LED-lampor värmeavledning material och teknik

Värmeavledning är en viktig faktor som påverkar ljusintensiteten hos LED-lampor. En kylfläns kan lösa värmeavledningsproblemet för LED-lampor med låg belysning, men en kylfläns kan inte lösa värmeavledningsproblemet för högeffektslampor.

För att uppnå den ideala ljusintensiteten måste aktiv kylteknik användas för att lösa värmen som frigörs av LED-lampans komponenter, och vissa aktiva kyllösningar som fläktar har inte lika lång livslängd som LED-lampor.

För att kunna erbjuda en praktisk aktiv kyllösning för LED-armaturer med hög ljusstyrka måste värmeavledningstekniken vara lågenergisk och kunna tillämpas på små armaturer med en livslängd som liknar eller längre än ljuskällans livslängd.

Generellt sett, beroende på hur värme tas bort från kylflänsen, kan kylflänsar delas in i aktiv kyla och passiv kyla.

Den så kallade passiva värmeavledningen innebär att värmen från värmekällans LED-ljuskälla naturligt avleds i luften genom kylflänsen, och värmeavledningseffekten är proportionell mot kylflänsens storlek. Men eftersom det leder bort värmen naturligt minskar naturligtvis effekten kraftigt. Det används ofta i utrustning som inte kräver plats, eller för att avleda värme för komponenter som genererar lite värme. Till exempel använder vissa populära moderkort även passiv värmeavledning på norra bron.

Aktiv värmeavledning är att med tvång ta bort värmen som avges av kylflänsen genom fläktar och annan värmeavledningsutrustning. Den kännetecknas av hög värmeavledningseffektivitet och liten enhetsstorlek.

Aktiv värmeavledning kan delas in i luftkyld värmeavledning, vätskekyld värmeavledning, värmeledningsvärmeavledning, halvledarkylning, kemisk kylning och så vidare.

01. Luftkylning

Luftkylning är den vanligaste värmeavledningsmetoden, och det är också en relativt billig metod. Luftkylning är i huvudsak användningen av fläktar för att ta bort värmen som absorberas av kylflänsen. Det har fördelarna med relativt lågt pris och bekväm installation. Det är dock mycket beroende av miljön. Till exempel kommer dess värmeavledningsprestanda att påverkas kraftigt när temperaturen stiger och överklockning.

02. Vätskekylning

Vätskekylande värmeavledning är att ta bort värmen från kylflänsen genom forcerad cirkulation av vätska under pumpens drivning. Jämfört med luftkylning har den fördelarna med tystnad, stabil kylning och mindre beroende av miljön. Priset på vätskekylning är relativt högt, och installationen är relativt besvärlig. Försök samtidigt att följa instruktionerna i manualen vid installation för att få bästa värmeavledningseffekt. Med hänsyn till kostnad och användarvänlighet använder vätskekylning vanligtvis vatten som värmeledningsvätska, så vätskekylande kylflänsar kallas ofta vattenkylande kylflänsar.

03. Värmerörskylning

Värmeröret är ett slags värmeöverföringselement, som till fullo utnyttjar värmeledningsprincipen och kylmediets snabba värmeöverföringsegenskaper, och överför värme genom avdunstning och kondensation av vätskan i det helt slutna vakuumröret, med extremt hög värmeledningsförmåga och bra isotermisk Värmeöverföringsarean på båda sidor om den kalla och varma sidan kan ändras godtyckligt, långdistansvärmeöverföring, temperaturkontroll etc., och värmeväxlaren som består av värmerör har hög värmeöverföringseffektivitet , kompakt struktur och liten vätskemotståndsförlust. fördel. Dess förmåga att leda värme överstiger vida den hos någon känd metall.

04. Halvledarkylning

Halvledarkylning är att använda ett speciellt halvledarkylningschip för att generera temperaturskillnad när den aktiveras för att kyla. Så länge som värmen vid högtemperaturänden effektivt kan avledas, kyls lågtemperaturänden kontinuerligt. En temperaturskillnad genereras på varje halvledarpartikel, och ett kylark är sammansatt av dussintals sådana partiklar i serie, och bildar därigenom en temperaturskillnad på kylarkets två ytor. Genom att använda detta temperaturskillnadsfenomen, kombinerat med luftkylning/vattenkylning för att kyla den höga temperaturänden, kan en utmärkt värmeavledningseffekt uppnås.

Halvledarkylning har fördelarna med låg kyltemperatur och hög tillförlitlighet. Temperaturen på den kalla ytan kan nå under minus 10 grader, men kostnaden är för hög, och det kan orsaka kortslutning på grund av för låg temperatur. Dessutom är teknologin för halvledarkylchips inte tillräckligt mogen för närvarande. praktisk.

05. Kemisk kylning

Den så kallade kemiska kylningen är att använda vissa kemiska ämnen med ultralåg temperatur, och använda dem för att absorbera en stor mängd värme vid smältning för att sänka temperaturen. I detta avseende är användningen av torris och flytande kväve vanligare. Användning av torris kan till exempel sänka temperaturen under minus 20 grader, och vissa mer överdrivna spelare använder flytande kväve för att sänka CPU-temperaturen under minus 100 grader (teoretiskt). Naturligtvis, på grund av det höga priset och korta varaktigheten, är denna metod mer sedd i labb eller extrema överklockare.

Generellt sett väljer vanliga luftkylda kylflänsar naturligtvis metall som material i kylflänsen. För det valda materialet hoppas man att det har både hög specifik värme och hög värmeledningsförmåga.

Som framgår av figuren ovan är silver och koppar de bästa värmeledarna, följt av guld och aluminium. Eftersom guld och silver är för dyra tillverkas kylflänsar för närvarande främst av aluminium och koppar.

Både koppar och aluminiumlegering har sina egna fördelar och nackdelar: koppar har god värmeledningsförmåga, men den är dyrare, svår att bearbeta, för tung, värmekapaciteten hos kylflänsen är liten och den är lätt att oxidera.

Å andra sidan är rent aluminium för mjukt för att användas direkt, och aluminiumlegeringar kan ge tillräcklig hårdhet. Fördelarna med aluminiumlegering är lågt pris och låg vikt, men värmeledningsförmågan är sämre än koppar. Därför har följande material dykt upp i historien om kylflänsutveckling:

01. Aluminium kylfläns

Den rena aluminium kylflänsen är den vanligaste kylflänsen i det tidiga skedet, och dess tillverkningsprocess är enkel och kostnaden är låg. Än så länge upptar rena kylflänsar av aluminium fortfarande en betydande del av marknaden. För att öka värmeavledningsytan för dess fenor är den vanligaste bearbetningsmetoden för kylflänsar av rent aluminium aluminiumsträngsprutningsteknik, och de viktigaste indikatorerna för att utvärdera en kylfläns av rent aluminium är tjockleken på kylflänsens bas och stiftet. -Finförhållande.

Pin hänvisar till höjden på kylflänsens fenor, och Fin hänvisar till avståndet mellan två intilliggande fenor. Pin-Fin-förhållandet är höjden på stiftet (exklusive tjockleken på basen) dividerat med fenan. Ju större Pin-Fin-förhållandet betyder, desto större är kylflänsens effektiva värmeavledningsyta, vilket innebär att desto mer avancerad aluminiumextruderingsteknik.

02 Kylfläns av koppar

Värmeledningsförmågan för koppar är 1,69 gånger den för aluminium, så under förutsättningen att andra förhållanden är desamma kan en ren kopparkylfläns ta bort värme från värmekällan snabbare. Koppars struktur är dock ett problem. Många kylflänsar som annonseras som "ren koppar" är faktiskt inte 100 procent koppar.

I listan över koppar kallas kopparhalten på mer än 99 procent syrafri koppar, och nästa kopparkvalitet är röd koppar med en kopparhalt på mindre än 85 procent. De flesta kylflänsar av ren koppar på marknaden har för närvarande en kopparhalt mellan de två. Vissa sämre kylflänsar av ren koppar innehåller mindre än 85 procent koppar. Även om kostnaden är mycket låg, reduceras deras värmeledningsförmåga kraftigt, vilket påverkar värmeavledning.

Dessutom har koppar också uppenbara nackdelar, såsom höga kostnader, svår bearbetning och hög mängd kylflänsar hindrar appliceringen av helkoppar kylflänsar. Hårdheten hos röd koppar är inte lika bra som den för aluminiumlegering AL6063, och prestandan för viss mekanisk bearbetning (som räfflor, etc.) är inte lika bra som för aluminium; smältpunkten för koppar är mycket högre än för aluminium, vilket inte främjar extrudering.

03. Koppar-aluminiumbindningsteknik

Efter att ha övervägt de respektive bristerna hos koppar och aluminium, använder vissa avancerade kylflänsar på marknaden för närvarande en koppar-aluminium-kombinationstillverkningsprocess. Dessa kylflänsar använder vanligtvis kopparmetallbaser, medan värmeavledningsfenorna är gjorda av aluminiumlegering. Givetvis finns det förutom kopparbotten även metoder som att använda kopparpelare till kylflänsen, vilket också är samma princip.

Med en hög värmeledningsförmåga kan kopparbottenytan snabbt absorbera värmen som frigörs av värmekällan, och aluminiumfenorna kan göras till den form som är mest gynnsam för värmeavledning med hjälp av komplexa processmedel, och ger en stor värmelagringsutrymme och släpp det snabbt. En balanspunkt har hittats i alla aspekter.