基于温差发电的led 灯

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1、基于温差发电的LED灯朱子儒武汉大学动力与机械学院武汉430072【文章】随着科学技术的发展和进步，基于温差发电技术日益纯熟，用此项技术来创新发明的产品越来越多。本文介绍的即是基于温差发电的原理在北方窗户安装温差发电片，利用室内外温差进行发电，提供室内照明用电，有效的节省能源。【关键词】创新设计；温差发电；LED灯0引言北方的冬天住宅玻璃的两侧是较为理想的温差发电场所，温差大的地方，有较为理想的热势差，可以发电，温差发电在发达国家的工业十分发达，但是在智能家具和生活化方面由于转化效率不理想，还没有较好应用。我们利用温差发电

2、装置，在不影响人日常生活的地方摆放温差发电装置，发电节能。1温差发电的原理基于塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应，焦耳效应和傅里叶效应这五大热电效应的原理，可以把热能转换成电能。通过半导体发电片TEC1-12703进行温差发电，将P型和N型两种不同类型的热电材料连接起来，使两端分别处于高温和低温环境下，并使线路开路。由于热激发作用，高温端的空穴和电子浓度高于低温端，使得空穴和电子固定的从高温端流向低温端，从而在低温开路端形成电动势。2温差发电装置的结构温差发电装置由温差发电片TEC1-12703若干组、稳压电路模块、USB

3、集线模块、、LED灯若干及导线若干等构成。组成发电部分，控制部分，储电用电部分三个部分。2.1发电部分基于温差发电原理，将P型与N型两种不同类型热电材料的一端通过导线连接起来，一端置于高温，一端置于低温并开路，在高温端较强热激发作用下，使得两端空穴和电子浓度不同，在这种载流子浓度梯度驱动下，空穴和电子定向流动，在低温端形成电动势；如果多组热电转换材料组合起来，就可形成足够高的电压，构成日常可用的温差发电装置。2.2控制模块根据塞贝克原理．半导体发电片两端的温差不稳定．输出电压也会不稳定。又因为控制热源的温度恒定不变很难实现

4、，所以需要在充电系统中加上一个稳压电路。本系统的电路主要采用常见的可调集成稳压器LM317，通过对温差发电装置的输出电压进行稳压处理，使得电流得以稳定，能够产生质量较高的电能，供用电装置使用。LM317的输出电压可以由下式算出：U=1.25*（1+R1/R2）+I*R1其中I是ADJ端流出的电流值，R1是ADJ端到地的阻值，R2是ADJ端到V的阻值。通过调整R1与R2两电阻的阻值，就可以得到所需的电压值。同时为保证稳压器的输出性能，R1应小于240。2.3储电用电模块我们采用MAXl679芯片实现锂离子蓄电池充电电路，既保

5、证最大效率的使用锂离子蓄电池，同时也避免了过压充电造成的破坏，并且还能有效控制了过度放电后快充造成的影响。3温差发电装置理想化效果利用室内窗户两侧温差的发电效果的计算：温差（℃）20406080100电压（V）0.971.82.43.64.8电流（mA）225368469558669以北方冬季室内外温差40摄氏度为例，每个温差发电片每天的发电量为：1.8×0.368×24×3600=57231.36J市面上LED小灯珠的性能参数如下：电压3.2—3.4V电流20mA一个灯珠每天消耗的电量为：0.02×3.2×24×3600

6、=5529.6J在不考虑损耗、储电和放电效率，若把发电量全部转化为用电量则可以供30个灯珠每天八小时不间断照明。4装置科学性现有温差发电技术主要应用在工业余热、汽车废热、太阳能作为热源等低品位热源利用的温差发电。其中大部分都是工业上的应用虽然可以利用大部分的低品位热能，但是毕竟应用范围有限，而且不够普及，对于深化节能减排还不够理想。我们的项目可以使温差发电技术应用与大众百姓之中，所有北方的居民楼或者其他各种建筑，都可以使用该温差发电技术。在LED技术比较普及的今天，该项目结合LED照明设备，可以很大的节约能公共照明的能源。

7、5总结该装置使用了温差发电技术、LED照明技术等。具有节能减排技术的特点，该产品原理简单，作品实用性强，具有推广的价值。全球亚寒带、寒带地区具有很大的利用价值，室内外的温差转化的电能汇总起来将会十分可观。基本可以解决这些的地区的夜间室内照明问题，创造了巨大的效益。考虑到节能减排的经济性问题，该项目目前的推广可能具有一定的难度。但是在日后，各项技术越来越成熟、设备造价越来越低廉、现有设施陈旧以后还是具有较大推广价值的。【