值。全球亞寒帶、寒帶地區(qū)具有很大的利用價(jià)值，室內(nèi)外的溫差轉(zhuǎn)化的電能匯總起來將會十分可觀?；究梢越鉀Q這些的地區(qū)的夜間室內(nèi)照明問題，創(chuàng)造了巨大的效益?？紤]到節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)性問題，該項(xiàng)目目前的推廣可能具有一定的難度。但是在日后，各項(xiàng)技術(shù)越來越成熟、設(shè)備造價(jià)越來越低廉、現(xiàn)有設(shè)施陳舊以后還是具有較大推廣價(jià)值的。【