CN105072748A - 一种基于低噪声放大器的led灯管散热控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统，包含灯管，在所述灯管上设有微控制器模块以及与微控制器模块连接的半导体制冷模块、温度传感器、显示模块和电源模块；所述半导体制冷模块包含依次连接的半导体热端、P型半导体、N型半导体和半导体冷端；所述温度传感器和微控制器模块之间设有依次连接的模数转换电路和低噪声放大电路；本发明不使用制冷剂，故无泄漏，对环境无污染；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加热的工作状态。

Description

一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统

技术领域

本发明涉及一种监控系统，尤其涉及一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统，属于监控领域。

背景技术

在世界能源短缺,环境污染日益严重的今天,充分开发并利用太阳能是世界各国政府积极实施的能源战略之一。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。

对于LED照明系统来讲，LED在工作过程中只能将一少部分的电能转化成光能，而大部分的能量被转化成了热能。随着LED功率的增大，发热量增多，如果散热问题解决不好，热量集中在尺寸很小的芯片内，使得芯片内部温度越来越高。当温度升高时将造成以下影响：工作电压减少；光强减少；光的波长变长。降低LED驱动器的效率、损伤磁性元件及输出电容器等的寿命，使LED驱动器的可靠度降低。降低LED的寿命，加速LED的光衰。LED照明系统的散热问题已经成为制约该项技术发展的一个主要障碍。目前，在解决LED照明系统的散热问题上主要采用的方法有：调整LED的间距；合理加大LED与金属芯印制板间距离；打孔方式；安装风扇。这些方法在实际应用中受到许多客观条件的影响，散热效果并不是很理想。

半导体制冷又称热电制冷,是利用半导体材料的Peltier效应。当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术,其特点是无运动部件,可靠性也比较高。利用半导体制冷的方式来解决LED照明系统的散热问题，具有很高的实用价值。

例如申请号为“201210503278.1”的本发明涉及散热器控制系统。随着科技的发展，越来越多的电子产品例如笔记本等都趋于小型化，为了方便人们的携带，但是给人们带来方便的同时也存在一些问题，电子产品的散热问题，如果电子产品长期处于温度过高的状态，那么产品的性能就会下降，甚至发生危险，而且也会减少电子产品的寿命。散热器控制系统，包括CPU和电源，所述电源与CPU连接，所述控制系统包括散热设备、温度传感器和计算机控制端。本发明的散热器控制系统，结构简单，利用监控系统中实时温度传感器对电机进行转速控制，外加显示电路，可以实现散热器转速随着外界温度变化而变化，操作非常简单方便。该发明虽然也起到散热作用，但是在散热方式和效果上有待进一步提升。

又如申请号为“201310017887.0”的一种散热控制方法，应用于若干服务器机柜，其中每一服务器机柜内设置有若干服务器，若干风扇模块用于对这些服务器机柜进行散热，该散热控制方法包括如下步骤：侦测每一电源输出端输出至对应服务器机柜的电流值；根据该电源输出端输出的电流值获取对应的控制信号的参数；输出具有对应该参数的控制信号至对应的风扇模块。该发明散热控制方法避免了通过温度传感器来控制对应风扇转速而增加服务器制造成本的不足。该发明虽然也起到散热作用，但是在散热方式和效果上有待进一步提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统，在所述灯管上设有微控制器模块以及与微控制器模块连接的半导体制冷模块、温度传感器、显示模块和电源模块；所述半导体制冷模块包含依次连接的半导体热端、P型半导体、N型半导体和半导体冷端；所述温度传感器和微控制器模块之间设有依次连接的模数转换电路和低噪声放大电路；

所述低噪声放大电路包括LNA、功分器、第一滤波器、第二滤波器、第一放大器、第二放大器、合成器、第三放大器和第三滤波器，其中，LNA的输出端连接功分器的输入端，而功分器的输出端分别连接第一、二滤波器的输入端，所述第一、二滤波器的输出端分别经由第一、二放大器连接合成器的输入端，该合成器的输出端经由第三放大器连接第三滤波器的输入端；

其中，半导体制冷模块，用于降低灯管产生的热量；

温度传感器，用于实时检测灯管内的温度；

模数转换电路，用于将温度传感器检测的模拟信号转换成电信号；

低噪声放大电路，用于对模数转换电路转换的电信号进行放大处理；

显示模块，用于实时显示传感器检测的灯管内的温度；

微控制器模块，用于根据温度传感器实时检测的灯管内温度控制半导体制冷模块的开闭。

作为本发明一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统的进一步优选方案，所述微控制器模块采用AVR系列单片机。

作为本发明一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统的进一步优选方案，所述温度传感器的芯片型号为DS18B20。

作为本发明一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统的进一步优选方案，所述显示模块采用LCD显示屏。

作为本发明一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统的进一步优选方案，所述模数转换电路的芯片型号为TMS320LF240。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明结构简单、无运动部件、可靠性也比较高；不使用制冷剂，故无泄漏，对环境无污染；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；本发明具有能源自给、节能环保、使用寿命长等特点。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2时本发明低噪声放大电路电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统，在所述灯管上设有微控制器模块以及与微控制器模块连接的半导体制冷模块、温度传感器、显示模块和电源模块；所述半导体制冷模块包含依次连接的半导体热端、P型半导体、N型半导体和半导体冷端；所述温度传感器和微控制器模块之间设有依次连接的模数转换电路和低噪声放大电路；

如图2所示，所述低噪声放大电路包括LNA、功分器、第一滤波器、第二滤波器、第一放大器、第二放大器、合成器、第三放大器和第三滤波器，其中，LNA的输出端连接功分器的输入端，而功分器的输出端分别连接第一、二滤波器的输入端，所述第一、二滤波器的输出端分别经由第一、二放大器连接合成器的输入端，该合成器的输出端经由第三放大器连接第三滤波器的输入端；

其中，半导体制冷模块，用于降低灯管产生的热量；

温度传感器，用于实时检测灯管内的温度；

模数转换电路，用于将温度传感器检测的模拟信号转换成电信号；

低噪声放大电路，用于对模数转换电路转换的电信号进行放大处理；

显示模块，用于实时显示传感器检测的灯管内的温度；

微控制器模块，用于根据温度传感器实时检测的灯管内温度控制半导体制冷模块的开闭。

其中，所述微控制器模块采用AVR系列单片机，所述温度传感器的芯片型号为DS18B20，所述显示模块采用LCD显示屏，所述模数转换电路的芯片型号为TMS320LF240。

依据半导体制冷理论，在半导体制冷系统两端施加一个直流电压就会产生一个直流电流，这会使TEC一端发热另一端制冷。我们称发热的一端为“热端”，制冷的一端为“冷端”，把TEC两端的电压极性对调，电流将反向流动，“热端”与“冷端”也将互换。TEC作为半导体制冷应用中的冷热源，其操作具有可逆性，既可以用来制冷，又可以用于制热。针对解决太阳能LED照明系统散热问题的实际情况，我们选择高集成度的高性能单片机ADUC824作为控制核心，通过软件编程完成对半导体制冷器的控制。

利用直流电通过PN结就可以使热量由高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换。用半导体制冷不用考虑因制冷剂泄漏而导致的环境污染问题，并且整个系统无焊接管路。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。接通直流电源后,电子由负极出发,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,每经过一个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。

将半导体制冷系统的冷端安装在太阳能LED照明装置内，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，控制器和温度采样仪器可以通过温度传感器实时得到照明系统内部的温度。最后，将安装好半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。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照明装置的散热问题。

AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快；AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8V即可工作；AVR单片机保密性能好。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统，包含灯管，其特征在于：在所述灯管上设有微控制器模块以及与微控制器模块连接的半导体制冷模块、温度传感器、显示模块和电源模块；所述半导体制冷模块包含依次连接的半导体热端、P型半导体、N型半导体和半导体冷端；所述温度传感器和微控制器模块之间设有依次连接的模数转换电路和低噪声放大电路；

所述低噪声放大电路包括LNA、功分器、第一滤波器、第二滤波器、第一放大器、第二放大器、合成器、第三放大器和第三滤波器，其中，LNA的输出端连接功分器的输入端，而功分器的输出端分别连接第一、二滤波器的输入端，所述第一、二滤波器的输出端分别经由第一、二放大器连接合成器的输入端，该合成器的输出端经由第三放大器连接第三滤波器的输入端；

其中，半导体制冷模块，用于降低灯管产生的热量；

温度传感器，用于实时检测灯管内的温度；

模数转换电路，用于将温度传感器检测的模拟信号转换成电信号；

低噪声放大电路，用于对模数转换电路转换的电信号进行放大处理；

显示模块，用于实时显示传感器检测的灯管内的温度；

微控制器模块，用于根据温度传感器实时检测的灯管内温度控制半导体制冷模块的开闭。

2.根据权利要求1所述的一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统，其特征在于：所述微控制器模块采用AVR系列单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统，其特征在于：所述温度传感器的芯片型号为DS18B20。

4.根据权利要求1所述的一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统，其特征在于：所述显示模块采用LCD显示屏。

5.根据权利要求1所述的一种基于低噪声放大器的LED灯管散热控制系统，其特征在于：所述模数转换电路的芯片型号为TMS320LF240。