LED sijalke, materiali in tehnologija za odvajanje toplote

Odvajanje toplote je pomemben dejavnik, ki vpliva na intenzivnost osvetlitve LED sijalk. Hladilnik lahko reši problem odvajanja toplote pri LED-sijalkah z nizko osvetlitvijo, vendar hladilno telo ne more rešiti problema odvajanja toplote pri sijalkah visoke moči.

Da bi dosegli idealno intenzivnost osvetlitve, je treba uporabiti tehnologijo aktivnega hlajenja za reševanje toplote, ki jo sproščajo komponente LED sijalke, nekatere rešitve aktivnega hlajenja, kot so ventilatorji, pa nimajo tako dolge življenjske dobe kot LED sijalke.

Da bi zagotovili praktično rešitev aktivnega hlajenja za LED-svetilke visoke svetlosti, mora biti tehnologija odvajanja toplote nizkoenergijska in uporabna za majhne svetilke z življenjsko dobo, ki je podobna ali daljša od življenjske dobe vira svetlobe.

Na splošno lahko glede na način odvzema toplote hladilnemu telesu hladilne odvode razdelimo na aktivno hlajenje in pasivno hlajenje.

Tako imenovano pasivno odvajanje toplote pomeni, da se toplota vira svetlobe LED naravno odvaja v zrak skozi hladilno telo, učinek odvajanja toplote pa je sorazmeren z velikostjo hladilnega telesa. A ker naravno odvaja toploto, je učinek seveda močno zmanjšan. Pogosto se uporablja v opremi, ki ne potrebuje prostora, ali za odvajanje toplote za komponente, ki proizvajajo malo toplote. Na primer, nekatere priljubljene matične plošče sprejmejo tudi pasivno odvajanje toplote na severnem mostu.

Aktivno odvajanje toplote je prisilno odvzemanje toplote, ki jo oddaja hladilno telo, prek ventilatorjev in druge opreme za odvajanje toplote. Odlikuje ga visoka učinkovitost odvajanja toplote in majhna velikost naprave.

Aktivno odvajanje toplote lahko razdelimo na zračno hlajeno odvajanje toplote, tekočinsko hlajeno odvajanje toplote, odvajanje toplote s toplotnimi cevmi, polprevodniško hlajenje, kemično hlajenje in tako naprej.

01. Zračno hlajenje

Zračno hlajenje je najpogostejši način odvajanja toplote in je tudi relativno poceni način. Zračno hlajenje je v bistvu uporaba ventilatorjev za odvzem toplote, ki jo absorbira hladilno telo. Ima prednosti relativno nizke cene in priročne namestitve. Je pa zelo odvisen od okolja. Na njegovo zmogljivost odvajanja toplote bo na primer močno vplivalo zvišanje temperature in overclocking.

02. Tekočinsko hlajenje

Odvajanje toplote pri hlajenju s tekočino je odvzem toplote hladilnega telesa s prisilnim kroženjem tekočine pod pogonom črpalke. V primerjavi z zračnim hlajenjem ima prednosti tihega delovanja, stabilnega hlajenja in manjše odvisnosti od okolja. Cena tekočinskega hlajenja je razmeroma visoka, namestitev pa razmeroma težavna. Hkrati poskušajte pri namestitvi upoštevati navodila v priročniku, da dosežete najboljši učinek odvajanja toplote. Zaradi upoštevanja stroškov in enostavnosti uporabe tekočinsko hlajenje običajno uporablja vodo kot tekočino za toplotno prevodnost, zato se hladilni odvodi za tekočinsko hlajenje pogosto imenujejo hladilni odvodi za vodno hlajenje.

03. Hlajenje toplotne cevi

Toplotna cev je nekakšen element za prenos toplote, ki v celoti izkorišča princip toplotne prevodnosti in lastnosti hitrega prenosa toplote hladilnega medija ter prenaša toploto z izhlapevanjem in kondenzacijo tekočine v popolnoma zaprti vakuumski cevi, z izjemno visoka toplotna prevodnost in dobra izotermnost Območje prenosa toplote na obeh straneh hladne in vroče strani se lahko poljubno spreminja, prenos toplote na velike razdalje, nadzor temperature itd., toplotni izmenjevalnik, sestavljen iz toplotnih cevi, pa ima visoko učinkovitost prenosa toplote , kompaktna struktura in majhna izguba odpornosti na tekočino. prednost. Njegova sposobnost prevajanja toplote daleč presega sposobnost katere koli znane kovine.

04. Polprevodniško hlajenje

Polprevodniško hlajenje je uporaba posebnega polprevodniškega hladilnega čipa za ustvarjanje temperaturne razlike, ko se napaja za hlajenje. Dokler se toplota na visokotemperaturnem koncu lahko učinkovito odvaja, se bo nizkotemperaturni konec nenehno hladil. Na vsakem polprevodniškem delcu se ustvari temperaturna razlika, hladilna plošča pa je sestavljena iz več deset takih delcev v nizu, s čimer se tvori temperaturna razlika na obeh površinah hladilne plošče. Uporaba tega pojava temperaturne razlike v kombinaciji z zračnim/vodnim hlajenjem za hlajenje visokotemperaturnega konca lahko doseže odličen učinek odvajanja toplote.

Polprevodniško hlajenje ima prednosti nizke temperature hlajenja in visoke zanesljivosti. Temperatura hladne površine lahko doseže pod minus 10 stopinj, vendar je cena previsoka in lahko povzroči kratek stik zaradi prenizke temperature. Poleg tega tehnologija polprevodniških hladilnih čipov trenutno ni dovolj zrela. praktično.

05. Kemično hlajenje

Tako imenovano kemično hlajenje je uporaba nekaterih kemičnih snovi pri ultra nizkih temperaturah in njihova uporaba za absorpcijo velike količine toplote pri taljenju za znižanje temperature. V zvezi s tem je pogostejša uporaba suhega ledu in tekočega dušika. Na primer, uporaba suhega ledu lahko zniža temperaturo pod minus 20 stopinj, nekateri bolj pretirani igralci pa uporabljajo tekoči dušik za znižanje temperature procesorja pod minus 100 stopinj (teoretično). Seveda je ta metoda zaradi visoke cene in kratkega trajanja bolj vidna v laboratorijih ali pri ekstremnih overclockerjih.

Na splošno običajni zračno hlajeni hladilniki seveda izberejo kovino kot material hladilnika. Za izbrani material upamo, da ima visoko specifično toploto in visoko toplotno prevodnost.

Kot je razvidno iz zgornje slike, sta srebro in baker najboljša toplotna prevodnika, sledita pa ji zlato in aluminij. Ker sta zlato in srebro predraga, so hladilniki trenutno večinoma iz aluminija in bakra.

Tako baker kot aluminijeva zlitina imata svoje prednosti in slabosti: baker ima dobro toplotno prevodnost, vendar je dražji, težko ga je obdelati, pretežak, toplotna kapaciteta hladilnega telesa je majhna in ga je enostavno oksidirati.

Po drugi strani pa je čisti aluminij premehak za neposredno uporabo, aluminijeve zlitine pa lahko zagotovijo zadostno trdoto. Prednosti aluminijeve zlitine so nizka cena in majhna teža, vendar je toplotna prevodnost slabša od bakra. Zato so se v zgodovini razvoja hladilnikov pojavili naslednji materiali:

01. Aluminijasto hladilno telo

Hladilno telo iz čistega aluminija je najpogostejše hladilno telo v zgodnji fazi, njegov proizvodni postopek pa je preprost, stroški pa nizki. Zaenkrat čisti aluminijasti hladilniki še vedno zavzemajo precejšen del trga. Da bi povečali območje odvajanja toplote njegovih reber, je najpogosteje uporabljena metoda obdelave hladilnih teles iz čistega aluminija tehnologija ekstrudiranja aluminija, glavni indikatorji za ocenjevanje hladilnega telesa iz čistega aluminija pa sta debelina osnove hladilnega telesa in zatič. -Razmerje plavuti.

Pin se nanaša na višino reber hladilnega telesa, Fin pa na razdaljo med dvema sosednjima rebroma. Razmerje Pin-Fin je višina Pin-a (brez debeline podlage), deljena s Finom. Večje kot je razmerje Pin-Fin, pomeni večjo efektivno površino odvajanja toplote hladilnega telesa, kar pomeni naprednejšo tehnologijo iztiskanja aluminija.

02 Bakreno hladilno telo

Toplotna prevodnost bakra je 1,69-krat večja od aluminija, tako da lahko pod predpostavko enakih drugih pogojev hladilno telo iz čistega bakra hitreje odvaja toploto iz vira toplote. Vendar pa je tekstura bakra problem. Mnogi hladilniki, ki se oglašujejo kot "čisti baker", dejansko niso 100-odstotni baker.

Na seznamu bakra se vsebnost bakra nad 99 odstotkov imenuje brezkislinski baker, naslednji razred bakra pa je rdeči baker z vsebnostjo bakra manj kot 85 odstotkov. Večina čistih bakrenih hladilnikov na trgu ima trenutno vsebnost bakra med obema. Nekatera slabša hladilna telesa iz čistega bakra vsebujejo manj kot 85 odstotkov bakra. Čeprav so stroški zelo nizki, je njihova toplotna prevodnost močno zmanjšana, kar vpliva na odvajanje toplote.

Poleg tega ima baker tudi očitne pomanjkljivosti, kot so visoki stroški, težka obdelava in velika masa hladilnih teles, ki ovirajo uporabo popolnoma bakrenih hladilnih teles. Trdota rdečega bakra ni tako dobra kot trdota aluminijeve zlitine AL6063 in zmogljivost nekaterih mehanskih obdelav (kot je žlebljenje itd.) ni tako dobra kot pri aluminiju; tališče bakra je veliko višje od tališča aluminija, kar ni ugodno za ekstruzijo.

03. Tehnologija lepljenja baker-aluminij

Po upoštevanju ustreznih pomanjkljivosti bakra in aluminija nekateri vrhunski toplotni odvodi na trgu trenutno uporabljajo proizvodni postopek kombinacije bakra in aluminija. Ti hladilniki običajno uporabljajo bakrene kovinske podlage, medtem ko so rebra za odvajanje toplote izdelana iz aluminijeve zlitine. Seveda poleg bakrenega dna obstajajo tudi metode, kot je uporaba bakrenih stebrov za hladilno telo, kar je prav tako enak princip.

Z visoko toplotno prevodnostjo lahko bakrena spodnja površina hitro absorbira toploto, ki jo sprošča vir toplote, aluminijasta rebra pa se lahko s pomočjo kompleksnih procesnih sredstev oblikujejo v obliko, ki je najbolj ugodna za odvajanje toplote, in zagotavljajo veliko prostor za shranjevanje segrejte in ga hitro sprostite. V vseh pogledih je bilo najdeno ravnovesje.