Усъвършенствани съоръжения Ефективно производствоПървоначалните светодиоди с един чип не бяха много мощни, имаха ограничено генериране на топлина и имаха малко топлинни проблеми, така че пакетът беше сравнително лесен. Въпреки това, с непрекъснатия пробив на светодиодните технологии през последните години, технологията за опаковане на LED също се е променила. От ранния пистолет от един чип, той постепенно се превърна в плосък, многопрофилен пакет с множество чипове; неговият работен ток е от началото на 20mA. Светодиодите с ниска мощност отляво и отдясно са преминали към текущите мощни светодиоди от около 1/3 до 1A. Входната мощност на един светодиод е по-висока от 1W или повече, и дори 3W и 5W режимите са по-развити.
Тъй като проблемът с топлината, причинен от високата яркост и мощната светодиодна система, ще бъде ключът към въздействието на функцията на продукта, за бързо изхвърляне на топлината, генерирана от LED компонента в заобикалящата среда, е необходимо да се започне с Термично управление на нивото на опаковката (L1 и L2). Понастоящем практиката в индустрията е да се намали топлинния импеданс на пакетния модул чрез топлинния разпръсквач чрез запояване на LED чипа с спойка или термична паста върху топлинен разпръсквач.
Много приложения за терминали, като мини проектори, автомобилни и осветителни източници, изискват повече от хиляда лумена или десетки хиляди лумени за дадена област. Едночиповите модули за пакети са очевидно недостатъчни. Преминаването към мулти-чиповия LED пакет и директното свързване на чипа към субстрата е бъдеща тенденция за развитие.
Проблемът за разсейване на топлината е основната пречка при разработването на светодиоди за осветление на обекти. Използването на керамични или топлинни тръби е ефективен начин за предотвратяване на прегряването. Решението за управление на топлината обаче увеличава разходите за материали. Целта на високомощния дизайн за управление на топлината с LED е да се намали ефективно R-връзката-към-случая е един от материалите базирани решения, които осигуряват разсейване на топлината от чипа, осигурявайки ниска термична устойчивост, но висока проводимост, позволявайки директно пренасяне на топлина директно от чипа чрез щанцоване или горещи метални методи. Отвън на корпуса на опаковката.
Разбира се, компонентите на разсейване на топлината на светодиодите са подобни на топлинното разсейване на процесорите. Те са главно модули с въздушно охлаждане, съставени от топлинни мивки, топлинни тръби, вентилатори и термични материали. Разбира се, водното охлаждане също е една от термичните мерки за противодействие. В сегашния най-горещ модул с LED подсветка с голям размер, 40-инчовите и 46-инчовите LED светлини имат входни мощности съответно 470W и 550W, 80% от които се превръщат в топлина, а необходимото разсейване на топлина е около 360W и 440W. или нещо такова.
И така, как се отнема тази топлина? Понастоящем съществуват методи за охлаждане на водата в промишлеността, но има съмнения за висока единична цена и надеждност. Също така е полезно да се използват топлинни тръби с радиатори и вентилатори за охлаждане.
Метод на разсейване на топлината
Като цяло, радиаторът може да бъде разделен на активен радиатор и пасивен радиатор според начина, по който топлината се отделя от радиатора. Така нареченото пасивно разсейване на топлината означава, че топлината на източника на топлина от светлинен източник на светлина естествено се излъчва във въздуха през радиатора, а ефектът на разсейване на топлината е пропорционален на размера на радиатора, но поради естествената топлина Разсейването, ефектът, разбира се, значително намалява и често се използва в тези пространства. В оборудване, което не е необходимо, или се използва за разсейване на топлина за компоненти, които генерират по-малко топлина. Например някои популярни дънни платки също приемат пасивно разсейване на топлината на северния мост. Повечето от тях приемат активно разсейване на топлината. Активното разсейване на топлината е принудено от радиатори като вентилатори. Отделя се топлината, излъчвана от радиатора, което се характеризира с висока ефективност на разсейване на топлината и малък размер на устройството.
Активно разсейване на топлина, разделени от разсейване на топлина, може да се раздели на въздушно охлаждане, охлаждане на течност, охлаждане на тръба, охлаждане, химическо охлаждане и т.н.
Охладената с въздух топлина с въздушно охлаждане е най-често срещаната форма на разсейване на топлината и в сравнение, тя също е по-евтин начин. Въздушното охлаждане е по същество вентилатор, който отнема топлината, погълната от радиатора. Той има предимствата на сравнително ниска цена и удобен монтаж. Въпреки това, тя е силно зависима от околната среда, като повишаващи се температури и производителност при прегряване.
Течно охлаждане
Течността за охлаждане на течността се принуждава да циркулира топлината на радиатора от помпата при задвижване на помпата. В сравнение с въздушното охлаждане, той има предимствата на спокойствие, стабилна температурна стабилност и ниска зависимост от околната среда. Цената на течното охлаждане е сравнително висока, а инсталацията е сравнително тромава. В същото време, инсталирайте го колкото е възможно повече според инструкциите в инструкциите, за да получите най-доброто разсейване на топлината. От гледна точка на разходите и лекотата на използване, разсейването на топлината с охлаждане с течност обикновено използва вода като течност за пренос на топлина, така че охлажданите течни радиатори често се наричат водни охладители.
Отоплителна тръба
Топлинната тръба принадлежи към елемент за пренос на топлина, който изцяло използва принципа на топлопреминаване и бързото топлопренасяне на хладилната среда и пренася топлина чрез изпаряване и кондензация на течността в напълно затворената вакуумна тръба и има изключително висока температура. топлопроводимост и добра изотермична температура. Зоната за пренос на топлина от двете страни на горещите и студените страни може да бъде променена произволно, топлообменът може да бъде на голямо разстояние, температурата може да се контролира и други подобни, а топлообменникът, съставен от топлинна тръба, има висока ефективност на топлопредаване. , компактна структура, малко съпротивление на течности и др. Топлинната му проводимост далеч надвишава топлопроводимостта на всеки известен метал.
Полупроводниково охлаждане
Полупроводниковото охлаждане използва специален полупроводников хладилен чип за генериране на температурна разлика за охлаждане, когато се захранва. Докато топлината при края на високата температура може да бъде ефективно разсеяна, краят на ниската температура се охлажда непрекъснато. На всяка от полупроводниковите частици се генерира разликата в температурата и се образува охлаждащ лист чрез последователно свързване на десетки такива частици, за да се образува температурна разлика върху двете повърхности на листа за хладилен агент. Чрез използването на този феномен на температурната разлика, охлаждането на въздуха / водното охлаждане може да се използва за охлаждане на края на високата температура и може да се 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 10 ° C, но цената е твърде висока и може да причини късо съединение поради ниска температура. Сега процесът на полупроводниковия хладилен филм не е достатъчно зрял. практичен.
Химическо охлаждане
Така нареченото химическо охлаждане е използването на някои ултра-нискотемпературни химикали, които ги използват, за да абсорбират голямо количество топлина по време на топенето, за да понижат температурата. По-често се използва сух лед и течен азот в това отношение. Например, използването на сух лед може да понижи температурата под минус 20 ° C, а някои по-„изкривени“ играчи използват течен азот, за да понижат температурата на процесора под минус 100 ° C (на теория), разбира се, поради високата цена. и кратка продължителност, този метод е по-често срещан в лабораторните или екстремните овърклок ентусиасти.
Избор на материал
Коефициент на топлопреминаване (единица: W / mK)
Сребро 429
Мед 401
Злато 317
Алуминий 237
Желязо 80
Олово 34.8
1070 алуминиева сплав 226
1050 алуминиева сплав 209
Алуминиева сплав тип 6063 201
Алуминиева сплав тип 6061 155
Като цяло, обикновените въздушно охлаждани радиатори естествено избират метал като материал на радиатора. За избраните материали е желателно да има както висока специфична топлина, така и висока топлопроводимост. От горното, среброто и медта са най-добрите термични материали, следвани от златото и алуминия. Въпреки това, златото и среброто са твърде скъпи, така че сегашният радиатор е главно от алуминий и мед. В сравнение с медни и алуминиеви сплави имат своите предимства и недостатъци: мед е добра топлопроводимост, но цената е сравнително скъпа, обработката е трудно, теглото е твърде голям, и топлинна мощност на мед е по - малък. и лесно се окислява. , От друга страна, чистият алуминий е твърде мек, за да се използва директно. Използваната алуминиева сплав може да осигури достатъчна твърдост. Предимството на алуминиевата сплав е, че е евтино и леко, но топлопроводимостта е много по-лоша от медната. Следователно в историята на разработването на радиатора се появиха следните материали:
Чист алуминиев радиатор
Чистите алуминиеви радиатори са най-често срещаните радиатори в ранните дни. Производственият процес е прост и разходите са ниски. Досега чистите алуминиеви радиатори все още заемат значителна част от пазара. За да се увеличи площта на разсейване на топлината на перките, най-често използваният метод за обработка на чисти алуминиеви радиатори е технологията за екструдиране на алуминий, а основният индикатор за оценяване на чист алуминиев радиатор е дебелината на основата на радиатора и съотношението Pin-Fin. Pin се отнася до височината на перките на радиатора и Fin се отнася до разстоянието между две съседни перки. Отношението Pin-Fin е височината на Pin (с изключение на дебелината на основата), разделена с Fin. Колкото по-голямо е съотношението Pin-Fin означава по-голямата ефективна площ за разсейване на топлината на радиатора, което означава, че технологията на екструзия на алуминий е по-напреднала.
Чист меден радиатор
Медът има коефициент на топлопреминаване 1,69 пъти по-голям от този на алуминия, така че чистите медни радиатори могат да премахнат топлината от източника на топлина по-бързо, като всички останали неща са равни. Текстурата на медта обаче е проблем. Много от "чистите медни радиатори" не са наистина 100% мед. В списъка с мед медта, съдържаща повече от 99%, се нарича безкисела мед, а следващият клас мед е мед, съдържащ по-малко от 85% мед. Съдържанието на мед в повечето чисти медни топлинни поглътители на пазара днес е някъде по средата. Някои по-ниски чисти медни радиатори дори не съдържат 85% мед. Въпреки че разходите са много ниски, капацитетът им за пренос на топлина е силно намален, което се отразява на разсейването на топлината. В допълнение, медта също има очевидни недостатъци, висока цена, трудна обработка и твърде големи радиатори пречат на прилагането на всички медни топлинни мивки. Твърдостта на червената мед не е толкова добра, колкото тази на алуминиевата сплав AL6063. Някои механични процеси (като вдлъбнатини и др.) Не са толкова добри, колкото алуминий; медта има много по-висока точка на топене от алуминия, което не води до екструдиране и други проблеми.
Технология за свързване на мед и алуминий
След разглеждане на недостатъците на двата материала, медта и алуминия, някои високи радиатори на пазара често използват комбинация от мед и алуминий. Тези радиатори обикновено използват медна метална основа, а радиаторните ребра използват алуминиева сплав. В допълнение към медната основа, съществуват и методи като използване на меден пост за радиатора, който е същият принцип. С висока топлопроводимост, медното дъно може бързо да абсорбира топлината, отделена от процесора; алуминиевите ребра могат да бъдат направени във форма, която е най-благоприятна за разсейване на топлината чрез сложни процеси и осигурява голямо пространство за съхранение на топлина и бързо освобождаване. Точка на баланс, намерена във всички аспекти.
За да се подобри светодиодната ефективност и експлоатационния живот, решаването на проблема с разсейването на топлината на LED продуктите е един от най-важните въпроси на този етап. Развитието на LED индустрията е фокусирано и върху разработването на продукти с висока мощност, висока яркост и малки размери. Подложката, разсейваща топлината, с висока степен на разсейване на топлината и прецизен размер, също се превърна в тенденция в бъдещото развитие на LED субстрати, разсейващи топлината. Понастоящем субстратът от алуминиев оксид се заменя с субстрат от алуминиев нитрид, или методът за свързване на матрица / субстрат за заместване на златния проводник чрез евтектичен или флип чип процес се използва за подобряване на светлинната ефективност на LED. При тази тенденция на развитие точността на подравняването на самия субстрат за разсейване на топлина е изключително строга и е необходимо да има висока разсейване на топлината, малък размер и добра адхезия на метални линии. Ето защо, тънкослойният керамичен разсейващ топлина субстрат се произвежда чрез използване на жълта светлина микро-сянка. Той ще се превърне в един от важните катализатори за повишаване на непрекъснатата мощност на LED.