隨著LED防爆燈和封裝技術的不斷演進,LED防爆燈的亮度不斷提高,LED防爆燈的應用也越來越廣泛,用LED防爆燈作為顯示器的背光源,也是一個熱門話題。然而,散熱問題是制約LED防爆燈作為照明對象發(fā)展的主要障礙。
冷卻方式
一般來說,根據(jù)散熱片產生的熱量,散熱片可分為主動散熱和被動散熱。所謂被動散熱,是指熱源LED光源通過散熱片自然發(fā)射到空氣中,散熱效果與散熱片成正比,但由于是自然散熱,效果當然是大打折扣的。它通常用于沒有所需空間的設備,或者用于散熱不高的元器件,比如部分流行的主板也是采取被動散熱的方式,其中大部分采取主動散熱,而主動散熱則是被動散熱。散熱片由散熱片所發(fā)射的風扇等散熱,其特點是散熱效率高,且裝置體積小。
主動散熱,從散熱方式上可分為風冷散熱、液冷散熱、熱管散熱、半導體散熱、化學散熱等。
空氣冷風冷卻是常見的散熱方式,相比之下,它也是一種更便宜的散熱方式。風冷散熱實質上是風扇和散熱器吸收的熱量。具有價格相對低廉、安裝方便等優(yōu)點。但其對環(huán)境的依賴性相對較高,如溫度升高,散熱性能會受到影響。
冷卻
液體冷卻散熱的優(yōu)點是比較散熱器的熱量由液體在泵的驅動下產生,具有安靜、冷卻穩(wěn)定、環(huán)境依賴性強等優(yōu)點。液體的價格比較高,安裝起來比較麻煩。同時,嘗試通過方法指導安裝散熱效果。出于成本和易用性的考慮,液體冷卻熱通常被用作導熱液體,因此液體冷卻散熱器通常被稱為水冷散熱器。
熱管
熱管是一種傳熱元件,它充分利用傳熱原理和冷介質的快速傳熱特性,通過全封閉真空管中液體的蒸發(fā)和冷凝來傳遞熱量,具有極高的導熱性、良好的等溫性,冷熱兩側的傳熱面積可任意改變,可遠距離傳熱、控溫等,由熱管組成的換熱器傳熱效率高,結構緊湊,流體堵塞小。優(yōu)勢。它的熱導率遠遠超過任何已知金屬的熱導率。
半導體冷卻
半導體制冷是利用特殊的半導體制冷片通電時產生溫差,只要高溫端的熱量能有效散發(fā),低溫則不斷冷卻。在每個半導體粒子上產生溫差,并且從數(shù)十個半導體粒子串聯(lián)連接一個制冷件,從而形成制冷劑的兩個表面。利用這一溫差,在高溫端用風冷/水冷卻,可獲得良好的散熱效果。半導體制冷具有制冷溫度低,可靠性高,冷表面溫度可達零下10℃° C、 但是成本太高,并且可能由于溫度太低而造成短路,而且現(xiàn)在半導體制冷工藝還不成熟,實用性不夠。
化學冷卻
所謂化學制冷就是利用一些超低溫的化學物質,利用它們在熔化時吸收大量熱量,降低溫度。在這方面,使用干冰和液氮是很常見的。例如,使用干冰可以將溫度降低到20攝氏度以下° C、 還有更多的,更常見于實驗室或極端超頻愛好者。
材料選擇
導熱系數(shù)(單位:w/mk)銀429
銅401
黃金317
鋁237
鐵80
鉛34.8
1070鋁合金226
1050鋁合金209
6063鋁合金201
6061鋁合金155
從上面可以看出,銀和銅是好的導熱材料,其次是金和鋁。但是金、銀太貴了,所以散熱片主要由鋁和銅制成。相比之下,銅和鋁合金都有其優(yōu)缺點:銅導熱性好,但價格比較貴,加工成本高,重量過大,而且銅散熱器的熱容量小,容易氧化。另一方面,純鋁太軟了。不能直接使用。它被鋁合金用來提供足夠的硬度。鋁合金的優(yōu)點是低,重量輕,但導熱性比銅差得多。因此,在熱沉的歷史中,也出現(xiàn)了以下材料:
純鋁散熱器
純鋁散熱器是早常見的散熱器,其制造工藝簡單,成本低廉,而且純鋁散熱器仍占有相當多的市場。為了增加散熱面積??其散熱片方面,純鋁散熱器常用的加工手段是鋁擠壓工藝,而純鋁散熱器的主要指標是散熱器底座的厚度和針翅比。PIN是散熱器散熱片的高度,指相鄰兩個散熱片之間的距離。銷翅比是指銷的高度(不含底座厚度)除以翅片,銷翅比越大,翅片的有效散熱面積越大??散熱器和更先進的鋁擠壓技術。
純銅散熱器
銅的導熱系數(shù)是鋁的1.69倍,因此在其他條件下,純銅散熱器可以在同樣的前提下從熱源中吸熱。不過,銅的質地是個問題,很多“純銅散熱器”并不是真正的100%純銅。在銅的清單中,銅含量超過99%的稱為醋酸銅,而下一級銅的銅含量為85%或更低。銅。市場上大多數(shù)純銅散熱器的含銅量介于兩者之間。而一些含銅量較低的劣質純銅散熱器甚至不足85%,雖然成本很低,但導熱系數(shù)大大降低,影響散熱。此外,銅還存在著明顯的缺點,成本高,加工難度大,散熱片的質量阻礙了全銅散熱片的應用。黃銅的硬度不如鋁合金Al6063,有些加工(如溝槽等)不如鋁;銅的熔點比鋁高得多,不利于擠壓等。
銅鋁結合技術
在考慮了銅和鋁各自的缺點后,目前一些高端散熱器采用銅鋁結合的制造工藝,一般采用銅金屬底座,而散熱翅片則采用鋁合金。當然,除了銅底,還有一種散熱方法就是用銅柱,原理也是一樣的。具有較高的導熱性,銅底面能快速吸收CPU的散熱;鋁翅片可以通過復雜的工藝手段制造,具有較大的儲熱空間和快速的散熱效果。各方面都找到一個平衡點。