中国少妇毛茸茸高潮,绝顶高潮videos,亚洲av无码无一区二区三区,免费午夜无码18禁无码影院

大功率LED光源散熱解決之道——半導(dǎo)體制冷

2016-08-05

  近幾年來,隨著人們對半導(dǎo)體發(fā)光材料研究的不斷深入,大功率LED光源制造工藝的不斷進(jìn)步和新材料(氮化物晶體和熒光粉)的開發(fā)和應(yīng)用,各種顏色的超高亮度LED取得了突破性進(jìn)展,這使LED應(yīng)用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場成為可能。然而,LED照明系統(tǒng)的發(fā)展在很大程度上受到散熱問題的影響,對于大功率LED而言,散熱問題已經(jīng)成為制約其發(fā)展的一個(gè)瓶頸問題。


  而半導(dǎo)體制冷技術(shù)具有體積小、無須添加制冷劑、結(jié)構(gòu)簡單、無噪聲和穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn),隨著半導(dǎo)體材料技術(shù)的進(jìn)步,以及高熱電轉(zhuǎn)換材料的發(fā)現(xiàn),利用半導(dǎo)體制冷技術(shù)來解決LED照明系統(tǒng)的散熱問題,將具有很現(xiàn)實(shí)的意義。


  本文以單片機(jī)AT89C51為控制核心,將半導(dǎo)體制冷技術(shù)引入到LED散熱研究中,采用PID算法和PWM調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體制冷片的輸入電壓的控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對半導(dǎo)體制冷功率的控制,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性。


  一、LED熱量產(chǎn)生的原因及熱量對LED性能的影響


  LED 在正向電壓下,電子從電源獲得能量,在電場的驅(qū)動下,克服PN 結(jié)的電場,由N 區(qū)躍遷到P 區(qū),這些電子與P 區(qū)的空穴發(fā)生復(fù)合。由于漂移到P 區(qū)的自由電子具有高于P 區(qū)價(jià)電子的能量,復(fù)合時(shí)電子回到低能量態(tài),多余的能量以光子的形式放出。然而,釋放出的光子只有30%~40%轉(zhuǎn)化為光能,其余的60%~70%則以點(diǎn)振動的形式轉(zhuǎn)化為熱能。


  由于LED是半導(dǎo)體發(fā)光器件,而半導(dǎo)體器件隨溫度的變化自身發(fā)生變化,從而其固有的特性會發(fā)生明顯的變化。對于LED結(jié)溫的升高會導(dǎo)致器件性能的變化和衰減。這種變化主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:


  1)減少LED的外量子效率;


  2)縮短LED的壽命;


  3)造成LED發(fā)出光的主波長發(fā)生偏移,從而導(dǎo)致光源的顏色發(fā)生偏移。


  大功率LED一般都用超過1W的電功率輸入,其產(chǎn)生的熱量很大,解決其散熱問題是當(dāng)務(wù)之急。


  二、半導(dǎo)體制冷原理


  半導(dǎo)體制冷又稱電子制冷,或者溫差電制冷,是從50年代發(fā)展起來的一門介于制冷技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)邊緣的學(xué)科,與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。半導(dǎo)體制冷器的基本器件是熱電偶對,即把一只N型半導(dǎo)體和一只P型半導(dǎo)體連接成熱電偶通上直流電后,在接口處就會產(chǎn)生溫差和熱量的轉(zhuǎn)移。


  在電路上串聯(lián)起若干對半導(dǎo)體熱電偶對,而傳熱方面是并聯(lián)的,這樣就構(gòu)成了一個(gè)常見的制冷熱電堆。借助于熱交換器等各種傳熱手段,是熱電堆的熱端不斷散熱并且保持一定的溫度,而把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱降溫,這就是半導(dǎo)體制冷的原理。


  本文采用半導(dǎo)體制冷是因?yàn)榕c其他的制冷系統(tǒng)相比,沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動部分、無需制冷劑、無污染可靠性高、壽命長而且易于控制,體積和功率都可以做的很小,非常適合在LED有限的工作空間里應(yīng)用。


  三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案


  LED散熱控制系統(tǒng)由溫度設(shè)定模塊、復(fù)位模塊、顯示模塊、溫度采集模塊、控制電路模塊及制冷模塊組成。該系統(tǒng)以微處理器為控制核心,與溫度采集模塊通信采集被控對象的實(shí)時(shí)溫度,與溫度設(shè)定模塊通信設(shè)定制冷啟動溫度和強(qiáng)制冷溫度。


  利用C語言對未處理編程可實(shí)現(xiàn),當(dāng)采集的實(shí)時(shí)溫度小于制冷啟動溫度時(shí),無PWM調(diào)制波輸出,制冷模塊處于閑置狀態(tài);當(dāng)采集的實(shí)時(shí)溫度大于制冷啟動溫度但小于強(qiáng)制冷溫度時(shí),輸出一定占空比的PWM調(diào)制波,制冷模塊啟動小功率的制冷方式;當(dāng)采集的實(shí)時(shí)溫度大于強(qiáng)制冷溫度時(shí),輸出一定占空比的PWM調(diào)制波,制冷模塊啟動大功率的制冷方式。


  四、硬件電路設(shè)計(jì)及其元件選擇


  該系統(tǒng)主要由溫度設(shè)定、溫度采集、PWM控制電路及輔助電路(復(fù)位電路和顯示電路)組成。本方案采用低價(jià)位、高性能的AT89C51作為主控芯片,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制功能;采用單線通信的高精度溫度傳感DS18B20,實(shí)現(xiàn)對被控對象LED芯片實(shí)時(shí)溫度的采集;


  同時(shí)設(shè)計(jì)了4×3輸入鍵盤,制冷啟動溫度和強(qiáng)制冷溫度由鍵盤輸入;設(shè)計(jì)了PWM控制電路,實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體制冷片TEC[5]的工作電壓的控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體制冷片TEC制冷功率的控制,以達(dá)到對LED芯片及時(shí)散熱的效果。


  PWM.控制電路由光電耦合器和一個(gè)Cuk電路[3]組成。在此控制電路中,光電耦合器能夠有效抑制接地回路的噪聲,消除地干擾,提高了整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力;光電耦合器把輸入端(單片機(jī)AT89C51)和輸出端(半導(dǎo)體制冷片TEC)電氣隔離,避免了主控芯片AT89C51受到意外傷害,有效保護(hù)了單片機(jī)AT89C51。


服務(wù)熱線

189 2289 6149

微信溝通
微信二維碼
返回頂部