LED lampas siltuma izkliedes materiāli un tehnoloģija

Siltuma izkliede ir svarīgs faktors, kas ietekmē LED spuldžu apgaismojuma intensitāti. Siltuma izlietne var atrisināt zema apgaismojuma LED lampu siltuma izkliedes problēmu, bet siltuma izlietne nevar atrisināt lieljaudas lampu siltuma izkliedes problēmu.

Lai sasniegtu ideālu apgaismojuma intensitāti, LED lampu komponentu izdalītā siltuma atrisināšanai jāizmanto aktīvās dzesēšanas tehnoloģija, un dažiem aktīvās dzesēšanas risinājumiem, piemēram, ventilatoriem, nav tik ilgs kalpošanas laiks kā LED lampām.

Lai nodrošinātu praktisku aktīvās dzesēšanas risinājumu augsta spilgtuma LED gaismekļiem, siltuma izkliedes tehnoloģijai ir jābūt zemas enerģijas patēriņam un jāpiemēro maziem gaismekļiem, kuru kalpošanas laiks ir līdzīgs vai ilgāks par gaismas avota kalpošanas laiku.

Vispārīgi runājot, atkarībā no tā, kā siltums tiek noņemts no siltuma izlietnes, siltuma izlietnes var iedalīt aktīvā dzesēšanā un pasīvā dzesēšanā.

Tā sauktā pasīvā siltuma izkliede nozīmē, ka siltuma avota LED gaismas avota siltums dabiski tiek izkliedēts gaisā caur siltuma izlietni, un siltuma izkliedes efekts ir proporcionāls siltuma izlietnes izmēram. Bet, tā kā tas dabiski izkliedē siltumu, efekts, protams, ir ievērojami samazināts. To bieži izmanto iekārtās, kurām nav nepieciešama vieta, vai siltuma izkliedēšanai komponentiem, kas rada maz siltuma. Piemēram, dažas populāras mātesplates izmanto arī pasīvo siltuma izkliedi uz ziemeļu tilta.

Aktīvā siltuma izkliedēšana ir paredzēta siltuma izkliedētāja izdalītā siltuma piespiedu noņemšanai caur ventilatoriem un citām siltuma izkliedes iekārtām. To raksturo augsta siltuma izkliedes efektivitāte un mazs ierīces izmērs.

Aktīvo siltuma izkliedi var iedalīt gaisa dzesēšanas siltuma izkliedēšanā, ar šķidrumu dzesētā siltuma izkliedēšanā, siltuma caurules siltuma izkliedēšanā, pusvadītāju saldēšanā, ķīmiskajā dzesēšanā un tā tālāk.

01. Gaisa dzesēšana

Gaisa dzesēšana ir visizplatītākā siltuma izkliedes metode, un tā ir arī salīdzinoši lēta metode. Gaisa dzesēšana būtībā ir ventilatoru izmantošana, lai noņemtu siltumu, ko absorbē siltuma izlietne. Tā priekšrocības ir salīdzinoši zemā cena un ērta uzstādīšana. Tomēr tas ir ļoti atkarīgs no vides. Piemēram, tā siltuma izkliedes veiktspēju ievērojami ietekmēs temperatūras paaugstināšanās un pārspīlēšana.

02. Šķidruma dzesēšana

Šķidruma dzesēšanas siltuma izkliede ir paredzēta siltuma izlietnes siltuma noņemšanai, izmantojot piespiedu šķidruma cirkulāciju zem sūkņa piedziņas. Salīdzinot ar gaisa dzesēšanu, tai ir klusuma, stabilas dzesēšanas un mazākas atkarības no vides priekšrocības. Šķidruma dzesēšanas cena ir salīdzinoši augsta, un uzstādīšana ir salīdzinoši apgrūtinoša. Vienlaikus instalēšanas laikā mēģiniet ievērot rokasgrāmatā sniegtos norādījumus, lai iegūtu vislabāko siltuma izkliedes efektu. Izmaksu un lietošanas vienkāršības apsvērumu dēļ šķidruma dzesēšana parasti izmanto ūdeni kā siltuma vadīšanas šķidrumu, tāpēc šķidruma dzesēšanas radiatorus bieži sauc par ūdens dzesēšanas siltuma izlietnēm.

03. Siltuma caurules dzesēšana

Siltuma caurule ir sava veida siltuma pārneses elements, kas pilnībā izmanto siltuma vadīšanas principu un dzesēšanas līdzekļa ātrās siltuma pārneses īpašības un pārnes siltumu caur šķidruma iztvaikošanu un kondensāciju pilnībā noslēgtā vakuuma caurulē, ar ārkārtīgi augsta siltumvadītspēja un laba izotermiskā Siltuma pārneses laukumu abās aukstās un karstās puses pusēs var patvaļīgi mainīt, siltuma pārnesi lielos attālumos, temperatūras regulēšanu utt., Un siltummainim, kas sastāv no siltuma caurulēm, ir augsta siltuma pārneses efektivitāte , kompakta struktūra un neliels šķidruma pretestības zudums. priekšrocība. Tā spēja vadīt siltumu ievērojami pārsniedz jebkura zināmā metāla spējas.

04. Pusvadītāju saldēšana

Pusvadītāju dzesēšanai ir izmantot īpašu pusvadītāju saldēšanas mikroshēmu, lai radītu temperatūras starpību, kad tiek darbināta dzesēšana. Kamēr siltumu augstās temperatūras galā var efektīvi izkliedēt, zemās temperatūras galu nepārtraukti atdzesēs. Temperatūras starpība tiek ģenerēta uz katras pusvadītāja daļiņas, un dzesēšanas loksne sastāv no desmitiem šādu daļiņu virknē, tādējādi veidojot temperatūras starpību uz abām dzesēšanas loksnes virsmām. Izmantojot šo temperatūras starpības fenomenu kopā ar gaisa dzesēšanu/ūdens dzesēšanu, lai atdzesētu augstas temperatūras galu, var iegūt lielisku siltuma izkliedes efektu.

Pusvadītāju saldēšanas priekšrocības ir zema dzesēšanas temperatūra un augsta uzticamība. Aukstās virsmas temperatūra var sasniegt mīnus 10 grādus, taču izmaksas ir pārāk augstas, un tas var izraisīt īssavienojumu pārāk zemas temperatūras dēļ. Turklāt pusvadītāju saldēšanas mikroshēmu tehnoloģija pašlaik nav pietiekami nobriedusi. praktiski.

05. Ķīmiskā saldēšana

Tā sauktā ķīmiskā saldēšana ir dažu īpaši zemas temperatūras ķīmisko vielu izmantošana, un to izmantošana, lai absorbētu lielu daudzumu siltuma, kausējot, lai samazinātu temperatūru. Šajā sakarā biežāk tiek izmantots sausais ledus un šķidrais slāpeklis. Piemēram, sausā ledus izmantošana var pazemināt temperatūru zem mīnus 20 grādiem, un daži pārspīlētāki spēlētāji izmanto šķidro slāpekli, lai pazeminātu CPU temperatūru zem mīnus 100 grādiem (teorētiski). Protams, augstās cenas un īsā ilguma dēļ šī metode ir vairāk redzama laboratorijās vai ekstrēmos overclockeros.

Vispārīgi runājot, parastās ar gaisu dzesējamās siltuma izlietnes dabiski izvēlas metālu kā siltuma izlietnes materiālu. Izvēlētajam materiālam ir cerība, ka tam ir gan augsts īpatnējais siltums, gan augsta siltumvadītspēja.

Kā redzams no attēla, vislabākie siltumvadītāji ir sudrabs un varš, kam seko zelts un alumīnijs. Tā kā zelts un sudrabs ir pārāk dārgi, siltuma izlietnes pašlaik galvenokārt ir izgatavotas no alumīnija un vara.

Gan vara, gan alumīnija sakausējumam ir savas priekšrocības un trūkumi: varam ir laba siltumvadītspēja, bet tas ir dārgāks, grūtāk apstrādājams, pārāk smags, siltuma izlietnes siltumietilpība ir maza, un tas ir viegli oksidējams.

No otras puses, tīrs alumīnijs ir pārāk mīksts, lai to izmantotu tieši, un alumīnija sakausējumi var nodrošināt pietiekamu cietību. Alumīnija sakausējuma priekšrocības ir zemā cena un nelielais svars, bet siltumvadītspēja ir sliktāka nekā vara. Tāpēc siltuma izlietnes attīstības vēsturē ir parādījušies šādi materiāli:

01. Alumīnija siltuma izlietne

Tīra alumīnija siltuma izlietne ir visizplatītākā siltuma izlietne agrīnā stadijā, un tās ražošanas process ir vienkāršs un izmaksas ir zemas. Līdz šim tīra alumīnija siltuma izlietnes joprojām aizņem ievērojamu tirgus daļu. Lai palielinātu spuru siltuma izkliedes laukumu, visbiežāk izmantotā tīra alumīnija siltuma izlietņu apstrādes metode ir alumīnija ekstrūzijas tehnoloģija, un galvenie rādītāji tīra alumīnija siltuma izlietnes novērtēšanai ir siltuma izlietnes pamatnes biezums un tapa. -Spuras attiecība.

Tapa attiecas uz siltuma izlietnes spuru augstumu, un Fin attiecas uz attālumu starp divām blakus esošām spurām. Pin-Fin attiecība ir tapas augstums (izņemot pamatnes biezumu), dalīts ar spuru. Jo lielāka ir Pin-Fin attiecība, jo lielāks ir siltuma izlietnes efektīvā siltuma izkliedes laukums, kas nozīmē, ka alumīnija ekstrūzijas tehnoloģija ir progresīvāka.

02 Vara siltuma izlietne

Vara siltumvadītspēja ir 1,69 reizes lielāka nekā alumīnija, tāpēc, ja citi apstākļi ir vienādi, tīra vara siltuma izlietne var ātrāk noņemt siltumu no siltuma avota. Tomēr vara tekstūra ir problēma. Daudzas siltuma izlietnes, kas reklamētas kā "tīrs varš", patiesībā nav 100% vara.

Vara sarakstā vara saturs, kas pārsniedz 99 procentus, tiek saukts par bezskābes varu, un nākamā vara šķira ir sarkanais varš, kura vara saturs ir mazāks par 85 procentiem. Lielākajai daļai tirgū pieejamo tīra vara siltuma izlietņu pašlaik ir vara saturs starp tiem. Dažas zemākas kvalitātes tīra vara siltuma izlietnes satur mazāk nekā 85 procentus vara. Lai gan izmaksas ir ļoti zemas, to siltumvadītspēja ir ievērojami samazināta, kas ietekmē siltuma izkliedi.

Turklāt varam ir arī acīmredzami trūkumi, piemēram, augstās izmaksas, sarežģīta apstrāde un liela siltuma izlietņu masa neļauj izmantot tikai vara radiatorus. Sarkanā vara cietība nav tik laba kā alumīnija sakausējuma AL6063, un noteiktas mehāniskās apstrādes (piemēram, rievošanas utt.) veiktspēja nav tik laba kā alumīnija; vara kušanas temperatūra ir daudz augstāka nekā alumīnija, kas nav labvēlīga ekstrūzijai.

03. Vara-alumīnija līmēšanas tehnoloģija

Ņemot vērā attiecīgos vara un alumīnija trūkumus, dažas augstas klases siltuma izlietnes tirgū pašlaik izmanto vara un alumīnija kombinēto ražošanas procesu. Šīs siltuma izlietnes parasti izmanto vara metāla pamatnes, savukārt siltuma izkliedes spuras ir izgatavotas no alumīnija sakausējuma. Protams, papildus vara dibenam ir arī tādas metodes kā vara balstu izmantošana siltuma izlietnei, kas arī ir tāds pats princips.

Ar augstu siltumvadītspēju vara apakšējā virsma var ātri absorbēt siltuma avota izdalīto siltumu, un alumīnija spuras ar sarežģītu procesa līdzekļu palīdzību var izveidot tādā formā, kas ir vislabvēlīgākā siltuma izkliedei, un nodrošina lielu siltuma uzglabāšanas vietu un ātri atlaidiet to. Līdzsvara punkts ir atrasts visos aspektos.