روش خنک کننده LED و مواد

چراغ های تک تک تراشه بسیار قدرتمند نبودند، تولید گرمای محدودی داشتند و مشکلات حرارتی کم داشتند، بنابراین بسته نسبتا ساده بود. با این حال، با پیشرفت مداوم تکنولوژی مواد LED در سال های اخیر، فناوری بسته بندی LED نیز تغییر کرده است. از بسته اولیه اسلحه تک تراشه، به تدریج به یک ماژول بسته بندی چند تکه ای مسطح و مسطح تبدیل شده است. جریان عملیاتی آن از اوایل 20mA است. چراغ های کم قدرت در چپ و راست به LED های قدرتمند فعلی در حدود 1/3 تا 1A پیشرفت کرده اند. قدرت ورودی یک LED تنها 1 وات یا بیشتر است و حتی حالت های بسته 3 و 5 وات بیشتر تکامل یافته است.

از آنجاییکه مشکل گرما ناشی از سیستم روشنایی با وضوح بالا و سیستم قدرتمند قدرتمند، کلید تأثیر عملکرد محصول خواهد بود، به منظور تخلیه سریع گرما تولید شده توسط مولفه LED به محیط اطراف، لازم است که با شروع مدیریت حرارتی سطح بسته (L1 و L2). در حال حاضر، تمرین صنعت این است که امپدانس حرارتی ماژول بسته را از طريق پاشش حرارتی با جوش تراشه LED با لحیم کاری یا خمیر حرارتی بر روی پاشش گرما، کاهش دهیم.

بسیاری از برنامه های کاربردی ترمینال، مانند مینی پروژکتور، منابع خودرو و منابع نور، نیاز به بیش از هزار لومن یا ده ها هزار لومن برای یک منطقه خاص دارند. ماژول بسته تک تراشه به وضوح ناکافی است. رفتن به جعبه LED چند لایه و اتصال مستقیم تراشه به بستر یک روند توسعه آینده است.

مشکل تلف شدن گرما، مانع اصلی در توسعه LED ها برای نورپردازی است. استفاده از لوله های سرامیکی یا گرما یک راه موثر برای جلوگیری از گرمای زیاد است. با این حال، راه حل مدیریت حرارتی هزینه مواد را افزایش می دهد. هدف از طراحی مدیریت انرژی حرارتی با قدرت بالا این است که به طور موثر کاهش R اتصال به یک مورد یکی از راه حل های مبتنی بر مواد است که تخصیص گرما از تراشه، ارائه مقاومت حرارتی کم اما هدایت بالا، اجازه می دهد گرما به طور مستقیم منتقل از تراشه از طریق متصل کردن قالب یا روش های گرم فلز. خارج از محفظه بسته

البته اجزاء گرمادهی گرما از LED ها شبیه به اتلاف حرارت پردازنده ها هستند. آنها عمدتا از هوا خنک کننده هستند که از غرق گرما، لوله های گرما، فن ها و مواد واسط حرارتی تشکیل شده اند. البته خنک کننده آب نیز یکی از اقدامات حرارتی است. در حال حاضر، ماژول نور پس زمینه LED با صفحه نمایش بزرگ 40 اینچ و 46 اینچ دارای قدرت ورودی به ترتیب 470 و 550 وات است که 80 درصد آن به گرما تبدیل می شود و میزان گرما مورد نیاز حدود 360 و 440 وات است یا خیلی

پس چگونه این گرما را دور می اندازیم؟ در حال حاضر، روش های خنک کننده آب در صنعت وجود دارد، اما قیمت واحد و قابلیت اطمینان بالا وجود دارد. همچنین استفاده از لوله های گرما با غربال گرهای گرما و طرفداران برای خنک کننده مفید است.

روش تخلیه حرارتی

به طور کلی، غرق گرما را می توان به غرق گرما فعال و غرق گرمای غیر فعال تقسیم کرد با توجه به نحوه گرما از گرمازدگی حذف شده است. تخلیه به اصطلاح غیر فعال گرما به این معنی است که گرما منبع نور گرما LED منبع نور به طور طبیعی به داخل هوا از طریق گرما منتقل می شود و اثر گرمازدگی متناسب با اندازه گرما گرما است، اما به دلیل حرارت طبیعی از بین بردن، اثر تا حدود زیادی کاهش می یابد و اغلب در فضاهای فضایی استفاده می شود. در تجهیزات مورد نیاز نیست، یا برای تخریب گرما برای اجزای که گرمای کمتر تولید می کنند استفاده می شود. به عنوان مثال، بعضی از مادربردهای محبوب نیز اتلاف حرارت منفعل را در پل شمالی اتخاذ می کنند. اکثر آنها اتلاف گرما فعال را اتخاذ می کنند. اتلاف گرما فعال توسط غرق گرما مانند طرفداران اجباری است. گرما از ناحیه گرما منتقل می شود، که با راندمان بالا گرمازایی و اندازه کوچک دستگاه مشخص می شود.

اتلاف گرما فعال، که به وسیله روش تلفیق حرارتی تقسیم می شود، می تواند به خنک کننده هوا، خنک کننده مایع، خنک سازی لوله های گرم، سرد شدن نیمه هادی، خنک سازی شیمیایی و غیره تقسیم شود.

گرمای هوا خنک کننده هوا، شایع ترین شکل از اتلاف گرما است، و در مقایسه با آن، ارزان تر است. خنک کننده هوا اساسا یک فن است که گرما را از طریق گرما جذب می کند. این مزایای نسبتا ارزان قیمت و نصب مناسب را دارد. با این حال، به شدت وابسته به محیط زیست است، مانند افزایش دما و عملکرد بیش از حد.

خنک کننده مایع

گرمایش خنک مایع مجبور است که گرما رادیاتور را از طریق پمپ تحت هدایت پمپ دور کند. در مقایسه با خنک کننده هوا، از مزایای آرامش، ثبات درجه حرارت پایدار و وابستگی کم به محیط زیست برخوردار است. قیمت خنک کننده مایع نسبتا بالا است و نصب و راه اندازی نسبتا گران است. در عین حال، با توجه به دستورالعمل های دستورالعمل، آن را تا آنجا که ممکن است، نصب کنید تا بهترین حرارتی را دریافت کنید. به علت هزینه و سهولت استفاده، تخلیه حرارتی خنک کننده مایع معمولا از آب به عنوان یک مایع انتقال حرارت استفاده می کند، بنابراین غرقاب های گرمای مایع خنک کننده اغلب به عنوان غرقاب کننده های آب سرد می شود.

لوله حرارتی

لوله گرما متعلق به یک عنصر انتقال گرما است که به طور کامل از اصل هدایت گرما و ویژگی انتقال سریع گرما در محیط مبرد استفاده می کند و انتقال حرارت را بوسیله تبخیر و تراکم مایع در لوله خلاء کاملا محصور می کند و بسیار بالا هدایت حرارتی و درجه حرارت خوب ایزوترمال. منطقه انتقال حرارت در هر دو طرف گرم و سرد می تواند به صورت خودسرانه تغییر داده شود، انتقال حرارت می تواند از راه دور، درجه حرارت کنترل شود و مانند آن و مبدل حرارتی تشکیل شده از لوله گرما دارای کارایی انتقال حرارت بالا ، ساختار جمع و جور، مقاومت به مایع کوچک، و غیره. هدایت حرارتی آن به مراتب بیش از هدایت حرارتی هر فلز شناخته شده است.

یخچال نیمه هادی

یخچال نیمه هادی استفاده از یک تراشه ی یخچال نیمه رسانا مخصوص برای تولید یك اختلاف دما برای خنك كردن در هنگام تغذیه است. تا زمانی که گرما در انتهای دمای بالا می تواند به طور موثر از بین برود، پایان دما پایین به طور مداوم خنک می شود. اختلاف دما بر روی هر یک از ذرات نیمه هادی ایجاد می شود و یک صفحه خنک کننده با اتصال ده ها تن از ذرات به صورت سری به وجود می آید تا اختلاف دما را در هر دو سطح ورق مبرد مشاهده نماید. با استفاده از این پدیده اختلاف دما، می توان از خنک کننده هوا و خنک کننده آب برای خنک کردن دمای بالای دمای استفاده کرد و اثر گرانشی عالی را می توان به دست آورد. یخچال نیمه هادی دارای مزایای استفاده از دمای پایین یخچال و قابلیت اطمینان بالا است. دمای سطح سرما می تواند به کمتر از 10 درجه سانتیگراد برسد، اما هزینه آن بسیار زیاد است و ممکن است به دلیل دمای پایین باعث ایجاد اتصال کوتاه شود. در حال حاضر فرایند فیلم تبرید نیمه هادی به اندازه کافی بالغ نیست. کاربردی.

تبرید شیمیایی

به اصطلاح خنک سازی شیمیایی، استفاده از برخی از مواد شیمیایی بسیار کم است که از آنها برای جذب مقدار زیادی گرما در طی ذوب برای کاهش دمای استفاده می کند. استفاده از یخ خشک و نیتروژن مایع در این زمینه بیشتر است. به عنوان مثال، با استفاده از یخ خشک می توانید درجه حرارت را به پایین منهای 20 درجه سانتیگراد کاهش دهید و برخی از بازیکنان "منحرف" از نیتروژن مایع استفاده می کنند تا دمای CPU پایین تر از منهای 100 درجه سانتیگراد (به طور تئوری) و در کوتاه مدت، این روش ها در آزمایشگاه و یا علاقه مندان به اورکلاک شدید رایج است.

انتخاب مواد

ضریب انتقال حرارت (واحد: W / mK)

نقره 429

مس 401

317 طلا

آلومینیوم 237

آهن 80

سرب 34.8

1070 آلیاژ آلومینیوم 226

1050 آلیاژ آلومینیوم 209

6063 نوع آلیاژ آلومینیوم 201

6061 نوع آلیاژ آلومینیوم 155

به طور کلی، رادیاتورهای معمولی هوا سرد به طور طبیعی فلز را به عنوان ماده رادیاتور انتخاب می کنند. برای مواد انتخاب شده، مطلوب است که هر دو حرارت بالا و گرما و حرارت بالا هدایت. از بالا، نقره و مس بهترین مواد حرارتی هستند و به دنبال آن طلا و آلومینیوم هستند. با این حال، طلا و نقره بیش از حد گران است، بنابراین گرما در حال حاضر گرما عمدتا از آلومینیوم و مس ساخته شده است. در مقایسه، آلیاژ مس و آلومینیوم دارای مزایا و معایب خاص خود است: مس دارای هدایت حرارتی خوب است، اما قیمت نسبتا گران است، پردازش دشوار است، وزن خیلی زیاد است و ظرفیت گرما در فرو رفتن حرارت کم است ، و اکسیداسیون آسان است. . از سوی دیگر، آلومینیوم خالص بسیار نرم است تا به طور مستقیم استفاده شود. آلیاژ آلومینیوم مورد استفاده می تواند سختی کافی را فراهم کند. مزیت آلومینیوم آلومینیوم این است که ارزان و سبک است، اما هدایت حرارتی خیلی بدتر از مس است. بنابراین، در طول توسعه رادیاتور مواد زیر ظاهر می شوند:

رادیاتور آلومینیومی خالص

رادیاتورهای آلومینیومی خورشیدی رایج ترین رادیاتور در اوایل روز هستند. فرآیند تولید ساده و هزینه کم است. تا کنون، رادیاتور آلومینیومی خالص هنوز بخش قابل توجهی از بازار را اشغال می کند. برای افزایش ناحیه گرمازدایی باله، شایع ترین روش برای رادیاتور آلومینیومی خالص، تکنولوژی اکستروژن آلومینیوم است و شاخص اصلی برای ارزیابی یک رادیاتور آلومینیومی خالص، ضخامت پایه رادیاتور و نسبت Pin-Fin است. پین اشاره به ارتفاع باله های گرمای خنک است، و فین اشاره به فاصله بین دو مجاور مجاور است. نسبت Pin-Fin به ارتفاع پین (به استثنای ضخامت پایه) تقسیم شده توسط Fin است. بزرگتر، نسبت Pin-Fin به این معنی است که مساحت مؤثر گرمادهی گرمادهی گرما بزرگتر است، به این معنی که تکنولوژی اکستروژن آلومینیومی پیشرفتهتر است.

رادیاتور مس خالص

مس دارای ضریب انتقال حرارت برابر 1.69 برابر آلومینیوم است، بنابراین گرمای خام مایع خنک می تواند گرما را از منبع گرما سریعتر برساند، و همه چیز دیگر برابر است. با این حال، بافت مس مساله ای است. بسیاری از رادیاتورهای خالص مس واقعا 100٪ مس نیستند. در لیست مس، مس حاوی بیش از 99 درصد مس نامیده می شود و مس بعدی مس کمتر از 85 درصد مس است. محتوای مس بیشتر گرمای خالص مس در بازار امروز جایی در میان است. بعضی از رادیاتورهای مس کم خنثی حتی 85٪ مس را ندارند. گرچه هزینه بسیار کم است، ظرفیت انتقال حرارت آنها تا حد زیادی کاهش می یابد، که بر میزان تلفات حرارتی تاثیر می گذارد. علاوه بر این، مس نیز دارای نقایص آشکار، هزینه های بالا، پردازش های دشوار است، و غرقاب های گرمایش بیش از حد مانع استفاده از غرقاب های گرما تمام مس می شود. سختی مس قرمز به اندازه آلومینیوم AL6063 خوب نیست. برخی از پردازش های مکانیکی (مانند جوش و غیره) به اندازه آلومینیوم خوب نیستند. مس نسبتا آلومینیوم نقطه ذوب بسیار بالاتر است که منجر به اکستروژن و مشکلات دیگر نمی شود.

فن آوری اتصال مس-آلومینیوم

پس از در نظر گرفتن کاستی های دو ماده، مس و آلومینیوم، برخی از غلطک های بالا در بازار اغلب از ترکیب مس و آلومینیم استفاده می کنند. این غرقهای گرما معمولا از یک پایه فلز مسی استفاده می کنند، در حالی که باله های گرمایش از آلیاژ آلومینیوم استفاده می کنند. علاوه بر پایه مس، همچنین روش هایی نظیر استفاده از پست مسی برای گرمادهی گرما وجود دارد که همان اصل است. با هدایت حرارتی بالا، پایین مسی به سرعت می تواند گرما را از طریق CPU جذب کند؛ میله های آلومینیومی را می توان به شکل هایی تبدیل کرد که برای تخلیه حرارتی با استفاده از فرایندهای پیچیده مطلوب تر است و فضای ذخیره سازی و انتقال سریع را فراهم می کند. نقطه تعادل در تمام جنبه ها یافت می شود.

برای بهبود راندمان نورانی LED و عمر مفید، حل مشکل گرمازدایی محصولات LED یکی از مهمترین مسائل در این مرحله است. توسعه صنعت LED نیز در توسعه محصولات با قدرت بالا، روشنایی بالا و LED های کوچک تمرکز کرده است. زیربخش گرمازدایی با رسانش گرما و اندازه دقیق آن، روند توسعه در آینده لایه های گرمای تابش LED را نیز در بر می گیرد. در حال حاضر، بستر اکسید آلومینیوم توسط یک بستر آلومینیوم نیترید جایگزین می شود، یا روش پیوند میت / سوبسترا جایگزین سیم طلا توسط یک فرایند تراشه ی یوتکتیک یا تلپسی برای بهبود کارایی درخشندگی LED استفاده می شود. در این روند توسعه، دقت همگرایی بستر گرمازدایی خود بسیار شدید است، و لازم است که از گرمای زیاد، اندازه کوچک و چسبندگی خوب خطوط فلزی برخوردار باشد. بنابراین، با استفاده از میکرو سایه نور سبز، یک فیلم نازک سرامیکی با پوشش گرما آزاد می شود. این یکی از کاتالیست های مهم برای ارتقاء قدرت مداوم بالا LED خواهد بود.