基于半導體制冷片和51單片機的LED散熱裝置

摘 要：針對當前大型LED散熱情況不好引起LED壽命減少等問題，以及LED散熱復雜，難度高等問題，設計了一款基于STC89C52為控制單元的半導體制冷片LED散熱裝置，介紹該散熱裝置的主要設計思路和設計原理，說明了半導體制冷片的使用方法以及注意事項，設計了專用于半導體制冷片的開關電源，該散熱裝置適用于大型LED展臺以及大型LED屏幕等產生大熱量的場合。

關鍵詞：LED散熱裝置；半導體制冷片；STC89C52

中圖分類號：TB657 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2015） 02-0000-01

LED（Lighting Emitting Diode）與傳統光源相同，其在工作器件也會產生熱量，發光效率決定了熱量產生的高低，通過外加電場的作用，電子和空穴的輻射復合導致發光，最終大約有30-45%的電能轉化為光能，其余能量則產生熱能散發，LED散熱問題決定了LED燈的正常工作穩定和品質，甚至影響LED燈的壽命，因此熱量問題成為高亮LED燈應用的先行條件。

一、散熱系統原理

LED的散熱取代傳統的導熱片散熱，通過利用半導體制冷來中和LED所產生的熱量，系統通過溫度傳感器18B20采集LED背面熱量溫度，一般LED工作在60°C以下較為正常承受范圍，主控芯片通過分析18B20采集到的溫度至大于正常工作溫度時，單片機控制模塊通過繼電器組件導通半導體散熱片的電源開始散熱，由于半導體散熱是采用溫差制冷的原理，當開啟制冷片后溫度仍然保持在非正常溫度下，則開啟第二重散熱，開啟制冷片發熱端散熱風扇，以增大半導體制冷片的制冷量。

二、系統主要功能部件

（一）STC89C52單片機

STC89C52單片機為市面上最基本的控制單元，價格低廉，內置資源少，適合用于簡單的控制領域，在本系統中主要利用其來分析溫度以及控制相關繼電器工作。

（二）半導體制冷片

UC3842 PWM控制器，采用單端輸出，內置圖騰柱輸出結構，可以直接驅動MOS、三極管等功率半導體器件，內置有輸入、欠壓鎖定等保護，專門涉及低壓應用。

（三）開關電源

UC3842計的LED驅動電路如圖2所示，以Buck-Boost擴撲結構，輸出電壓為14V恒定，擁有負載限流的功能，限定電流為2A。

（四）18B20溫度傳感器

DS18B20，具有體積小，抗干擾能力強，精度高，采用單總線接口，節省硬件資源化了分布式溫度傳感應用無需外部元件可用數據總線供電，電壓范圍為3.0V至5.5V無需備用電源，測量溫度范圍為-55°C至+125℃。

三、程序框圖

四、結束語

本文設計設計了基于半導體制冷片和51單片機的大功率LED散熱裝置，通過對系統功能的描述，摒棄了傳統散熱裝置中不足的地方，對散熱問題的解決使得大功率LED散熱問題得到有效解決，特別適用于解決大型LED發光以及大型LED顯示屏幕的散熱問題，提高發光以及顯示設備的壽命以及顯示質量問題，該設計不足的地方是半導體制冷片的電源設計問題以及使用場合限定為室內以及增加LED燈的體積。

參考文獻：

[1]王健石.電子散熱器技術手冊[M].北京：中國電力出版社，2011.

[2]（美）尼曼.半導體物理與器件[M].北京：電子工業出版社，2013.

[3]沙占友.LED驅動電源設計入門[M].北京：中國電力出版社，2012.

[作者簡介]李年達（1995.04-），男，黑龍江密山人，本科在讀，研究方向：電子信息；李依陽（1992.12-），男，廣西河池人，本科在讀，研究方向：自動化。