سیستم کولینگ لیزر تیتانیوم

(TEC) قطعه خنک کننده هندپیس دستگاه لیزر مواهای زائد تیتانیوم

 تاریخچه:

شخصی به نام چارلز پلتیر در سال 1834 کشف کرد که با عبور دادن جریان الکتریکی از بین اتصال دو فلز با جنس مخالف می تواند باعث تغییرات دمایی شود.به این پدیده اثر پلتیر گفته شد.در زمان های بعد از چارلز پلتیر دانشمندی به نام امیل لنز فهمید برای ایجاد تغییرات دمایی در حد دمای یخ زدن آب باید جریان را از بین اتصال دو فلز بیسموت - آنیموان انتقال داد و با تعویض جهات انتقال جریان می توان دمایی در حد دمای ذوب یخ به وجود آورد.

 امروزه این قطعه تحت نام TEC در ابعاد و اندازه های مختلف در بازار موجود است.  

موارد استفاده از المان های خنک کننده یا صفحات TE

از قطعه TEC برای ساخت تجهیزات خنک کننده و هندپیس لیزر موهای زائد تیتانیوم و دستگاه های نگهداری مواد غذایی و .... استفاده میشود.

در قطعه TEC پایه های ترموالکتریک از نظر حرارتی به صورت موازی و از نظر الکتریکی به صورت سری هستند.

نگاهی به ساختمان داخلی صفحات TEC :

 در ساخت TEC  دو نیمه هادی متفاوت، یکی از نوع n و دیگری از نوع p استفاده می شود چرا که دو نیمه هادی باید چگالی الکترونی متفاوتی داشته باشند. ستون های نیمه هادی از نوعp  nبه صورت حرارتی موازی با یکدیگر و به صورت الکتریکی به صورت سری قرار می گیرند و با یک صفحه رسانای حرارتی در هر طرف که معمولاً سرامیکی است به هم متصل می شوند و دیگر نیاز به یک عایق جداگانه نیاز ندارند.زمانی که یک ولتاژ به انتهای آزاد دو نیمه هادی اعمال شود جریان DC در محل اتصال نیمه هادی ها جریان می یابد و باعث اختلاف دما در سر سرامیکی TEC می شود.طرف دارای صفحه خنک کننده گرما را جذب کرده و سپس توسط نیمه هادی به طرف دیگر دستگاه انتقال می یابد.

مزایای استفاده از المان های خنک کننده :

* دستگاه هایی که از طریق قطعه TEC  ایجاد سرما میکنند مانند یخچال ها به کمپرسور نیاز ندارند به همین دلیل کم حجم هستند و وزن پایینی دارند. مانند سیستم خنک کنندگی هندپیس لیزر موهای زائد تیتانیوم.

* برخلاف دیگر دستگاه های سرمایشی صفحات TEC دارای گاز های مخربی مثل فریون هستند و به همین دلیل کاملا سازگار با محیط زیست می باشند.

* قطعه TECدارای بخش مکانیکی نیست به همین خاطر تولید سرما کاملا بدون صدا و ایجاد نویز است.

* نگهداری ارزان

* عمر طولانی

معایب ماژول های TEC

مصرف انرژی بالای المان های سرد کننده بزرگترین مشکل آن هاست . به همین دلیل راندمان این قطعات پایین می باشد

 به دلیل محدودیت توانایی قطعات TEC در سرد کردن دما این قطعه در دماهای بالا نمیتواند به نتیجه مطلوب خود دست بیابند

پارامترهای مهم هنگام خرید المان خنک کننده

پارامتر های حائز اهمیت در هنگام خرید TEC

* جریان

* تعداد طبقه ها                                             

* سایز TEC

* تعداد زوج های نیمه هادی

علاوه بر موارد ذکر شده بر روی عکس برای خرید یک قطعه TEC باید به چند نکته دیگر نیز توجه کنید :  

Tmaxاین پارامتر بیانگر حداکثر اختلاف دمای ایجاد شده توسط TEC را بیان می کند . این مقدار را می توان در دیتاشیت المان خنک کننده بررسی کرد. برای مثال در نظر بگیرید در یک TEC این مقدار برای TEC1-12706 برابر 60 درجه باشد.آیا این به این معنی می باشد که اگر یک صفحه TEC را در یک محیط گرم روشن کنیم اختلاف دمای 60 درجه بین دو طرف آن ایجاد می شود؟ متاسفانه این شرایط امکان پذیر نیست چرا که ، این برای شرایط ایده آل است و در عمل تقریبا امکان پذیر نیست.برای به وجود آوردن همچین شرایطی فاکتورهای متفاوتی تاثیر می گذارند.حداکثر اختلاف دما زمانی ایجاد می شود که هیچ گرمایی از سمت گرم به سمت سرد منتقل نشود که این کار در عمل تقریبا امکان پذیر نمی باشد

Vmax 

این پارامتر حداکثر ولتاژ قابل اتصال به TEC را نشان می دهد که این مقدار معمولا 12 ولت می باشد

Imax 

این پارامتر نشان دهنده حداکثر جریان مصرفی المان خنک کننده می باشد. TEC های بازارجریان مصرفی متفاوتی دارند که معمولا بین 4 تا 20 آمپر متغیر است

TEG چیست؟

قطعه  TEG کوتاه شده عبارت Thermo-Electric Generator است. عملکرد این قطعه کاملا برعکس با TEC می باشد. یعنی اختلاف دمای بین دو سطح را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند. به این ترتیب با اعمال یک اختلاف دمایی در سطح سرامیکی قطعه، خروجی این قطعه یک جریان الکتریکی خواهد بود. این قطعه در ابعاد مختلف برای مصارف گوناگون طراحی و تولید می‌شود

با توجه به مواردی که در بالا گفتیم قطعه خنک کننده سر هندپیس لیزر قطعه ای با اهمیت بالا در دستگاه لیزر می باشد که بوسیله خنک کردن سر هندپیس باعث کاهش درد هنگام لیزر و جلوگیری از داغ شدن سر هندپیس می شود