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大功率LED照明系統散熱問題的解決方�

編輯:admin 2014-06-25 14:53:17 瀏覽�1354  來源�

  以單片機AT89C51為控制核�,將半導體制冷技術引入到LED散熱研究�,采用PID算法和PWM調制技術實現對半導體制冷片的輸入電壓的控制,進而實現了對半導體制冷功率的控制,通過實驗驗證了該方法的可行��

  隨著LED技術日新月異的發展,LED已經走進普通照明的市場。然而,LED照明系統的發展在很大程度上受到散熱問題的影響。對�大功率LED而言,散熱問題已經成為制約其發展的一個瓶頸問�。而半導體制冷技術具有體積小、無須添加制冷劑、結構簡單、無噪聲和穩定可靠等優點,隨著半導體材料技術的進步,以及高熱電轉換材料的發現,利用半導體制冷技術來解決LED照明系統的散熱問�,將具有很現實的意義�

  1 LED熱量產生的原因及熱量對LED性能的影�

  LED 在正向電壓下,電子從電源獲得能量,在電場的驅動下,克服PN 結的電場,由N 區躍遷到P 區,這些電子與P 區的空穴發生復�。由于漂移到P 區的自由電子具有高于P 區價電子的能量,復合時電子回到低能量態,多余的能量以光子的形式放出。然�,釋放出的光子只�30%~40%轉化為光能,其余�60%~70%則以點振動的形式轉化為熱��

  由于LED是半導體發光器件,而半導體器件隨溫度的變化自身發生變化,從而其固有的特性會發生明顯的變�。對于LED結溫的升高會導致器件性能的變化和衰減。這種變化主要體現在以下三個方面:⑴減少LED的外量子效率;⑵縮短LED的壽命;⑶造成LED發出光的主波長發生偏移,從而導致光源的顏色發生偏移。大功率LED一般都用超�1W的電功率輸入,其產生的熱量很大,解決其散熱問題是當務之急�

  2半導體制冷原�

  半導體制冷又稱電子制�,或者溫差電制冷,是�50年代發展起來的一門介于制冷技術和半導體技術邊緣的學科,與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。半導體制冷器的基本器件是熱電偶對,即把一只N型半導體和一只P型半導體連接成熱電偶(如�1�,通上直流電后,在接口處就會產生溫差和熱量的轉�。在電路上串聯起若干對半導體熱電偶對,而傳熱方面是并聯�,這樣就構成了一個常見的制冷熱電�。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境中去吸熱降溫,這就是半導體制冷的原理�

    本文采用半導體制冷是因為與其他的制冷系統相比,沒有機械轉動部�、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�,非常適合在LED有限的工作空間里應用�

  3系統總體設計方案

  LED散熱控制系統由溫度設定模塊、復位模塊、顯示模�、溫度采集模�、控制電路模塊[2]及制冷模塊組�,系統總體框圖如�1所�。該系統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時溫度,與溫度設定模塊通信設定制冷啟動溫度和強制冷溫度。利用C語言對未處理編程可實�,當采集的實時溫度小于制冷啟動溫度時,無PWM調制波[1,6]輸出,制冷模塊處于閑置狀�;當采集的實時溫度大于制冷啟動溫度但小于強制冷溫度時,輸出一定占空比的PWM調制�,制冷模塊啟動小功率的制冷方�;當采集的實時溫度大于強制冷溫度�,輸出一定占空比的PWM調制波,制冷模塊啟動大功率的制冷方式�

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