CN100405623C - 热电发电器 - Google Patents

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CN100405623C CNB2004100317338A CN200410031733A CN100405623C CN 100405623 C CN100405623 C CN 100405623C CN B2004100317338 A CNB2004100317338 A CN B2004100317338A CN 200410031733 A CN200410031733 A CN 200410031733A CN 100405623 C CN100405623 C CN 100405623C
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Abstract

本发明公开一种热电发电器(例如热回收装置)，其包括吸热部件(22)和热电模块(23)，所述吸热部件由韧铜制成，在所述热电模块中，多个热电元件布置成连接在一对绝缘基片之间，从而利用从具有外壁(21a)的灯(21)发出的废热。吸热部件的一个表面形成与所述灯的外壁匹配，另一表面形成与热电模块匹配，所述热电模块上安装有散热翅片(24)，该散热翅片由冷却风扇(15)进一步冷却。吸热部件(122)的至少一部分靠近灯(121)的发光管(125)布置。热电模块基于从所述灯经由吸热部件传递到该热电模块的热量产生出电能。

Description

热电发电器
技术领域
本发明涉及热电发电器(例如废热回收装置)，用于利用从诸如灯的电子装置发出的废热来发电，进而将该电能供送给诸如投影仪的各种装置使用。
本申请要求日本专利申请No.2003-80575、No.2003-86011、No.2003-419342，以及一份尚未分配申请号(要求日本专利申请No.2003-86011的优先权)的日本专利申请的优先权，上述专利申请的内容在此被引入作为参考。
背景技术
传统上，利用珀尔帖效应进行热电转换的热电模块(例如热电转换器)已经应用于各种加热和冷却设备和发电机。热电模块的一个典型例子是利用在相互面对的一对绝缘基片的预定位置处布置的多个电极构成的，其中相对布置的多个电极通过焊料与多个热电元件的上下端接合在一起，由此将热电元件挠性地布置在成对的绝缘基片之间。
上述的热电模块被贴附在安装于电子装置上的两个散热器件中的一个之上，其中，利用根据绝缘基片之间出现的温差而产生的电力来驱动冷却风扇，所述绝缘基片中的一个由一个散热器件加热，由此冷却安装在电子装置中的另一散热器件。这种冷却装置的例子在日本专利申请No.3107299中公开。
如上所述，如果安装在电子装置中并配备有热电模块的散热器件设计成具有平面表面，那么能使热电模块的一个绝缘基片的整个表面与所述电子装置的散热器件接触，从而实现高效的热传导。但是，当散热器件由灯等周边有弯曲外表面的器件构成时，热电模块的绝缘基片只有一部分与散热器件接触，由此降低了热回收的效率。在这种情况下，难以使两个绝缘基片之间的温差充分增大。这很大地减少了由热电模块产生的电能。
另外，热电模块(例如热电发电器)可以贴附到诸如汽车的车辆的车灯反射器上，由此每一热电模块能根据绝缘基片之间的温差而产生电力，所述绝缘基片相对布置并且其中一个由车灯加热，由此由热电模块产生的电力能得到再次利用从而给车辆电池等充电。这种电池充电器的例子在公开号为平6-49186的日本实用新型申请中公开。
当上述热电模块贴附在成形有弯曲表面的车辆车灯上时，热电模块的绝缘基片只有一部分与反射器接触，因此热回收效率差。另外，将车辆车灯设计成当车灯打开时发光管温度上升，同时具有反射表面的反射器的外表面保持相对低的温度。由于这一原因，从反射器传递到热电模块的热量与发光管辐射的总热量相比较小。即，难以增大热电模块的绝缘基片之间的温差，由此利用热电模块产生的电能减小。
发明内容
本发明的目的是提供一种热电发电器(例如废热回收装置)，该热电发电器能够有效利用从灯等装置发出或散出的废热，由此产生相对较大量的热量。
为了解决前述技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种热电发电器，包括热电模块，该热电模块包括成对的第一绝缘基片和第二绝缘基片，第一绝缘基片具有多个第一电极，第二绝缘基片具有多个第二电极，在这两个绝缘基片之间布置有多个热电元件，以便分别连接第一和第二电极；灯，包括发光管和外壁；以及吸热部件，布置在灯的一部分和热电模块的第一绝缘基片之间，所述灯的一部分由于发光管发出的热量而温度升高；其中，从灯辐射的热量经由吸热部件传递到第一绝缘基片，热电模块基于第一绝缘基片与第二绝缘基片之间的温差发电；其中，靠近所述灯布置的所述吸热部件的第一表面形成为匹配所述灯的外周表面，而所述吸热部件的第二表面形成为匹配热电模块的第一绝缘基片。
根据本发明的另一方面，提供一种热电发电器，包括：热电模块，该热电模块包括成对的第一绝缘基片和第二绝缘基片，第一绝缘基片具有多个第一电极，第二绝缘基片具有多个第二电极，在这两个绝缘基片之间布置有多个热电元件，以便分别连接第一和第二电极；以及吸热部件，其布置在热电模块的第一绝缘基片与灯的外周表面之间，其中，第一绝缘基片经由吸热部件被所述灯加热，热电模块基于第一绝缘基片与第二绝缘基片之间的温差来发电；其中，靠近所述灯布置的所述吸热部件的第一表面形成为匹配所述灯的外周表面，而所述吸热部件的第二表面形成为匹配热电模块的第一绝缘基片。
根据本发明的又一方面，提供一种热电发电器，包括：热电模块，该热电模块包括成对的第一绝缘基片和第二绝缘基片，第一绝缘基片具有多个第一电极，第二绝缘基片具有多个第二电极，在这两个绝缘基片之间布置有多个热电元件，以便分别连接第一和第二电极；灯，具有其中包括发光管的外壁；以及吸热部件，位于所述灯的发光管与所述热电模块的第一绝缘基片之间，其中，所述吸热部件的至少一部分布置在所述灯内。
根据本发明的又一方面，提供一种热电发电器，包括热电模块，该热电模块包括成对的第一绝缘基片和第二绝缘基片，第一绝缘基片具有多个第一电极，第二绝缘基片具有多个第二电极，在这两个绝缘基片之间布置有多个热电元件，以便分别连接第一和第二电极；灯，包括发光管和外壁；以及吸热部件，布置在灯的一部分和热电模块的第一绝缘基片之间，所述灯的一部分由于发光管发出的热量而温度升高；其中，从灯辐射的热量经由吸热部件传递到第一绝缘基片，热电模块基于第一绝缘基片与第二绝缘基片之间的温差发电；其中，所述吸热部件具有靠近所述灯布置的第一表面和靠近热电模块的第一绝缘基片布置的第二表面，其中所述吸热部件除了其第一和第二表面以外都涂敷有绝热材料。
根据本发明的又一方面，提供一种热电发电器，包括：热电模块，该热电模块包括成对的第一绝缘基片和第二绝缘基片，第一绝缘基片具有多个第一电极，第二绝缘基片具有多个第二电极，在这两个绝缘基片之间布置有多个热电元件，以便分别连接第一和第二电极；以及吸热部件，其布置在热电模块的第一绝缘基片与灯的外周表面之间，其中，第一绝缘基片经由吸热部件被所述灯加热，热电模块基于第一绝缘基片与第二绝缘基片之间的温差来发电；其中，所述吸热部件具有靠近所述灯布置的第一表面和靠近热电模块的第一绝缘基片布置的第二表面，其中所述吸热部件除了其第一和第二表面以外都涂敷有绝热材料。
进一步说，本发明的热电发电器的特征在于设置了包括一对绝缘基片的热电模块，在这对绝缘基片之间布置有多个热电元件，并且这对绝缘基片与上下电极相接触，其中热电模块贴附到灯的外周边表面上，由该灯加热一个绝缘基片，由此所述热电模块产生出电力。这里，本发明的特征在于将吸热部件布置在热电模块的一个绝缘基片与灯的外周边表面之间。
由于设置了吸热部件，因此能在相互靠近布置的热电模块的一个绝缘基片与灯的外周边表面之间实现有效的热传导(或者有效的热传递)。这有助于增大在热电模块中彼此靠近相对布置的绝缘基片之间的温差，从而使热电模块产生出的电能增加。
如上所述，吸热部件充分成形，其方式使得吸热部件的一个表面与灯的外周边表面匹配，而吸热部件的另一表面成形以与热电模块的表面匹配。由于如此成形吸热部件，所以能改善灯与热电模块之间的热传导，从而增加热电模块产生出的电能。热电模块上与直接面对吸热部件的绝缘表面相对的另一绝缘基片由冷却风扇等冷却，由此能进一步增大热电模块中所述成对的绝缘基片之间的温差，从而进一步增大热电模块产生出的电能。顺便提及，优选地在制造所述吸热部件时使用具有强导热性和可加工性的预定材料。
热电模块的一个绝缘基片可利用薄膜构造，通过该薄膜能改善吸热部件与热电模块之间的热传导性，从而进一步增大热电模块产生出的电能。在这种情况下，优选地将吸热部件和热电模块一起整体形成。
上述吸热部件可由预定材料制成，例如铜和铝，各材料具有较高的导热性。由于具有较高的导热性，吸热部件能有效吸收从灯发出的热量。因此能实现在灯与吸热部件、吸热部件与热电模块之间的有效热传导。通过使用铝作为制造吸热部件的材料，能减小热电发电器的整个重量。
另外，本发明的特征在于，将由油脂、碳或树脂制成的热阻减小层布置在吸热部件与灯的外周边表面之间的间隙(边界)中，所述油脂、碳和树脂均具有较高的耐热性和较高的导热性。这显著减小了吸热部件与灯的外周边表面之间的热阻，因此能实现在灯与吸热部件之间的更高效的热传导。
如上所述除了面对灯和热电模块的外表面以外，吸热部件的预定部分覆盖有绝热材料，利用该绝热材料能显著减少没有从吸热部件传递到热电模块而散发到外界的热量，因此能实现在吸热部件与热电模块之间的有效热传导。即，能实现对从灯发出的热量的有效回收，而同时不会过多浪费该热量。
使用上述热电发电器的设备的典型示例是投影仪，其中，灯发出的热量转换成电力，该电力被回收用于使灯发光，或者用于运行安装在投影仪中的其它器件。
投影仪包括用于在屏幕上显示图像的显示装置、以及珀尔帖元件，其中，将热电模块产生的电力供送给珀尔帖元件，从而调整显示装置的温度。即，热电模块回收从灯发出的废热而产生的电力能够再利用来激励珀尔帖元件，由此调整显示装置的温度，因此不必为实现对显示装置的温度调整提供额外的电源，所述显示装置可通过一定的装置来构造，其中多个小金属镜布置在硅基片上，从而控制入射光的反射方向。该装置对于温度的调整是有效的，其原因在于能被光源(例如灯)容易地加热。
前述热电模块布置在灯的上方，从而有效地将从灯发出并且向上移动的热量向热电模块传递，由此热电模块实现了有效的电力产生。这里，优选地将灯沿着发光方向向下指向布置，从而使灯的外周表表面全部向上指向，由此从灯发出的热量可以被有效地传递到热电模块。
上述投影仪的优点在于不特别需要冷却风扇来冷却所述灯。在传统投影仪中，一对风扇布置在灯的右侧和左侧，其中一个风扇吹风，使空气朝向灯流动，另一风扇抽风，使空气离开所述灯，即这两个风扇使空气从灯的一侧向灯的另一侧流动，从而冷却所述灯。
与传统投影仪相反，本发明的投影仪的特征在于设置了吸热元件，吸热元件吸收从灯发出并且向上移动的热量，由此不特别需要用于投影仪的风扇。因此，本发明能显著减少在投影仪中的总电力消耗，投影仪的尺寸也由此减小。
当灯沿着发光方向水平指向时，吸热部件和热电模块布置在灯上方，同时绝热材料布置在灯的下面。
顺便提及，安装在热电模块中的每个热电元件可优选地由预定材料制成，所述预定材料为铋和锑中的至少一种与碲和硒中的至少一种的结合物，由此能使热电元件增大其两端之间的温差，并且能显著增大由热电模块产生出的电能量。
本发明的热电发电器包括具有热电元件的热电模块，所述热电元件的端部与形成在第一和第二绝缘基片的内表面上的电极相连接，所述第一和第二绝缘基片相对布置，其中热电模块贴附在包括发光管和外壁的灯上，所述外壁保护和支承所述发光管，由此热电模块由于被发光管产生的热量所加热的第一绝缘基片与第二绝缘基片之间存在温差而产生电能。这里，吸热部件位于第一绝缘基片与发光管之间，吸热部件的一部分位于灯的内部。
即，部分地插入到灯中的所述吸热部件能够吸收和传递由所述灯产生的高温热量到所述热电模块，所述热电模块启动，产生较大量的电能。这里，灯的外壁的一部分利用吸热部件构造，由此吸热部件基本被安装在所述灯的内部。
如上所述，热电模块贴附在所述灯的后端部上，并且吸热部件位于第一绝缘基片与所述灯的后端部之间，其中吸热部件的一部分布置在所述灯的内部。由此吸热部件能靠近所述灯的后端部、吸收从所述灯的外壁的外周边表面发出的热量，其中吸热部件也吸收从灯中的发光管直接发出的高温热量。
因此，能有效地实现从所述灯到所述热电模块的第一绝缘基片的热传导，由此能显著增大热电模块的第一绝缘基片与第二绝缘基片之间的温差，由此增大利用热电模块产生的电能。这里，优选地利用冷却风扇来冷却所述第二绝缘基片，由此进一步增大热电模块的第一和第二绝缘基片之间的温差。
可将上述热电发电器修改为吸热部件的一部分从灯的外周边表面向灯的内周边表面伸长以穿过所述灯的外壁，并且所述吸热部件的尖端部分沿着所述灯的内周边表面扩宽。即，吸热部件的预定部分(例如突伸部分)能伸长靠近发光管的光源，并且在较大的面积上沿着所述灯的内周边表面扩宽。由此能实现有效地热传导，使发光管产生的热量有效地传递到吸热元件，从而热电模块进一步增大所产生出的电能。如上所述，沿着所述灯的内周边表面扩宽的吸热部件的一部分形成为圆顶状或者辐射状。
可进一步修改所述热电模块，使得吸热部件的一部分在包围发光管的所述灯的外壁的内部空间内延伸。即，能将吸热部件的一部分以较大面积靠近发光管的光源布置，同时不必缩小反射表面的总面积，所述反射表面形成在所述灯的外壁的内周边表面上。由此能有效地将由发光管产生的热量朝向吸热部件传递，从而在对灯的照明效果没有影响的情况下增大利用热电模块产生的电能。
吸热部件的一部分可沿着发光管与支承发光管的外壁之间的边界布置，其中所述部分在发光管的周围区域形成，从而实现从发光管到吸热部件的有效热传导。这样实现了吸热部件的简单结构，该结构能够简单地加以制造。
如上所述，吸热部件的一部分可布置成穿过从灯的外周边表面向灯的内周边表面穿过所述灯的外壁，其中所述部分伸长靠近由所述外壁包围的灯的高温内部空间中的光源，由此能实现朝向所述吸热部件的有效热传导。
上述发光管可修改使得从发光管的后端至发光管的光源形成内部空间，其中吸热部件的一部分在发光管的内部空间中伸长。即，吸热部件的一部分进入到发光管的高温内部空间中，因此能将来自发光管的非常大量的热量传递给吸热部件。
所述灯的外壁的一部分利用吸热部件构造，所述吸热部件可位于所述外壁的任何位置上，并且其尺寸和形状设计成与热电模块适合。例如，灯的外壁的较大面积利用吸热部件形成，由此所述吸热部件有效地吸收从发光管发出的热量，从而增大由热电模块产生出的电能。
另外，吸热部件可设计成中空的，以提供一内部空间，所述内部空间与由所述外壁包围的所述灯的内部空间连通。因此能增大用于吸收从所述灯发出的热量的吸热元件的总面积。这里，能另外在所述吸热部件的内部空间的内表面上形成多个翅片，从而能进一步增大吸热部件的吸热面积，因此能进一步增大由热电模块产生出的电能。顺便提及，吸热部件能形成与其外部相连通的散热孔，利用该散热孔能防止所述灯的温度增大得太多，由此增加所述灯的使用寿命。
所述灯的外壁的外周边表面除了靠近述吸热部件的预定面积以外，可覆盖有绝热材料。由于设置了绝热材料，因此几乎可能防止废热从除了所述跟随吸热部件的预定面积以外的灯的外壁的外周边表面释放出。因此，吸热部件能有效吸收和向所述热电模块传递从所述灯发出的热量，从而使电力产生效率提高。
上述热电发电器可安装在包括灯的投影仪中，其中所述热电发电器将来自所述灯的热量转化为电力，所述电力可再利用，使所述灯发光，或者用于运行其它布置在所述投影仪中的器件。
例如，珀尔帖元件布置用来调整显示装置的温度，所述显示装置位于所述投影仪中用来将图像投射到屏幕上，其中由热电模块产生出的电能被供送给所述珀尔帖元件，所述珀尔帖元件启动以调整显示装置的温度。另外，由所述热电模块产生的电能可用于运行安装在投影仪中的风扇。而且，由所述热电模块产生的电能可用于运行安装在投影仪和/或其它外部设备中的其它器件。这里，本发明的优点在于，基本不需要额外的电源来运行各种装置，其原因在于从灯等发出的废热能被有效回收并用来利用热电模块产生电能。
附图说明
将参照附图详细描述本发明的其它目的、方面和实施例，附图中：
图1是示意图，示出了根据本发明第一实施例的投影仪的结构；
图2是示意图，示出了图1所示投影仪中安装的灯单元的组件和连接；
图3是正视图，示出了所述灯单元的主要部件；
图4是侧视图，示出了所述灯单元的主要部件；
图5是透视图，示出了在所述灯中结合的热电模块的结构；
图6是正视图，示出了热电模块的主要部件；
图7是正视图，示出了根据本发明第二实施例布置在的投影仪中的灯单元的主要部件；
图8是正视图，示出了根据本发明第三实施例布置在的投影仪中的灯单元的主要部件；
图9是侧视图，示出了图8所示灯单元的主要部件；
图10是正视图，示出了根据本发明第五实施例的投影仪的主要部件；
图11是正视图，示出了一灯单元的主要部件，该灯单元作为示例8制成，用于测试；
图12是正视图，示出了灯单元的主要部件，该灯单元作为示例9制成，用于测试；
图13是正视图，示出了灯单元的主要部件，该灯单元作为示例10制成，用于测试；
图14是示意图，示出了根据本发明第六实施例的投影仪的结构；
图15A是平面图，示意性示出了具有根据本发明第七实施例的热电发电器的投影仪的结构；
图15B是侧视图，示意性示出如图15A所示的投影仪；
图16是示意图，示出了图15A和15B所示的热电发电器的结构；
图17是示意图，示出了与图16所示的热电发电器相比进行了修改的热电发电器的结构；
图18是示意图，示出了一进一步进行了修改的热电发电器的结构；
图19是示意图，示出了一进一步进行了修改的热电发电器的结构；
图20是示意图，示出了一进一步进行了修改的热电发电器的结构；
图21是示意图，示出了一热电发电器的结构，所述热电发电器设计作为在测试中使用的比较例；
图22是示意图，示出了一进一步进行了修改的热电发电器的结构；
图23是示意图，示出了一进一步进行了修改的热电发电器的结构；
图24是示意图，示出了一进一步进行了修改的热电发电器的结构；
图25是正视图，示出了图24所示的热电发电器；
图26是正视图，示出了一热电发电器，该热电发电器与图25所示热电发电器相比进行了进一步的修改；
图27是示意图，示出了一进一步进行了修改的热电发电器的结构；
图28是示意图，示出了一热电发电器的结构，该热电发电器与图27所示热电发电器相比进行了进一步的修改；
图29是示意图，示出了一热电发电器的结构，该热电发电器与图28所示热电发电器相比进行了进一步的修改；
图30是一表格，示出了与比较例相比，示例1至示例7的测试结果；
图31是一表格，示出了分别在图11至13中示出的示例8至示例10的测试结果；
图32是侧视图，示意性示出了投影仪的又一修改示例。
具体实施方式
将参照附图进一步通过示例描述本发明。
1、第一实施例
图1示出了根据本发明第一实施例的、实现热电发生器的投影仪10。投影仪10包括灯单元20、透镜12、电子电路板13、镇流器单元14、以及冷却风扇15，所有这些部件被容纳在盒子形状的壳体11中。
如图2所示，灯单元20包括灯21、吸热部件22、热电模块(或热电转换器)23、散热翅片24、用于冷却的珀耳帖元件25以及由其中多个数字镜布置在硅基底上的装置构成的显示装置26。具有外壁21a的灯21的外周边表面用作反射器，其中如图3和4所示，该反射器形成为圆顶形陶瓷体，该陶瓷体前侧形成为圆形开口，陶瓷体的周边侧的尺寸朝向其后端逐渐减小，并且其后端封闭。
透明玻璃21b贴附在灯21的外壁21a的前侧开口上，其中光源21c布置在灯21内、外壁21a的后端部分的中心处。光源21c由超高压汞灯构成，其中当该汞灯打开时，例如其内部压力可达到200个大气压力，温度达到1000℃。在这种情况下，灯21的外壁21a的温度上升到220℃左右。
吸热部件22构造成由韧铜(touch pitch copper)制成的块体，其中该块体的上表面形成为平面，其下表面根据灯21的弯曲外壁21a而被弯曲。传热油脂层22a作为热阻减小层布置在灯21的外壁与吸热部件22之间的边界中。传热油脂层22a由具有耐热性和高导热性的硅树脂制成，这有助于改善从灯21到吸热部件22的热量传递的热传导。制成吸热部件22的韧铜的导热率为0.93。因此，吸热部件22能朝向热电模块23传递从灯21辐射出来并经由传热油脂层22a有效传递的热量中的大部分。
如图5和6所示，热电模块23包括一对绝缘基片，即下基片27a和上基片27b，其中多个下电极28a贴附到下基片27a的上表面上的预定位置，并且多个上电极28b贴附到上基片27b的下表面上的预定位置。多个由芯片构成的热电元件23a挠性布置在下基片27a与上基片27b之间，其方式使得热电元件23a的下端与下电极28a通过焊接连接，上端通过焊接与上电极28b连接。由此下基片27a和上基片27b由热电元件23a整体互连在一起。
如上所述，下基片27a和上基片27b相互分隔预定的距离，该距离基本上与单个热电模块23a匹配。具体地，两个热电元件23a的上端与上基片27b的各单个上电极28b连接，同时下基片27a提供了两种类型的下电极28a，即，单个热电元件23a的下端与各单个第一类型的下电极28a连接，两个热电元件23a的下端与第二类型的各单个下电极28a连接。这里，第一种类型的下电极分别沿下基片27a的一侧布置在下电极27a的两个角上(见图5)，在该第一类型的下电极中，各单个下电极与单个热电模块的下端连接，其中，所述第一种类型的下电极分别与引线29a和29b相连，允许朝向外部装置(未示出)传送电力。
每一下基片27a和上基片27b由铝板制成。每一热电元件23a形成为矩形平行立面体，由对应于p型元件或者n型元件的铋碲合金制成。热电元件23a经由下电极28a和上电极28b串联连接在下基片27a和上基片27b之间。由此，具有上述结构的热电模块23固定在吸热部件22的上表面上，通过改吸热部件22，由灯21发射光线产生的热量的一部分传递到该热电模块。因此，热电模块23由于下基片27a与上基片27b之间的温差而产生电力，其中所述下基片被来自灯21的热量辐射加热，上基片没有被加热。上述投影仪10(见图1)配备有两个上述模块23。
散热翅片24形成为铝制块，其中在上表面上设置有其间有预定距离的多个散热槽24a，并且所述多个散热槽沿前后方向在该上表面上穿过。散热翅片24固定在热电模块23的上基片27b的上表面上。由于形成有散热槽24a，因此散热翅片24的整个上表面增大，从而提高了热辐射能力，由此增大了从热电模块23的上基片27b发出的热量。由此能增大热电模块23的下基片27a与上基片27b之间的温差，从而增大由此产生的电力。
从热电模块23开始延伸的引线29a和29b的端部连接到冷却时使用的珀尔帖元件25上。珀尔帖元件25类似于热电模块23构成，由此该珀尔帖元件能将经由引线29a和29b从热电模块23供送到该处的电能转换为热能。在本发明中，珀尔帖元件25用于冷却显示装置26。
显示装置26通过将多个金属镜排布在硅基片上而构成，其中入射光线受到反射，同时控制其反射方向，从而经透镜将图像投射到屏幕上(未示出)。当温度变高时，显示装置26不能正常工作，并将会减少使用寿命。因此，应利用珀尔帖元件25来冷却显示装置26。
导电电路印刷在安装于壳体11中的电子电路板13上，由此投影仪10的各种器件和电路经由所述导电电路电连接在一起。镇流器单元14包括稳压器，借助于该稳压器，将恒定的电能正常供送给灯21，而不管供送给投影仪10的电能如何波动。因此灯能以稳定的方式发射光线。多个冷却风扇15布置在多个开口(在图1中未具体示出)中，所述多个开口形成在壳体11的预定位置处，由此将外部空气引入到壳体11中，从而冷却安装在壳体11中的各种器件和装置。冷却风扇15的一部分与热电模块23相连，从而基于由热电模块23产生的电力工作。
除了上述的器件和电路，本实施例的投影仪10还包括将电能供送给位于其中的器件和电路的电源、各种开关和操纵钮、以及用于输入视频数据和音频数据以及用于输出各种数据和信号的输入/输出端子，所述输入/输出端子与诸如个人计算机的外部设备相连。
为了操纵具有上述构成的投影仪10，将外部设备(例如个人计算机)的电线插头或接插件与所述输入/输出端子相连，从而实现在投影仪10与外壁设备之间的数据传输和接收；于是使用者(或人类操作者打开电源开关)并操作操纵钮。由此将灯21打开以发光，并且显示装置26以及投影仪10的各种器件开始工作，从而利用透镜12将预定的图像投射在屏幕上。
当投影仪工作时，由于灯21发光而产生热量以及从显示装置26和其它器件辐射出热量，所以壳体11的内部温度上升。这时，冷却风扇15启动以使空气在壳体11内部流动，这样壳体被冷却下来。这里，从灯21面对吸热部件22的预定表面辐射的热量经由传热油脂层22a传递，并且被吸收到吸热部件22中，然后，该热量被传递到热电模块23的下基片27a。
如上所述，吸热部件22的下表面充分弯曲以匹配灯21的“弯曲”外壁21a，并且传热油脂层22a位于外壁21a与吸热部件22之间的间隙中，因此能有效地进行热传递(或热传导)。热电模块23的上基片27b通过散热翅片24的散热功能得到冷却，并且由于冷却风扇15引起空气流动而得到空气冷却。
因此，在热电元件23a靠近下基片27a的下端与热电元件23a靠近上基片27b的上端之间出现了较大的温差，这样热电模块23由于存在该温差而产生电力。由热电模块23产生的电能的一部分被供送到珀尔帖元件25，另一部分被供送给冷却风扇15，因此，珀尔帖元件25和冷却风扇15基于由热电模块23产生的电能工作。
珀尔帖元件25类似于热电模块23构造，因此参照示出热电模块23的结构的图5来进行描述。由热电模块23产生的电能经由引线29a和29b供送至珀尔帖元件25，该珀尔帖元件25与热电模块的连接方式是使在珀尔帖元件25的上基片中发生吸热，在珀尔帖元件25的下基片中发生散热，即，将预定电压施加到珀尔帖元件25上，这样使载流子从上基片移动到下基片(见图5，其中载流子从上基片27b经由热电元件23a移动到下基片27a)。因此，珀尔帖25布置成其上基片与显示装置26接触，从而冷却该显示装置。因此能将显示装置26保持在合适的温度；这样能产生出优良的图像质量，并且针对显示装置26实现较长的使用寿命。同时，用于布置热电模块23的垂直方向应该根据p型元件和n型元件的布置充分改变。
如上所述，本发明的投影仪10的特征在于提供了一种位于热电模块23与灯21的外壁21a之间的吸热部件22，该吸热部件具有高导热性，其中吸热部件22的下表面合适地成形以与灯21的“弯曲”外壁21a匹配，同时吸热部件22的上表面制成平面。这使吸热部件22的下表面与灯21的外壁21a在相当大的面积上接触；这使吸热部件22的上表面与热电模块23的下表面27a紧密接触。
由于在灯21的外壁21a与吸热部件22的下表面之间设置了传热油脂层22a，因此能实现从灯21向吸热部件22的高效热传导，并且能实现从吸热部件22向热电模块23的下基片27a的高效热传导(或者热传递)。另外，由于散热翅片24的散热和冷却风扇15的冷却作用，热电模块23的上基片27b保持在相对低的温度。因此能显著增大在热电模块23中下基片27a与上基片27b之间的温差，这时所产生的电能显著增大。即，投影仪10所需的电能的一部分由热电模块23产生的电力所覆盖，所述热电模块基于对从灯21辐射的热量的回收来工作；因此能显著减小从电源供送的投影仪10所需电能量。
2、第二实施例
图7示出了根据本发明第二实施例的投影仪中的灯31及其周边部件。该投影仪的特征在于将由玻璃棉制成的绝热材料33布置在吸热部件32的侧面上。第二实施例的投影仪的其它部件类似于第一实施例的投影仪的其它部件，因此，相应的部件由相同的附图标记指代。
根据第二实施例的投影仪的上述结构，能减少从吸热部件32的周边泄漏且没有传递到热电模块23的总热量；这样能相对于热电模块23进行更高效的热传导。因此，热电模块23能产生更大数量的电力。第二实施例的投影仪的工作和效果类似于第一实施例的投影仪的工作和效果；因此，省略对其的详细描述。同时，图7示出了绝热材料33只贴附在吸热部件23的侧面上。当然，可以对第二实施例进行修改，使得绝热材料33贴附在吸热部件32的所有暴露表面上，由此能使热传导相对于热电模块23更高效。
3、第三实施例
图8和9示出了根据本发明第三实施例安装在投影仪中的灯41及其周边部件。该投影仪的特征在于将中空部分42a布置在吸热部件42的中心处，从而使灯41的外壁41a被插入在其中，吸热部件42形成为圆柱形，其后端部分尺寸减小。另外，每个均具有预定面积的8个平面部分42b设置成在吸热部件42的前侧的周边表面上邻接在一起，其中单个热电模块42固定在每一平面部分42b上。
分别固定在吸热部件42的平面部分42b上的每一热电模块43配备有散热翅片。第三实施例的所述投影仪没有设置前述传热油脂层，因此吸热部件42的中空部分42a的内壁直接与灯41的外壁41a接触。第三实施例的投影仪的其它部件类似于前述投影仪10的其它部件，因此用相同的附图标记指代对应的部件。
根据第三实施例的投影仪的上述结构，从基本上灯41的外壁41a的整个表面发出的热量经由吸热部件42被有效地传递到热电模块43，因此能实现相对于热电模块43的更有效的热传导。因此，热电模块43能产生进一步增大的电力量。投影仪的其它部件的工作和效果类似于前述投影仪10的工作和效果，因此省略对其的详细描述。
4、第四实施例
通过局部修改上述实施例，能实现第四实施例，其中热电模块的下基片由吸热材料(或热沉(heat sink)材料)制成，并且在其上附着有铝层。这里，可减小灯的外壁与热电元件的下端之间的距离，因此能相对于热电模块实现更高效的热传导。
下面针对上述实施例，对各种示例进行对比测试以产生出与比较例比较的试验结果。具体地，“示例1”根据第一实施例制造，如图3和4所示，配备有吸热部件22和传热油脂层22a，“示例2”至“示例7”通过分别改变热沉材料和热阻减小材料来制造。另外，“比较例”在不设置吸热部件的情况下制成，其中灯通过只介入油脂而直接贴附在热电模块上。结果如图30所示。
上述比较测试利用电耗为150W的超高压汞灯、具有预定尺寸的热电模块以及散热风扇进行，所述热电模块的预定尺寸即为20mm长、宽，2mm高。对于示例1至示例7中的每一个，测量上电极与下电极之间的温差(与热电元件的下端与上端之间的温差相同)，下电极的温度设定为150℃，并且测量相应的电能产生。对于比较例，考虑到灯的排热效率及其安全性，通过将下电极的温度设定为80℃以便使灯不会损坏，进行类似的测量。
示例2和示例3使用铜作为热沉材料，而示例4至示例7使用铝作为热沉材料。对于热阻减小层，示例2使用碳，示例3使用树脂，示例4使用油脂，示例5使用碳，示例6使用树脂，而示例7没有设置热阻减小层。由此，图30示出了对于示例1至示例7，下电极与上电机之间的温差ΔT为100℃。对于电能产生，示例1产生出5.4W，示例2产生出5.3W，示例3产生出5W，示例4产生出5.1W，示例5产生出5.1W，示例6产生出4.7W，示例7产生出4.2W。另外，比较例产生出0.7W的电量，其中下电极与上电极之间的温差ΔT设置为30℃。
如上所述(如图30所示)，示例1至示例7中的所有示例与比较例相比，能产生非常大的电量。其中，使用铜作为热沉材料的示例与使用铝作为热沉材料的示例相比，能产生出更大数量的电力。另外，可通过顺序使用油脂、碳和树脂作为热阻减小材料来循序改善结果，其中没有使用热阻减小层的示例7产生最小量的电力。上述结果指示出可通过使用铜作为吸热部件的材料，使用油脂作为热阻减小层来实现最大量的电力。
5、第五实施例
图10示出了投影仪50的主要部件，该投影仪是根据本发明第五实施例的热电发生器。即，在图10中示出的投影仪50包括灯51，该灯51向下指向，并被安装在盒状壳体56中。灯51的上部配备有吸热部件52，该吸热部件52上贴附有热电模块53。吸热部件作为由铝制成的块体形成，其形成方式是使该吸热部件的上表面为平面，下表面沿着灯51的外壁51a弯曲而形成中空部分。即，灯51固定在吸热部件52的中空部分中，其方式使得外壁51a与中空部分的内壁接触。另外，由玻璃棉制成的绝热材料52a贴附在吸热部件52的侧面上。
结构与上述热电模块23相同的热电模块53贴附到吸热部件52的上表面上。另外，将结构与前述散热片24相同的散热片54贴附到热电模块53的上表面上。而且，将冷却风扇55布置在散热片54的上方，其间留有预定的距离。即，冷却风扇55安装在壳体56的顶板上，从而将外部空气引入壳体56中，由此冷却散热片54，以便增大热电模块53的上基片与下基片之间的温差。
在壳体56下部的前侧面上的预定位置处形成有开口，并且在该开口配备有透镜57，将所述透镜57固定成使其光学轴位于水平方向上并且与灯51的光学轴相交。反射镜58布置在灯51的光学轴与透镜57的光学轴交叉处的位置上，反射镜58的设置方式使得可自由调整该反射镜的倾斜角度。另外，屏幕59位于壳体56的外面，与透镜57相距预定的距离。在图10中示出的投影仪50的其它部件与前述投影仪10相似，因此省略对其的详细描述。
根据第五实施例的投影仪50，灯51向下指向并且配备有吸热部件52，其设置方式使得灯51的外壁51a整个与吸热部件52的中空部分接触，其中热电模块53贴附在吸热部件52的上表面上。因此，从灯51发出并向上传递的热量能被吸热部件52有效地吸收，热量从该吸热部件52可靠地传递到热电模块53，其中利用散热翅片54和冷却风扇55冷却热电模块53的上表面。由此能增大热电模块53的上表面与下表面之间的温差，这使利用该热电模块产生的电能增大。投影仪50的其它部件的工作和效果与前述投影仪10的其它部件相同，因此省略对其的详细描述。
下面对根据本实施例制成的“示例8”、“示例9”和“示例10”进行比较。具体地，示例8通过设置全部的灯51、吸热部件52、绝热材料52a、热电模块53、散热翅片54以及冷却风扇55而制成，如图11所示；示例9通过部分地修改示例8，使部件52a和53-55改变位置而制成，如图12所示；示例10通过部分地修改示例8，使灯51在发光方向上改变而制成，如图13所示。这些示例在生成电能方面相互比较。
如图12所示的示例9被制成：向下指向的灯51的外壁51a的上部被吸热部件52的中空部分覆盖着，热电模块53贴附在吸热部件52的侧面上，其中散热翅片54贴附到水平指向的热电模块53上，冷却风扇相对于散热翅片54留有预定距离地布置。另外，绝热材料52a贴附在吸热部件52的上表面和侧表面上，除了该吸热部件与热电模块53相连的预定侧面以外。
在图13中示出的示例10被制成：是灯51沿着发光方向水平指向，并且吸热部件52贴附在灯51的外壁51a的后端上。另外，热电模块53贴附在吸热部件52的上表面上，散热翅片54贴附在热电模块53的上表面上。而且，冷却风扇55位于散热翅片54的上方，两者之间留有预定的距离。绝热材料52a布置在吸热部件52上除了上表面与前表面的外部表面上。顺便提及，示例8至示例10没有设置传热油脂层。图31示出了关于示例8、示例9、示例10之间的电能生成比较的测试结果。
上述测试是利用电耗为150W的超高压汞灯、具有预定尺寸的热电模块以及电耗为2W的散热风扇来进行的，所述热点模块的预定尺寸即为40mm宽和长，3mm高。即，示例8至示例10经过对上电极与下电极之间的温差ΔT的测量、以及在下电极的温度(对应于热电模块53的热辐射侧)设定为50℃的情况下对电能产生的测量。结果如图31所示，图31指示出下电极与上电极之间的温差ΔT在示例8中为150℃，在示例9中为110℃，在示例10中为130℃。另外，电能产生在示例8中为4.1W，在示例9中为2.3W，在示例10中为3.2W。
如上所述，灯51沿着发光反向向下指向、吸热部件52和热电模块位于灯51上方的示例8能产生出比示例9和示例10更大量的电能。示例8下面的一个是示例10，示例10产生与示例9相比更大量的电能，在示例10中，灯51沿着发光方向水平指向，吸热部件52和热电模块位于灯51上方。即，为了产生相对较大量的电能，优选地将吸热部件52和热电模块53布置在灯51的上方；并且优选地将灯51的发光方向向下设置，从而使灯51的发热方向向上指向。
6、第六实施例
图14示出了投影仪60构造的概略，该投影仪是根据本发明第六实施例的热电发生器。在投影仪60中，灯62沿着发光方向水平指向并且布置在盒形壳体61中。吸热部件63贴附在灯62的后端部的下表面上，热电模块64贴附在吸热部件63的下部上。吸热部件63形成为由铝制成的块状，其上表面弯曲以匹配灯62的后端部的“弯曲”下表面，其下表面为平面。
散热翅片65贴附在安装于吸热部件63的下表面上的热电模块64的下表面上。显示装置66在壳体61的内部被布置在灯62下面，使该显示装置的屏幕暴露于壳体61的外部，其中，珀尔帖元件67贴附在显示装置66的上表面上。珀尔帖元件67与热电模块64经由一引线64a连接，由此该珀尔帖元件利用从热电模块64供送的电能来冷却显示装置66。散热翅片68也贴附在珀尔帖元件67的上表面上。冷却风扇69位于灯62的后侧，并且贴附在壳体61的内壁上。
开口形成在壳体61的下表面的预定位置处，透镜71安装在壳体61的开口上，其方式使透镜的光学轴位于垂直方向，并且与灯62的光学轴交叉。光学系统72位于灯62的光学轴与透镜71的光学轴相交处的预定位置上。光学系统72包括具有多个镜的分光光学装置72a，多个液晶面板72b，以及复合光学装置72c，由此液晶面板72b由从灯62投射的光线照亮，从而使图像经由透镜71投射到屏幕(未示出)上。
投影仪60可与外部装置(未示出)相连，其中所述投影仪包括：接口控制电路74，用于从该外部装置接收视频信号73；信号处理电路75，用于实施实现高质量视频处理等的各种信号处理；以及液晶驱动电路76，用于操纵液晶面板72b。另外，所述投影仪还包括电源电路77、温度调整及风扇驱动电路78、用于驱动灯62的灯驱动电路79。
如上所述，第六实施例的投影仪60的特征在于，灯62沿水平方向定位，并且吸热部件63贴附在灯62的后端部的下表面上。另外，热电模块64贴附在吸热部件63的下表面上。因此能给珀尔帖元件67供送一定的电力，该电力足以使液晶显示装置66冷却。投影仪60的其它部件的工作和效果类似于前述投影仪10的其它部件的工作和效果，因此省略对其的描述。
本发明的热电发生器不必须局限于上述实施例，因此能在本发明的保护范围内加以充分的修改。例如，第一、第二、第三实施例分别使用吸热部件22、32、42，每一吸热部件由韧铜制成。但是，能使用诸如无氧铜(oxygenfree copper)和铝的其它材料来制造吸热元件。这里，优选地使用纯铝，利用纯铝可以增强导热性，并且能减少整个投影仪的重量。江第二和第五实施例构造成使吸热部件32和52覆盖有绝缘材料33和52a，每种绝缘材料由玻璃棉制成。当然可以使用诸如石棉的玻璃棉之外的其它绝热材料。
另外，例如能用碳层和树脂层替代传热油脂层，该传热油脂层布置在灯21的外壁21a和吸热部件22之间的边界中。可选地，能将散热层设置在灯和吸热部件之间的边界中。而且，本发明能涉及任何类型的热电发生器，这些装置不必局限于投影仪，也可以是其中有灯发热的其它装置。例如，本发明可用于均装有照明灯的室外照明系统、室内照明系统、汽车、摩托车等等。显示装置26不必局限于其中多个数字镜布置在硅基底上的装置，可以将液晶装置使用于显示装置26中。
7、第七实施例
图15A和15B示出了根据本发明第七实施例配备有热电发电器120的投影仪110。投影仪110包括热电发电器120、珀尔帖元件112、显示装置113、透镜114、电子电路板115、镇流器单元116以及冷却风扇117，所有这些部件安装在盒形壳体111中。
如图16所示，热电发电器120包括灯121、吸热部件122、热电模块123以及散热翅片124。形成灯121的反射器的外壁121a构造成一圆顶状陶瓷体，其前部设置有圆形开口，其侧部朝向后端部逐渐在尺寸上减小。在外壁121a的后端部的中心处形成有孔121b，通过该孔确保灯121从内部到外部的连通。孔121b形成为凹状，其沿着外壁121a的内表面向外壁121a的前部呈现圆顶状扩宽。
透明玻璃121c在外壁121a的前部安装在外壁121a的开口上，发光管125位于外壁121a的后端部的中心处。发光管125布置成使其后端部位于外壁121a的孔121b的中心处，该发光管的前部朝玻璃121c的中心延伸，其中用作加热元件的光源125a结合在发光管125的中心部分中。具体地，发光管125由超高压汞灯构成，其中当发光管125打开时，内部压力为200个大气压左右，光源125a附近的温度增大道1000℃左右。这里，外壁121a的温度增大到220℃左右。
吸热部件122位于灯121的后端部，并且由韧铜制成。吸热部件122包括平面部分122a及突伸部分122b，其中平面部分122a的中心部分位于灯121的后端部处，从而使平面部分122a的纵向侧沿垂直方向直立，突伸部分122b从平面部分122a的前侧的中心突伸出，从而穿过外壁121a的孔121b，并且部分地位于灯121的内部。
另外，孔122c形成为穿过突伸部分122b的中心以及吸热部件122的平面部分122a中心的前部。因此，发光管125的后端部分固定在吸热部件122的孔122e的内部。而且，由具有耐热性的预定粘合剂制成的粘合剂层122d形成在孔122c的内周边表面与发光管125的外周边表面之间的间隙内，其中所述孔122c的内周边表面形成在吸热部件122的突伸部分122b中。制成吸热部件122的韧铜具有相对较高的导热性，因此能利用吸热部件122的突伸部分122b有效地吸收从光源125a发出的热量，所述突伸部分122b呈圆顶状靠近灯121内的光源125a扩宽。
从外壁121a的外周边表面发出的热量可由吸热部件122的平面部分122a吸收。通过铝的淀积(或蒸镀)形成反射表面121d，并且该表面延伸成覆盖吸热部件122的突伸部分122b的暴露表面。发光管125装有电子终端(未示出)，所述端子经电线与电源相连。
热电模块123类似于如图5和6所示的前述热电模块23构造，其中热电模块128通过焊接连接在具有下电极127a的下基片126a与具有上电极127b的上基片126b之间，其中下电极127a与引线129a和129b相连，从而相对外部装置等建立联接。
如上所示，各下基片126a和上基片126b由铝板制成，各热电元件128由具有对应于p型元件或n型元件的平行六面体形状的铋碲合金制成。通常，热电材料在性能指标上彼此显著不同，其中这些材料具有随特定温度变化的特性并且在指示最大值的温度下彼此不同；因此，优选地使用铋碲合金作为在公众消费产品中使用的热电材料，所述公众消费产品例如为使用温度范围从500K至600K的照明装置和投影仪，其中例如可将Bi0.5Sb1.5Te3合金用于p型元件，将Bi2Sb2.8Te0.2用于n型元件。
上述热电元件128经由下电极127a和上电极127b串联连接在下基片126a与上基片126b之间。热电模块123的下基片126b固定在吸热部件122上，从而使由灯121发光而产生的热量的一部分经吸热部件122传递到热电模块123。即，热电模块123基于被灯121发出的热量加热的下基片126a与上基片126b之间的温差来产生出电力。
散热翅片124形成为铝块，其后端设置有多个散热槽124a，所述散热槽沿着前后方向伸长，并且其间留有预定距离地布置，其中，所述散热翅片固定在热电模块123的上基片127b上。由于设置了多个散热槽，通过增大散热翅片124的后端部的整个表面积，增强了散热翅片124的散热能力，因此能相对于热电模块123的上基片27b来增大从该处释放的热量。因此能显著增大在热电模块123中的下基片126a与上基片126b之间的温差，由此增大了热电模块123产生的电能。
从热电模块123延伸出的引线129a和129b的端部与用于冷却显示装置113的珀尔帖元件112连接。珀尔帖元件112类似于热电模块123构造，因此该珀尔帖元件能将从热电模块123、经引线129a和129b供送到该处的电能转化为热能。在本实施例中，珀尔帖元件112用于冷却显示装置113。
显示装置113由一种多个小金属镜布置在硅基片上而形成的装置构成，其中入射光线的反射方向受控，由此反射光线被传递到透镜114，从而将图像投射到屏幕(未示出)上。显示装置113可能会不正常工作并且使用寿命降低，因此应该用珀尔帖元件112冷却该显示装置。
图像处理电路等布置在安装在壳体111中的电子电路板115上。镇流器单元116提供了电稳定器，通过该稳定器将恒定的电能供送给灯121，而不管供送给投影仪110的电能如何波动。由此，灯121能以稳定的方式发射光线。冷却风扇117布置于在壳体111的预定位置处形成的几个开口(未示出)处，从而将外部空气引入到壳体111中，从而使壳体111中的器件得到空冷。
除了上述装置和器件，本实施例的投影仪110还设置有用来将电能供送给安装在投影仪中的器件的电源、各种开关和操纵钮、以及输入/输出端子，该输入/输出端子允许相对于诸如个人计算机的外部设备，将视频数据和音频数据输入到该投影仪，或者从该投影仪输出。
为了使用具有上述结构的投影仪110，外部设备(例如个人计算机)的电线插头或者接插件与所述输入/输出端子相连，从而允许数据和信号的发送和接收。于是使用者(人类操作者)打开电源开关并操纵所述操纵钮。由此灯121开启以发光，显示装置113和投影仪110的预定器件启动，从而将预定图像经由透镜114投射在屏幕上。
在这种情况下，由于灯121发光而产生热量，投影仪110的各种器件、例如显示装置113产生热量，壳体111的内部温度上升，同时，冷却风扇117工作以控制壳体111中的空气流动，从而使壳体内部受到空冷。这时，从灯121的外周边表面发出的热量被传递到吸热部件122的平面部分122a，而从外壁121a的内周边表面发出的热量的一部分被吸热部件122的突伸部分122b吸收，该热量传递到平面部分122a，然后被传递到热电模块123的上基片126b。
吸热部件122的突伸部分122b沿着外壁121a的内周边表面在面积上适当地扩宽，因此能有效地实现热吸收和热传导。另外，热电模块123的下基片126a借助于散热翅片124的散热功能而得到冷却，并且，由于冷却风扇117导致空气流动，该下基片还受到空冷。
结果，能在热电模块123的下基片126a的端部与上基片126b的端部之间产生较大的温差，并因而产生较大量的电能。由热电模块123产生的电能供送给珀尔帖元件112，该珀尔帖元件启动以冷却显示装置113。
参照图5和6(该两附图用于图示对应于热电模块123的热电模块23的结构)，将详细描述上述珀尔帖元件112。假设与引线129a相连的热电元件128用作n型元件，与引线129b相连的热电元件128用作p型元件，其中将正电压施加到引线129a上，将负电压施加到引线129b上，由此上基片126b用作吸热侧，下基片126a用作辐射热量侧。因此，珀尔帖元件112布置成使得其上基片与显示装置113接触，从而冷却该显示装置。即，显示装置113保持合适的温度，从而实现良好的画质，并且延长了显示装置的使用寿命。这里，热电模块123和珀尔帖元件112的布置方向可根据p型元件和n型元件的布置以及与引线129a和129b的连接而充分地加以改变。
根据所述第七实施例，具有热电发电器120的投影仪110的特征在于，将具有高导热性的吸热部件122设置在热电模块123与灯121之间，其中吸热部件122的突伸部分122b被引入到灯121的外壁121a中，并且沿着外壁121a的内周边表面面积扩大。因此吸热部件122不仅能吸收从灯121的外壁121a的外周边表面发出的热量，而且能吸收灯121的外壁121a的内部发出的高温热量，由此将两种热量可靠地传递给热电模块123的上基片126b。
由于散热翅片124具有散热功能以及冷却风扇117能够实现空冷，热电模块123的下基片126a基本保持较低的温度。因此能增大热电模块123中的下基片126a与上基片126b之间的温差，这使热电模块产生的电能增大。即，投影仪110所需的电能的一部分由利用从灯121发出的废热产生的电能提供，因此能减小在投影仪110中的总耗电量。
8、修改
可以以多种方式修改上述热电发电器130，参照图17至20进行描述。图17示出了在汽车灯中使用的热电发电器130，该热电发电器例如安装在汽车车体的前部上。热电发电器130的特征在于，孔131b没有形成到达灯131的外壁131a的内周边表面，而是象在所述内周边表面与灯131的外壁的外周边表面之间形成的圆顶一样扩宽。因此，吸热部件132的突伸部分132a被紧密地封闭在位于灯131的外壁131a中的孔131b的内部，其中反射表面131d形成为完全覆盖灯131的外壁131a的内周边表面。
在热电发电器130中，贴附在吸热部件132上的热电模块133与电池(未示出)相连，因此由热电模块133产生的电能用来给电池充电。图17所示的热电发电器130类似于前述热电发电器120构造，不同之处在于该热电发电器130具有特定的形状且电耗增大；因此相应部件由相同附图标记指代。
热电发电器130的特征在于，吸热部件132的突伸部分132b没有暴露给外壁131a的内周边表面，因此容易沿着灯131的外壁131a形成反射表面131d，该反射表面并没有对光照效果产生不良的影响。另外，吸热部件132的突伸部分132b能伸长靠近光源125a，所述突伸部分围绕该光源扩宽面积，因此能实现向热电模块133的有效热传导，这增大了所述热电模块产生的电能。
图18示出了能在汽车中使用的热电发电器140。该热电发电器140的特征在于，形成为穿过灯141外壁141a的孔141b没有圆顶状部分，并且只形成为圆孔。因此，安装有灯141的吸热部件142包括平面部分142a和圆筒形状的突伸部分142b。另外，形成反射表面141d，以覆盖灯141的外壁141a的内周边表面以及吸热部件142的突伸部分142b的暴露表面。
热电发电器140的其它部件类似于前述热电发生器130的其它部件，因此，用相同的附图标记指代相应部件。在热电发电器140中，吸热部件142的突伸部分142b伸长靠近光源125a；因此，能实现向热电模块133的有效热传导，增大了热电模块133所产生的电能。
图19示出了热电发电器150，其中与安装在图18所示的热电发电器140中的吸热部件142的突伸部分相比，吸热部件152的突伸部分152b的尺寸进一步增大，从而该突伸部分在灯151的外壁151a的内周边表面中突伸。即，形成为穿过外壁151a的孔151b的直径增大得大于如图18所示形成在外壁141a中的孔141b的直径。热电发电器150的其它部件类似于图18所示的热电发电器140的其它部件，因此用相同的附图标记指代相应的部件。简言之，热电发电器150的特征在于，突伸部分152b向靠近光源125a高温区域伸长，并且其暴露区域进一步增大，因此能实现向热电模块133的更有效热传导，这使利用热电模块产生的电能进一步增大。
图20示出了热电模块160，其中形成为穿过灯161的外壁161a的孔161b的尺寸最小化，以便支承发光管165的后端部，水平伸长的孔165b设置在所述后端部中。相应地，吸热部件162包括平面部分162a和杆状突伸部分162b，所述突伸部分从平面部分162a的中心开始沿着向前的方向伸长，并且插入到孔165b中。因此，形成反射表面161d，以整个覆盖外壁161a的内周边表面。
热电发电器160的其它部件类似于热电发电器150的其它部件，因此用相同附图标记指代相应部件。简言之，热电发电器160的特征在于，吸热部件162的突伸部分162b布置在用作热源的发光管165内，其中突伸部分的末端伸长靠近光源125a。因此，能将高温热量直接朝向热电模块133传递，这样进一步增大利用热电模块133产生的电能。
还有在图21示出的热电发电器170，该热电发电器170用作相对图16所示前述热电发电器120的比较例。在热电发电器170中，灯171的外壁171a类似于图20中的热电发电器160中安装的灯的外壁161a而形成，并且发光管175形成得类似于图16-19所示的前述发光管125。另外，吸热部件172设计成其前表面弯曲以提供凹部172a，以与外壁171a的“弯曲”后端部匹配，从而能增大吸热部件172与灯171的外壁171a之间的接触面积。而且，热电发电器170配备有类似于前述热电模块123和133的热电模块173、以及类似于前述散热翅片124的散热翅片174。
在比较测试中，将耗电160W的超高压汞灯分别用作灯121和171，具有预定尺寸，即50mm长和宽、5mm高的热电模块分别用作热电模块123和173。另外，各散热翅片124和174的整个表面积设定为0.3m2，并且将耗电2.0W的轴流风扇用作散热翅片124和174。而且，吸热部件172的形状形成为由韧铜制成的块，如图21所示，其具有预定的尺寸，即70mm长和宽、20mm厚，吸热部件122设计成使平面部分122a的厚度为5mm。
在测试中，前述热电发电器120回收来自灯121的80W热量，从而产生出4.0W的电力。热电发电器170回收来自灯171的50W热量，从而产生出2.0W的电力。测试结果表明，相比如图21所示根据热电发电器170的结构加以实施的、增大灯171与吸热部件172之间的接触面积，通过将吸热部件122的突伸部分122b根据热电发电器120的结构设置在灯121的内部能增大回收热量的数量。即，热电发电器120的结构增大了其产生的电能。
下面将参照图22和29进一步描述热电发电器的修改示例。图22示出了热电发电器180，该热电发电器包括灯181、吸热部件182、热电模块183、散热翅片184、绝热材料186、以及用于使热量从散热翅片184释放的风扇(未示出)。灯181沿着发光方向水平指向，其中所述灯包括圆顶状的外壁181a、发光管185以及透明玻璃181c，孔181b在外壁181a的后端部的中心部分处形成，发光管包括光源185a。
发光管185布置成其后端部位于外壁181a的孔181b中，并且发光管玻璃181c的中心、在向前的方向上伸长。具有耐热性的粘合剂层181d形成在孔181b的内周边表面与发光管185的外周边表面之间的间隙中，因此，发光管185利用粘合剂层181d固定在外壁181a的孔181b上。吸热部件182由韧铜制成，并且形成为轴向长度缩短的短圆筒，其中该吸热部件位于玻璃181c与外壁181a的开口周边之间。即，吸热部件182形成外壁181a的前部分。
热电模块183布置在吸热部件182上方。另外，吸热部件182不接触热电模块183的外周边表面的预定面积以及外壁181a的其他外周表面由绝热材料186覆盖。而且，散热翅片184贴附在热电模块183的上表面上，并且前述风扇位于散热翅片184上方。
图22中的上述热电模块180的特征在于，吸热部件182形成为灯181的外壁181a的一部分，从而能直接吸收从发光管185发出的热量。即，能实现从发光管185到吸热部件182的有效热传导，相对较大量的热量可从吸热部件182传递到热电模块183。由于设置了都布置在热电模块183上方的散热翅片184和风扇，能显著增大热电模块183的下表面与上表面之间的温差，这增大了利用热电模块产生出的电能。
在如图22所示的热电发电器180中，灯181沿着其发光方向水平指向，但是能将灯181重复布置成向上或向下指向。即，通过充分调整灯181的方向，能使热电模块180适用于各种类型的装置。
图23示出了热电发电器180a，该热电发电器通过对图22中的热电发电器180进行局部修改设计而成，其方式是用吸热部件182a替换吸热部件182，该吸热部件182a没有形成为圆筒状，并且只位于热电模块183a的下表面以下。具体地，吸热部件182a安装在形成在外壁181e的前端部的上侧的切口部分中。热电模块180a的其它部件类似于热电模块180的其它部件，因此用相同的附图标记指代相应的部件，省略对其的详细描述。
热电发电器180a使得能够简单地将吸热部件182a安装到灯181的外壁181e上，由此能减少制造热电发电器180a的总成本。热电发电器180a的工作和效果类似于前述热电发电器180的工作和效果。
下面，将参照图24和25描述热电发电器190。热电发电器190的特征在于设置了具有纵向伸长的方盒状形状的吸热部件，其中下表面向下敞开，其中吸热部件192的开口的周边贴附在外壁191a的前端部的上侧处形成的切口部分上。另外，外壁191a的外周边表面与吸热部件192的外周边表面覆盖有绝热材料196。热电发电器190的其它部件类似于热电发电器180a的其它部件，因此用相同的附图标记指代相应的部件。
热电发电器190能增大吸热部件192用于吸收从灯181发出的热量的总面积，即，能显著增大由吸热部件192吸收的总热量。由此能增大由热电模块183a产生出的电能。热电发电器190的工作和效果类似于前述热电发电器180a的工作和效果。
图26示出了通过对图24和25所示热电发电器190进行局部修改制成的热电发电器190a，其中热电发电器190a的特征在于，设置了横截面形状类似于热电发电器190的吸热部件192的吸热部件192a，其中吸热部件192a形成为覆盖外壁191b的前部的整个圆周的环状。即，外壁191b的前部被部分去除，并且跟随着吸热部件192。另外，外壁191b的外周边表面以及吸热部件192a的外周边表面覆盖有绝热材料196a。
热电发电器190a的其它部件类似于热电发电器190的其它部件，因此用相同的附图标记指代相应的部件。根据图26所示的修改示例，能进一步增大吸热部件192a用于吸收热量的总面积，即，能进一步增大由吸热部件192a吸收的总热量。相应地，能进一步增大由热电模块183a产生出的热能。热电发电器190a的工作和效果类似于前述热电发电器190的工作和效果。
图27示出了热电发电器200，其特征在于吸热部件202形成为伸长的方盒状形状，吸热部件的前端部向下开口，于是吸热部件202的开口的周边贴附在位于灯181的外壁201a的前端部的上侧处的切口部分上。即，吸热部件202的一部分布置成与形成在外壁201a的前端部的上侧上的切口部分连通，其中吸热部件202向上伸长，从而形成盒状形状，该吸热部件沿着向后方向朝向外壁201a的后端部伸长。另外，外壁201a的外周边表面及吸热部件202的外周边表面覆盖有绝热材料206。热电发电器200的其它部分类似于前述热电发电器190，因此相同的附图标记指代相应的部件。
虽然热电发电器200设计成整体尺寸稍微增大，但可以显著增大吸热部件202用于吸收热量的整个面积。即，通过控制热电发电器100的整体尺寸不会增加太多，能显著增大由吸热部件202吸收的总热量。热电发电器200的工作和效果类似于前述热电发电器190的工作和效果。顺便提及，能进一步修改热电发电器200，使外壁201a的整个周围覆盖有吸热部件202。
图28示出了热电发电器200a，该热电发电器200a通过对图27所示的热电发电器200作局部修改而制成，其特征在于，在吸热部件202a的内周边表面上、以其间具有预定距离地布置了多个翅片202b。热电发电器200a的其它部分类似于前述热电发电器200，因此相同的附图标记指代相应的部件。由于热电发电器200a设计用来增大吸热部件202a的内周边表面的整个面积，因此吸热部件202a能吸收更多的热量。热电发电器200a的工作和效果类似于前述热电发电器200的工作和效果。
图29示出了热电发电器210，该热电发电器通过局部修改图28所示的热电发电器200a而制成，其特征在于，吸热部件212的后端敞开，由此灯211的内部空间经由吸热部件212的内部空间与外部连通。热电发电器210的其它部分类似于前述热电发电器200a，因此相同的附图标记指代相应的部件。虽然热电发电器210可能稍微减少由热电模块183a产生出的电能，但是能防止灯211的内部温度增大得过高，因此能延长灯211的使用寿命。热电发电器210的工作和效果类似于前述热电发电器200a的工作和效果，因此省略对其的描述。
最后，本发明的热电发电器不必局限于上述实施例及其修改例，因此能在本发明的保护范围内提供多种修改。在上述实施例中，吸热部件122由韧铜制成，当然可使用诸如无氧铜和铝的其它材料来制造吸热部件。这里，优选地使用纯铝，以便增强导热性、减小装置的总重量。
另外，灯121不必局限于超高压汞灯，即，能例如使用金属卤化物灯和白炽灯。而且，外壁121不是必须用陶瓷制成，可用玻璃等替代。本发明的热电发电器不仅能应用于投影仪和汽车，而且还可应用于多种与用灯产生热量的设备有关的领域，例如室外照明系统和室内照明系统。
而且，上述投影仪可如图32、33A和33B所示进一步加以修改。图32示出了包括热电发电器380的投影仪310a。该投影仪310a包括位于壳体311a的壁面上的冷却风扇317a。投影仪310a还包括除热电发电器380的构成元件之外与前述投影仪10相同的部件。
由于在不脱离本发明的实质和基本特征的情况下，可以以多种形式实施本发明，因此所述实施例是解释性的，而非限制性的，由于本发明的保护范围由所附权利要求所限定，而不是由前述说明书所限定，因此权利要求旨在包括所有落在权利要求的范围或其等同范围内的变化。

Claims (29)

1.一种热电发电器，包括
热电模块(23、123)，该热电模块包括成对的第一绝缘基片和第二绝缘基片，第一绝缘基片具有多个第一电极，第二绝缘基片具有多个第二电极，在这两个绝缘基片之间布置有多个热电元件，以便分别连接第一和第二电极；
灯(21、121)，包括发光管(21c、125)和外壁(21a、121a)；以及
吸热部件(22、122)，布置在灯的一部分和热电模块的第一绝缘基片之间，所述灯的一部分由于发光管(21c、125)发出的热量而温度升高；
其特征在于，从灯辐射的热量经由吸热部件传递到第一绝缘基片，热电模块基于第一绝缘基片与第二绝缘基片之间的温差发电；
其中，靠近所述灯布置的所述吸热部件的第一表面形成为匹配所述灯的外周表面，而所述吸热部件的第二表面形成为匹配热电模块的第一绝缘基片。
2.一种热电发电器，包括：
热电模块(23；43；53；64)，该热电模块包括成对的第一绝缘基片和第二绝缘基片，第一绝缘基片具有多个第一电极，第二绝缘基片具有多个第二电极，在这两个绝缘基片之间布置有多个热电元件(23a)，以便分别连接第一和第二电极；以及
吸热部件(22；32；42；52；63)，其布置在热电模块的第一绝缘基片与灯(21；31；41；51；62)的外周表面(21a；41a；51a)之间，
其特征在于，第一绝缘基片经由吸热部件被所述灯加热，热电模块基于第一绝缘基片与第二绝缘基片之间的温差来发电；
其中，靠近所述灯布置的所述吸热部件的第一表面形成为匹配所述灯的外周表面，而所述吸热部件的第二表面形成为匹配热电模块的第一绝缘基片。
3.如权利要求1或2所述的热电发电器，其中，所述热电模块的第一绝缘基片由薄膜制成。
4.如权利要求1或2所述的热电发电器，其中，所述吸热部件由铝或铜制成。
5.如权利要求1或2所述的热电发电器，其中，由具有耐热性和导热性的预定材料制成的热阻减小层(22a)布置在所述吸热部件与所述灯的外周表面之间。
6.如权利要求5所述的热电发电器，其中，所述预定材料从油脂、碳和树脂中选取。
7.如权利要求1或2所述的热电发电器，其中，所述吸热部件除了其第一和第二表面以外都涂敷有绝热材料(33；52a)。
8.如权利要求1或2所述的热电发电器，其中，所述热电发电器适用于投影仪。
9.如权利要求1或2所述的热电发电器，还包括：
用于显示图像的显示装置(26)；以及
用于调节显示装置温度的珀尔帖元件(25；67)，
其中，由热电模块产生的电力被供送给珀尔帖元件以调节显示装置的温度。
10.如权利要求9所述的热电发电器，其中，所述显示装置包括一种数个小金属镜设置在衬底上的器件。
11.如权利要求1或2所述的热电发电器，其中，所述热电模块布置在所述灯的上方。
12.如权利要求1或2所述的热电发电器，其中，所述灯沿发光方向指向下。
13.如权利要求1或2所述的热电发电器，其中，所述吸热部件布置在所述灯的上方，以便将灯辐射的热量向上传递，并且所述热电模块布置在所述吸热部件的上方，以便通过吸热部件接收来自所述灯的热量。
14.如权利要求1或2所述的热电发电器，其中，每一热电元件均由预定材料制成，所述预定材料是铋和锑中的至少一种与碲和硒中的至少一种的组合物。
15.一种热电发电器，包括：
热电模块(123)，该热电模块包括成对的第一绝缘基片和第二绝缘基片，第一绝缘基片具有多个第一电极，第二绝缘基片具有多个第二电极，在这两个绝缘基片之间布置有多个热电元件，以便分别连接第一和第二电极；
灯(121)，具有其中包括发光管(125)的外壁(121a)；以及
吸热部件(122)，位于所述灯的发光管与所述热电模块的第一绝缘基片之间，
其特征在于，所述吸热部件的至少一部分布置在所述灯内。
16.如权利要求15所述的热电发电器，其中，通过介入吸热部件，将所述热电模块附连在所述灯的后端部分上，该吸热部件与所述热电模块的第一绝缘基片以及所述灯的后端部分接触，并且，所述吸热部件部分地布置在所述灯内。
17.如权利要求16所述的热电发电器，其中，所述吸热部件的一部分穿过所述灯的外壁，并朝向所述灯的外壁的内周表面延伸、沿着所述灯的外壁的内周表面扩宽。
18.如权利要求16所述的热电发电器，其中，在所述灯的外壁内形成用以包围所述发光管的内部空间，从而使所述吸热部件的所述部分向内延伸到所述内部空间中。
19.如权利要求16所述的热电发电器，其中，所述吸热部件的所述部分布置在发光管与外壁的外周表面的一部分之间的边界中，所述外壁支承所述发光管。
20.如权利要求19所述的热电发电器，其中，所述吸热部件的所述部分穿过所述灯的外壁，并布置在由所述外壁包围的灯的内部。
21.如权利要求16所述的热电发电器，其中，在所述发光管的内部形成内部空间，并且该内部空间从发光管的后端向发光管的光源(125a)延伸。
22.如权利要求15所述的热电发电器，其中，所述灯的外壁的一部分是利用所述吸热部件构成的。
23.如权利要求15所述的热电发电器，其中，所述吸热部件具有与由所述外壁包围的灯的内部空间连通的内部空间。
24.如权利要求23所述的热电发电器，其中，在所述吸热部件的内部空间的内表面上形成有多个翅片(202b)。
25.如权利要求23或24所述的热电发电器，其中，所述吸热部件具有与其外部连通的热辐射孔。
26.如权利要求15或16所述的热电发电器，其中，所述灯外壁的外周表面除了其和所述吸热部件接合部分外都覆盖有绝热材料(86)。
27.如权利要求15或16所述的热电发电器，其中，所述热电发电器适用于配备有灯的投影仪。
28.一种热电发电器，包括
热电模块(23、123)，该热电模块包括成对的第一绝缘基片和第二绝缘基片，第一绝缘基片具有多个第一电极，第二绝缘基片具有多个第二电极，在这两个绝缘基片之间布置有多个热电元件，以便分别连接第一和第二电极；
灯(21、121)，包括发光管(21c、125)和外壁(21a、121a)；以及
吸热部件(22、122)，布置在灯的一部分和热电模块的第一绝缘基片之间，所述灯的一部分由于发光管(21c、125)发出的热量而温度升高；
其特征在于，从灯辐射的热量经由吸热部件传递到第一绝缘基片，热电模块基于第一绝缘基片与第二绝缘基片之间的温差发电；
其中，所述吸热部件具有靠近所述灯布置的第一表面和靠近热电模块的第一绝缘基片布置的第二表面，其中所述吸热部件除了其第一和第二表面以外都涂敷有绝热材料(33；52a)。
29.一种热电发电器，包括：
热电模块(23；43；53；64)，该热电模块包括成对的第一绝缘基片和第二绝缘基片，第一绝缘基片具有多个第一电极，第二绝缘基片具有多个第二电极，在这两个绝缘基片之间布置有多个热电元件(23a)，以便分别连接第一和第二电极；以及
吸热部件(22；32；42；52；63)，其布置在热电模块的第一绝缘基片与灯(21；31；41；51；62)的外周表面(21a；41a；51a)之间，
其特征在于，第一绝缘基片经由吸热部件被所述灯加热，热电模块基于第一绝缘基片与第二绝缘基片之间的温差来发电；
其中，所述吸热部件具有靠近所述灯布置的第一表面和靠近热电模块的第一绝缘基片布置的第二表面，其中所述吸热部件除了其第一和第二表面以外都涂敷有绝热材料(33；52a)。
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