大功率LED照明系统的瓶颈与解决方案.doc

大功率LED照明系统的瓶颈与解决方案.doc
　　随着LED技术日新月异的发展，LED已经走进普通照明的市场。
然而，LED照明系统的发展在很大程度上受到散热问题的影响。
对于大功率LED而言，散热问题已经成为制约其发展的一个瓶颈问题。
而半导体制冷技术具有体积小、无须添加制冷剂、结构简单、无噪声和稳定可靠等优点，随着半导体材料技术的进步，以及高热电转换材料的发现，利用半导体制冷技术来解决LED照明系统的散热问题，将具有很现实的意义。

半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，是从50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。
半导体制冷器的基本器件是热电偶对，即把一只N型半导体和一只P型半导体连接成热电偶（如图1），通上直流电后，在接口处就会产生温差和热量的转移。
在电路上串联起若干对半导体热电偶对，而传热方面是并联的，这样就构成了一个常见的制冷热电堆。
借助于热交换器等各种传热手段，是热电堆的热端不断散热并且保持一定的温度，而把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热降温，这就是半导体制冷的原理。

　该系统采用美国DALLAS公司的生产的数字温度传感器DS18B20。
DS18B20是一款仅使用一根信号线（1-Wire）与单片机通信的温度测量芯片，可以测量（满足该系统的测温要求）之间的温度，利用程序编程可实现9为数字温度输出，测量精度为由于温度高于 时，DS18B20表现出的漏电流比较大，可能出现与单片机AT89C51的通信崩溃，故采用外部电源模式供电。
DS18B20最大的特点就是单总线传输方式，因此对读写数据位具有严格的时序要求。
时序包括：初始化时序、读时序、写时序。
每一次命令和数据的传输都是从单片机的启动写时序开始，如果要求DS18B20回送数据，在进行写时序后，单片机需启动读时序完成数据接收，数据和命令的传输都是地位在先。

大功率LED照明系统的瓶颈与解决方案 　 　　 以单片机AT89C51为控制核心，将半导体制冷技术引入到LED散热研究中，采用PI D算法和PWM调制技术实现对半导体制冷片的输入电压的控制，进而实现了对半 导体制冷功率的控制，通过实验验证了该方法的可行性。
　　 随着LED技术日新月异的发展，LED已经走进普通照明的市场。
然而，LED照明系统 的发展在很大程度上受到散热问题的影响。
对于大功率LED而言，散热问题已经 成为制约其发展的一个瓶颈问题。
而半导体制冷技术具有体积小、无须添加制冷 剂、结构简单、无噪声和稳定可靠等优点，随着半导体材料技术的进步，以及高 热电转换材料的发现，利用半导体制冷技术来解决LED照明系统的散热问题，将 具有很现实的意义。
　　1LED热量产生的原因及热量对LED性能的影响 　　LED在正向电压下，电子从电源获得能量，在电场的驱动下，克服PN 结的电场，由N区跃迁到P区，这些电子与P区的空穴发生复合。
由于漂移到P 区的自由电子具有高于P 区价电子的能量，复合时电子回到低能量态，多余的能量以光子的形式放出。
然而，释放出的光子只有30%～40%转化为光能，其余的60%～70%则以点振动的形式 转化为热能。
　　 由于LED是半导体发光器件，而半导体器件随温度的变化自身发生变化，从而其 固有的特性会发生明显的变化。
对于LED结温的升高会导致器件性能的变化和衰 减。
这种变化主要体现在以下三个方面：⑴减少LED的外量子效率;⑵缩短LED的 寿命;⑶造成LED发出光的主波长发生偏移，从而导致光源的颜色发生偏移。
大功 率LED一般都用超过1W的电功率输入，其产生的热量很大，解决其散热问题是当 务之急。
　　2半导体制冷原理 　　 半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，是从50年代发展起来的一门介于制 冷技术和半导体技术边缘的学科，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大 制冷方式。
半导体制冷器的基本器件是热电偶对，即把一只N型半导体和一只P型 半导体连接成热电偶（