CN103307457A - 一种便携式温差发电照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种温差发电照明装置，包括温差发电模块、调整杆、发光单元和安装顶板，所述发光单元安装于安装顶板表面，安装顶板和温差发电模块之间通过调整杆连接，温差发电模块包括散热单元、温差发电片组、供热箱和燃烧室，温差发电片组采用层叠组合结构，自冷端到热端依次设置分别工作于不同温度范围内的温差发电材质形成多层结构，温差发电片组的冷端紧贴散热单元，温差发电片组的热端紧贴供热箱，供热箱的下部连接燃烧室，本发明所述的温差发电照明装置极大地提高了温差发电效率和温差发电量，使其能够达到实际照明使用需求，同时对整个照明装置进行了便携式设计，使其市场实用化程度得到大幅提升。

Description

一种便携式温差发电照明装置
技术领域
本发明涉及照明技术领域，更具体的涉及一种基于温差发电原理的照明装置。 
背景技术
照明在现实社会中已经成为人们生活的必须，现有的照明装置多数是基于电能进行的，随着世界能源的日趋匮乏，电能照明的广泛使用将导致电力资源供应的紧张，尤其在夏季用电高峰期，电力资源更是严重不足，甚至会影响人们的日常照明。而且随着人们外出旅游的增加和对便携式照明的大量需求，更加趋向于利用电能以外的新能源进行照明。自从温差发电技术被发明以后，基于温差发电来进行照明的研究就没有中断过，它是在没有电力供应的情况下比较容易实现的一种照明方式，但是现有技术中的基于温差发电的照明装置离市场实用化很远，如专利号201220321281.7所示的温差发电LED照明装置，主要包括照明灯具1、温差发电模块2和储电装置3，如附图1所示，温差发电模块2为半导体温差发电片，利用冷端和热端之间形成的温差进行持续发电，供灯具1照明使用。这种现有技术中的温差发电照明装置普遍存在以下重大技术问题：温差发电效率低、发电量很低，主要由温差发电片两侧温差较小且不稳定造成，这也是制约这一技术发展的主要问题，现有技术中几乎没有提供这方面的解决方案，即能够持久保持温差发电片两端较大温差的方案，这使得现有技术中的温差发电照明装置的照明几乎达不到实际使用要求，而且这种温差的不稳定也使得其在实际的照明使用中难以提供稳定的照明输出，现有在这方面也出现了一些通过采用大体积散热器来保证温差的改进，但这种改进将使得整个照明装置的体积庞大，使用性价比反而不如直接的电能照明。因此如何针对温差发电的这些缺陷提供一种发电效率高且携带非常便捷的非电能照明装置具有广泛的市场前景，也是这一领域技术发展的必要需求。 
发明内容
本发明基于上述现有技术中的技术缺陷，通过长期的试验研究创新性的提出一种温差发电量大、发电效率高且携带非常便携的温差发电照明装置，本发明所述的温差发电照明装置通过创新的设计温差发电片组、发光单元、散热单元和供热单元，解决了背景技术中的技术瓶颈，极大地提高了温差发电效率和温差发电量，使其能够达到实际照明使用需求，同时对整个照明装置进行了便携式设计，使得这种温差 发电照明装置的市场实用化程度得到大幅提升。 
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下： 
一种温差发电照明装置，包括温差发电模块001、调整杆002、发光单元003和安装顶板004，所述发光单元003安装于安装顶板004表面，安装顶板004和温差发电模块001之间通过调整杆002连接，所述温差发电模块001包括散热单元100、温差发电片组110、供热箱120和燃烧室130，所述温差发电片组110基于冷热端之间的温差进行发电，并采用层叠组合结构，自冷端到热端依次设置分别工作于不同温度范围内的温差发电材质形成多层结构，所述温差发电片组110的冷端紧贴散热单元100，所述温差发电片组110的热端紧贴供热箱120，所述供热箱120的下部连接所述燃烧室130。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述温差发电片组110在其冷端设置于0～300摄氏度范围内具有较高品质因数的Bi2Te3-Bi2Se3温差发电片，在Bi2Te3-Bi2Se3温差发电片之后设置在300到600摄氏度范围内具有较高品质因数的PbTe、PbTe与SnTe、PbSe固溶体、GeTe和/或AgSbTe2温差发电片，在其热端设置于600摄氏度以上具有高品质因数的Ge-Si合金和/或MnTe温差发电片。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述温差发电片组110由以下之一构成：（1）、5mm厚Bi2Te3-Bi2Se3/3mm厚PbTe/3mm厚PbSe固溶体/8mm厚Ge-Si合金；（2）、5mm厚Bi2Te3-Bi2Se3/5mm厚PbTe与SnTe/8mm厚Ge-Si合金；（3）、5mm厚Bi2Te3-Bi2Se3/3mm厚PbSe固溶体/3mm厚AgSbTe2/6mm厚Ge-Si合金/3mm厚的MnTe；（4）、4mm厚Bi2Te3-Bi2Se3/3mm厚GeTe/3mm厚AgSbTe2/4mm厚Ge-Si合金/5mm厚MnTe；（5）、5mm厚Bi2Te3-Bi2Se3/3mm厚PbSe固溶体/3mm厚AgSbTe2/6mm厚MnTe。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述散热单元100包括主散热片101、微散热片102、散热侧壁103、叶轮104和散热基座105；所述散热基座105向上垂直延伸形成所述散热侧壁103，所述散热侧壁103的外侧紧贴温差发电片组110，内侧垂直延伸形成所述主散热片101，所述散热单元100整体呈梳状结构，所述散热基座105内形成冷却液箱，所述主散热片101和散热侧壁103内形成相互连通的冷却液通道并连通散热基座105内的冷却液箱，冷却液箱中的冷却液为重铬酸钾和/或硫酸钾制成的超导冷却液，所述叶轮104设置于散热基座105的冷却 液箱中，所述主散热片101、散热基座105以及散热侧壁103紧贴温差发电片组110以外的表面上设置有所述微散热片102。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述微散热片102采用中间加有毛细纤维管的散热材料制作，所述散热单元100采用铜或铝制作，所述主散热片101每片厚度为8-15mm，相互间隔8-15mm，所述微散热片102每片厚度为0.5-2mm，相互间隔1.5-3mm。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述供热箱120包括铜壁121、水箱122、绝热壁123、排气孔124、连接滑槽125、铜座126和连接磁块127，所述供热箱120整体为长方箱体结构，在靠近温差发电片组110的一侧形成厚度在20mm以上的所述铜壁121，所述铜壁121的下部一体向外垂直延伸出所述铜座126，所述铜座126的厚度在20mm以下，所述铜壁121和铜座126作为所述水箱122的两个壁面，所述水箱122的其他壁面由所述绝热壁123形成，所述水箱122顶部的绝热壁123中开设有排气孔124，所述铜座126的两侧开设有连接滑槽125，所述铜座126的前侧表面设置有连接磁块127。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述燃烧室130具有长方箱体结构，在箱体底部设置有固定板135，所述固定板135上开设有若干燃烧热源定位孔，在箱体上部靠近开口处设置有火焰控制片136，所述火焰控制片136用于对固定板内定位的燃烧热源的火焰大小进行调整，在箱体两侧壁顶端设置有连接凸棱132，通过所述连接凸棱132嵌入所述供热箱对应的连接滑槽125中而将所述燃烧室固定连接于供热箱下方，在箱体端壁的顶部设置有磁吸块131，通过所述磁吸块131与供热箱对应的连接磁块127相吸附，使所述燃烧室与所述供热箱对准连接，所述燃烧室靠近温差发电片组110的箱体侧壁形成绝热侧壁133，所述燃烧室的其他箱体侧壁上开设有氧气供应孔。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述火焰控制片136包括伸缩片137和调节杆139，所述伸缩片137由叠层的覆盖片组成，并通过连杆传动机构连接于所述调节杆139，通过操作调节杆139能够调整伸缩片137的伸缩宽度，进而改变各伸缩片之间的火苗出口138大小，且所述火苗出口138始终正对所述定位孔。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述调整杆002包括主杆 201和伸缩杆202，所述伸缩杆202伸缩于主杆201内，所述主杆201的底端通过转轴连接于温差发电模块的壳体顶面，所述伸缩杆202的顶端通过转轴连接于所述安装顶板004的内表面，通过调节安装顶板004与调整杆002之间以及调整杆002与温差发电模块之间的夹角来调整发光单元003的照射角度，所述主杆201的开口端侧壁设置有伸缩杆202伸缩移动的紧锁装置。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述紧锁装置包括主杆201上开设的缺口203、压杆204、弹簧205、三角支座206和压柄207，所述三角支座206固定于主杆外侧壁靠近缺口203的位置，所述压杆204顶部包括垂直深入缺口203内的压块，所述压杆204的中部转动连接于所述三角支座206上，所述压杆204尾部形成便于按压的压柄207，所述缺口203与所述三角支座206之间设置有所述弹簧205，所述弹簧205两端分别固定于所述压杆204和主杆201外侧壁，使压杆的压块穿过缺口203弹性按压于主杆之内的伸缩杆202之上，将伸缩杆202紧锁于主杆内。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述发光单元003包括反光杯301、聚光镜302、灯罩303、温差发电片304、散热翅片305、LED306和安装翅片307，所述反光杯301的底部设有LED306的安装台阶，安装台阶的底部中心设有导线孔308，所述反光杯301的内壁镀有反光薄膜，所述反光杯的内壁靠近LED306的位置沿周向开设有楔形槽，所述聚光镜302中部为聚光透镜结构，外周形成可压缩的弹性凸缘结构，并通过该凸缘嵌入楔形槽中而将聚光镜302固定于反光杯301的内壁，所述反光杯301的杯壁内部设置有上述温差发电片304，所述温差发电片304采用3-5mm厚的Bi2Te3-Bi2Se3温差发电片，并在底部中央开设有导线通孔，所述LED306下表面接触于所述温差发电片304，所述反光杯301的外壁面上以螺旋形式布置有若干散热翅片305，所述灯罩303的周缘内侧设有螺旋槽，所述螺旋槽与反光杯外壁面上的螺旋散热翅片螺接，从而将灯罩303安装于反光杯301，所述反光杯301的底部设置有安装翅片307。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述安装顶板004的内部设置有对温差发电模块001和发光单元003产生的电能进行控制的电能控制电路以及发光单元中LED的发光驱动电路，所述电能控制电路包括选择切换开关，所述选择切换开关能够实现温差发电模块001发电电源与发光单元003发电电源之间的串 联和并联切换。 
进一步的根据本发明所述的温差发电照明装置，其中所述电能控制电路进一步包括外接USB插口的蓄电模块，所述蓄电模块能够自动存储内部的温差发电电能，并能够通过USB插口利用外部电源充电。 
通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果： 
1、通过将热能转化为电能进行照明，有效地节约了电力资源； 
2、通过创新设计温差发电模块和发光单元，极大地提高了温差发电的照明效率，提高了温差发电照明装置的市场实用程度。 
3、整个照明装置体积小、使用操作简单，完全满足了便携式照明装置的使用需求，市场前景广阔。 
附图说明
图1为现有温差发电LED照明装置的结构示意图； 
图2为本发明所述温差发电照明装置的整体外观结构示意图； 
图3为本发明所述温差发电照明装置中温差发电模块的内部结构拆分示意图； 
图4为附图3所示温差发电模块中火焰控制片的结构示意图； 
图5为附图3所述温差发电模块的内部组装结构示意图； 
图6为本发明所述温差发电照明装置中调整杆的截面示意图； 
图7为本发明所述温差发电照明装置中发光单元的结构示意图； 
图中各附图标记的含义如下： 
1-照明灯具、2-温差发电模块、3-储电装置； 
001温差发电模块、002调整杆、003发光单元、004安装顶板； 
100散热单元、101主散热片、102微散热片、103散热侧壁、104叶轮、105散热基座； 
110温差发电片组； 
120供热箱、121铜壁、122水箱、123绝热壁、124排气孔、125连接滑槽、126铜座、127连接磁块； 
130燃烧室、131磁吸块、132连接凸棱、133绝热侧壁、134蜡烛、135固定板、136火焰控制片、137伸缩片、138火苗出口、139调节杆； 
201主杆、202伸缩杆、203缺口、204压杆、205弹簧、206三角支座、207压柄； 
301反光杯、302聚光镜、303灯罩、304温差发电片、305散热翅片、306LED、307安装翅片、308导线孔。 
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。 
如附图2所示，本发明所述的温差发电照明装置整体包括温差发电模块001、调整杆002、发光单元003和安装顶板004，其中发光单元003安装于安装顶板004表面，安装顶板004和温差发电模块001之间通过调整杆002连接，所述调整杆002的下端通过轴转动连接于温差发电模块001的壳体顶面，所述调整杆002的上端通过轴转动连接于安装顶板004的内表面，同时所述调整杆002沿自身长度方向能够进行伸缩调整，从而所述发光单元003的照射方位能够进行自由的调整，可通过调整安装顶板004与调整杆002以及调整杆002与温差发电模块001之间的夹角来调整发光单元003的照射角度，通过伸缩调整杆002的长度来调整发光单元003的照射高度。在安装顶板004内部设置有控制电路部分，包括对发光单元003的发光控制，该控制电路部分通过穿设于调整杆002内部的导线电性连接温差发电模块001的电能输出端，并利用温差发电模块001的电能驱动发光单元照明。 
为使本发明所述的温差发电照明装置能够真正的满足市场实用需求，以下对本发明创新设计的各个部分进行详细的描述。 
首先温差发电模块001的内部结构如附图3-附图5所示，整体包括散热单元100、温差发电片组110、供热箱120和燃烧室130，其中温差发电片组110基于温差进行发电，是本发明所述发光单元的主要电能来源，现有技术中的温差发电片多采用单一半导体材料温差片，能够适应的温差范围很有限，发电效率普遍较低，几乎难以达到实用化程度。本发明通过创新设计和无数次的试验研究，提出一种层叠组合的温差发电片组110，其在温度较高、温差较大的位置设置高温温差发电材料，在温度较低的位置设置中低温温差发电材料，紧贴热端的温度最大、紧贴冷端的位置温度最小，因此本发明的温差发电片组110自接触散热片的冷端到接触供热单元的热端依次设置多层不同材质的温差发电片，其中靠近冷端设置在0～300摄氏度范围内 具有较高品质因数的Bi2Te3-Bi2Se3温差片，其属于较好的低温温差发电材料，在Bi2Te3-Bi2Se3温差发电片之后设置在300到600摄氏度范围内具有较高品质因数的中温温差发电材料，具体的设置PbTe、PbTe与SnTe、PbSe固溶体、GeTe或AgSbTe2等材料制作的温差发电片，在靠近热端的位置设置600摄氏度以上的高温发电材料如Ge-Si合金和/或MnTe制作的温差发电片，形成层叠结构，因各种材料具备不同的温差极限值，本发明根据冷热端温度场模拟的结果，针对不同位置的不同温度值选择适合该温度工作的温差发电材料，使得冷热端之间整个温度场都具有较高的温差发电品质因数。通过试验以下结构的温差发电片组具有30%以上的温差发电效率，上述温差发电片组110可使用其中任何之一： 
自冷端至热端依次层叠组成为： 
（1）、“5mm厚的Bi2Te3-Bi2Se3”+“3mm厚的PbTe”+“3mm厚的PbSe固溶体”+“8mm厚的Ge-Si合金”； 
（2）“5mm厚的Bi2Te3-Bi2Se3”+“5mm厚的PbTe与SnTe”+“8mm厚的Ge-Si合金”； 
（3）“5mm厚的Bi2Te3-Bi2Se3”+“3mm厚的PbSe固溶体”+“3mm厚的AgSbTe2”+“6mm厚的Ge-Si合金”+“3mm厚的MnTe”； 
（4）“4mm厚的Bi2Te3-Bi2Se3”+“3mm厚的GeTe”+“3mm厚的AgSbTe2”+“4mm厚的Ge-Si合金”+“5mm厚的MnTe”； 
（5）“5mm厚的Bi2Te3-Bi2Se3”+“3mm厚的PbSe固溶体”+“3mm厚的AgSbTe2”+“6mm厚的MnTe”。 
本发明所述的温差发电片组110整体可为长方体结构，厚度约20mm，各层温差发电片利用温差产生的电能经内部线路串联叠加后通过调整杆内部的导线向安装顶板内的控制电路部分输送。 
所述温差发电片组110的散热冷端紧贴散热单元100，所述的散热单元100如附图3所示，包括主散热片101、微散热片102、散热侧壁103、叶轮104和散热基座105；所述散热基座105向上垂直延伸形成所述散热侧壁103，所述散热侧壁103的外侧紧贴温差发电片组110，内侧垂直延伸形成所述主散热片101，使得整个散热单元100呈现梳状结构，同时在所述散热基座105内形成冷却液箱，在所述主散热片101和散热侧壁103内形成相互连通的冷却液通道并连通散热基座105内的冷却 液箱，其中的冷却液为重铬酸钾和/或硫酸钾制成的导热速度快、热膨胀系数小的超导冷却液，制作时将这种超导冷却液注入散热单元内并抽真空处理，这样散热单元产生的热量，尤其是散热侧壁带来的热量便迅速通过超导冷却液传导至各散热片，大幅的提高了散热速度和效率，并且由于超导冷却液的热膨胀系数小不会产生过压安全隐患。为了进一步提高散热效率，在上述散热基座105的冷却液箱中设置有旋转叶轮104，通过该叶轮104的转动可带动冷却液的循环，优选的该叶轮104以手工机械拧动的方式进行旋转，其旋拧端突出于温差发动模块001的壳体外，使得用户可以根据照明情况自行拧动该旋拧端以使叶轮旋转、加速冷却液循环提高散热效果。可选择的，该叶轮104也可通过温差发电片组产生的电能带动。进一步的所述主散热片101、散热基座105以及散热侧壁103紧贴温差发电片组110以外的表面上设置有微散热片102，所述为微散热片102将冷却液传导至主散热片的热量进一步传导至外界环境，这种为微散热片可采用中间加有毛细纤维管的散热材料制作。上述整个散热单元可采用铜、铝等高导热材料制作，尤其其中的主散热片每片厚度在8-15mm，优选10-12mm，相互间隔8-15mm，优选10mm，其中的微散热片每片厚度在0.5-2mm，优选0.8-1.5mm，相互间隔1.5-3mm，优选2.5mm，并在其中加工有毛细纤维管。通过试验上述结构尺寸的散热单元在满足本发明上述照明装置小型便携化的要求下具有比较理想的的散热效果。 
所述温差发电片组110的热端紧贴供热箱120，所述供热箱120，如附图3所示，包括铜壁121、水箱122、绝热壁123、排气孔124、连接滑槽125和铜座126，所述的供热箱120整体为长方箱体结构，在其靠近温差发电片组110的一侧形成厚度在20mm以上的铜壁121，铜壁121的下部一体向外垂直延伸出铜座126，所述铜座126的厚度在20mm以下，从而利用铜的高效导热性能，向温差发电片组110及时快速的传递热量，在铜壁121的另一侧以及铜座126的上侧设置有水箱122，用于储存水，以利用水的高比热性能储存热量，所述水箱122的顶部和外部侧壁采用绝热材料制成绝热壁123，也就是说整个水箱的底部和靠近温差发电片组110的侧部采样铜材料制作，水箱122的其他侧壁以及顶部均采用绝热材料制做，使得其中的热量不易散失，铜和绝热材料相互嵌合保证水箱处于密闭状态。为平衡蒸汽压力，在水箱122顶部的绝热壁123中开设有排气孔124，在该排气孔124中设置有只允许蒸汽排出而液态水无法倒出的蒸汽塞。在所述铜座126的两侧开设有连接滑槽 125，以便于供热箱120与燃烧室130之间的紧密连接，所铜座126前侧表面设置有连接磁块，以与燃烧室顶部的磁吸块131相吸，使得燃烧室紧密的结合于供热箱120下部，为其提供热量来源。 
在所述供热箱120的下部设置有燃烧室130，所述燃烧室130具有同供热箱类似的长方箱体结构，在所述箱体底部设置有固定板135，所述固定板135上开设有若干固定孔，所述固定孔的大小与常用燃烧蜡烛、酒精灯等（以下以蜡烛为例）的大小匹配，使用时通过将蜡烛的底部放置于该固定孔内使得蜡烛能够固定于燃烧室的箱体内，可在所述固定板135上自温差发电片组110一侧起开设若干排固定孔，并且其中正对供热箱铜壁121的一排固定孔的数量要较密一些。在燃烧室的箱体上部靠近开口处设置有火焰控制片136，所述火焰控制片136的结构如附图4所示，包括伸缩片137和调节杆139，所述伸缩片137由叠层的覆盖片组成，并通过连杆传动机构连接于调节杆139，通过操作拧动调节杆139能够实现对伸缩片137的宽度伸缩调整，从而使各伸缩片之间的开口区域138的宽度发生变化，而这种开口区域正对固定孔即正对蜡烛火苗，从而通过拧动调节杆139来使伸缩片发生横向宽度变化，进而使得正对蜡烛火苗的开口区域138的宽度发生变化，从而能够有效的对蜡烛的火焰大小进行调整，实现了对燃烧室提供的热能的调节控制，另外当不需要继续提供热量时，仅需将调节杆拧到最大（伸缩片伸缩到最大），使得火苗出口138被完全闭合即可实现，因此本发明创新的提出的这种火焰控制片136即可方便的实现了对燃烧室内热量供应大小的调节控制。在所述燃烧室箱体的两侧壁顶端设置有连接凸棱132，所述的连接凸棱132能够嵌入供热箱铜座两侧的连接滑槽125中，从而将燃烧室固定连接于供热箱的下方，并且在燃烧室箱体端壁的顶部设置有磁吸块131，该磁吸块131与铜座126前侧表面的连接磁块位置对应，使得燃烧室通过连接凸棱132嵌入供热箱连接滑槽125中并向前滑行推进到正对位置时，该磁吸块131与连接磁块相吸附，使得燃烧室紧密的固定连接于供热箱，同时燃烧室内的蜡烛火焰正对供热箱的铜座，为其提供燃烧热量。所述燃烧室靠近温差发电片组110的侧壁采用绝热材料制作形成绝热侧壁133，以减小燃烧室的热量向散热单元传导，所述燃烧室的其他侧壁上均开设有氧气供应通孔。 
附图5给出本发明所述温差发电模块001中的上述散热单元100、温差发电片组110、供热箱120和燃烧室130组装在一起的结构示意图，如图所示散热单元100 紧贴温差发电片组的散热冷端设置，温差发电片组的热端紧贴供热箱120的铜壁121设置，供热箱120下部连接有燃烧室130，工作时燃烧室内的蜡烛燃烧，并经火苗控制片136后供热箱的铜座126加热，大部分热量直接传导至与铜座一体设置的铜壁121，多余的热量经铜座传导至水箱122并存储于其中的水中，而铜壁121的热量及时的传导至温差发电片组的热端，同时散热单元工作，其借助超导冷却液及时将温差发电片组冷端的热量散失，从而在温差发电片组中形成较大且稳定的温差分布，借助温差发电将这种温差分布转换为电能输出。 
所述温差发电模块001产生的电能通过导线向上输出，这种导线穿置于调整杆002的杆内空腔。所述的调整杆002将安装顶板004与温差发电模块001可调节的连接在一起，本发明通过创新设计调节杆，通过非常便捷简单的方法即可实现对发光单元照射方位的调整，具体的所述调整杆002包括主杆201和伸缩杆202，如附图6所示，伸缩杆202伸缩与主杆201内，所述主杆201的底端通过转轴连接于温差发电模块的壳体顶面，参见附图2，使得主杆201能够进行转动角度调整，靠近所述主杆201的开口端侧壁设置有对伸缩杆202的紧锁装置，所述紧锁装置包括主杆上开设的缺口203、压杆204、弹簧205、三角支座206和压柄207，所述三角支座206固定于主杆外侧壁靠近缺口的位置，所述压杆204顶部包括垂直深入缺口203内的压块，所述压杆204的中部转动连接于所述三角支座206上，所述压杆204尾部形成便于按压的压柄207，所述缺口203与三角支座206之间设置有所述弹簧205，所述弹簧205两端固定于压杆204和主杆201外侧壁，使压杆的压块穿过缺口203弹性的压于主杆之内的伸缩杆202之上，将伸缩杆202紧锁于主杆内的特定位置。当需要进行调整杆伸缩时，通过按压压柄207，使得压杆204绕三角支座206转动，压杆204的端部压块便从缺口203中伸出，进而伸缩杆202能够在主杆201内自由的进行伸缩调整。所述伸缩杆202的顶端通过转轴连接于安装顶板004的内表面，使得安装顶板004能够相对于调整杆进行角度转动调节，所述调整杆优选设置相互平行的两根，如附图2所示。 
所述安装顶板004的内表面安装有一个或多个发光单元003，所述发光单元003的结构如附图7所示，具体包括反光杯301、聚光镜302、灯罩303、温差发电片304、散热翅片305、LED306和安装翅片307，其中所述反光杯301的底部设有LED的安装台阶，安装台阶的底部中心设有导线孔308，在所述反光杯301的内壁镀有反光 薄膜，且在所述反光杯内壁靠近LED306的位置沿周向开设有楔形槽，用于安装聚光镜302，所述聚光镜302中部为聚光透镜结构，采用透明树脂制作，外周形成可压缩的弹性凸缘结构，在安装时通过将聚光镜302外周的凸缘弹性按入反光杯内壁的楔形槽中而将聚光镜302固定于反光杯内壁，所述LED位于聚光镜的焦点位置附近，从而通过聚光镜将LED点光源发出的光转换为平行光输出。所述反光杯301采样铝材制作，并在其杯壁内部设置有温差发电片304，所述温差发电片304的形状与反光杯相似，采样3-5mm厚的Bi2Te3-Bi2Se3温差发电片，并在底部中央开设有通孔供导线孔308使用，所述温差发电片304靠近反光杯内壁的一侧作为其温差发电的热端，其吸收了反光杯反光壁面以及LED光源散发的热量，温差发电片304的外侧作为其温差发电的冷端，其靠近反光杯的外壁面，所述反光杯的外壁面上设置有若干散热翅片305，通过这些散热翅片在带走反光杯热量的同时降低了温差发电片304外侧的温度，从而在温差发电片304中形成冷热温差，其基于温差产生的电能通过导线孔引出至安装顶板内，所述的散热翅片305在反光杯外表面以螺旋形式布置，所述反光杯301的杯口安装有透明的灯罩303，所述灯罩303的周缘内侧设有螺旋槽，该螺旋槽与反光杯外表面的螺旋散热翅片305进行螺接，从而将灯罩303安装于反光杯301上，这种创新设计方式非常方便灯罩的安装。在所述反光杯301的底部设置有安装翅片307，该安装翅片307既作为了反光杯自身的散热翅片，同时又作为了反光杯在安装顶板004上的安装部件，具体的在安装顶板004内表面对应于发光单元的安装位置设置有与安装翅片307间缝相对应的凸片，通过将这种凸片插入安装翅片307的间缝中并借助横向螺钉贯穿安装翅片307和凸片而将发光单元安装于安装顶板内表面。本发明根据实际使用试验，创新性的提出在反光杯中也设置温差发电片304，有效地利用了发光单元部分的热能，其产生的电量虽然不大，但是对于本发明所设计的无需外接电源的便携式照明装置而却很有用，温差发电片304产生的电能通过导线导至安装顶板。 
所述安装顶板004的内部设置有相关的控制电路，至少包括温差发电模块001和发光单元003产生的电能控制电路和发光单元中LED的发光驱动电路，所述的电能控制电路向LED提供发光驱动电能，并包括选择切换开关，因为电能控制电路中包括来源于温差发电模块001中的电源和来源于发光单元003中的电源，本发明创新的提出在温差发电LED照明中使用这两种电源的串并联切换技术，也就是说上述 电能控制电路中包括选择切换开关，通过该开关能够实现温差发电模块001发电电源与发光单元003发电电源之间的串联和并联切换，当需要本发明所述的便携式照明装置提供更持久的照明时，选择将温差发电模块001发电电源与发光单元003发电电源进行并联连接切换，当需要本发明所述的便携式照明装置提供更高亮度的照明时，选择将温差发电模块001发电电源与发光单元003发电电源进行串联连接切换，通过电能控制电路向LED发光驱动电路提供电能，LED发光驱动电路通过导线经导线孔308连接于反光杯内的LED点光源，当然所述电能控制电路中亦可设置能将温差发电进行存储的蓄电模块以及基于USB进行充电的蓄电模块。 
本发明所述的便携式温差发电照明装置在不使用外接电源的情况下，将蜡烛、酒精灯的燃烧热能转换为电能提供给LED进行发光驱动，这种照明装置非常适用于在野外的露宿照明，即克服了现有照明装置对电池电源或交流电源的依赖，又有效利用了LED的高亮度发光特性，同时使用携带非常便携，具有非常广阔的市场前景。正如背景技术中所述的，温差发电技术早已产生，但是其均难以形成市场实用化产品，本发明结合长期的实践研究，从温差发电材料及结构设置、散热及加热结构设置、发光设置等方面均进行了创新，进而使得温差发电照明装置真正能够实现市场实用化推广使用。 
以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。 

Claims (13)

1.一种温差发电照明装置，其特征在于，包括温差发电模块（001）、调整杆（002）、发光单元（003）和安装顶板（004），所述发光单元（003）安装于安装顶板（004）表面，安装顶板（004）和温差发电模块（001）之间通过调整杆（002）连接，所述温差发电模块（001）包括散热单元（100）、温差发电片组（110）、供热箱（120）和燃烧室（130），所述温差发电片组（110）基于冷热端之间的温差进行发电，并采用层叠组合结构，自冷端到热端依次设置分别工作于不同温度范围内的温差发电材质形成多层结构，所述温差发电片组（110）的冷端紧贴散热单元（100），所述温差发电片组（110）的热端紧贴供热箱（120），所述供热箱（120）的下部连接所述燃烧室（130）。
2.根据权利要求1所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述温差发电片组（110）在其冷端设置于0～300摄氏度范围内具有较高品质因数的Bi2Te3-Bi2Se3温差发电片，在Bi2Te3-Bi2Se3温差发电片之后设置在300到600摄氏度范围内具有较高品质因数的PbTe、PbTe与SnTe、PbSe固溶体、GeTe和/或AgSbTe2温差发电片，在其热端设置于600摄氏度以上具有高品质因数的Ge-Si合金和/或MnTe温差发电片。
3.根据权利要求1或2所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述温差发电片组（110）由温差发电效率在30%以上的下述之一构成：（1）5mm厚Bi2Te3-Bi2Se3/3mm厚PbTe/3mm厚PbSe固溶体/8mm厚Ge-Si合金；（2）5mm厚Bi2Te3-Bi2Se3/5mm厚PbTe与SnTe/8mm厚Ge-Si合金；（3）5mm厚Bi2Te3-Bi2Se3/3mm厚PbSe固溶体/3mm厚AgSbTe2/6mm厚Ge-Si合金/3mm厚MnTe；（4）4mm厚Bi2Te3-Bi2Se3/3mm厚GeTe/3mm厚AgSbTe2/4mm厚Ge-Si合金/5mm厚MnTe；（5）5mm厚Bi2Te3-Bi2Se3/3mm厚PbSe固溶体/3mm厚AgSbTe2/6mm厚MnTe。
4.根据权利要求1-3任一项所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述散热单元（100）包括主散热片（101）、微散热片（102）、散热侧壁（103）、叶轮（104）和散热基座（105）；所述散热基座（105）向上垂直延伸形成所述散热侧壁（103），所述散热侧壁（103）的外侧紧贴温差发电片组（110），内侧垂直延伸形成所述主散热片（101），所述散热单元（100）整体呈梳状结构，所述散热基座（105）内形成冷却液箱，所述主散热片（101）和散热侧壁（103）内形成相互连通的冷却液通道并连通散热基座（105）内的冷却液箱，冷却液箱中的冷却液为重铬酸钾和/或硫酸钾制成的超导冷却液，所述叶轮（104）设置于散热基座（105）的冷却液箱中，所述主散热片（101）、散热基座（105）以及散热侧壁（103）紧贴温差发电片组（110）以外的表面上设置有所述微散热片（102）。
5.根据权利要求4所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述微散热片（102）采用中间加有毛细纤维管的散热材料制作，所述散热单元（100）采用铜或铝制作，所述主散热片（101）每片厚度为8-15mm，相互间隔8-15mm，所述微散热片（102）每片厚度为0.5-2mm，相互间隔1.5-3mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述供热箱（120）包括铜壁（121）、水箱（122）、绝热壁（123）、排气孔（124）、连接滑槽（125）、铜座（126）和连接磁块（127），所述供热箱（120）整体为长方箱体结构，在靠近温差发电片组（110）的一侧形成厚度在20mm以上的所述铜壁（121），所述铜壁（121）的下部一体向外垂直延伸出所述铜座（126），所述铜座（126）的厚度在20mm以下，所述铜壁（121）和铜座（126）作为所述水箱（122）的两个壁面，所述水箱（122）的其他壁面由所述绝热壁（123）形成，所述水箱（122）顶部的绝热壁（123）中开设有排气孔（124），所述铜座（126）的两侧开设有连接滑槽（125），所述铜座（126）的前侧表面设置有连接磁块（127）。
7.根据权利要求1-6任一项所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述燃烧室（130）具有长方箱体结构，在箱体底部设置有固定板（135），所述固定板（135）上开设有若干燃烧热源定位孔，在箱体上部靠近开口处设置有火焰控制片（136），所述火焰控制片（136）用于对固定板内定位的燃烧热源的火焰大小进行调整，在箱体两侧壁顶端设置有连接凸棱（132），通过所述连接凸棱（132）嵌入所述供热箱对应的连接滑槽（125）中而将所述燃烧室固定连接于供热箱下方，在箱体端壁的顶部设置有磁吸块（131），通过所述磁吸块（131）与供热箱对应的连接磁块（127）相吸附，使所述燃烧室与所述供热箱对准连接，所述燃烧室靠近温差发电片组（110）的箱体侧壁形成绝热侧壁（133），所述燃烧室的其他箱体侧壁上开设有氧气供应孔。
8.根据权利要求7所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述火焰控制片（136）包括伸缩片（137）和调节杆（139），所述伸缩片（137）由叠层的覆盖片组成，并通过连杆传动机构连接于所述调节杆（139），通过操作调节杆（139）能够调整伸缩片（137）的伸缩宽度，进而改变各伸缩片之间的火苗出口（138）大小，且所述火苗出口（138）始终正对所述定位孔。
9.根据权利要求1-8任一项所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述调整杆（002）包括主杆（201）和伸缩杆（202），所述伸缩杆（202）伸缩于主杆（201）内，所述主杆（201）的底端通过转轴连接于温差发电模块的壳体顶面，所述伸缩杆（202）的顶端通过转轴连接于所述安装顶板（004）的内表面，通过调节安装顶板（004）与调整杆（002）之间以及调整杆（002）与温差发电模块之间的夹角来调整发光单元（003）的照射角度，所述主杆（201）的开口端侧壁设置有伸缩杆（202）伸缩移动的紧锁装置。
10.根据权利要求9所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述紧锁装置包括主杆（201）上开设的缺口（203）、压杆（204）、弹簧（205）、三角支座（206）和压柄（207），所述三角支座（206）固定于主杆外侧壁靠近缺口（203）的位置，所述压杆（204）顶部包括垂直深入缺口（203）内的压块，所述压杆（204）的中部转动连接于所述三角支座（206）上，所述压杆（204）尾部形成便于按压的压柄（207），所述缺口（203）与所述三角支座（206）之间设置有所述弹簧（205），所述弹簧（205）两端分别固定于所述压杆（204）和主杆（201）外侧壁，使压杆的压块穿过缺口（203）弹性按压于主杆之内的伸缩杆（202）之上，将伸缩杆（202）紧锁于主杆内。
11.根据权利要求1-10任一项所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述发光单元（003）包括反光杯（301）、聚光镜（302）、灯罩（303）、温差发电片（304）、散热翅片（305）、LED（306）和安装翅片（307），所述反光杯（301）的底部设有LED（306）的安装台阶，安装台阶的底部中心设有导线孔（308），所述反光杯（301）的内壁镀有反光薄膜，所述反光杯的内壁靠近LED（306）的位置沿周向开设有楔形槽，所述聚光镜（302）中部为聚光透镜结构，外周形成可压缩的弹性凸缘结构，并通过该凸缘嵌入楔形槽中而将聚光镜（302）固定于反光杯（301）的内壁，所述反光杯（301）的杯壁内部设置有上述温差发电片（304），所述温差发电片（304）采用3-5mm厚的Bi2Te3-Bi2Se3温差发电片，并在底部中央开设有导线通孔，所述LED（306）下表面接触于所述温差发电片（304），所述反光杯（301）的外表面上以螺旋形式布置有若干散热翅片（305），所述灯罩（303）的周缘内侧设有螺旋槽，所述螺旋槽与反光杯外表面上的螺旋状散热翅片螺接，从而将灯罩（303）安装于反光杯（301）上，所述反光杯（301）的底部设置有安装翅片（307）。
12.根据权利要求1-11任一项所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述安装顶板（004）的内部设置有对温差发电模块（001）和发光单元（003）产生的电能进行控制的电能控制电路以及发光单元中LED的发光驱动电路，所述电能控制电路包括选择切换开关，所述选择切换开关能够实现温差发电模块（001）发电电源与发光单元（003）发电电源之间的串联和并联切换。
13.根据权利要求12所述的温差发电照明装置，其特征在于，所述电能控制电路进一步包括外接USB插口的蓄电模块，所述蓄电模块能够自动存储内部的温差发电电能，并能够通过USB插口利用外部电源充电。
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