Ukuzaji na utumiaji wa moduli ya kupoeza ya thermoelectric, moduli ya TEC, kipoeza cha peltier katika uwanja wa optoelectronics
Kipoeza cha Thermoelectric, moduli ya thermoelectric, moduli ya peltier (TEC) ina jukumu muhimu katika uwanja wa bidhaa za optoelectronic pamoja na faida zake za kipekee. Ufuatao ni uchanganuzi wa matumizi yake mapana katika bidhaa za optoelectronic:
I. Sehemu za Maombi ya Msingi na Utaratibu wa Utendaji
1. Udhibiti sahihi wa halijoto wa leza
• Mahitaji muhimu: Leza zote za semiconductor (LDS), vyanzo vya pampu ya leza ya nyuzi, na fuwele za leza za hali ngumu ni nyeti sana kwa halijoto. Mabadiliko ya halijoto yanaweza kusababisha:
• Kuteleza kwa urefu wa mawimbi: Huathiri usahihi wa urefu wa mawimbi wa mawasiliano (kama vile katika mifumo ya DWDM) au uthabiti wa usindikaji wa nyenzo.
• Kubadilika kwa nguvu ya kutoa: Hupunguza uthabiti wa kutoa kwa mfumo.
• Tofauti ya mkondo wa kizingiti: Hupunguza ufanisi na huongeza matumizi ya nguvu.
• Muda mfupi wa matumizi: Joto kali huharakisha kuzeeka kwa vifaa.
• Moduli ya TEC, utendakazi wa moduli ya thermoelectric: Kupitia mfumo wa kudhibiti halijoto wa kitanzi kilichofungwa (kihisi halijoto + kidhibiti + moduli ya TEC, kipozaji cha TE), halijoto ya uendeshaji ya chipu ya leza au moduli huimarishwa katika sehemu inayofaa zaidi (kawaida 25°C±0.1°C au usahihi wa juu zaidi), kuhakikisha uthabiti wa urefu wa wimbi, utoaji wa nguvu unaoendelea, ufanisi wa juu na maisha marefu. Hii ndiyo dhamana ya msingi kwa nyanja kama vile mawasiliano ya macho, usindikaji wa leza, na leza za kimatibabu.
2. Kupoeza vigunduzi vya picha/vigunduzi vya infrared
• Mahitaji Muhimu:
• Punguza mkondo mweusi: Safu za ndege za fokasi za infrared (IRFPA) kama vile fotodiode (hasa vigunduzi vya InGaAs vinavyotumika katika mawasiliano ya karibu na infrared), fotodiode za avalanches (APD), na zebaki cadmium telluride (HgCdTe) zina mikondo mikubwa ya giza kwenye halijoto ya kawaida, na kupunguza kwa kiasi kikubwa uwiano wa ishara-kwa-kelele (SNR) na unyeti wa kugundua.
• Kukandamiza kelele ya joto: Kelele ya joto ya kigunduzi chenyewe ndiyo sababu kuu inayopunguza kikomo cha kugundua (kama vile ishara dhaifu za mwanga na upigaji picha wa masafa marefu).
• Moduli ya kupoeza ya Thermoelectric, kazi ya moduli ya Peltier (kipengele cha peltier): Poeza chipu ya kigunduzi au kifurushi kizima hadi halijoto ya chini ya mazingira (kama vile -40°C au hata chini). Punguza kwa kiasi kikubwa mkondo mweusi na kelele ya joto, na uboresha kwa kiasi kikubwa unyeti, kiwango cha kugundua na ubora wa upigaji picha wa kifaa. Ni muhimu sana kwa picha za joto za infrared zenye utendaji wa juu, vifaa vya kuona usiku, spektromita, na vigunduzi vya fotoni moja vya mawasiliano ya quantum.
3. Udhibiti wa halijoto wa mifumo na vipengele vya macho vya usahihi
• Mahitaji muhimu: Vipengele muhimu kwenye jukwaa la macho (kama vile gratings za nyuzi za Bragg, vichujio, vipima-umbo, vikundi vya lenzi, vitambuzi vya CCD/CMOS) ni nyeti kwa upanuzi wa joto na viashiria vya joto vya fahirisi ya kuakisi. Mabadiliko ya halijoto yanaweza kusababisha mabadiliko katika urefu wa njia ya macho, kuteleza kwa urefu wa fokasi, na mabadiliko ya urefu wa wimbi katikati ya kichujio, na kusababisha kuzorota kwa utendaji wa mfumo (kama vile upigaji picha usio na mwanga, njia isiyo sahihi ya macho, na makosa ya kipimo).
• Moduli ya TEC, moduli ya kupoeza joto ya umeme Kazi:
• Udhibiti wa halijoto unaofanya kazi: Vipengele muhimu vya macho vimewekwa kwenye sehemu ya juu ya upitishaji joto, na moduli ya TEC (kipoeza cha peltier, kifaa cha peltier), kifaa cha thermoelectric hudhibiti halijoto kwa usahihi (kudumisha halijoto isiyobadilika au mkunjo maalum wa halijoto).
• Uwiano wa halijoto: Ondoa tofauti ya halijoto ndani ya kifaa au kati ya vipengele ili kuhakikisha uthabiti wa halijoto wa mfumo.
• Kukabiliana na mabadiliko ya kimazingira: Kufidia athari za mabadiliko ya halijoto ya mazingira ya nje kwenye njia ya ndani ya mwanga. Inatumika sana katika spektromita za usahihi wa hali ya juu, darubini za angani, mashine za upigaji picha, darubini za hali ya juu, mifumo ya kuhisi nyuzi za macho, n.k.
4. Uboreshaji wa utendaji na upanuzi wa muda wa LED
• Mahitaji muhimu: Taa zenye nguvu nyingi (hasa kwa ajili ya kuchorea, taa, na kupoeza miale ya UV) hutoa joto kubwa wakati wa operesheni. Ongezeko la halijoto ya makutano litasababisha:
• Ufanisi mdogo wa mwangaza: Ufanisi wa ubadilishaji wa umeme-macho hupunguzwa.
• Mabadiliko ya urefu wa mawimbi: Huathiri uthabiti wa rangi (kama vile makadirio ya RGB).
• Kupungua kwa kasi kwa muda wa kuishi: Halijoto ya makutano ndiyo jambo muhimu zaidi linaloathiri muda wa kuishi wa taa za LED (kufuata mfumo wa Arrhenius).
• Moduli za TEC, vipozezi vya thermoelectric, moduli za thermoelectric Kazi: Kwa matumizi ya LED yenye nguvu nyingi sana au mahitaji madhubuti ya udhibiti wa halijoto (kama vile vyanzo fulani vya mwanga wa makadirio na vyanzo vya mwanga vya kiwango cha kisayansi), moduli ya thermoelectric, moduli ya kupoeza thermoelectric, kifaa cha peltier, kipengele cha peltier kinaweza kutoa uwezo wa kupoeza wenye nguvu na sahihi zaidi kuliko sinki za joto za kitamaduni, kuweka halijoto ya makutano ya LED ndani ya safu salama na yenye ufanisi, kudumisha utoaji wa mwangaza wa hali ya juu, wigo thabiti na maisha marefu sana.
Ii. Maelezo ya Kina ya Faida Zisizoweza Kubadilishwa za moduli za TEC moduli za thermoelectric vifaa vya thermoelectric (vipoeza vya peltier) katika Matumizi ya kielektroniki ya Opto
1. Uwezo sahihi wa kudhibiti halijoto: Inaweza kufikia udhibiti thabiti wa halijoto kwa ±0.01°C au usahihi wa juu zaidi, ikizidi sana mbinu za uondoaji joto tulivu au zinazofanya kazi kama vile kupoeza hewa na kupoeza kioevu, ikikidhi mahitaji makali ya udhibiti wa halijoto wa vifaa vya kielektroniki vya optoelectronic.
2. Hakuna sehemu zinazosogea na hakuna jokofu: Uendeshaji wa hali ngumu, hakuna kuingiliwa kwa compressor au mtetemo wa feni, hakuna hatari ya kuvuja kwa jokofu, uaminifu wa hali ya juu sana, haina matengenezo, inafaa kwa mazingira maalum kama vile utupu na nafasi.
3. Mwitikio wa haraka na urejeshaji: Kwa kubadilisha mwelekeo wa mkondo, hali ya kupoeza/kupasha joto inaweza kubadilishwa mara moja, kwa kasi ya mwitikio wa haraka (katika milisekunde). Inafaa hasa kwa kushughulikia mizigo ya joto ya muda mfupi au matumizi yanayohitaji mzunguko sahihi wa joto (kama vile upimaji wa kifaa).
4. Uundaji mdogo na unyumbulifu: Muundo mdogo (unene wa kiwango cha milimita), msongamano mkubwa wa nguvu, na unaweza kuunganishwa kwa urahisi katika vifungashio vya kiwango cha chipu, kiwango cha moduli au kiwango cha mfumo, ukibadilika kulingana na muundo wa bidhaa mbalimbali za optoelectronic zenye nafasi ndogo.
5. Udhibiti sahihi wa halijoto wa eneo husika: Inaweza kupoa au kupasha joto maeneo maalum yenye joto bila kupoa mfumo mzima, na kusababisha uwiano wa juu wa ufanisi wa nishati na muundo rahisi zaidi wa mfumo.
Iii. Kesi za Matumizi na Mitindo ya Maendeleo
• Moduli za macho: Moduli ya Micro TEC (moduli ya kupoeza ya thermoelectric ndogo, leza za DFB/EML zinazopoeza moduli za kupoeza za thermoelectric hutumika sana katika moduli za macho za 10G/25G/100G/400G na moduli za macho za kiwango cha juu zaidi (SFP+, QSFP-DD, OSFP) ili kuhakikisha ubora wa muundo wa macho na kiwango cha hitilafu ya biti wakati wa uwasilishaji wa masafa marefu.
• LiDAR: Vyanzo vya mwanga vya leza vinavyotoa umeme pembeni au VCSEL katika magari na viwandani LiDAR zinahitaji moduli za TEC za moduli za kupoeza umeme wa joto, vipoezaji vya joto, moduli za peltier ili kuhakikisha uthabiti wa mapigo na usahihi wa masafa, hasa katika hali zinazohitaji ugunduzi wa umbali mrefu na ubora wa juu.
• Kipima joto cha infrared: Safu ya ndege ya fokasi ya micro-radiometer isiyopozwa ya hali ya juu (UFPA) huimarishwa katika halijoto ya uendeshaji (kawaida ~32°C) kupitia hatua moja au nyingi za moduli ya kupoeza joto ya moduli ya TEC, kupunguza kelele ya kuteleza kwa joto; Vigunduzi vya infrared vya mawimbi ya kati/mawimbi marefu vilivyo kwenye jokofu (MCT, InSb) vinahitaji kupoeza kwa kina (-196°C hupatikana kwa kutumia jokofu za Stirling, lakini katika matumizi madogo, moduli ya thermoelectric ya moduli ya TEC, moduli ya peltier inaweza kutumika kwa ajili ya kudhibiti joto kabla ya kupoeza au halijoto ya pili).
• Ugunduzi wa mwangaza wa kibiolojia/spectromita ya Raman: Kupoza kamera ya CCD/CMOS au mirija ya kuzidisha mwanga (PMT) huongeza sana kikomo cha kugundua na ubora wa upigaji picha wa ishara dhaifu za mwangaza/Raman.
• Majaribio ya macho ya quantum: Hutoa mazingira ya halijoto ya chini kwa vigunduzi vya fotoni moja (kama vile nanowire SNSPD inayopitisha nguvu zaidi, ambayo inahitaji halijoto ya chini sana, lakini Si/InGaAs APD kwa kawaida hupozwa na TEC Module, moduli ya kupoeza thermoelectric, moduli ya thermoelectric, TE cooler) na vyanzo fulani vya mwanga vya quantum.
• Mwelekeo wa maendeleo: Utafiti na uundaji wa moduli ya kupoeza joto, kifaa cha joto, moduli ya TEC yenye ufanisi wa juu (thamani iliyoongezeka ya ZT), gharama ya chini, ukubwa mdogo na uwezo mkubwa wa kupoeza; Imeunganishwa kwa karibu zaidi na teknolojia za hali ya juu za ufungashaji (kama vile 3D IC, Optiki Zilizofungashwa Pamoja); Algoriti za udhibiti wa halijoto zenye akili huboresha ufanisi wa nishati.
Moduli za kupoeza joto, vipoeza joto, moduli za joto, vipengele vya peltier, vifaa vya peltier vimekuwa vipengele vikuu vya usimamizi wa joto vya bidhaa za kisasa za optoelectronic zenye utendaji wa hali ya juu. Udhibiti wake sahihi wa halijoto, uaminifu wa hali-ngumu, mwitikio wa haraka, na ukubwa mdogo na unyumbufu hushughulikia kwa ufanisi changamoto muhimu kama vile uthabiti wa mawimbi ya leza, uboreshaji wa unyeti wa kigunduzi, ukandamizaji wa mkondo wa joto katika mifumo ya macho, na utunzaji wa utendaji wa LED wenye nguvu nyingi. Kadri teknolojia ya optoelectronic inavyobadilika kuelekea utendaji wa juu, ukubwa mdogo na matumizi mapana, moduli ya TECmodule, peltier, cooler, peltier itaendelea kuchukua jukumu lisiloweza kubadilishwa, na teknolojia yake yenyewe pia inabuni kila mara ili kukidhi mahitaji yanayozidi kuwa magumu.
Muda wa chapisho: Juni-03-2025
