Materiály a technologie LED žárovek pro odvod tepla

Odvod tepla je důležitým faktorem ovlivňujícím intenzitu osvětlení LED svítidel. Chladič může vyřešit problém rozptylu tepla LED žárovek s nízkou svítivostí, ale chladič nemůže vyřešit problém rozptylu tepla vysoce výkonných žárovek.

Aby bylo dosaženo ideální intenzity osvětlení, musí být použita technologie aktivního chlazení, která řeší teplo uvolňované součástmi LED lampy a některá řešení aktivního chlazení, jako jsou ventilátory, nemají tak dlouhou životnost jako LED lampy.

Aby bylo možné poskytnout praktické řešení aktivního chlazení pro vysoce svítivá LED svítidla, musí být technologie odvodu tepla nízkoenergetická a použitelná pro malá svítidla s životností podobnou nebo delší než má světelný zdroj.

Obecně lze říci, že podle způsobu odvádění tepla z chladiče lze chladiče rozdělit na aktivní chlazení a pasivní chlazení.

Takzvaný pasivní odvod tepla znamená, že teplo tepelného zdroje LED světelného zdroje se přirozeně odvádí do vzduchu přes chladič a efekt odvodu tepla je úměrný velikosti chladiče. Ale protože odvádí teplo přirozeně, účinek je samozřejmě značně snížen. Často se používá v zařízeních, která nevyžadují prostor, nebo k odvodu tepla pro komponenty, které generují málo tepla. Například některé populární základní desky také využívají pasivní odvod tepla na severním můstku.

Aktivní odvod tepla má násilně odebírat teplo vyzařované chladičem prostřednictvím ventilátorů a dalších zařízení pro odvod tepla. Vyznačuje se vysokou účinností odvodu tepla a malou velikostí zařízení.

Aktivní odvod tepla lze rozdělit na vzduchem chlazený odvod tepla, kapalinou chlazený odvod tepla, odvod tepla tepelným potrubím, chlazení polovodičů, chemické chlazení atd.

01. Chlazení vzduchem

Chlazení vzduchem je nejběžnější způsob odvodu tepla a je to také relativně levná metoda. Chlazení vzduchem je v podstatě použití ventilátorů, které odvádějí teplo absorbované chladičem. Má výhody relativně nízké ceny a pohodlné instalace. Je však velmi závislý na prostředí. Například jeho výkon v oblasti odvodu tepla bude značně ovlivněn zvýšením teploty a přetaktováním.

02. Chlazení kapalinou

Odvod tepla chlazení kapalinou má odebírat teplo chladiče nuceným oběhem kapaliny pod pohonem čerpadla. Oproti vzduchovému chlazení má výhody tichosti, stabilního chlazení a menší závislosti na prostředí. Cena kapalinového chlazení je poměrně vysoká a instalace je poměrně problematická. Zároveň se snažte při instalaci řídit pokyny v návodu, abyste dosáhli co nejlepšího efektu odvodu tepla. S ohledem na cenu a snadnost použití používá kapalinové chlazení obvykle vodu jako kapalinu vedoucí teplo, takže chladiče kapalinového chlazení se často nazývají chladiče vodního chlazení.

03. Chlazení heatpipe

Tepelná trubice je druh teplosměnného prvku, který plně využívá princip vedení tepla a vlastnosti rychlého přenosu tepla chladicího média a přenáší teplo odpařováním a kondenzací kapaliny ve zcela uzavřené vakuové trubici s extrémně vysoká tepelná vodivost a dobrá izoterma Teplosměnnou plochu na obou stranách studené a teplé strany lze libovolně měnit, dálkový přenos tepla, regulace teploty atd., výměník tepla složený z tepelných trubic má vysokou účinnost přenosu tepla , kompaktní struktura a malá ztráta odporu tekutin. výhoda. Jeho schopnost vést teplo daleko převyšuje schopnost jakéhokoli známého kovu.

04. Chlazení polovodičů

U polovodičového chlazení se používá speciální polovodičový chladicí čip ke generování teplotního rozdílu, když je napájen k chlazení. Dokud lze teplo na vysokoteplotním konci účinně odvádět, nízkoteplotní konec bude nepřetržitě ochlazován. Na každé polovodičové částici je generován teplotní rozdíl a chladicí deska je složena z desítek takových částic v sérii, čímž se vytváří teplotní rozdíl na dvou površích chladicí desky. Použitím tohoto jevu rozdílu teplot v kombinaci s chlazením vzduchem/chlazením vodou k ochlazení vysokoteplotního konce lze dosáhnout vynikajícího efektu rozptylu tepla.

Polovodičové chlazení má výhody nízké chladicí teploty a vysoké spolehlivosti. Teplota studeného povrchu může dosáhnout pod -10 stupňů, ale cena je příliš vysoká a může způsobit zkrat kvůli příliš nízké teplotě. Navíc technologie polovodičových chladicích čipů není v současnosti dostatečně vyspělá. praktický.

05. Chemické chlazení

Takzvané chemické chlazení spočívá v použití některých ultranízkoteplotních chemických látek a jejich použití k absorpci velkého množství tepla při tavení ke snížení teploty. V tomto ohledu je častější použití suchého ledu a kapalného dusíku. Například použití suchého ledu může snížit teplotu pod minus 20 stupňů a někteří přehnanější hráči používají kapalný dusík ke snížení teploty CPU pod minus 100 stupňů (teoreticky). Samozřejmě, kvůli vysoké ceně a krátkému trvání je tato metoda více k vidění v laboratořích nebo extrémních overclockerech.

Obecně řečeno, běžné vzduchem chlazené chladiče přirozeně volí kov jako materiál chladiče. U zvoleného materiálu se předpokládá, že má jak vysoké měrné teplo, tak vysokou tepelnou vodivost.

Jak je vidět z obrázku výše, nejlepšími tepelnými vodiči jsou stříbro a měď, následované zlatem a hliníkem. Vzhledem k tomu, že zlato a stříbro jsou příliš drahé, jsou chladiče v současné době převážně vyrobeny z hliníku a mědi.

Měď i slitina hliníku mají své výhody a nevýhody: měď má dobrou tepelnou vodivost, ale je dražší, obtížně zpracovatelná, příliš těžká, tepelná kapacita chladiče je malá a snadno se oxiduje.

Na druhou stranu je čistý hliník příliš měkký na to, aby byl použit přímo, a slitiny hliníku mohou poskytnout dostatečnou tvrdost. Výhodou hliníkové slitiny je nízká cena a nízká hmotnost, ale tepelná vodivost je horší než u mědi. Proto se v historii vývoje chladiče objevily následující materiály:

01. Hliníkový chladič

Čistý hliníkový chladič je nejběžnějším chladičem v rané fázi a jeho výrobní proces je jednoduchý a náklady jsou nízké. Čistě hliníkové chladiče zatím stále zabírají značnou část trhu. Aby se zvýšila plocha rozptylu tepla jeho žeber, nejběžněji používanou metodou zpracování chladičů z čistého hliníku je technologie vytlačování hliníku a hlavními ukazateli pro hodnocení chladiče z čistého hliníku jsou tloušťka základny chladiče a čepu. - Poměr ploutví.

Pin odkazuje na výšku žeber chladiče a Fin odkazuje na vzdálenost mezi dvěma sousedními žebry. Poměr Pin-Fin je výška čepu (bez tloušťky základny) dělená žebrem. Čím větší je poměr Pin-Fin, tím větší je efektivní plocha pro odvod tepla chladiče, což znamená, že pokročilejší technologie vytlačování hliníku.

02 Měděný chladič

Tepelná vodivost mědi je 1,69krát vyšší než tepelná vodivost hliníku, takže za předpokladu, že ostatní podmínky jsou stejné, může chladič z čisté mědi rychleji odvádět teplo ze zdroje tepla. Problémem je však textura mědi. Mnoho chladičů inzerovaných jako "čistá měď" není ve skutečnosti 100% mědí.

V seznamu mědi se obsah mědi vyšší než 99 procent nazývá měď bez kyselin a další třídou mědi je červená měď s obsahem mědi nižším než 85 procent. Většina čistých měděných chladičů na trhu má v současnosti obsah mědi mezi těmito dvěma. Některé méně kvalitní chladiče z čisté mědi obsahují méně než 85 procent mědi. Přestože jsou náklady velmi nízké, jejich tepelná vodivost je značně snížena, což ovlivňuje odvod tepla.

Kromě toho má měď také zjevné nevýhody, jako je vysoká cena, obtížné zpracování a velká hmotnost chladičů brání použití celoměděných chladičů. Tvrdost červené mědi není tak dobrá jako u hliníkové slitiny AL6063 a výkon určitého mechanického zpracování (jako je drážkování atd.) není tak dobrý jako u hliníku; teplota tavení mědi je mnohem vyšší než teplota tavení hliníku, což není vhodné pro vytlačování.

03. Technologie lepení měď-hliník

Po zvážení příslušných nedostatků mědi a hliníku některé špičkové chladiče na trhu v současné době používají výrobní proces v kombinaci měď-hliník. Tyto chladiče obvykle používají měděné kovové základny, zatímco žebra pro odvod tepla jsou vyrobena z hliníkové slitiny. Samozřejmě kromě měděného dna existují i ​​metody jako použití měděných sloupků pro chladič, což je také stejný princip.

S vysokou tepelnou vodivostí může měděný spodní povrch rychle absorbovat teplo uvolněné zdrojem tepla a hliníková žebra mohou být vyrobena do tvaru, který nejvíce přispívá k rozptylu tepla pomocí složitých procesních prostředků a poskytují velký akumulační prostor tepla a rychle jej uvolněte. Ve všech aspektech byl nalezen rovnovážný bod.