Uzlabotas iekārtas Efektīva ražošanaSākotnējās vienšoka gaismas diodes nebija ļoti spēcīgas, tām bija ierobežota siltuma ražošana, un tām bija maz termisku problēmu, tāpēc iepakojums bija salīdzinoši vienkāršs. Tomēr, pateicoties nepārtrauktam LED materiālu tehnoloģijas sasniegumam pēdējos gados, ir mainījusies arī LED iepakojuma tehnoloģija. No agrīnās vienas mikroshēmas lielgabala paketes tas pakāpeniski ir kļuvis par plakanu, liela laukuma daudzkodu paketes moduli; tā ekspluatācijas strāva ir no 20mA sākuma. Mazjaudas gaismas diodes kreisajā un labajā pusē ir virzījušās uz pašreizējām jaudīgajām gaismas diodēm, kas ir aptuveni 1/3 līdz 1A. Viena LED ieejas jauda ir tikpat augsta kā 1W vai vairāk, un pat 3W un 5W paketes režīmi ir vairāk attīstīti.
Tā kā siltuma problēma, ko izraisa augstas spilgtuma un augstas jaudas LED sistēma, būs atslēga, lai ietekmētu produkta darbību, lai ātri izlādētu LED komponentu radīto siltumu apkārtējai videi, ir jāsāk ar iepakojuma līmeņa termiskā pārvaldība (L1 un L2). Šobrīd nozares prakse ir samazināt iepakojuma moduļa siltuma pretestību caur siltuma izkliedētāju, lodējot LED mikroshēmu ar lodēšanas vai termisko pastu uz siltuma izkliedētāja.
Daudzām termināla lietojumprogrammām, piemēram, mini projektoriem, automobiļu un apgaismojuma avotiem, ir vajadzīgs vairāk nekā tūkstotis lūmenu vai desmitiem tūkstošu lūmenu attiecīgajā apgabalā. Vienkāršu mikroshēmu paketes moduļi ir nepietiekami. Doties uz vairāku mikroshēmu LED paketi un tieši savienojot mikroshēmu ar substrātu, ir nākotnes attīstības tendence.
Siltuma izkliedes problēma ir galvenais šķērslis gaismas diožu izstrādē apgaismojuma objektiem. Keramikas vai siltuma cauruļu izmantošana ir efektīvs veids, kā novērst pārkaršanu. Tomēr siltuma pārvaldības risinājums palielina materiālu izmaksas. Augstas jaudas LED siltuma vadības dizaina mērķis ir efektīvi samazināt R savienojumu, kas ir viens no materiāliem balstītiem risinājumiem, kas nodrošina siltuma izkliedi no mikroshēmas, nodrošinot zemu siltuma pretestību, bet augstu vadītspēju, kas ļauj tieši pārnest siltumu no mikroshēmas caur piesūcinātāju vai karstām metāla metodēm. Iepakojuma korpusa ārpuse.
Protams, gaismas diodes siltuma izkliedes komponenti ir līdzīgi CPU siltuma izkliedei. Tie galvenokārt ir gaisa dzesēšanas moduļi, kas sastāv no siltuma izlietnēm, siltuma caurulēm, ventilatoriem un termiskās saskarnes materiāliem. Protams, ūdens dzesēšana ir arī viens no termiskajiem pretpasākumiem. Pašreizējā karstākie lielizmēra LED TV apgaismojuma moduļos 40 collu un 46 collu LED apgaismojumam ir attiecīgi 470W un 550W ieejas jauda, no kuriem 80% tiek pārvērsti siltumā, un nepieciešamā siltuma izkliede ir aptuveni 360W un 440W vai tā.
Tātad, kā jūs noņemt šo siltumu? Pašlaik nozarē ir ūdens dzesēšanas metodes dzesēšanai, taču pastāv šaubas par augstu vienības cenu un uzticamību. Atdzesēšanai ir lietderīgi izmantot siltuma caurules ar siltuma izlietnēm un ventilatoriem.
Siltuma izkliedes metode
Kopumā siltuma izlietne var tikt iedalīta aktīvā siltuma izlietnē un pasīvā siltuma izlietnē atkarībā no tā, kā siltums tiek izņemts no dzesēšanas sistēmas. Tā sauktā pasīvā siltuma izkliede nozīmē, ka siltuma avota LED gaismas avota siltums dabiski tiek izstarots gaisā caur siltuma izlietni, un siltuma izkliedes efekts ir proporcionāls siltuma izlietnes lielumam, bet gan dabiskā siltuma dēļ. izkliedēšana, efekts, protams, ir ievērojami samazināts un bieži tiek izmantots tajās kosmosa telpās. Aprīkojumā, kas nav nepieciešams vai ko izmanto, lai izkliedētu siltumu komponentiem, kas rada mazāk siltuma. Piemēram, dažas populāras mātesplates pieņem arī pasīvo siltuma izkliedi uz ziemeļu tilta. Lielākā daļa no tām izmanto aktīvu siltuma izkliedi. Aktīvo siltuma izkliedi piespiež siltuma izlietnes, piemēram, ventilatori. Siltuma padeves radītais siltums tiek izņemts, ko raksturo augsta siltuma izkliedes efektivitāte un mazais ierīces izmērs.
Aktīvo siltuma izkliedi, kas sadalīta no siltuma izkliedēšanas metodes, var iedalīt gaisa dzesēšanā, šķidruma dzesēšanā, siltuma cauruļu dzesēšanā, pusvadītāju dzesēšanā, ķīmiskā dzesēšanā utt.
Gaisa dzesēšana ar gaisa dzesēšanu ir visizplatītākais siltuma izkliedes veids, un, salīdzinot, tas ir arī lētāks veids. Gaisa dzesēšana būtībā ir ventilators, kas atņem siltuma izlietnes absorbēto siltumu. Tam ir salīdzinoši zemas cenas un ērta uzstādīšana. Tomēr tas ir ļoti atkarīgs no vides, piemēram, temperatūras paaugstināšanās un pārkaršanas.
Šķidruma dzesēšana
Šķidruma dzesēšanas siltums ir spiests pārvietot radiatora siltumu no sūkņa zem sūkņa. Salīdzinot ar gaisa dzesēšanu, tai ir klusums, stabila temperatūras stabilitāte un zema atkarība no vides. Šķidruma dzesēšanas cena ir samērā augsta, un uzstādīšana ir samērā apgrūtinoša. Vienlaikus uzstādiet to, cik vien iespējams, saskaņā ar instrukcijās sniegtajām instrukcijām, lai iegūtu vislabāko siltuma izkliedi. Izmaksu un lietošanas ērtuma dēļ šķidruma dzesēšanas siltuma izkliede parasti izmanto ūdeni kā siltuma pārneses šķidrumu, tāpēc šķidruma dzesēšanas šķidrumi bieži tiek saukti par ūdens dzesēšanu.
Siltuma caurule
Siltuma caurule pieder siltuma pārneses elementam, kas pilnībā izmanto siltuma vadīšanas principu un aukstumaģenta straujo siltuma pārneses īpašību, un nodod siltumu, iztvaicējot un kondensējot šķidrumu pilnībā noslēgtā vakuuma caurulē, un tam ir ārkārtīgi augsta temperatūra. siltuma vadītspēja un laba izotermiskā temperatūra. Siltuma pārneses zonu abās karstā un aukstā pusēs var patvaļīgi mainīt, siltuma pārnešana var būt tālsatiksme, temperatūra var tikt kontrolēta, un tamlīdzīgi, un siltummaiņa, kas sastāv no siltuma caurules, ir ar augstu siltuma pārneses efektivitāti. , kompakta struktūra, maza šķidruma pretestība utt. Tā siltuma vadītspēja ir ievērojami pārsniegusi jebkura zināmā metāla siltumvadītspēju.
Pusvadītāju dzesēšana
Pusvadītāju dzesēšanai tiek izmantota īpaša pusvadītāju dzesēšanas mikroshēma, lai radītu temperatūras starpību dzesēšanai, kad tas tiek ieslēgts. Kamēr siltumu augstā temperatūrā var efektīvi izkliedēt, zemas temperatūras gals tiek pastāvīgi atdzesēts. Katrai pusvadītāju daļiņai rodas temperatūras starpība, un veidojas dzesēšanas loksne, savienojot vairākus desmitus šādu daļiņu, lai izveidotu temperatūras starpību abās aukstumnesēja virsmas virsmās. Izmantojot šo temperatūras starpību, gaisa dzesēšanu / dzesēšanu var izmantot, lai atdzesētu augsto temperatūru, un var iegūt lielisku siltuma izkliedes efektu. Pusvadītāju dzesēšanai piemīt zema dzesēšanas temperatūra un augsta uzticamība. Aukstā virsmas temperatūra var sasniegt zem 10 ° C, bet izmaksas ir pārāk augstas, un tas var izraisīt īssavienojumu zemas temperatūras dēļ. Tagad pusvadītāju dzesēšanas plēves process nav pietiekami nobriedis. praktiski.
Ķīmiskā saldēšana
Tā sauktā ķīmiskā dzesēšana ir dažu īpaši zemas temperatūras ķimikāliju izmantošana, kas tās izmanto, lai absorbētu lielu daudzumu siltuma kausēšanas laikā, lai pazeminātu temperatūru. Šajā sakarā biežāk lieto sausu ledu un šķidro slāpekli. Piemēram, sausā ledus izmantošana var pazemināt temperatūru līdz zemākam par mīnus 20 ° C, un daži citi "perversi" spēlētāji izmanto šķidro slāpekli, lai samazinātu CPU temperatūru zem mīnus 100 ° C (teorētiski), pateicoties augstajai cenai. un īsā laikā šī metode ir biežāk sastopama laboratorijā vai ekstrēmos entuziastos.
Materiālu izvēle
Siltuma pārneses koeficients (vienība: W / mK)
Sudraba 429
Vara 401
Zelts 317
Alumīnijs 237
Dzelzs 80
Svins 34.8
1070 alumīnija sakausējums 226
1050 alumīnija sakausējums 209
6063 tipa alumīnija sakausējums 201
6061 tipa alumīnija sakausējums 155
Parasti parastā gaisa dzesēšanas radiatori dabiski izvēlas metālu kā radiatora materiālu. Izvēlētajiem materiāliem ir vēlams gan augsts īpatnējais siltums, gan augsta siltuma vadītspēja. No iepriekš minētā sudraba un vara ir vislabākie termiskie materiāli, kam seko zelts un alumīnijs. Tomēr zelts un sudrabs ir pārāk dārgi, tāpēc pašreizējā siltuma izlietne galvenokārt ir izgatavota no alumīnija un vara. Salīdzinājumam, gan vara, gan alumīnija sakausējumam ir savas priekšrocības un trūkumi: vara ir laba siltumvadītspēja, bet cena ir salīdzinoši dārga, apstrāde ir sarežģīta, svars ir pārāk liels, un vara siltuma izlietnes siltuma jauda ir maza , un to ir viegli oksidēt. . No otras puses, tīrs alumīnijs ir pārāk mīksts, lai to varētu izmantot tieši. Izmantotais alumīnija sakausējums var nodrošināt pietiekamu cietību. Alumīnija sakausējuma priekšrocība ir tā, ka tas ir lēts un viegls, bet siltuma vadītspēja ir daudz sliktāka nekā vara. Tāpēc radiatora attīstības vēsturē ir parādījušies šādi materiāli:
Tīrs alumīnija radiators
Tīri alumīnija radiatori ir visizplatītākie radiatori pirmajās dienās. Ražošanas process ir vienkāršs un izmaksas ir zemas. Līdz šim tīri alumīnija radiatori aizņem ievērojamu tirgus daļu. Lai palielinātu spuru siltuma izkliedes laukumu, visizplatītākā tīra alumīnija radiatora apstrādes metode ir alumīnija ekstrūzijas tehnoloģija, un galvenais rādītājs tīra alumīnija radiatora novērtēšanai ir radiatora pamatnes biezums un Pin-Fin attiecība. Skava attiecas uz dzesēšanas šķidruma spuras augstumu, un Fin attiecas uz attālumu starp divām blakus esošām spurām. Pin-Fin attiecība ir Pin augstums (izņemot pamatnes biezumu), dalīts ar Fin. Jo lielāks ir Pin-Fin attiecība, jo lielāka ir siltuma izlietnes efektīvā siltuma izkliedes zona, kas nozīmē, ka alumīnija ekstrūzijas tehnoloģija ir vairāk attīstīta.
Tīra vara radiators
Vara siltuma pārneses koeficients ir 1,69 reizes lielāks nekā alumīnija, tāpēc tīras vara siltuma izlietnes var ātrāk noņemt siltumu no siltuma avota, visas pārējās lietas ir vienādas. Tomēr vara struktūra ir problēma. Daudzi no "tīra vara radiatoriem" nav īsti 100% vara. Vara sarakstā vara, kas satur vairāk nekā 99%, sauc par skābi nesaturošu vara, un nākamā vara vara ir vara, kas satur mazāk par 85% vara. Vara saturs tīrā vara vara izlietnē šodien ir kaut kur pa vidu. Daži zemāki tīra vara vara radiatori pat nesatur 85% vara. Lai gan izmaksas ir ļoti zemas, to siltuma pārneses jauda ir ievērojami samazināta, kas ietekmē siltuma izkliedi. Turklāt vara satur arī acīmredzamus trūkumus, augstas izmaksas, sarežģītu apstrādi, un pārāk lielas siltuma izlietnes kavē visu vara siltumnesēju izmantošanu. Sarkanā vara cietība nav tik laba kā alumīnija sakausējuma AL6063. Dažas mehāniskas apstrādes (piemēram, rievošana utt.) Nav tik labas kā alumīnijs; vara satur daudz augstāku kušanas temperatūru nekā alumīnijs, kas neveicina ekstrūziju un citas problēmas.
Vara-alumīnija savienošanas tehnoloģija
Apsverot abu materiālu, vara un alumīnija trūkumus, daži augstas klases siltuma izlietnes tirgū bieži izmanto vara un alumīnija kombināciju. Šīs siltuma izlietnes parasti izmanto vara metāla pamatni, bet siltuma izlietnes spuras izmanto alumīnija sakausējumu. Papildus vara pamatnei ir arī metodes, piemēram, vara vara izmantošana siltuma izlietnē, kas ir tas pats princips. Ar augstu siltumvadītspēju vara apakšējā daļa var ātri absorbēt CPU izdalīto siltumu; alumīnija spuras var veidot formā, kas ir visizdevīgākā siltuma izkliedēšanai, izmantojot sarežģītus procesus, un nodrošina lielu siltuma uzglabāšanas telpu un ātru atbrīvošanu. Bilances punkts atrodams visos aspektos.
Lai uzlabotu LED gaismas efektivitāti un kalpošanas laiku, LED produktu siltuma izkliedes problēmas risināšana ir viens no svarīgākajiem jautājumiem šajā posmā. LED industrijas attīstība ir vērsta arī uz augstas jaudas, augstas spilgtuma un neliela izmēra LED produktu izstrādi. Siltuma izkliedēšanas substrāts ar augstu siltuma izkliedi un precīzu izmēru ir kļuvis par tendenci LED siltuma izkliedējošo substrātu turpmākajā attīstībā. Pašlaik alumīnija oksīda substrāts tiek aizstāts ar alumīnija nitrīda substrātu, vai gaismas / efektivitātes uzlabošanai izmanto LED / substrāta savienošanas metodi zelta stieples aizvietošanai ar eutektisku vai flip mikroshēmu. Saskaņā ar šo attīstības tendenci, siltuma izkliedējošās substrāta pašregulācijas precizitāte ir ārkārtīgi stingra, un tai ir nepieciešama augsta siltuma izkliede, mazs izmērs un laba metālu līniju saķere. Tāpēc, izmantojot dzeltenu gaismu mikro-ēnu, tiek ražots plāns plēves keramikas siltuma izkliedētājs. Tas kļūs par vienu no svarīgākajiem katalizatoriem, kas veicina LED nepārtraukto lielo jaudu.