激光投影系统中自适应低功耗热电冷却系统研究

发布时间：2020-11-04 03:17

　　 激光投影技术作为新型显示技术,在日益发展的过程中也引出了许多关键性技术问题。相较于LED光源,半导体激光光源对工作温度的稳定性要求更高,因为温度波动会导致激光投影画面的色彩发生偏移。热电制冷器(TEC)作为新型制冷器件,以其轻便、易控等优势在激光温控领域被广泛应用和研究,但在提高制冷效率,降低制冷能耗和提高温度控制精度方面还有待提高。为了提高激光投影机温控系统抵抗外界环境干扰的能力,并降低冷却系统的工作能耗,本文以激光投影机冷却系统为对象展开研究工作。~(散统)温~(热的)_(基一试)控~(通器理)_(于种,结)系_(环新果)~(过传论)统_(境的显)~(对热计)应_(温环示)~(热效算)用_(度境:)~(电率和)场_(信适相)~(制可物)合_(号应比)~(冷以理)复_(反型常)~(器有模)杂_(馈模规)~(件效型),_(的糊)环~(热降的)_(的模PI)境~(力低设)_(模糊D)温~(学制计)_(糊PI控)度~(特冷仿)_(PDI制)干~(性能真)_(D初方)扰_(控值法)~(和耗,)较_(制校;)~(并制的)大_(算正最)~(通冷结)的_(法模后)~(过效论)特~实,_(块在)~(率,在)点_在~(验影),~此_(1恒),_增~(测响)血_C在~(基试因)_(温大/)常~(础验素)_(试对mi)规_(验n控)~(上证的)模_(箱环制)~(完了分)糊_(内境参)~(成这析)P~(了一)_(完变数),ID_(成化的)~(对结得)_了~激控_(速干对)~(论到光)制_率;_(涉系)~(提投针)基_(内力统)~(高影对)础_(可度的)~(T机激)上_以~E,_性~(C冷光)加_(完实能)~(热却投)入_(成现)~(端系影)了_(了测误)差在?0.1 C内的温度控制,控制系统的鲁棒性明显提升,完成了对激光投影显示设备的高精度、强鲁棒性的稳定温控。论文从热电冷却系统设计整体出发,完成了对系统的热设计和算法设计,且控制效果良好,对激光投影机或其他对温度稳定性要求较高的电子设备的温控系统设计具有一定的参考价值。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TN249
【部分图文】：

中北大学学位论文72热电制冷特性研究激光投影机温度控制采用热电制冷方式，在对系统进行热设计前需要对TEC的原理和工作特性进行相关研究，建立数学模型，探究TEC制冷效率的影响因素，对后续低功耗设计工作提供理论支持。2.1热电制冷原理及工况分析2.1.1热电制冷基本原理热电制冷，也叫半导体制冷，温差电制冷，制冷过程由珀尔帖效应、赛贝克效应、焦耳效应、傅里叶导热效应及汤姆逊效应这五种效应组成。珀尔帖效应、赛贝克效应和汤姆逊效应属于热电效应，指的是电能和内能之间的互相转换，而这三种热电现象都伴随有焦耳热效应和傅里叶导热效应两种热传导的不可逆效应。基于上述工作原理，再利用热电势较高的半导体材料制成微型制冷器件。TEC工作时无需其他介质，无机械传动部件，结构如图2-1所示。图2-1TEC结构图Fig.2-1DiagramofTECstructure

中北大学学位论文16对TEC制冷效率的影响。某厂家尺寸为40403.3mm，热电偶对数为127的热电制冷模块参数如表2-1所示表2-1热电模块参数Tab.2-1Thermoelectricmoduleparameters塞贝克系数导热系数电导率热电臂长度l热电臂截面积A0.0004V/K1.8W/Km1000/cm1.5mm21.41.4mm假设TEC工作电流为4A，不同制冷温差T下制冷效率和散热强度之间的关系如图2-4所示图2-4制冷系数在不同温差下随散热强度变化曲线Fig.2-4Variationofcoolingcoefficientwithheatdissipationintensityunderdifferenttemperaturedifferences根据图中曲线可以得出以下结论：1）当散热强度一定时，冷热端温差越大，制冷效率越低，印证了之前的分析结果；2）当冷热端温差一定时，制冷系数随散热强度的增大而增大；3）在制冷效率接近最大值时，继续增加热端散热量对制冷系数的影响较校最大制冷系数由半导体材料本身的属性决定，所以在最大制冷系数范围内增加热

中北大学学位论文 3）激励抽运系统。为维持粒子数反转提供能量来源的装置，常用的激励有光学激励和气体放电激励。 如图 3-3 所示，持续注入电流时，由于受激吸收等原因造成能量损耗，当粒子反转程度足够高时，增益大于损耗，即提供的能量使特定波长的光就能在腔内稳定谐振并被放大，最后形成激光，此时输入的电流也叫阈值电流。
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本文编号：2869530