[发明专利]散热控制系统及其散热控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种散热控制系统及其散热控制方法，更详而言之，涉及一种应用于发热元件冷却的散热控制系统及其散热控制方法。

背景技术

按一般发光二极管(Light Emitting Diode)的发光机制主要是仰赖半导体P-N接口上电子电洞的结合，通过发光材料激发出光能，然而，并非每对电子电洞的结合皆能让电能完全转换成光能，且以目前发光元件的光电转换效率来看，大约仅有四成可转换成有用的光源，换言之约有六成的电能将变成无法利用的热能释放出来。

由于半导体材料(如：陶瓷材料)普遍具有极佳的保温效果(散热不易)，造成上述的热能将容易累积在内部难以导出，且过度的热量累积将会造成P-N接口材料崩坏，进而致使整体工作效能降低甚至丧失，因此一般半导体主动元件皆需要采用有效的散热设计。

依据不同元件的尺寸和操作功率，需要不同能力的散热模块，如现今常用的气冷式散热模块的结构，其主要是由一导热片、一散热鳍片及一风扇所构成，通过该热导片将热源收集于一载板并传导分散至该散热鳍片，再由该散热鳍片将热源传导至空气中，接续通过该风扇将散热鳍片上所散逸的热空气排出，但是气冷式散热模块仍有相当的缺陷，例如：导热元件使用一段时间后会达到热平衡，且热源(如：发光层)与冷源(冷空气)往往会因机构配置设计而需间隔一段距离，使得热累积的问题仍难以根除，另外风扇若过小，则带动冷空气与散逸热空气的循环效果较差，而若风扇过大，虽或可得到较佳的循环效果，但相对亦会带来高耗电、容积占用及噪音等问题。

基于上述的缺陷，有不同的技术被提出并尝试发展，例如：微导管水冷技术、焦耳-汤森(Joule-Thomson)元件致冷技术、半导体致冷技术等。其中微导管水冷技术及焦耳-汤森元件致冷技术由于目前仍在实验认证阶段且制程困难价昂，故短时间内难以普遍使用而不具备市场经济价值。而半导体致冷技术主要包括有热电致冷、热离子场发射(Field Emission)致冷、标准电子穿隧(Standard Electronics Tunneling)致冷，其中后两者虽效能强大，但亦仍在实验发展阶段而尚未达到实用经济价值，故在此不予以赘述。

在热电致冷技术中的致冷原理主要是依据珀尔帖效应(PeltierEffect)与席贝克效应(Seeback Effect)分别从不同角度解释电流产生温差或是温差产生电流的物理现象，即利用一冷导板及一热导板相互进行热交换，以达到散热的效果，由于热电装置具有体积小、寿命长、无噪音、无须使用冷媒(无环保公害)、可倒立或侧立使用(无方向限制)、极低的维护成本等优点，故目前广为业界所普遍采用，但是其造价依然较气冷式散热模块高，且能源转换效率低(约40～50％)。

所以，如何提供一种利用热电致冷技术，且可同时提高能源使用效率及散热效率，以相对延长发热元件使用寿命的散热控制系统及其散热控制方法，实为目前此产业界中亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明的一目的在于提供一种可提高能源使用效率的散热控制系统及其散热控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种可提高散热效率的散热控制系统及其散热控制方法。

本发明的又一目的在于提供一种可增加发热元件使用寿命的散热控制系统及其散热控制方法。

本发明的再一目的在于提供一种利用热电装置的致冷原理，同时达到良好散热效能及低耗能目的，以及减少风扇使用以降低噪音及散热模块损坏的散热控制系统及其散热控制方法。

为达到上述目的及其它目的，本发明所提供的散热控制系统，应用于发热元件的冷却控制，该散热控制系统包括；一热电模块，与该发热元件相互接触，用以冷却该发热元件的温度，及将该发热元件的热转换为电能；一电源模块，与该发热元件以及该热电模块电性连接，用以分别供给该发热元件及该热电模块动作所需电能；以及一控制模块，与该发热元件、该热电模块以及该电源模块电性连接，用以感测该发热元件的温度，以对所感测的温度与预设的温度值进行比较程序，从而于该发热元件动作温度高于预设温度值时，令该热电模块冷却该发热元件，相对于该发热元件动作温度低于预设温度值时，令该热电模块将该发热元件动作所产生的热转换成电能。该预设的温度值包含一温度上限值及一温度下限值；该热电模块例如为致冷芯片。