一种半导体制冷件以及美容或理疗仪

技术领域

本申请涉及半导体制冷技术领域，尤其是一种半导体制冷件以及美容或理疗仪。

背景技术

半导体制冷件或称热电制冷件（Thermoelectric Cooler，TEC）或热泵或帕尔帖制冷件（Peltier cooler）。是使用p&n型两种独特的半导体，交替的 p 型和 n 型半导体粒子彼此热平行放置、电串联后形成半导体电偶层，半导体电偶层的一侧连接冷却基板形成冷面，另一侧连接导热基板形成热面。当直流电流流过半导体的结点，从而导致温差，冷面吸收热量，然后通过半导体电偶粒子将热量传输到热面。

目前部分美容仪采用半导体制冷件的冷面作为与皮肤接触的端面（即美容工作面）或者给端面制冷，端面与皮肤接触，通过半导体制冷件提供制冷的端面，给接触的皮肤提供冰敷效果。现有技术的美容仪中，半导体制冷件均需通过外置NTC（温度传感器）贴合被传导件来检测温度，由温度传感器接收温度数据后传送给控制电路板来控制被传导件的温度区域。因部分美容类仪器需要精准控温，例如皮肤/胶原再生/嫩肤等需要将温度控制在某一区间；而外置NTC（温度传感器）的方式因为是检测被传导件的温度，无法做到冷面/热面/美容工作面温度的精准控制；此方式不利于产品的空间布局与组装，造成空间较大，组装不便等造成成本浪费；贴合或压附时容易造成NTC的损坏；且会因为装配的不稳定性而导致温差比较大。

发明内容

本申请的目的在于提供一种半导体制冷件，解决现有半导体制冷件应用于美容产品时因外置NTC造成的温控及结构等方面的缺陷。

为解决上述技术问题，本申请提供一种半导体制冷件，包括半导体电偶层及其两端的冷面和热面；所述半导体制冷件内置有温度传感器模组；所述温度传感器模组用于检测热面或冷面的温度且将温度数据传送至主控制单元，以使主控制单元根据接收的温度数据控制半导体制冷件的供电。

在一些实施例中，所述温度传感器模包括正负电极，所述半导体制冷件包括正负电极，所述正负电极通过H桥驱动与主控制单元或设置所述主控制单元的控制电路板连接；所述温度传感器模与所述主控制单元或设置所述主控制单元的控制电路板电连接或通信连接以传送温度数据。

在一些实施例中，所述温度传感器模贴合热面或冷面的内侧面设置。

在一些实施例中，所述冷面和热面形状相适配，半导体电偶层的p型和n型半导体粒子平铺于冷面和热面内侧面，所述半导体制冷件的整个冷面形成整面制冷或者整个热面形成整面制热；半导体电偶层和温度传感器模组位于冷面与热面之间。

在一些实施例中，所述半导体制冷件一侧面形成有通孔；或者，所述半导体制冷件的冷面和/或热面为透明基板，半导体电偶层的p型和n型半导体电偶粒子设置于半导体制冷件一侧的内部，半导体制冷件的另一侧内未设置p型和n型半导体电偶粒形成空缺区域；对应所述空缺区域形成出光区域，为：冷面和热面为透明基板形成出光区域，或者，由冷面或热面中的一个为透明基板另一个对应形成通孔，冷面与热面相互配合形成出光区域。

在一些实施例中，半导体电偶层的p型和n型半导体电偶粒子布置为环形带，中心内部区域内未设置p型和n型半导体电偶粒子形成空缺区域；与所述半导体电偶层的中心内部区域相对应的，所述冷面和/或热面设置为通孔；或者，所述冷面和/或热面中的一个为透明基板另一个对应形成通孔，冷面与热面相互配合形成出光区域。

在一些实施例中，所述冷面和热面为导热材料基板；所述导热材料基板为陶瓷材料基板、铝基板、铜基板或透明晶体基板。

本申请还提供一种美容或理疗仪，其头部端面形成工作面，所述工作面与皮肤接触进行美容或理疗处理；其特征在于：所述美容或理疗仪内部安装以上任意实施例所述的半导体制冷件；所述半导体制冷件的冷面用作所述工作面；或者，所述半导体制冷件的冷面贴附于所述工作面的内侧以给所述工作面制冷；或者，所述半导体制冷件的冷面与所述工作面之间通过导冷件以快速导冷的方式连接，以给所述工作面制冷。

在一些实施例中，所述美容或理疗仪包括壳体以及壳体内安装的光源组件、电源组件、控制电路板和散热组件；半导体制冷件的正负电极以及内置的温度传感器模组与所述控制电路板电连接；所述控制电路板上设置有主控制单元；所述散热组件用于给半导体制冷件的热面散热。

在一些实施例中，所述散热组件包括风扇，所述风扇包括导热外壳；所述半导体制冷件的热面与所述导热外壳之间热传导地连接；或者，所述导热外壳直接作为半导体制冷件的热面，导热外壳的外壁设置有热端电路与半导体电偶层焊接；所述半导体制冷件的冷面与所述工作面之间由导冷件以快速导冷的方式连接。

在一些实施例中，所述导热外壳包括热管或超级导热管或超级导热板或VC均温板中的一种或几种的组合；所述导冷件为热管或VC均温板或超级导热管或超级导热板。

本申请的有益效果是：

本申请半导体制冷件，将温度传感器模组内置于半导体制冷件内部，与半导体制冷件的热面或冷面贴合，用于检测冷面或热面温度；减少中间温度传导件的误差与时间，达到第一时间准确监测制冷件的温度变化，通过温度传感器模组与主控单元或控制电路板电连接并由主控单元或控制电路板通过接收的温度数据控制半导体制冷件的供电，使温度始终保持在预期的温度区间。且半导体制冷件结构更简单紧凑，可易损坏温度传感器模组。

附图说明

图1是本申请第一实施例的半导体制冷件的分解示意图。

图2是本申请第一实施例的半导体制冷件的侧视图。

图3是本申请第二实施例的半导体制冷件的分解示意图。

图4是本申请第二实施例的半导体制冷件的侧视图。

图5是本申请第三实施例的半导体制冷件的分解示意图。

图6是本申请第三实施例的半导体制冷件的侧视图。

图7是本申请实施例的半导体制冷件的控制电路图。

图8是采用本申请的半导体制冷件的示例美容仪的立体图。

图9是图8的美容仪的爆炸图。

图10是采用本申请的半导体制冷件的示例理疗仪的立体图。

图11是图10的理疗仪的剖面图。

图12是图10的理疗仪的爆炸图。

图13是本申请一种实施例的散热组件的爆炸图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、组件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、组件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语、第二、第二等来描述多个组件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些组件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个组件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的组件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二组件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个组件或者特征相对于另一组件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”、“前端”、“后侧”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它组件或者特征下面”或者“在其它组件或者特征下方”的组件将随后定向为“在其它组件或者特征上面”或者“在其它组件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

请参照图1-7所示，本申请的实施例涉及半导体制冷件10，包括中间半导体电偶层12以及两端的热面13和冷面11，半导体制冷件10内置温度传感器模组15。半导体电偶层12是由交替的 p 型和 n 型半导体粒子彼此热平行放置、电串联后形成，p&n型半导体粒子两端形成的热面13和冷面11为导热材料基板，例如可以是陶瓷/铝/铜/透明晶体等导热材料。温度传感器模组15可以是NTC传感器。本申请实施例中，将温度传感器15内置于半导体制冷件10内部。在一些实施例中，温度传感器15位于中间半导体电偶层12，与制冷件10其中一面热面13/冷面11贴合，直接检测制冷件的冷面11/热面13的温度。

参照图1-2所示第一实施例的半导体制冷件10，包括中间半导体电偶层12及其两端的热面13和冷面11，半导体制冷件1内置有温度传感器模组15。本实施例中，半导体制冷件10的整个冷面11形成整面制冷或者整个热面13形成整面制热，半导体电偶粒子平铺或基本平铺于冷面11和热面13内侧表面，冷面11和热面13形状相适配，半导体电偶层12和温度传感器模组15位于冷面与热面之间。温度传感器模组15与热面13贴合或者与冷面11贴合。温度传感器模组15的正负极150以及半导体电偶层12的正负极120伸出半导体制冷件10外，以与控制电路板或主控单元电连接。

参照图3-4所示第二实施例的半导体制冷件10，包括中间半导体电偶层12以及两端的热面13和冷面11，半导体制冷件1内置有温度传感器模组15。本实施例中，半导体制冷件10一侧预留有通孔16，通孔16可作为出光区域16，例如半导体制冷件应用于光子美容仪或理疗仪时作为出光区域。通孔16可以是冷面11或热面13的基板延伸后形成的，也可以是冷面11和热面13两基板延伸的侧面均形成对应的通孔16。半导体制冷件10内部设置有半导体电偶层12的一侧对应的冷面作为制冷面或者一侧的热面13作为制热面。冷面11和热面13形状相适配，半导体电偶层12和温度传感器模组15位于冷面与热面之间。图中标示作为示例，温度传感器模组15与热面13贴合，当然也可与冷面11贴合。温度传感器模组15的正负极150以及半导体电偶层12的正负极120伸出半导体制冷件10外，以与控制电路板或主控单元电连接。

参照图5-6所示实施例三的半导体制冷件10，包括中间半导体电偶层12以及两端的热面13和冷面11，半导体制冷件10内置温度传感器模组15。本实施例中，半导体制冷件10内部的半导体电偶层12的p&n型半导体电偶粒子布置为环形带，中间内部区域内未设置p&n型半导体电偶粒子形成空缺区域。冷面11/热面13包括环形区域，与半导体电偶层12对应。冷面11/热面13的中间区域为通孔；或者，冷面基板/热面基板之一对应形成通孔，另一基板为透明基板（例如透明晶体）；又或者，如图6所示，冷面基板/热面基板均为透明基板（例如透明晶体）；因此，在半导体制冷件10形成环形区域的热面、冷面以及中间半导体电偶层，而在空缺区域为通孔、通孔/透明基板或透明基板区域，可作为出光区16，例如半导体制冷件10应用于光子美容仪或理疗仪时作为出光区域。半导体制冷件10的环形半导体电偶层12的一侧对应的冷面可形成整面制冷或者一侧的热面13形成整面制热。冷面11和热面13形状相适配，半导体电偶层12和温度传感器模组15位于冷面与热面之间。图中标示作为示例，温度传感器模组15与热面13贴合，当然也可与冷面11贴合。温度传感器模组15的正负极150以及半导体电偶层12的正负极120伸出半导体制冷件10外，以与控制电路板或主控单元电连接。

半导体制冷件10的正负电极120以及温度传感器模组15的正负电极150与控制线路板或主控单元电连接以供电；控制线路板上设置有主控单元；温度传感器模组15与控制线路板或主控单元电连接或通信连接以传送温度数据。参照图6，本申请的半导体制冷件10的工作原理为：内置温度传感器模组15的半导体制冷件10，其温度传感器模组15检测冷面11或热面13的温度数据，将温度数据传送到控制电路板上的主控单元；主控单元通过温度数据分析及预定温度区间的要求，控制输出半导体制冷件的控制信号，从而控制半导体制冷件10的供电动作，利用半导体制冷件正向供电制冷，反向供电制热的特性，通过H桥驱动给半导体制冷件10正向或反向供电，调整半导体制冷件10的工作状态，实现温度精准恒定在预期的温度区间。可设置独立的控制电路板控制半导体制冷件10的工作，独立的控制电路板与应用半导体制冷件10的电器内部的PCBA电连接；或者，将所述主控制单元集成于应用半导体制冷件10的电器内部的PCBA上。

温度传感器模组15的数量，根据半导体制冷件的面积与形状可设置一个或一个以上。

本申请的半导体制冷件10，可应该于电器内部，制冷或制热。示例的，半导体制冷件10应用于带制冷或制热的美容仪器与理疗产品，例如光子美容仪器，射频仪器，理疗按摩仪器等与人体接触的产品。

参照图8-9，示例的，光子美容仪100采用上述实施例的半导体制冷件10的冷面11作为与皮肤接触的端面或者给端面制冷，半导体制冷件10安装于美容仪头端的端面后方或者冷面直接作为端面，端面与皮肤接触，通过半导体制冷件提供制冷的美容端面，给接触的皮肤提供冰敷效果。具体例子中，光子美容仪100包括壳体6以及壳体6内的散热组件2、光源组件3、电源组件4以及控制电路板5等。控制电路板5与光源组件3、电源组件4电连接以控制光源组件产生光子。电源组件4用于给光源组件3供电。光子美容仪100的头部安装有半导体制冷件10作为与皮肤接触的美容端面（工作面）或者用于给美容端面（工作面）制冷，提供冰敷效果。控制电路板5控制电源组件4启动光源组件3产生光子，光子穿透美容端面（工作面）对接触的皮肤进行处理。壳体6上设置用作进风口和出风口的通风口60。散热组件2主要用作半导体制冷件10的散热，示例的，散热组件2包括热管21、与热管连接的散热器23，以及风扇25。热管21与制冷件10的热面13连接，从而将制冷件10产生的热量传导至散热器23进行散热。环境空气自通风口（进风口）60进入壳体6的散热器23表面带走热面，由风扇25的动力将热风自通风口（出风口）60排出壳体外。光源组件3产生的光子传输至半导体制冷件10，自制冷件10的通孔或透明基板形成的出光区域16射出，对接触的皮肤进行美容处理。本示例中，半导体制冷件10具有出光区域16时，可以直接将半导体制冷件10的冷面作为美容端面，或者贴合在美容端面背面，给端面制冷。半导体制冷件10不具有出光区域16时，可以直接将半导体制冷件10贴合在美容端面背面或通过导冷件与美容端面连接，给美容端面制冷。

导体制冷件10的正负电极120以及温度传感器模组15的正负电极150与控制电路板5连接，通过内置温度传感器模组15检测半导体的制冷件的冷面或热面的温度，由温度传感器模组15与控制电路板5电连接反馈温度数据，由控制电路板5通过温度数据分析及预定温度区间的要求控制半导体制冷件正负极120的供电动作，使冷面11或美容端面的温度始终保持在预定温度区间。

参照图10-12，示例的，光子理疗仪采用半导体制冷件10制冷。具体例子中，以光子射频美容仪100为例，其包括射频模块、光源组件3、散热组件2、控制模块以及电源组件4，这些模块设置于壳体6内。光子美容仪集射频与光子治疗为一体，通过射频模块产生射频电流对皮肤进行射频治疗的同时，由光源组件产生的光子对皮肤进行光子辅助治疗；射频加热皮肤的真皮层，而利用光子中红光波段（600nm以上）的穿透性同时加热深层肌肤，快速加热当前需治疗的皮肤区域。有效提高了治疗速度。同时光子中的黄光，绿光波段（480-600nm）由于穿透性相较于红光弱，则会被表皮层所吸收使表皮层的皮肤暗层，斑点，红血丝达至治疗改善地效果。从而达到皮肤除皱，紧致，提亮，美白，嫩肤地效果。

壳体6上设置有若干通风口60，作为光子射频美容仪100内部的气流道的进风口和出风口，自通风口（进风口）进入冷风，经气流道带走美容仪内部的热量（例如包括电路板、光源灯、制冷件热端或其他发热元件产生的热量），最后由壳体上的通风口（出风口）排出壳体外。射频美容仪100的头部为球形（不限于球形）设置有出光口，出光口内设置有出光面板70，盖设于出光通道前端即出光口处。出光面板70可以是透明材料如透光晶体例如蓝宝石等，或者，出光面板70为限定有出光通孔的非透明材料例如金属材料如铝或铜等导热材料。出光面板70的外壁面作为工作面或端面，可与皮肤接触，射频电极7设置于工作面70上，由射频电极71的导电柱与射频美容仪内部的控制电路板5电连接。光源组件3设置于头部内，还可配置滤光片获得所需波长的光子。光源组件3包括光源灯，可以是IPL灯管，也可以是卤素灯或者是其他适用于美容或理疗功能的光源。控制模块包括控制电路板5，用于控制光子射频美容仪100工作。光源组件3与控制电路板5电连接。控制电路板5上集成有控制模块外，还设置有DC电源模块、闪光控制模块等相关功能模块，这些功能模块为现有技术，可在市面购买。射频模块包括若干对射频电极71以及射频电路板72，射频电路板72可以集成在控制电路板5上或独立设置。射频电路板72内设有控制模块、DC电源模块、射频驱动模块等功能模块，这些功能模块为现有技术，可在市面购买。独立设置射频电路板72时，射频电路板72与控制电路板5电连接，射频电路板72的DC电源模块由控制电路板上的电源模块分流供电。若干对射频电极71与射频电路板72电连接，每对电极包括正负电极。电极为条形或柱形或任意合适形状，设置于工作面70上，形成射频电极点，与皮肤接触，射频电极点与出光口可重叠设置或设置于出光口周边，一对以上设置。若干对射频电极71与内部的射频电路板72电连接。射频电路板72通过控制DC电源模块提供对应档位所需要的电压给射频驱动模块，射频驱动模块通过升压变压器将DC电源电压转换为高压正弦波至输出控制模块，输出控制模块通过射频电极71射频电流传递到使用者肌肤，对皮肤进行射频治疗。

电源组件4可包括插电接口，插电接口与控制电路板电连接，且与外部电源连接以提供电源；电源组件还包括储能电容或电池；储能电容或电池与控制电路板5以及光源组3电连接。

结合参照图13，散热组件2包括风扇模组25，还包括半导体制冷件10，以用于给工作面70制冷。半导体制冷件10可采用上述第一实施例的结构，半导体电偶层12以及温度传感器模组15位于两端的热面13和冷面11之间，温度传感器模组15可贴合于热面13或冷面11内侧；半导体制冷件的正负电极120以及温度传感器模组15的正负电极150与控制电路板5电连接，温度传感器模组15与与控制电路板5电连接或通信连接，风扇25与控制电路板5电连接。半导体制冷件10的热面13与热管或超级导热管或超级导热板或VC构成的导热外壳251之间快速热传导地连接。半导体制冷件10的热面13与热管或超级导热管或超级导热板或VC构成的导热外壳251相互贴合接触传热或者通过导热板相互贴合地接触传热，或者，半导体制冷件10的热面13与热管或超级导热管或超级导热板或VC构成的导热外壳251分别设置于风扇罩壳的不同部位，相互之间快速热传导；或者，半导体制冷件10与热管或超级导热管或超级导热板或VC构成的导热外壳251为一体结构，热管或超级导热管或超级导热板或VC构成的导热外壳251上设置热端电路，与半导体电偶层12焊接及电连接，直接作为热面13。

半导体制冷件10的冷面11与光子射频美容仪100的出光面板70接触，例如设置于出光面板70的周边。或者，半导体制冷件10的冷面11与出光面板70通过导冷件（传热元件或导热件）73与出光面板70连接。导冷件73为热传递结构件，能快速将出光面板70的热量传递至半导体制冷件，实现给工作面70制冷的效果，从而在与工作面接触的皮肤表面形成冷敷或预冷效果。

导冷件73的一端与半导体制冷件的冷面11之间以快速热传递的方式连接，另一端用于与出光面板70之间以快速导冷的方式连接。导冷件73为热管或VC均温板或超级导热管或超级导热板。优选地，超级导热管为铝超导管，超级导热板为铝超导板。根据出光面板70的形状以及预期的制冷效果，导冷件73与出光面板70接触的一端可设计为环状或设置有环状导冷件，以与出光面板70的周边密切接触，以快速吸收工作面70或工作面70周围环境的热量。出光面板70较佳为导热材料，例如透明晶体或金属材料或导热硅胶等，材料本射透光或者设置开孔。

半导体制冷件10的热面13设置于热管或超级导热管或超级导热板或VC构成的导热外壳251的外壁，或者，热管或超级导热管或超级导热板或VC构成的导热外壳251直接作为半导体制冷件的热面。热管或超级导热管或超级导热板或VC构成的导热外壳251的内壁上设置的散热片252，以增大散热面积，散热片252位于风扇内部的气流道内。热面13产生的热量通过导热外壳251快速传导至散热片252，风扇的气流道内的空气带走导热外壳251和散热片的热量，由风扇的通风口（出风）排出。半导体制冷件冷面11与导冷件73的一端连接，较佳以最大接触面积或快速热传导地连接，导冷件另一端弯折，与一环形导冷件以最大接触面积地连接，出光面板70与环形导冷件以最大接触面积连接在一起。半导体制冷件10通过导冷件73给出光面板70快速导冷。环形导冷件为热管或VC均温板或超级导热管或超级导热板。优选地，超级导热管为铝超导管，超级导热板为铝超导板。较佳地，导冷件73为铝超导管或铝超导板。风扇25可以是一种鼓风机，包括内部形成腔体的风扇罩壳253以及安装于腔体内的叶轮250。

上述各实施例中，通过在半导体制冷件10内置温度传感器模组（NTC）15检测半导体的制冷件的冷面11或热面13的温度，且将温度数据传输至控制电路板，由控制电路板上的主控单元处理后控制半导体制冷件正负电极120的供电，调整半导体制冷件的工作状态，实现温度精准恒定在预期温度区间内，实现精确控温。应用半导体制冷件10的美容仪100，可实现精确控制与皮肤接触的工作面或端面的温度，内置温度传感器模组（NTC），结构简单，且能保护置温度传感器模组（NTC）不被损坏。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的保护范围由所附权利要求及其等同范围限定。