CN204114617U - 设有热点转化单元的led模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及LED模组,该LED模组包括芯片基板、至少一LED发光单元以及热电转化单元,所述LED发光单元设置于所述芯片基板的一侧,所述热电转化单元用于将所述LED发光单元发出的热量转化为电能。本实用新型还提供一种LED照明装置。本实用新型的所述LED模组在使用时,所述LED发光单元在发光时产生热量,该热量传递给所述热电转化单元,所述热电转化单元将该热量转化为电能,从而提高所述LED模组的电能利用效率;并且有利于降低所述LED发光单元的温度,以提高所述LED发光单元的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及发光二极管技术领域,特别是涉及一种LED模组。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)作为新一代节能照明光源,是一种固态发光体,因其具有高效、节能、环保的显著特点,被广泛应用于室内外照明、显示器背光、工矿灯、隧道灯、路灯等照明领域,随着LED价格的逐渐下降其应用领域更加广阔。具有数个LED芯片作为光源的发光装置,已经逐渐取代传统具有冷阴极管作为光源的发光装置,成为目前市场上的主流产品,逐渐成为第四代的照明光源。
但是,发光二极管存在尚待克服的缺陷,即,LED的发光表现(如发光亮度以及所发出光源的色温)会受到其本身温度与其所处环境的温度的影响,且一旦LED长期处于过热的环境中,其发光亮度便会迅速的衰减,造成LED使用寿命的明显缩短。然而,LED模组在使用过程中会产生热量,该热量会集中在LED模组的LED发光单元区域,LED发光单元发热的能量被散失而浪费,使得LED模组的电能利用效率降低。
因此,如何提供一种LED模组,能够提高LED模组的电能利用效率,已成为本领域技术人员需要解决的技术。
实用新型内容
现有技术的LED模组存在LED模组的电能利用率低的问题,本实用新型提供一种能解决上述问题的LED模组以及LED照明装置。
本实用新型提供一种LED模组,包括芯片基板、至少一LED发光单元以及热电转化单元,所述LED发光单元设置于所述芯片基板的一侧,所述热电转化单元用于将所述LED发光单元发出的热量转化为电能。
进一步的,在所述LED模组中,所述热电转化单元设置于所述芯片基板背离所述LED发光单元的一侧,所述热电转化单元的高温端连接所述芯片基板背离所述LED发光单元的一侧的表面。
进一步的,在所述LED模组中,所述LED发光单元为侧发光式发光单元,所述热电转化单元设置于所述LED发光单元背离所述芯片基板的一侧,所述热电转化单元的高温端连接所述LED发光单元背离所述芯片基板的一侧的表面。
进一步的,在所述LED模组中,每一所述LED发光单元背离所述芯片基板的一侧均具有一所述热电转化单元。
进一步的,在所述LED模组中,所述热电转化单元为半导体热电转换器。
进一步的,在所述LED模组中,所述半导体热电转换器包括至少一热电对,所述热电对包括一P型热电转换元件与一N型热电转换元件,所述热电对的P型热电转换元件的高温端和N型热电转换元件的高温端通过一导电电极连接,所述热电对的P型热电转换元件的低温端和N型热电转换元件的低温端分别用于连接用电器。
进一步的,在所述LED模组中,所述LED模组还包括一冷却基板,所述热电转化单元的低温端固定在所述芯片基板的另一侧,所述热电转化单元的高温端固定在所述冷却基板上。
进一步的,在所述LED模组中,所述热电转化单元的正极连接所述LED发光单元的正极,所述热电转化单元的负极连接所述LED发光单元的负极。
进一步的,在所述LED模组中,所述LED模组还包括一使电流从所述热电转化单元的正极单向流到所述LED发光单元的正极的单向导通元件,所述单向导通元件串联于所述LED发光单元和热电转化单元之间。
进一步的,在所述LED模组中,所述单向导通元件为一晶体二极管,所述晶体二极管串联于所述LED发光单元的正极和热电转化单元的正极之间,所述晶体二极管的阴极连接所述LED发光单元的正极,所述晶体二极管的阳极连接所述热电转化单元的正极。
根据本实用新型的另一面,本实用新型还提供一种LED照明装置,具备如上所述的LED模组。
与现有技术相比,本实用新型提供的LED模组以及LED照明装置具有以下优点:
本实用新型的LED模组中,所述LED发光单元设置于所述芯片基板的一侧,所述热电转化单元用于将所述LED发光单元发出的热量转化为电能,与现有技术相比,当所述LED模组在使用时,所述LED发光单元在发光时产生热量,该热量传递给所述热电转化单元,所述热电转化单元将该热量转化为电能,从而提高所述LED模组的电能利用效率;并且有利于降低所述LED发光单元的温度,以提高所述LED发光单元的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型第一实施方式的LED模组的示意图;
图2是本实用新型第二实施方式的LED模组的示意图。
具体实施方式
现有技术的LED模组以及LED照明装置中,LED发光单元发热的能量被散失而浪费,使得LED模组的电能利用效率降低。申请人经过对现有技术LED模组的深入研究发现,如果能将所述LED发光单元发出的热量利用,则不但可以降低所述LED发光单元的温度,而且可以将该热量循环利用,从而可以增加所述LED发光单元的使用寿命,并可以实现节能减排的有益效果。
有鉴于上述的研究,本实用新型提供一LED模组,包括芯片基板、至少一LED发光单元以及热电转化单元,所述LED发光单元设置于所述芯片基板的一侧,所述热电转化单元用于将所述LED发光单元发出的热量转化为电能;当所述LED模组在使用时,所述LED发光单元在发光时产生热量,该热量传递给所述热电转化单元,所述热电转化单元将该热量转化为电能,从而提高所述LED模组的电能利用效率;并且有利于降低所述LED发光单元的温度,以提高所述LED发光单元的使用寿命。
进一步的,所述LED模组还包括一冷却基板,所述热电转化单元的低温端固定在所述芯片基板的另一侧,所述热电转化单元的高温端固定在所述冷却基板上,所述冷却基板将所述热电转化单元的高温端的热量传递到环境中,从而增加所述热电转化单元的低温端与高温端之间的温度差,以增加所述热电转化单元的热电转化效率。
进一步的,所述热电转化单元的正极连接所述LED发光单元的正极,所述热电转化单元的负极连接所述LED发光单元的负极,从而将所述热电转化单元转化的电能提供给所述LED发光单元,可以减少外接电源的耗电量,实现能量的循环利用,节能减排;另外,所述LED模组还包括一单向导通元件,所述单向导通元件串联于所述LED发光单元和热电转化单元之间,所述单向导通元件使电流单向从所述热电转化单元的正极流到所述LED发光单元的正极,防止当所述热电转化单元转化的电能的电势过低时,所述热电转化单元消耗外接电源的电流。
请参阅图1,图1是本实用新型第一实施方式的LED模组的示意图。在本实施方式中,所述LED模组10包括芯片基板110、至少一LED发光单元120以及热电转化单元130,所述LED发光单元120设置于所述芯片基板110的一侧,所述热电转化单元130用于将所述LED发光单元120发出的热量转化为电能。其中,所述LED发光单元120为包括PN结的芯片结构。图1所示的所述LED模组10中包括3个所述LED发光单元120,但所述LED发光单元120的数量以及排列方式并不做限制,可以根据具体需要进行设置。
在本实施方式中,所述热电转化单元130设置于所述芯片基板110背离所述LED发光单元120的一侧,所述热电转化单元130的高温端连接所述芯片基板110背离所述LED发光单元120的一侧的表面,当所述LED模组10在使用时,所述LED发光单元120在发光时产生热量,该热量可以通过所述芯片基板110传递给所述热电转化单元130,所述热电转化单元130将该热量转化为电能,从而提高所述LED模组10的电能利用效率;并且有利于降低所述芯片基板110的温度,从而降低所述LED发光单元120的温度,以提高所述LED发光单元120的使用寿命。较佳的,所述芯片基板110可以为热传导基板,即所述芯片基板110的热传导率较高,一般,所述芯片基板110的热传导率高于所述LED发光单元120的热传导率,例如所述芯片基板110为金属热传导基板,可以提高所述芯片基板110的导热能力,从而提高所述热电转化单元130的热电转化效率。
在本实施方式中,所述热电转化单元130为半导体热电转换器。但所述热电转化单元130并不限于为半导体热电转换器,还可以为金属热电转换器,只要是可以将所述LED发光单元120在发光时产生热量转化为电能的热电转换器,亦在本实用新型的思想范围之内。
其中,所述半导体热电转换器包括至少一热电对130A,所述热电对130A包括一P型热电转换元件131和一N型热电转换元件132,所述热电对130A的P型热电转换元件131的高温端和N型热电转换元件132的高温端通过一导电电极133连接,所有所述热电对130A的P型热电转换元件131的高温端和N型热电转换元件132的高温端共同构成所述半导体热电转换器的高温端;所述热电对130A的P型热电转换元件131的低温端和N型热电转换元件132的低温端分别用于连接用电器,所有所述热电对130A的P型热电转换元件131的低温端和N型热电转换元件132的低温端共同构成所述半导体热电转换器的低温端。在本实施方式中,所述热电转化单元130中包括5个所述热电对130A,但所述热电对130A的数量与排列方式并不做限制,可以根据具体需要进行设置。当所述热电转化单元130具有多个所述热电对130A时,相邻所述热电对130A的相邻P型热电转换元件131和N型热电转换元件132可以通过导线连接,以使每一所述热电对130A可以将产生的电能均传递给用电器。在本实施方式中,所述用电器为所述LED发光单元120。
当所述LED发光单元120通电后,所述LED发光单元120产生热量,使得P型热电转换元件131的高温端的温度高于P型热电转换元件131的低温端的温度,所述P型热电转换元件131的高温端吸收所述LED发光单元120的热量,使得所述P型热电转换元件131的高温端的空穴浓度高,则空穴从所述P型热电转换元件131的高温端向低温端扩散,所以,在所述P型热电转换元件131内产生由高温端到低温端的温差电动势,在开路的情况下,在所述P型热电转换元件131的低温端聚集正电荷,形成所述热电对130A的正极;相反,所述N型热电转换元件132的高温端吸收所述LED发光单元120的热量,使得所述N型热电转换元件132的高温端的电子浓度高,则电子从所述N型热电转换元件132的高温端向低温端扩散,所以,在所述N型热电转换元件132内产生由低温端到高温端的温差电动势,在开路的情况下,在所述N型热电转换元件132的低温端聚集负电荷,形成所述热电对130A的负极。将所述热电对130A连接用电器时,在每一所述热电对130A中,形成由负极到正极的电流,在每一所述热电对130A外,形成由正极到负极的电流,从而,将热能转化为电能,提供给所述用电器,同时降低所述LED发光单元120的热量。
在本实施方式中,所述LED模组10还包括一冷却基板140,所述冷却基板140固定在所述热电转化单元130的低温端上,所述冷却基板140将所述热电转化单元130的低温端的热量传递到环境中,从而增加所述热电转化单元130的高温端与低温端之间的温度差,以增加所述热电转化单元130的半导体制冷效率。所述冷却基板140为热传导基板,即所述冷却基板140的热传导率较高,一般,所述冷却基板140的热传导率高于所述热电转化单元130低温端的热传导率,例如所述冷却基板140为金属热传导基板,可以提高所述冷却基板140的导热能力,从而提高增加所述热电转化单元130的高温端与低温端之间的温度差。
在本实施方式中,所述热电转化单元130的正极连接所述LED发光单元120的正极,所述热电转化单元130的负极连接所述LED发光单元120的负极,从而将所述热电转化单130转化的电能提供给所述LED发光单元120,可以减少外接电源150的耗电量,实现能量的循环利用,节能减排。但是,所述热电转化单元130并不限于上述连接方式,还可以将所述热电转化单元130连接外接用电器,以向所述外接用电器供电。
较佳的,所述LED模组10还包括一使电流从所述热电转化单元130的正极单向流到所述LED发光单元120的正极的单向导通元件160,所述单向导通元件160串联于所述LED发光单元130和热电转化单元120之间,所述单向导通元件160使电流单向从所述热电转化单元130的正极流到所述LED发光单元120的正极,防止当所述热电转化单元160转化的电能的电势过低时,所述热电转化单元160消耗外接电源150的电流。优选的,所述单向导通元件160为一晶体二极管,所述晶体二极管串联于所述LED发光单元120的正极和热电转化单元130的正极之间,所述晶体二极管的阴极连接所述LED发光单元120的正极,所述晶体二极管的阳极连接所述热电转化单元130的正极。
当所述LED模组10在使用时,所述LED发光单元120在发光时产生热量,该热量可以传递给所述热电转化单元130,所述热电转化单元130将该热量转化为电能,从而提高所述LED模组10的电能利用效率;并且有利于降低所述芯片基板110的温度,从而降低所述LED发光单元120的温度,以提高所述LED发光单元120的使用寿命。
本实施方式的所述LED模组10可以应用于LED照明装置,实现LED发光。
请参阅图2,图2是本实用新型第二实施方式的LED模组的示意图,在图2中,参考标号表示与图1相同的表述与第一实施方式相同的元件。所述第二实施方式的LED模组20与所述第一实施方式的LED模组10基本相同,其区别在于:所述LED发光单元120为侧发光式发光单元,所述热电转化单元230设置于所述LED发光单元120背离所述芯片基板110的一侧,所述热电转化单元230的高温端连接所述LED发光单元120背离所述芯片基板110的一侧的表面。当所述LED模组20在使用时,所述LED发光单元120在发光时产生热量,该热量直接传递给所述热电转化单元230,所述热电转化单元230将该热量转化为电能,从而提高所述LED模组20的电能利用效率;并且有利于降低所述LED发光单元120的温度,以提高所述LED发光单元120的使用寿命。
在本实施方式中,每一所述LED发光单元120背离所述芯片基板110的一侧均具有一所述热电转化单元230,其中,所述热电转化单元230包括至少一个所述热电对130A。但是,并不限于每一所述LED发光单元120背离所述芯片基板110的一侧均具有一所述热电转化单元230,还可以在所有的所述LED发光单元120背离所述芯片基板110的一侧的表面同时覆盖一个面积足够大的所述热电转化单元230,所述热电转化单元230可以覆盖所有的所述LED发光单元120,亦在本实用新型的思想范围之内。
其中,在本实施方式中,每一所述热电转化单元130的低温端上均具有一冷却基板240,如图2所示,还可以在所有的所述热电转化单元230的低温端同时覆盖一个面积足够大的所述冷却基板240,所述冷却基板240可以覆盖所有的所述热电转化单元230,亦在本实用新型的思想范围之内。另外,当一个所述热电转化单元230覆盖所有的所述LED发光单元120时,一个所述冷却基板240固定在所述热电转化单元230的低温端上,所述冷却基板240将所述热电转化单元230的低温端的热量传递到环境中,亦可以增加所述热电转化单元230的高温端与低温端之间的温度差,亦能增加所述热电转化单元230的热电转化效率,亦在本实用新型的思想范围之内。
在本实施方式中,所述LED发光单元120通过电源251供电,所述热电转化单元230连接一外接用电器252,以向所述外接用电器252供电。另外,还可以将所述热电转化单元230的正极连接所述LED发光单元120的正极,所述热电转化单元230的负极连接所述LED发光单元120的负极,从而将所述热电转化单230转化的电能提供给所述LED发光单元120,亦在本实用新型的思想范围之内。
本实用新型并不限于以上实施方式,例如:所述热电转化单元并不限于位于设置于所述芯片基板背离所述LED发光单元的一侧,或设置于所述LED发光单元背离所述芯片基板的一侧,还可以设置于所述芯片基板的侧边,亦可以通过所述芯片基板实现与所述LED发光单元的热量传递,亦在本实用新型的思想范围之内。
虽然本实用新型已以较佳实施方式披露如上,但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种LED模组,其特征在于,包括芯片基板、至少一LED发光单元以及热电转化单元,所述LED发光单元设置于所述芯片基板的一侧,所述热电转化单元用于将所述LED发光单元发出的热量转化为电能。
2.如权利要求1所述的LED模组,其特征在于:所述热电转化单元设置于所述芯片基板背离所述LED发光单元的一侧,所述热电转化单元的高温端连接所述芯片基板背离所述LED发光单元的一侧的表面。
3.如权利要求1所述的LED模组,其特征在于:所述LED发光单元为侧发光式发光单元,所述热电转化单元设置于所述LED发光单元背离所述芯片基板的一侧,所述热电转化单元的高温端连接所述LED发光单元背离所述芯片基板的一侧的表面。
4.如权利要求3所述的LED模组,其特征在于:每一所述LED发光单元背离所述芯片基板的一侧均具有一所述热电转化单元。
5.如权利要求1所述的LED模组,其特征在于:所述热电转化单元为半导体热电转换器。
6.如权利要求5所述的LED模组,其特征在于:所述半导体热电转换器包括至少一热电对,所述热电对包括一P型热电转换元件与一N型热电转换元件,所述热电对的P型热电转换元件的高温端和N型热电转换元件的高温端通过一导电电极连接,所述热电对的P型热电转换元件的低温端和N型热电转换元件的低温端分别用于连接用电器。
7.如权利要求1所述的LED模组,其特征在于:所述LED模组还包括一冷却基板,所述热电转化单元的低温端固定在所述芯片基板的另一侧,所述热电转化单元的高温端固定在所述冷却基板上。
8.如权利要求1所述的LED模组,其特征在于:所述热电转化单元的正极连接所述LED发光单元的正极,所述热电转化单元的负极连接所述LED发光单元的负极。
9.如权利要求8所述的LED模组,其特征在于:所述LED模组还包括一使电流从所述热电转化单元的正极单向流到所述LED发光单元的正极的单向导通元件,所述单向导通元件串联于所述LED发光单元和热电转化单元之间。
10.如权利要求9所述的LED模组,其特征在于:所述单向导通元件为一晶体二极管,所述晶体二极管串联于所述LED发光单元的正极和热电转化单元的正极之间,所述晶体二极管的阴极连接所述LED发光单元的正极,所述晶体二极管的阳极连接所述热电转化单元的正极。
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