【选型】半导体制冷片助力激光雷达制冷，需考虑哪些设计因素及选型推荐

时间： 2017-12-05 来源：世强作者：honglei

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激光雷达（LiDAR）的全称为Light DeTECtion and Ranging激光探测和测距，其核心的发光器件是激光二极管（laser diode），而激光二极管在使用中不可避免的有部分电能转换成热能，致使激光二极管的温度上升。而温升会导致激光二极管的使用寿命和发射功率均会产生影响，主要体现如下：

1、激光二极管的阈值电流会随温度升高而增加，当驱动电源恒定时，激光二极管的发光功率会随温度升高而增加。

2、温度升高会使激光二极管发射波长产生红移现象，红移量约为0.2~0.4nm/℃。

在电路设计时，必须严格控制激光二极管的工作温度以确保激光二极管输出波长恒定、输出功率稳定。推荐利用半导体制冷片（TEC）作为系统的执行元件，因为制冷器需要与激光二极管封装在一起才可获得更好的制冷效果；而制冷片因小尺寸、响应时间短、不需要制冷剂、没有污染源和机械运动部件、不会产生回转效应等优点，便于设计者操作。

在设计选型时，与激光二极管匹配使用的制冷片一般需要考量哪些设计因素呢？

1、封装尺寸：建议采用L*W*H=6mm*6mm*2mm

2、ΔTmax：无载时制冷片最大温差，此数值会在规格书中给出。而对设计者而言，这个ΔT是封装温度和激光器部件温度之间的温差。为了计算所需的TEC冷侧和热侧温度，必须考虑热阻（环氧树脂或焊接界面，底座等），热阻是通过安装界面的热传导（导电计算必须知道界面厚度和电导率）。

3、Qmax：ΔT=0并且Imax时的热能，其中Imax是最大温差时的电流，此数值会在规格书中给出。

4、安装方式：点胶 or 低温焊接，基于安全可靠性，建议采用点胶方式

针对如上的需求，本文推荐选择世界知名制冷片制造商II-VI MARLOW推出的针对激光二极管应用的制冷片，型号为SP2626-13AC/SP2626-14AC，选择理由如下：

1、II-VI Marlow推出的制冷片在温度控制系统或部件：激光发射（DWDM）、激光放大（EDFA）、光集成电路（PIC）、雪崩光电二极管（APD）、CATV激光、光通道检测（OCM）等多种场合有长达40多年研发经验，是该行业的全球范围的领导者，国际品牌值得信赖。

2、SP2626-13AC/SP2626-14AC制冷片封装尺寸为L*W*H=6mm*6mm*2mm，可参考如下图1所示，图中红lead代表正极，黑lead代表负极，lead的直径为28AWG（0.32mm）。

Ps：AWG（American wire gauge）美国线规，是一种区分导线直径的标准，AWG前面的数值（如28AWG）表示导线形成最后直径前所要经过的孔的数量（28个），数值越大，导线经过的孔就越多，导线的直径也就越小，降低重量便于安装、同时最大程度上减少线（lead）阻抗。

图1：SP2626-13AC/SP2626-14AC制冷片封装尺寸

3、SP2626-13AC/SP2626-14AC制冷片电气特性参数，测试数据在1个标准大气压、环境温度分别为27℃、50℃下的数据，参考如下图2所示，以TA（C）为50℃为例，可实现最大制冷温差为68℃，此时的最大温差电流为1.52A，最大发热功耗为2.24W。

图2：SP2626-13AC/14AC制冷片电气特性参数

4、SP2626-13AC/14AC制冷片的安装方式建议采用点胶的方式，这里的导热胶推荐选用DC-3-6752 导热胶，导热率1.7 W/m·K，有经过匹配测试验证，效果良好。

总结：

制冷片是电流换能型器件，通过控制输入电流，可实现高精度温度控制，并且热惯性小、制冷制热时间比较快；在热端散热良好，冷端空载情况下，可以迅速达到最大温差。通过如上的介绍，相信大家对SP2626-13AC/14AC的电气参数已经了解，如果您感兴趣记得收藏和点赞，感谢！有问题请留言或电话联系世强400-887-3266。

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全部评论（15）

用户80455381 Lv3. 高级工程师 2020-10-26

没什么参考价值
闲云 Lv7. 资深专家 2019-04-12

学习了
xuxing925 Lv4. 资深工程师 2019-02-16

学习了
偷闲躲静 Lv4. 资深工程师 2018-11-16

好东西
Paulwang Lv8. 研究员 2018-07-17

学习了

YoungKing Lv7. 资深专家 2018-06-22

学习了
黑猫 Lv6 2018-01-05

这个产品怎么用？
zhangwy Lv4. 资深工程师 2017-12-22

不错
用户40154664 Lv6. 高级专家 2017-12-21

学习
ggss Lv8. 研究员 2017-12-08

好东西，学习啦

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可定制TEC尺寸范围：1.4~62mm；制冷功率高达258W，工作电压低至1.2~5V，可实现±100℃范围内的精准控温，产品寿命达10年，在20~95℃范围内，达上百万次的冷热循环。

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II-VI MARLOW单级制冷片/模块选型表

涵盖0.16-62.5mm全尺寸，温升高至146℃，最高功率206W的TEC。

产品型号	品类	ΔT°C-Vacuum {N2 (50°C)}	ΔT N2 (27°C)	Qmax 27°C (watts)	Imax 27°C (amps)	Vmax 27°C (volts)	Base Ceramic Width (MM)	Base Ceramic Length (MM)	Top Ceramic Width (MM)	Top Ceramic Length (MM)	Module Height (MM)
NL1020T-01AC	TEC 单级制冷片	72	64	0.9	1.8	0.8	0.16	0.16	0.16	0.16	0.085

选型表 - II-VI MARLOW 立即选型

【经验】选择TEC时如何估算热负载

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