RU2542887C2 - Energy-effective cooling device - Google Patents

Energy-effective cooling device Download PDF

Info

Publication number
RU2542887C2
RU2542887C2 RU2013131109/08A RU2013131109A RU2542887C2 RU 2542887 C2 RU2542887 C2 RU 2542887C2 RU 2013131109/08 A RU2013131109/08 A RU 2013131109/08A RU 2013131109 A RU2013131109 A RU 2013131109A RU 2542887 C2 RU2542887 C2 RU 2542887C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
thermal module
radiation
cooling
light
Prior art date
Application number
RU2013131109/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013131109A (en
Inventor
Тагир Абдурашидович Исмаилов
Хаджимурат Магомедович Гаджиев
Тимур Декартович Нежведилов
Татьяна Алексеевна Челушкина
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту)
Priority to RU2013131109/08A priority Critical patent/RU2542887C2/en
Publication of RU2013131109A publication Critical patent/RU2013131109A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2542887C2 publication Critical patent/RU2542887C2/en

Links

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: device relates to cooling and heat removal systems, for example to devices for cooling of electronic equipment components. The device includes a light-emitting thermal module with line location of p-n-junctions, which provides reception of cold and light radiation, and solar batteries converting radiation energy to electric energy. As semiconductor branches of p-type and n-type of the thermal module there have been chosen such materials that the moving flow on one of the joints will form radiation, and absorption of heat energy will be performed on one of joints according to Peltier effect. Solar batteries with mirror electrodes consist of p-layer and n-layer and are located parallel on both sides of the thermal module.
EFFECT: increasing energy effectiveness of a cooling system.
1 dwg

Description

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компонентов электронной аппаратуры.The invention relates to cooling and heat sink systems, for example, to devices for cooling electronic components.

Известен способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения [1], в котором используются светодиодные излучатели, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев термомодуля в виде электрического тока, в энергию излучения, отводящего тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду.There is a method of removing heat from heat-generating electronic components in the form of radiation [1], which uses LED emitters designed to convert heat energy received from the cold junctions of the thermal module in the form of electric current into radiation energy that removes heat from the cooled device to the environment.

Цель изобретения - повышение энергоэффективности системы охлаждения. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве используется светоизлучающий термомодуль с линейным расположением p-n-переходов, обеспечивающий получение холода и светового излучения. А для последующего полного преобразования энергии излучения в электрическую энергию используются солнечные батареи.The purpose of the invention is improving the energy efficiency of the cooling system. This is achieved by the fact that the proposed device uses a light-emitting thermal module with a linear arrangement of p-n junctions, providing cold and light radiation. And for the subsequent complete conversion of radiation energy into electrical energy, solar panels are used.

Конструкция устройства представлена на фиг.1. Устройство состоит из термомодуля 1, в котором в качестве полупроводниковых ветвей p-типа и n-типа выбраны такие материалы, что протекающий ток на одном из спаев 2 будет формировать излучение, а не нагрев, как в обычном термомодуле, причем в другом спае 3 будет происходить поглощение тепловой энергии в соответствии с эффектом Пельтье, и солнечных батарей 4 (состоящих из p-слоя, n-слоя) с зеркальными электродами 5, расположенных параллельно по обе стороны от термомодуля, обеспечивающих преобразование энергии излучения в электрическую энергию. Между термомодулем 1 и солнечными батареями расположены прозрачные изоляторы 6. Питание термомодуля осуществляется постоянным током от источника 7.The design of the device is presented in figure 1. The device consists of thermal module 1, in which such materials are selected as p-type and n-type semiconductor branches that the flowing current on one of the junctions 2 will generate radiation, rather than heating, as in a conventional thermal module, and in the other joint 3 thermal energy is absorbed in accordance with the Peltier effect, and solar panels 4 (consisting of a p-layer, n-layer) with mirror electrodes 5 located parallel to both sides of the thermal module, providing the conversion of radiation energy into electrical energy. Between the thermo-module 1 and the solar panels there are transparent insulators 6. The thermo-module is powered by direct current from the source 7.

В качестве материалов для изготовления ветвей p-типа и n-типа термомодуля используют те же материалы, из которых изготавливают светодиоды, а именно фосфид галлия (GaP), нитрид галлия (GaN), карбид кремния (SiC) и др. Для изготовления солнечной батареи использован арсенид галлия (Ga-As). Прозрачные изоляторы также выполнены из арсенида галлия.As materials for the manufacture of p-type and n-type thermomodule branches, the same materials are used from which the LEDs are made, namely gallium phosphide (GaP), gallium nitride (GaN), silicon carbide (SiC), etc. For the manufacture of a solar battery gallium arsenide (Ga-As) was used. Transparent insulators are also made of gallium arsenide.

Изобретение относится к области охлаждающих устройств для микроэлектронной аппаратуры. В отличие от прототипа [1] здесь имеется линейное расположение p-n-переходов, светоизлучающих в термомодуле, и используются две солнечные батареи, расположенные параллельно друг к другу с двух сторон от светоизлучающего термомодуля с внешними зеркальными электродами. Работает устройство следующим образом. При пропускании тока через светоизлучающий термомодуль он начинает вырабатывать холод в электродах на переходах n-p и световое излучение в переходах p-n. Излучение идет в обе стороны. Так как структуры на основе арсенида галлия (Ga-As) прозрачны, то оно беспрепятственно проникает наружу и через прозрачную диэлектрическую пленку достигает солнечных батарей сверху и снизу. Солнечная батарея также выполнена из арсенида галлия и также прозрачна для излучения. Таким образом, световое излучение будет многократно отражаться между внешними зеркальными электродами до тех пор, пока полностью не поглотится при переходе p-n-зоны в солнечных батареях. Многократное отражение позволяет полностью превратить излучение в электроэнергию либо в тепловую энергию, которое также в виде теплового излучения будет трансформировано при помощи солнечной батареи в электрическую энергию.The invention relates to the field of cooling devices for microelectronic equipment. Unlike the prototype [1], there is a linear arrangement of p-n junctions that emit light in the thermal module, and two solar panels are used that are parallel to each other on two sides of the light-emitting thermal module with external mirror electrodes. The device operates as follows. When a current is passed through a light-emitting thermal module, it begins to produce cold in the electrodes at the n-p junctions and light radiation in the p-n junctions. Radiation goes in both directions. Since gallium arsenide (Ga-As) -based structures are transparent, it freely penetrates outward and, through a transparent dielectric film, reaches solar panels above and below. The solar battery is also made of gallium arsenide and is also transparent to radiation. Thus, light radiation will be repeatedly reflected between the external mirror electrodes until it is completely absorbed by the transition of the pn zone in solar cells. Multiple reflection makes it possible to completely convert radiation into electric energy or into thermal energy, which will also be transformed in the form of thermal radiation with the help of a solar battery into electrical energy.

В результате при пропускании тока мы получим следующее. В среднем слое устройства будет излучение и холод. Излучение при помощи солнечной батареи превратится опять в электроэнергию, которую можно будет использовать для повторного питания излучающего термомодуля, а холод, проникая через прозрачные изоляторы, солнечную батареи и внешние зеркальные электроды, позволит обеспечить применение данной конструкции для теплоотвода от компонентов электронной техники, которые могут быть расположены как сверху, так и снизу от всей конструкции. Таким образом, при пропускании тока через термомодуль мы получаем в чистом виде холод и свет, который будет трансформирован в электроэнергию, опять используемую для получения холода. При охлаждении компонентов электронной техники тепло можно отводить без всяких дополнительных внешних теплоотводов и теплоносителей, преобразуя его в электроэнергию, что определяет энергоэффективность разработанного устройства.As a result, when passing current, we get the following. The middle layer of the device will be radiation and cold. Radiation with the help of a solar battery will again turn into electricity, which can be used to re-supply the radiating thermal module, and the cold, penetrating through transparent insulators, solar panels and external mirror electrodes, will ensure the use of this design for heat removal from electronic components, which can be located both above and below the entire structure. Thus, when passing current through the thermal module, we get pure cold and light, which will be transformed into electricity, again used to produce cold. When cooling the components of electronic equipment, heat can be removed without any additional external heat sinks and coolants, converting it into electricity, which determines the energy efficiency of the developed device.

Использование представленного устройства позволит повысить эффективность теплопередачи и уменьшить габариты теплоотвода, а также тем самым увеличить интенсивность работы системы охлаждения.Using the presented device will improve the efficiency of heat transfer and reduce the dimensions of the heat sink, and thereby increase the intensity of the cooling system.

Применение представленного устройства в системах охлаждения позволит обеспечить более эффективное энергопотребление.The use of the device in cooling systems will provide more efficient energy consumption.

ЛитератураLiterature

1. Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения: пат. 2405230 Рос. Федерация: МПК G06F 1/20 / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет». - №2009120686/09; заявл. 01.06.2009, опубл. 27.11.2010, Бюл. №33.1. The method of heat dissipation from heat-generating electronic components in the form of radiation: US Pat. 2405230 ROS. Federation: IPC G06F 1/20 / Ismailov T.A., Gadzhiev H.M., Gadzhieva S.M., Nezhvedilov T.D., Chelushkina T.A .; applicant and patent holder GOU VPO "Dagestan State Technical University". - No. 2009120686/09; declared 06/01/2009, publ. 11/27/2010, Bull. No. 33.

Claims (1)

Энергоэффективное охлаждающее устройство, выполненное из светоизлучающего термомодуля, в котором в качестве полупроводниковых ветвей p-типа и n-типа выбраны такие материалы, что протекающий ток на переходе p-n будет формировать излучение, а на переходе n-p будет происходить охлаждение, и солнечных батарей, отличающееся тем, что для получения холода используется термомодуль с линейным расположением p-n-переходов и две солнечные батареи с зеркальными электродами, расположенные параллельно по обе стороны от термомодуля, обеспечивающие многократное отражение излучения термомодуля и последующее полное преобразование энергии излучения в электрическую энергию. An energy-efficient cooling device made of a light-emitting thermal module, in which such materials are selected as p-type and n-type semiconductor branches that the flowing current at the pn junction will generate radiation, and at the np junction, cooling will occur, and solar panels, characterized in that to obtain cold, a thermal module is used with a linear arrangement of pn junctions and two solar panels with mirror electrodes located parallel to both sides of the thermal module, providing multiple The direct reflection of the radiation of the thermal module and the subsequent complete conversion of the radiation energy into electrical energy.
RU2013131109/08A 2013-07-05 2013-07-05 Energy-effective cooling device RU2542887C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013131109/08A RU2542887C2 (en) 2013-07-05 2013-07-05 Energy-effective cooling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013131109/08A RU2542887C2 (en) 2013-07-05 2013-07-05 Energy-effective cooling device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013131109A RU2013131109A (en) 2015-01-10
RU2542887C2 true RU2542887C2 (en) 2015-02-27

Family

ID=53279157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013131109/08A RU2542887C2 (en) 2013-07-05 2013-07-05 Energy-effective cooling device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2542887C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3950954B2 (en) * 2001-11-06 2007-08-01 独立行政法人産業技術総合研究所 Solar cell partial cooling system
RU2385516C2 (en) * 2003-02-07 2010-03-27 ЗАО "Лайт Энджинс Корпорейшн" Electronic device with cooling element (versions)
RU2404486C1 (en) * 2009-11-24 2010-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) (МИЭТ) Solid-state solar cell on flexible carrier
RU2405230C1 (en) * 2009-06-01 2010-11-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Method of removing heat from radiative heat-emitting electronic components
RU2455730C2 (en) * 2008-04-25 2012-07-10 Улвак, Инк. Solar cell

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3950954B2 (en) * 2001-11-06 2007-08-01 独立行政法人産業技術総合研究所 Solar cell partial cooling system
RU2385516C2 (en) * 2003-02-07 2010-03-27 ЗАО "Лайт Энджинс Корпорейшн" Electronic device with cooling element (versions)
RU2455730C2 (en) * 2008-04-25 2012-07-10 Улвак, Инк. Solar cell
RU2405230C1 (en) * 2009-06-01 2010-11-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Method of removing heat from radiative heat-emitting electronic components
RU2404486C1 (en) * 2009-11-24 2010-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) (МИЭТ) Solid-state solar cell on flexible carrier

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013131109A (en) 2015-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2405230C1 (en) Method of removing heat from radiative heat-emitting electronic components
US20110259386A1 (en) Thermoelectric generating module
Pang et al. Empirical study on thermal performance through separating impacts from a hybrid PV/TE system design integrating heat sink
CN103762939A (en) Method and device for improving photovoltaic power generation efficiency of crystalline silicon battery module
Sabry et al. Experimental and simulation investigations of CPV/TEG hybrid system
RU2562744C2 (en) Light thyristor
RU2542887C2 (en) Energy-effective cooling device
CN201844237U (en) High-power light emitting diode (LED) with good radiating function
Zhang et al. Analysis and modeling of thermal-electric coupling effect of high-power monolithically integrated light-emitting diode
JP2010011718A (en) Solar thermal power generater
CN204176609U (en) A kind of water-cooling LED light device
Park et al. A study on improved efficiency and cooling LED lighting using a seebeck effect
RU2565523C2 (en) Cooling device based on nanofilm thermal modules
US20100078054A1 (en) Thermal Difference Engine
RU2562742C2 (en) Method of heat removal from heat dissipating electronic components on basis of use of semiconductor lasers
RU2507613C2 (en) Cascade light-emitting thermoelectric unit
Huang et al. Analysis of heat dissipation in LED with various adhesives
KR101673456B1 (en) Heat absorption structure having heat spread bands in a thermoelectric generator module
Yang et al. A novel liquid cooling system for high power LED street lamp
CN205488232U (en) Adopt thermoelectric power generation device of silver thick liquid bonding
Duga et al. Energy harvested LED luminary
Natesan et al. Studies on improvement of solar PV panel performance
JP3165306U (en) Waste heat utilization equipment for lighting equipment
Zhang et al. Research progress on packaging thermal management techniques of high power led
Zargar et al. Cooling High-Powered LEDs Using an Innovative Fully Automated Heat Pipe System

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160706