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防爆燈照明系統的發展在很大程度上受到散熱問題的影響。對于大功率LED防爆燈而言，散熱問題已經成為制約其發展的一個瓶頸問題。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防爆燈照明系統的散熱問題，將具有很現實的意義。
　　
　　1.LED熱量產生的原因及熱量對LED性能的影響
　　
　　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區的空穴發生復合。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。然而，釋放出的光子只有30%~40%轉化為光能，其余的60%~70%則以點振動的形式轉化為熱能。
　　
　　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化。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一般都用超過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.半導體制冷原理
　　
　　半導體制冷又稱電子制冷，或者溫差電制冷，是從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，通上直流電后，在接口處就會產生溫差和熱量的轉移。在電路上串聯起若干對半導體熱電偶對，而傳熱方面是并聯的，這樣就構成了一個常見的制冷熱電堆。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、顯示模塊、溫度采集模塊、控制電路模塊[2]及制冷模塊組成。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現，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態；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調制波，制冷模塊啟動小功率的制冷方式；當采集的實時溫度大于強制冷溫度時，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。
　　
　　4.硬件電路設計及其元件選擇
　　
　　該系統主要由溫度設定、溫度采集、PWM控制電路及輔助電路（復位電路和顯示電路）組成。本方案采用低價位、高性能的AT89C51作為主控芯片，實現整個系統的邏輯控制功能；采用單線通信的高精度溫度傳感器DS18B20,實現對被控對象LED芯片實時溫度的采集；同時設計了4×3輸入鍵盤，制冷啟動溫度和強制冷溫度由鍵盤輸入；設計了PWM控制電路，實現對半導體制冷片TEC[5]的工作電壓的控制，進而實現對半導體制冷片TEC制冷功率的控制，以達到對LED芯片及時散熱的效果。
　　
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