根據(jù)成像要求，相機(jī)可能包含多個CMOS傳感器，以提高分辨率或性能。例如，有新款3D相機(jī)包含四個CMOS傳感器來生成高質(zhì)量3D圖像。更復(fù)雜的3D相機(jī)系統(tǒng)，其內(nèi)部電源可以產(chǎn)生超過60 W的熱量。加上太陽輻射，戶外3D相機(jī)組件往往需要在超過其溫度限制的條件下運行。
因此，這些相機(jī)系統(tǒng)必須冷卻，以最大限度地降低熱量的產(chǎn)生。優(yōu)先考慮將每個CMOS傳感器冷卻到其熱耐受限以下，以優(yōu)化圖像質(zhì)量。這需要具有足夠冷卻能力的解決方案，以高效冷卻四個CMOS傳感器，并將所有敏感電子元件的熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中。
熱像儀對熱噪聲非常敏感。熱像儀檢測的是輻射熱，因此來自無源元件本身的熱量都會影響成像。熱管理系統(tǒng)必須能夠為內(nèi)部組件快速散熱，包括探測器和視頻處理器。高性能熱管理系統(tǒng)使熱像儀能夠以高達(dá)0.025°C的精度檢測熱輻射。
熱像儀的小型化趨勢是影響熱負(fù)荷的另一個重要因素。為了提高性能和功能，現(xiàn)代安防攝像頭往往需要以更小的尺寸配備更多的電子設(shè)備?？臻g限制會在增加熱流密度的同時，對空氣流通帶來負(fù)面影響?？諝饬魍ǖ南拗剖篃峁芾碓O(shè)計變得低效，無法有效冷卻，從而使圖像傳感器溫度高于其最高工作溫度。
熱電器件等冷卻組件也會向散熱路徑增加熱量，這就需要更強(qiáng)大的熱交換器來將熱量散發(fā)到空氣環(huán)境中。氣流的考量非常重要，需要它們充分耗散熱量，以降低熱交換器熱側(cè)的熱阻。風(fēng)扇或液體熱交換器增加了成本，并且需要在空間本已有限的設(shè)計中爭奪空間，這可能會帶來挑戰(zhàn)。
利用珀耳帖效應(yīng)，熱電冷卻器可以有效地為敏感元件散熱
此外，同樣影響氣流的還有組件完全密封的相機(jī)設(shè)計。這樣做是為了使相機(jī)能夠承受水、液體、灰塵或污垢等外部環(huán)境。完全密封的設(shè)計，為熱敏元件的散熱帶來了更大挑戰(zhàn)。大多數(shù)情況下，外殼必須具有熱傳導(dǎo)路徑，如冷板，通過散熱器或熱管傳導(dǎo)熱量。
冷卻重要組件的過程可能會導(dǎo)致其表面低于露點，從而產(chǎn)生冷凝，帶來有害的水分。構(gòu)建保護(hù)性的外部環(huán)境，以防止?jié)駳狻⒗淠推渌獠课廴疚镞M(jìn)入，對于保護(hù)相機(jī)敏感電子元件至關(guān)重要。此外，還必須不惜一切代價避免材料放氣，因為它會污染相機(jī)的鏡頭。在設(shè)計階段，就必須考慮盡量減少可能排氣的材料，如界面材料或?qū)Ь€絕緣材料等。
普通標(biāo)準(zhǔn)散熱器無法將設(shè)備冷卻到環(huán)境溫度以下，因而不能作為獨立裝置滿足熱像儀的需求，為其提供溫度控制。熱電冷卻器等主動熱電設(shè)備與無源熱交換器結(jié)合使用，可以為熱像儀探測器提供局部冷卻。熱電冷卻器利用珀耳帖效應(yīng)產(chǎn)生溫差，從熱交換器熱側(cè)溫度測量，可將探測器溫度降低約40°C。
然后，熱量需要通過散熱器、風(fēng)扇等散熱裝置傳遞到周圍的空氣中（這個過程會增加能耗）。但是，利用風(fēng)扇確保熱側(cè)散熱器不會飽和至關(guān)重要。否則，熱量會回流到器件端，導(dǎo)致升溫。顯然，需要對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化以提高散熱性能系數(shù)。
隨著政府和私人安全機(jī)構(gòu)對視頻監(jiān)控的應(yīng)用增長，戶外攝像頭的用量大幅增加
由于標(biāo)準(zhǔn)熱電器件無法在高溫室外應(yīng)用中高效運行，因此在熱像儀應(yīng)用中對成像探測器進(jìn)行局部冷卻并非易事。在高溫下，用于構(gòu)建熱電器件的材料（包括焊料和銅母線），會擴(kuò)散到熱電器件中。這將導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)熱電器件最終失效。
熱電冷卻器解決方案
下一代熱電冷卻器將具有堅固的結(jié)構(gòu)，使其能夠應(yīng)對惡劣的應(yīng)用環(huán)境。有些熱電冷卻器可以在高達(dá)150°C的溫度下運行，這超過大多數(shù)室外應(yīng)用。
下一代熱電冷卻器采用了碲化鉍半導(dǎo)體材料和導(dǎo)熱氧化鋁陶瓷，與傳統(tǒng)熱電冷卻器相比，可將冷卻能力提高10%。與標(biāo)準(zhǔn)熱電材料相比，這些固態(tài)熱泵具有更高的熱絕緣屏障，可將溫差（ΔT）提高5 K。增強(qiáng)的熱電材料加上堅固的結(jié)構(gòu)，可以防止下一代熱電冷卻器在高溫環(huán)境中的性能退化，這是當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)熱電冷卻器的常見問題。
熱電冷卻器可將關(guān)鍵的CMOS傳感器溫度相對散熱器的熱側(cè)溫度降低約40°C
