本發(fā)明涉及一種利用熱泵將LED燈具冷卻并進(jìn)行余熱回收的綜合節(jié)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
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LED(Light Emitting Diode，稱發(fā)光二極管)，屬于固態(tài)光源，具有非常好的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢，相同光效下耗能僅為白熾燈的10～20％，被譽(yù)為"21世紀(jì)的照明新光源"，近年來已經(jīng)成為研究和開發(fā)熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)光源相比，半導(dǎo)體光源有節(jié)能、高效、體積小、壽命長、響應(yīng)速度快、驅(qū)動(dòng)電壓低、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。

LED發(fā)光機(jī)理是靠電子在能帶間躍遷產(chǎn)生光，其光譜中不包含紅外部分，所以其熱量不能靠輻射散出，所以說LED是‘冷’光源。但是，目前LED的發(fā)光效率僅能達(dá)到10％～20％,還有80％～90％的能量轉(zhuǎn)變成了熱量。若不加散熱措施，則大功率LED的器芯溫度會(huì)急速上升，當(dāng)其結(jié)溫上升超過最大允許溫度時(shí)(一般是150℃)，大功率LED會(huì)因過熱而損壞。

LED光源的這個(gè)特性對半導(dǎo)體器件來說是一個(gè)缺點(diǎn)，必須做好散熱措施以保證器件壽命。但反過來從熱利用這一角度來看，也許是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它幫我們把熱量收集了起來，不像白熾燈一樣把熱量以紅外線的方式向空間輻射。LED燈具的這個(gè)收集熱量的特性為LED燈具的余熱利用提供了方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種利用熱泵將LED燈具冷卻并進(jìn)行余熱回收的綜合節(jié)能系統(tǒng)，既有效冷卻LED燈具，又通過熱泵收集燈具余熱制出可用的溫度較高的熱水，這樣，LED消耗的電能得到了接近百分之百的利用，進(jìn)一步提高其節(jié)能減排的效益，解決了現(xiàn)有大功率，特別是高功率密度LED燈具散熱問題和能源利用率不高的問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種利用熱泵將LED燈具冷卻并進(jìn)行余熱回收的綜合節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器、回油調(diào)節(jié)閥、壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、水泵和管路，所述LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器為裝有冷媒的密閉腔體，由LED燈燈體外殼經(jīng)密封而成，腔體周圍設(shè)有孔洞，孔洞由LED燈發(fā)光模塊基板密封堵上，LED燈發(fā)光模塊基板正面設(shè)有LED燈發(fā)光芯片，所述腔體底端設(shè)有出油口，所述腔體上端設(shè)有冷媒進(jìn)口和冷媒出口，所述出油口經(jīng)回油調(diào)節(jié)閥跟壓縮機(jī)的進(jìn)氣管道連通，所述冷媒出口也跟壓縮機(jī)的進(jìn)氣管道連通，壓縮機(jī)的出氣口依次經(jīng)冷凝器、膨脹閥跟LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器的腔體上端的冷媒進(jìn)口連通，形成一個(gè)回路；所述冷凝器設(shè)有進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口連接水泵，所述出水口連接熱水洗浴設(shè)備或供暖設(shè)備。

所述膨脹閥為熱力膨脹閥或電子膨脹閥，根據(jù)LED燈發(fā)光模塊基板的溫度進(jìn)行控制節(jié)流閥的開度。

冷媒充注量最好能使得系統(tǒng)工作時(shí)，液態(tài)的冷媒能夠浸沒腔體周圍孔洞LED燈發(fā)光模塊基板背面，這樣液態(tài)的的冷媒在基板背面吸熱沸騰變成蒸汽。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)使用LED燈照明時(shí)，由于使用主動(dòng)蒸發(fā)制冷方式對LED燈進(jìn)行冷卻，只要壓縮機(jī)匹配合理是完全能夠保障LED燈發(fā)光模塊基板保持在合理溫度范圍內(nèi)的，而且在冷卻的同時(shí)，它們發(fā)出的熱量通過熱泵制成熱水進(jìn)一步使用。而且由于避免了直接向空氣散熱，就不需要龐大的空氣散熱器，節(jié)省金屬材料，降低成本。

(2)不用LED燈具照明的時(shí)候，熱泵系統(tǒng)依然可以作為一個(gè)空氣源熱泵熱水器單獨(dú)使用，制出洗澡或供暖用的熱水。

總之，本發(fā)明LED燈具既是一個(gè)照明器件，同時(shí)也是一個(gè)加熱器件，既有效冷卻LED燈具，又通過熱泵收集燈具余熱制出可用的溫度較高的熱水，這樣，LED消耗的電能得到了接近百分之百的利用，進(jìn)一步提高其節(jié)能減排的效益，解決了現(xiàn)有大功率，特別是高功率密度LED燈具散熱問題和能源利用率不高的問題。在同時(shí)需要光和熱的場合有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，例如賓館，火車站廳，機(jī)場，商場，學(xué)校，醫(yī)院等等。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是LED發(fā)光模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器，1(1)、LED燈發(fā)光模塊基板，1(2)、LED燈發(fā)光芯片，1(3)、LED燈燈體外殼，1(4)、冷媒進(jìn)口，1(5)、冷媒出口，1(6)、出油口，2、回油調(diào)節(jié)閥，3、壓縮機(jī)，4、冷凝器，4(1)、進(jìn)水口，4(2)、出水口，5、膨脹閥。

具體實(shí)施方式：

以下是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是對本發(fā)明的限制。

本實(shí)例以LED高桿燈為例，LED燈燈體外殼1的結(jié)構(gòu)是一個(gè)半球狀的密閉腔體。如圖1-3所示的一種利用熱泵將LED燈具冷卻并進(jìn)行余熱回收的綜合節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1、回油調(diào)節(jié)閥2、壓縮機(jī)3、冷凝器4、膨脹閥5、水泵和管路，所述LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1為裝有冷媒的密閉腔體，由半球狀LED燈燈體外殼1經(jīng)密封而成，腔體周圍設(shè)有孔洞，孔洞由LED燈發(fā)光模塊基板1(1)密封堵上，LED燈發(fā)光模塊基板1(1)正面設(shè)有LED燈發(fā)光芯片1(2)，所述腔體底端設(shè)有出油口1(6)，所述腔體上端設(shè)有冷媒進(jìn)口1(4)和冷媒出口1(5)，所述出油口1(6)經(jīng)回油調(diào)節(jié)閥2跟壓縮機(jī)3的進(jìn)氣管道連通，所述冷媒出口1(5)也跟壓縮機(jī)3的進(jìn)氣管道連通，壓縮機(jī)3的出氣口依次經(jīng)冷凝器4、膨脹閥5跟LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1的腔體上端的冷媒進(jìn)口1(4)連通，形成一個(gè)回路；所述冷凝器4設(shè)有進(jìn)水口4(1)和出水口4(2)，所述進(jìn)水口4(1)連接水泵，所述出水口4(2)連接熱水洗浴設(shè)備或供暖設(shè)備。

所述膨脹閥5為熱力膨脹閥或電子膨脹閥等帶控制功能的膨脹閥，根據(jù)LED燈發(fā)光模塊基板1(1)的溫度進(jìn)行控制節(jié)流閥的開度。

冷媒充注量最好能使得系統(tǒng)工作時(shí)，液態(tài)的冷媒能夠浸沒腔體周圍孔洞LED燈發(fā)光模塊基板1(1)背面，這樣液態(tài)的的冷媒在基板背面吸熱沸騰變成蒸汽，蒸汽是自然往上走的，因此冷媒進(jìn)口1(4)和出口1(5)均在LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1的腔體的上方，但這樣的系統(tǒng)所需的潤滑油會(huì)沉積在LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1半球結(jié)構(gòu)的底部，因此為了解決積油的問題，腔體底端設(shè)有出油口1(6)，通過一個(gè)回油調(diào)節(jié)閥2調(diào)節(jié)出油量，并與壓縮機(jī)進(jìn)氣管道相連?；赜驼{(diào)節(jié)閥2用于控制和避免液態(tài)制冷劑從出油口1(6)流出。

工作時(shí)：從膨脹閥5流出的經(jīng)膨脹閥5膨脹后的低溫液態(tài)冷媒經(jīng)冷媒進(jìn)口1(4)進(jìn)入LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1，液態(tài)的冷媒在LED燈發(fā)光模塊基板1(1)背面吸熱沸騰變成蒸汽，相變汽化制冷，使LED燈發(fā)光模塊基板1(1)能夠維持在合理溫度范圍內(nèi)，這個(gè)合理溫度是通過膨脹閥5的節(jié)流開度來實(shí)現(xiàn)的。吸熱汽化后的冷媒從冷媒出口1(5)被吸入壓縮機(jī)3的進(jìn)氣管道進(jìn)行蒸汽壓縮變?yōu)楦邷馗邏簹鈶B(tài)冷媒，隨后進(jìn)入冷凝器4，與進(jìn)水口4(1)進(jìn)入的水進(jìn)行熱交換實(shí)現(xiàn)冷凝，同時(shí)來自水泵的涼水也變成洗澡或供暖用的熱水從出水口4(2)流出進(jìn)入熱水洗浴設(shè)備或供暖設(shè)備。從冷凝器4出來的冷卻后的冷媒進(jìn)入膨脹閥5膨脹，從而完成循環(huán)。