LED照明系统的半导体制冷散热设计.pdf-其它代码类资源-CSDN下载

LED照明系统的半导体制冷散热设计.pdf

所需积分/C币：9 2019-09-05 16:33:02 192KB PDF
1

收藏
举报

太阳能LED照明系统的应用符合这一战略决策的发展趋势。然而，LED照明系统的发展在很大程度上受到了散热问题的影响。文章介绍了半
从而实现对目标的控制。基于ADUC824的半导体制冷控制原理框图如图2所示[]。冷端 N型及 SS4一绝缘体 P型半导体 (陶瓷片 (碲化協 NIPINPIINIPINIP 金属导体热端E 七扰电子开发网直流电源图2半导体制冷控制原理框图 2.3半导伓制冷系统的设计模型由文章前面部分的分析可知:利用直流电通过N结就可以使热量由髙温物体传向低温物体,改变电流的流向就可以很方便的实现制冷和制热的转換。用半导体制冷不用考虑因制冷剂泄漏闻导致的环境污染问题,并且整个系统无焊接管路ε图3为半导伓制冷系统的模型结构图。它是由许多N型和P型半导体颗粒互相排列而成,而N-P之间以一般的导体相连接而形成一完整线路,通常是铜、铝或其他金属导体,最后用两片陶瓷片夹起来。接通育流电源后,电了由负极(-)出发,首先经过P型半导体,在此吸收热量,到了N型半导体,又将热量放出炣经过一个N-P模组,就有热量由一边被送到另外一边,造成温差,从而形成冷热端。 3.半导体制冷系统的特性分析 3.1半导体制冷系统的优点 (1)尺寸小,重量轻,适合小容量、小尺寸的特殊的制冷环境 (2)不使用制冷剂,故无泄漏,对环境无污染。 (3)无运动部件,因而工作时无噪声,无磨损,寿命长,可靠性高。 (4)半导体制冷系统参数不受空间方向的影响,即不受重力场影响,在航天航空领域中有广泛的应用。 (5)作用速度快,工作可靠,使用寿命长,易控制,调节方便,可通过调节工作电流大小来调节制冷能力。也可通过切换电流的方向来改变其制冷或供暖的工作状态。基于以上特点可将其应用于解决太阳能LED照明系统的散热问题。 3.2半导体制冷系统的工作特性半导体制冷系统由热电堆、冷端换热器、热端换热器及控訇器组成,其中热电堆是制冷器件由于热电堆是由多对电偶组成,且对电流而言,各电偶对是串联的;而对热流,各电偶对是并联的。因此,分析热电堆的性能时,只需分析电偶对的制冷性能即可。一对电偶的制冷量电压、输出功率和制冷系数分别为[2] Q=AT-K△T-IR/2(W)( V=IR+A△T NEWT wYw. 515ai fa, com =工R+AI△忧率时开发网8 4T-K△T-2R/2 I2R+4I△T 其中Q为电偶对的制冷量(W);Ⅰ为工作电流(A);K为电偶对的导热率(W/K);T为冷热端温差(K);R为电偶对的电阻(g);A为电偶对的温差电势率(/K);Tc为电偶对冷端温度(K) 4.半导体制冷系统的散热效果早在20世纪50年代就曾经掀起过一股半导体制冷热潮。但由于当时元件性能较差(即制冷系数人低)而未能进入实用化[引]。半导体制冷材料和工艺是决定这一技术兴衰的关键, 主要是提高半导体材料的优值系数优值系数Z是用来衡量半导体材料制冷性能的一个技术指标[6],它决定制冷元件所能达到的最大温差。优值系数越高,制冷性能越好,效率也越高。优佰系数主要由半导体材料的温差电刁势率a、半导体材料的总导热系数k、电阻率r等参数决定,其公式为:=k 随着载流子浓度的増人,温差电动势率α减小,而电阻率r也减小,总导热系数k与载流子浓度,使Z达到最大。当载流孑浓度接近1019cm-3时,半导体材料的优值系数最高。半导体材料的优值系数Z是一个随温度而改变的函数,所以选择半导体材料时不仅要求其优值系数要尽可能大,而且还要求在使用温区内优值系数变化不大,且能始终保持较高值, 并满足杋械强度、耐热冲击、可焊接性及材料来源和造价等方面的要求。尽量釆用性价比较高的半导体材料来提高制冷能力。 5.仿真实验实验器材主要用:半导体制冷系统、太阳能LED照明系统、控制器、隔热板、温度传感器、温度采集仪器、计算机、导热砷胶等。实验步骤和方法:将半导体制冷系统的冷端安装在太阳能LED照明系统内,把热端放在照明系统外部,使得它能与外部环境直接接触。再在照明系统的内部安置一个温度传感器, 控制器和温度采样伩器π以通过温度传感器实时得到照明系统内部的温度。最后,将安装好导体制冷系统和温度传感器的照明系统密闭好,目的是使其不受外界温度影响。如图4 所示,为该仿真实验的系统图先让照明系统工作30分钟,测得内部温度为69.3℃,这时让半导体制冷系统开始工作经过15分钟的制冷,发现照明系统内部的温度降为39℃。实验证明,半导体制冷系统能很好地解决太阳能LED照明系统的散热问题蓄电池电池板太阳能LED照明 www.51kaifa.rc 系统玩忧电子开发限控制器半导体制冷系统温度传感器计算机实时显示温度采样仪器图4实验系统图 6.结论在过去的几十年里,半导体制冷材料及其器件的研究取得了很人的进展,该技术的商品化直成为世界共冋探讨的课题。要想制造岀性能优良的半导体制冷组件,制冷材料必须只有较髙的优值系数(Z)。目前世界上较髙的Z值的半导体制冷材料是Bi2Te3合金。最近,在半导体制冷领域,世界上出现了对两种新犁半导体制冷材料及其器件的研究热潮,并取得了一定的进展,使这一项技术得以商品化。本文作者创新点:当前,太阳能LED照明系统的发展在很大程度上受到了散热问题的影响,将半导体制冷技术应用到解决这个问题上是一个独创的新思想。经过理论论证和多次的实验,这项技术的应用将越来越成熟。

...展开详情

LabVIEW

试读 5P LED照明系统的半导体制冷散热设计.pdf