LED лампи, материали и технология за разсейване на топлината

Разсейването на топлината е важен фактор, влияещ върху интензитета на осветление на LED лампите. Радиаторът може да реши проблема с разсейването на топлината на LED лампите с ниска осветеност, но радиаторът не може да реши проблема с разсейването на топлината на лампите с висока мощност.

За да се постигне идеалният интензитет на осветление, трябва да се използва технология за активно охлаждане, за да се реши топлината, отделяна от компонентите на LED лампата, а някои решения за активно охлаждане, като например вентилатори, нямат толкова дълъг живот, колкото LED лампите.

За да се осигури практично решение за активно охлаждане за LED осветителни тела с висока яркост, технологията за разсейване на топлината трябва да е нискоенергийна и да е приложима за малки осветителни тела с живот, подобен или по-дълъг от този на светлинния източник.

Най-общо казано, според начина, по който топлината се отнема от радиатора, радиаторите могат да бъдат разделени на активно охлаждане и пасивно охлаждане.

Така нареченото пасивно разсейване на топлината означава, че топлината на източника на топлина LED източник на светлина естествено се разсейва във въздуха през радиатора и ефектът на разсейване на топлината е пропорционален на размера на радиатора. Но тъй като разсейва топлината естествено, ефектът, разбира се, е значително намален. Често се използва в оборудване, което не изисква място, или за разсейване на топлина за компоненти, които генерират малко топлина. Например, някои популярни дънни платки също приемат пасивно разсейване на топлината на северния мост.

Активното разсейване на топлината е принудително отнемане на топлината, излъчвана от радиатора чрез вентилатори и друго оборудване за разсейване на топлина. Характеризира се с висока ефективност на разсейване на топлината и малък размер на устройството.

Активното разсейване на топлината може да бъде разделено на разсейване на топлината с въздушно охлаждане, разсейване на топлината с течно охлаждане, разсейване на топлината от топлинни тръби, полупроводниково охлаждане, химическо охлаждане и т.н.

01. Въздушно охлаждане

Въздушното охлаждане е най-разпространеният метод за разсейване на топлината, а освен това е и относително евтин метод. Въздушното охлаждане е по същество използването на вентилатори за отнемане на топлината, абсорбирана от радиатора. Има предимствата на относително ниска цена и удобна инсталация. Въпреки това е силно зависим от околната среда. Например неговата производителност на разсейване на топлината ще бъде силно засегната при повишаване на температурата и овърклок.

02. Течно охлаждане

Разсейването на топлината при течно охлаждане е да отнеме топлината на радиатора чрез принудителна циркулация на течност под задвижването на помпата. В сравнение с въздушното охлаждане, то има предимствата на безшумност, стабилно охлаждане и по-малка зависимост от околната среда. Цената на течното охлаждане е сравнително висока, а инсталацията е сравнително трудна. В същото време се опитайте да следвате инструкциите в ръководството, когато инсталирате, за да получите най-добър ефект на разсейване на топлината. От гледна точка на разходите и лекотата на използване, течното охлаждане обикновено използва вода като течност за топлопроводимост, така че радиаторите за течно охлаждане често се наричат ​​радиатори за водно охлаждане.

03. Охлаждане на топлинна тръба

Топлинната тръба е вид топлопренасящ елемент, който използва напълно принципа на топлопроводимост и свойствата на бърз топлопренос на хладилната среда и пренася топлина чрез изпаряване и кондензация на течността в напълно затворената вакуумна тръба, с изключително висока топлопроводимост и добра изотермичност Площта на топлообмен от двете страни на студената и горещата страна може да се променя произволно, пренос на топлина на дълги разстояния, контрол на температурата и т.н., а топлообменникът, съставен от топлинни тръби, има висока ефективност на топлопренос , компактна структура и малка загуба на съпротивление на течности. предимство. Способността му да провежда топлина далеч надхвърля тази на всеки известен метал.

04. Полупроводниково охлаждане

Полупроводниковото охлаждане е използването на специален полупроводников хладилен чип за генериране на температурна разлика, когато се захранва за охлаждане. Докато топлината в края с висока температура може да бъде ефективно разсеяна, краят с ниска температура ще бъде непрекъснато охлаждан. На всяка полупроводникова частица се генерира температурна разлика и хладилният лист се състои от десетки такива частици в серия, като по този начин се образува температурна разлика на двете повърхности на хладилния лист. Използването на този феномен на температурна разлика, комбинирано с въздушно охлаждане/водно охлаждане за охлаждане на високотемпературния край, може да получи отличен ефект на разсейване на топлината.

Полупроводниковото охлаждане има предимствата на ниска температура на охлаждане и висока надеждност. Температурата на студената повърхност може да достигне под минус 10 градуса, но цената е твърде висока и може да причини късо съединение поради твърде ниска температура. Освен това технологията на полупроводниковите хладилни чипове в момента не е достатъчно зряла. практичен.

05. Химическо охлаждане

Така нареченото химическо охлаждане е използването на някои химически вещества с ултра ниска температура и използването им за абсорбиране на голямо количество топлина при топене, за да се намали температурата. В тази връзка по-често се използва сух лед и течен азот. Например, използването на сух лед може да понижи температурата под минус 20 градуса, а някои по-преувеличени играчи използват течен азот, за да намалят температурата на процесора под минус 100 градуса (теоретично). Разбира се, поради високата цена и кратката продължителност, този метод се среща повече в лаборатории или екстремни овърклокъри.

Най-общо казано, обикновените радиатори с въздушно охлаждане естествено избират метал като материал на радиатора. За избрания материал се надяваме, че има както висока специфична топлина, така и висока топлопроводимост.

Както може да се види от фигурата по-горе, среброто и медта са най-добрите топлопроводници, следвани от златото и алуминия. Тъй като златото и среброто са твърде скъпи, радиаторите в момента са направени главно от алуминий и мед.

Както медната, така и алуминиевата сплав имат своите предимства и недостатъци: медта има добра топлопроводимост, но е по-скъпа, трудна за обработка, твърде тежка, топлинният капацитет на радиатора е малък и лесно се окислява.

От друга страна, чистият алуминий е твърде мек, за да се използва директно, а алуминиевите сплави могат да осигурят достатъчна твърдост. Предимствата на алуминиевата сплав са ниска цена и леко тегло, но топлопроводимостта е по-лоша от медта. Следователно в историята на развитието на радиатора се появиха следните материали:

01. Алуминиев радиатор

Чистият алуминиев радиатор е най-често срещаният радиатор в ранния етап, а производственият му процес е прост и цената е ниска. Досега чистите алуминиеви радиатори все още заемат значителна част от пазара. За да се увеличи площта на разсейване на топлината на неговите перки, най-често използваният метод за обработка на чисти алуминиеви радиатори е технологията за екструдиране на алуминий, а основните показатели за оценка на чист алуминиев радиатор са дебелината на основата на радиатора и щифта -Съотношение на перките.

Pin се отнася за височината на ребрата на радиатора, а Fin се отнася до разстоянието между две съседни перки. Съотношението Pin-Fin е височината на Pin-Pin (без дебелината на основата), разделена на Perka. Колкото по-голямо е съотношението Pin-Fin, толкова по-голяма е ефективната площ на разсейване на топлината на радиатора, което означава по-напреднала технология за екструдиране на алуминий.

02 Меден радиатор

Топлинната проводимост на медта е 1,69 пъти по-голяма от тази на алуминия, така че при еднакви други условия радиаторът от чиста мед може да отстрани топлината от източника на топлина по-бързо. Текстурата на медта обаче е проблем. Много радиатори, рекламирани като "чиста мед", всъщност не са 100 процента мед.

В списъка на медта съдържанието на мед над 99 процента се нарича безкиселинна мед, а следващият клас мед е червена мед със съдържание на мед под 85 процента. Повечето от чистите медни радиатори на пазара в момента имат съдържание на мед между двете. Някои по-нискокачествени радиатори от чиста мед съдържат по-малко от 85 процента мед. Въпреки че цената е много ниска, тяхната топлопроводимост е значително намалена, което се отразява на разсейването на топлината.

Освен това медта има и очевидни недостатъци, като висока цена, трудна обработка и голяма маса на радиаторите възпрепятстват прилагането на изцяло медни радиатори. Твърдостта на червената мед не е толкова добра, колкото тази на алуминиевата сплав AL6063, а изпълнението на определени механични обработки (като нарязване на канали и др.) не е толкова добро, колкото това на алуминия; точката на топене на медта е много по-висока от тази на алуминия, което не е благоприятно за екструдиране.

03. Технология на свързване мед-алуминий

След разглеждане на съответните недостатъци на медта и алуминия, някои радиатори от висок клас на пазара в момента използват производствен процес на комбинация от мед и алуминий. Тези радиатори обикновено използват медни метални основи, докато ребрата за разсейване на топлината са направени от алуминиева сплав. Разбира се, в допълнение към медното дъно, има и методи като използване на медни колони за радиатора, което също е на същия принцип.

С висока топлопроводимост, медната долна повърхност може бързо да абсорбира топлината, отделена от източника на топлина, а алуминиевите ребра могат да бъдат направени във форма, която е най-благоприятна за разсейване на топлината с помощта на сложни средства за процес и осигуряват голям загрейте място за съхранение и го освободете бързо. Намерена е точка на баланс във всички аспекти.