LED散熱方式及散熱材料設計介紹
發布時間:2011-09-08
LED散熱的中心議題:
散熱的方式——主要是物理方式
1.輻射
輻射是指機體以發射紅外線方式來散熱。當皮膚溫高於環境溫度時,機體的熱量以輻射方式散失。輻射散熱量與皮膚溫、環境溫度和機體有效輻射麵積等因素有關。在一般情況下,輻射散熱量占總散熱量的40%。dangran,ruguohuanjingwendugaoyupifuwen,jitijiuhuixishoufushere。lianganggongrenzailuqianzuoye,yanredexiajinongminzairizhaoxiatianjianlaodongyehuiyudaozhezhongqingkuang。
2.傳導與對流
傳導就是機體通過傳遞分子動能的方式散發熱量。當人體與比皮膚溫低的物體(如衣服、床、椅等)直接接觸時,熱量自身體傳給這些物體。臨床上,用冰帽、冰袋冷敷等方法給高熱病人降溫,就是利用這個原理。
對流就是空氣的流動,這是以空氣為介質來進行散熱。
散熱器與環境的熱交換
dangreliangchuandaosanreqidedingbuhou,jiuxuyaojinkuaidijiangchuanlaidereliangsanfadaozhoubianhuanjingzhongqu,duifenglengsanreqieryanjiushiyaoyuzhouweidekongqijinxingrejiaohuan。zheshi,reliangshizailiangzhongbutongjiezhijianchuandi,suoyixundegongshiweiQ=α X A X ΔT,其中ΔT為兩種介質間的溫差,即散熱器與周圍環境空氣的溫度差;而α為流體的導熱係數,在散熱片材質和空氣成分確定後,它就是一個固定值;其中最重要的A是shi散san熱re片pian和he空kong氣qi的de接jie觸chu麵mian積ji,在zai其qi他ta條tiao件jian不bu變bian的de前qian提ti下xia,如ru散san熱re器qi的de體ti積ji一yi般ban都dou會hui有you所suo限xian製zhi,機ji箱xiang內nei的de空kong間jian有you限xian,過guo大da會hui加jia大da安an裝zhuang的de難nan度du,而er通tong過guo改gai變bian散san熱re器qi的de形xing狀zhuang,增zeng大da其qi與yu空kong氣qi的de接jie觸chu麵mian積ji,增zeng加jia熱re交jiao換huan麵mian積ji,是shi提ti高gao散san熱re效xiao率lv的de有you效xiao手shou段duan。、要實現這一點,一般通過用鰭片式設計輔以表麵粗糙化或螺紋等辦法來增大表麵積。
當dang熱re量liang傳chuan遞di給gei空kong氣qi後hou,和he散san熱re片pian接jie觸chu的de空kong氣qi溫wen度du會hui急ji速su上shang升sheng,這zhe時shi候hou,熱re空kong氣qi應ying該gai盡jin可ke能neng和he周zhou圍wei的de冷leng空kong氣qi通tong過guo對dui流liu等deng熱re交jiao換huan方fang式shi來lai將jiang熱re量liang帶dai走zou,對dui風feng冷leng散san熱re器qi來lai說shuo,最zui主zhu要yao的de手shou段duan便bian是shi提ti高gao空kong氣qi流liu動dong的de速su度du,使shi用yong風feng扇shan來lai實shi現xian強qiang製zhi對dui流liu。這zhe點dian主zhu要yao和he風feng扇shan的de設she計ji和he風feng速su有you關guan,散san熱re器qi風feng扇shan的de效xiao能neng(例如流量、風壓)主要取決於風扇扇葉直徑、軸向長度、風扇轉速和扇葉形狀。風扇的流量大都采用 CFM為單位(英製,立方英尺/分鍾),一個CFM大約為0.028mm3/分鍾的流量。
純鋁散熱器
純(chun)鋁(lv)散(san)熱(re)器(qi)是(shi)早(zao)期(qi)最(zui)為(wei)常(chang)見(jian)的(de)散(san)熱(re)器(qi),其(qi)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)簡(jian)單(dan),成(cheng)本(ben)低(di),到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi),純(chun)鋁(lv)散(san)熱(re)器(qi)仍(reng)然(ran)占(zhan)據(ju)著(zhe)相(xiang)當(dang)一(yi)部(bu)分(fen)市(shi)場(chang)。為(wei)增(zeng)加(jia)其(qi)鰭(qi)片(pian)的(de)散(san)熱(re)麵(mian)積(ji),純(chun)鋁(lv)散(san)熱(re)器(qi)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)加(jia)工(gong)手(shou)段(duan)是(shi)鋁(lv)擠(ji)壓(ya)技(ji)術(shu),LED燈控製器而評價一款純鋁散熱器的主要指標是散熱器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散熱片的鰭片的高度,Fin是指相鄰的兩枚鰭片之間的距離。Pin-Fin比是用Pin的高度(不含底座厚度)除以Fin,Pin-Fin 比越大意味著散熱器的有效散熱麵積越大,代表鋁擠壓技術越先進。
純銅散熱器
銅的熱傳導係數是鋁的1.69倍,所以在其他條件相同的前提下,純銅散熱器能夠更快地將熱量從熱源中帶走。不過銅的質地是個問題,很多標榜“純銅散熱器”其實並非是真正的100%的銅。在銅的列表中,含銅量超過99%的被稱為無酸素銅,下一個檔次的銅為含銅量為85%以下的丹銅。目前市場上大多數的純銅散熱器的含銅量都在介於兩者之間。而一些劣質純銅散熱器的含銅量甚至連85%都(dou)不(bu)到(dao),雖(sui)然(ran)成(cheng)本(ben)很(hen)低(di),但(dan)其(qi)熱(re)傳(chuan)導(dao)能(neng)力(li)大(da)大(da)降(jiang)低(di),影(ying)響(xiang)了(le)散(san)熱(re)性(xing)。此(ci)外(wai),銅(tong)也(ye)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)缺(que)點(dian),成(cheng)本(ben)高(gao),加(jia)工(gong)難(nan),散(san)熱(re)器(qi)質(zhi)量(liang)太(tai)大(da)都(dou)阻(zu)礙(ai)了(le)全(quan)銅(tong)散(san)熱(re)片(pian)的(de)應(ying)用(yong)。紅(hong)銅(tong)的(de)硬(ying)度(du)不(bu)如(ru)鋁(lv)合(he)金(jin)AL6063,某些機械加工(如剖溝等)性能不如鋁;銅的熔點比鋁高很多,不利於擠壓成形( Extrusion )等等問題。
suiran,muqianzuichangyongdesanrepiancailiaoshitonghelvhejin,lvhejinrongyijiagong,chengbendi,shiyingyongzuiduodecailiao,ertongjiaogaoderechuandaoxishu,shideqishunjianxirenenglibilvhejinhao,dansanredesudujiujiaolvhejinyaoman。yinci,wulunchuntong、純鋁、還是鋁合金散熱器,都有一個致命的缺陷:youyuzhishiyongyizhongcaizhi,suiranjibendesanrenenglinenggoumanzuqingdusanredexuyao,danyouyuwufahenhaodijunhengrechuandaonenglihererongliangnenglilianggefangmiandeyaoqiu,zaisanreyaoqiujiaogaodechanghebianweimianyouxielibucongxinle。
銅鋁結合技術
在zai考kao慮lv了le銅tong和he鋁lv這zhe兩liang種zhong材cai質zhi各ge自zi的de缺que點dian後hou,目mu前qian市shi場chang部bu分fen高gao端duan散san熱re器qi往wang往wang采cai用yong銅tong鋁lv結jie合he製zhi造zao工gong藝yi,這zhe些xie散san熱re片pian通tong常chang都dou采cai用yong銅tong金jin屬shu底di座zuo,而er散san熱re鰭qi片pian則ze采cai用yong鋁lv合he金jin,當dang然ran,除chu了le銅tong底di,也ye有you散san熱re片pian使shi用yong銅tong柱zhu等deng方fang法fa,也ye是shi相xiang同tong的de原yuan理li。憑ping借jie較jiao高gao的de導dao熱re係xi數shu,銅tong製zhi底di麵mian可ke以yi快kuai速su吸xi收shouCPU釋放的熱量;鋁製鰭片可以借助複雜的工藝手段製成最有利於散熱的形狀,並提供較大的儲熱空間並快速釋放,這在各方麵找到了的一個均衡點。
- LED散熱方式及散熱材料設計介紹
- 輻射、傳導與對流散熱
- 純鋁、純銅、銅鋁結合散熱技術
散熱的方式——主要是物理方式
1.輻射
輻射是指機體以發射紅外線方式來散熱。當皮膚溫高於環境溫度時,機體的熱量以輻射方式散失。輻射散熱量與皮膚溫、環境溫度和機體有效輻射麵積等因素有關。在一般情況下,輻射散熱量占總散熱量的40%。dangran,ruguohuanjingwendugaoyupifuwen,jitijiuhuixishoufushere。lianganggongrenzailuqianzuoye,yanredexiajinongminzairizhaoxiatianjianlaodongyehuiyudaozhezhongqingkuang。
2.傳導與對流
傳導就是機體通過傳遞分子動能的方式散發熱量。當人體與比皮膚溫低的物體(如衣服、床、椅等)直接接觸時,熱量自身體傳給這些物體。臨床上,用冰帽、冰袋冷敷等方法給高熱病人降溫,就是利用這個原理。
對流就是空氣的流動,這是以空氣為介質來進行散熱。
散熱器與環境的熱交換
dangreliangchuandaosanreqidedingbuhou,jiuxuyaojinkuaidijiangchuanlaidereliangsanfadaozhoubianhuanjingzhongqu,duifenglengsanreqieryanjiushiyaoyuzhouweidekongqijinxingrejiaohuan。zheshi,reliangshizailiangzhongbutongjiezhijianchuandi,suoyixundegongshiweiQ=α X A X ΔT,其中ΔT為兩種介質間的溫差,即散熱器與周圍環境空氣的溫度差;而α為流體的導熱係數,在散熱片材質和空氣成分確定後,它就是一個固定值;其中最重要的A是shi散san熱re片pian和he空kong氣qi的de接jie觸chu麵mian積ji,在zai其qi他ta條tiao件jian不bu變bian的de前qian提ti下xia,如ru散san熱re器qi的de體ti積ji一yi般ban都dou會hui有you所suo限xian製zhi,機ji箱xiang內nei的de空kong間jian有you限xian,過guo大da會hui加jia大da安an裝zhuang的de難nan度du,而er通tong過guo改gai變bian散san熱re器qi的de形xing狀zhuang,增zeng大da其qi與yu空kong氣qi的de接jie觸chu麵mian積ji,增zeng加jia熱re交jiao換huan麵mian積ji,是shi提ti高gao散san熱re效xiao率lv的de有you效xiao手shou段duan。、要實現這一點,一般通過用鰭片式設計輔以表麵粗糙化或螺紋等辦法來增大表麵積。
當dang熱re量liang傳chuan遞di給gei空kong氣qi後hou,和he散san熱re片pian接jie觸chu的de空kong氣qi溫wen度du會hui急ji速su上shang升sheng,這zhe時shi候hou,熱re空kong氣qi應ying該gai盡jin可ke能neng和he周zhou圍wei的de冷leng空kong氣qi通tong過guo對dui流liu等deng熱re交jiao換huan方fang式shi來lai將jiang熱re量liang帶dai走zou,對dui風feng冷leng散san熱re器qi來lai說shuo,最zui主zhu要yao的de手shou段duan便bian是shi提ti高gao空kong氣qi流liu動dong的de速su度du,使shi用yong風feng扇shan來lai實shi現xian強qiang製zhi對dui流liu。這zhe點dian主zhu要yao和he風feng扇shan的de設she計ji和he風feng速su有you關guan,散san熱re器qi風feng扇shan的de效xiao能neng(例如流量、風壓)主要取決於風扇扇葉直徑、軸向長度、風扇轉速和扇葉形狀。風扇的流量大都采用 CFM為單位(英製,立方英尺/分鍾),一個CFM大約為0.028mm3/分鍾的流量。
純鋁散熱器
純(chun)鋁(lv)散(san)熱(re)器(qi)是(shi)早(zao)期(qi)最(zui)為(wei)常(chang)見(jian)的(de)散(san)熱(re)器(qi),其(qi)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)簡(jian)單(dan),成(cheng)本(ben)低(di),到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi),純(chun)鋁(lv)散(san)熱(re)器(qi)仍(reng)然(ran)占(zhan)據(ju)著(zhe)相(xiang)當(dang)一(yi)部(bu)分(fen)市(shi)場(chang)。為(wei)增(zeng)加(jia)其(qi)鰭(qi)片(pian)的(de)散(san)熱(re)麵(mian)積(ji),純(chun)鋁(lv)散(san)熱(re)器(qi)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)加(jia)工(gong)手(shou)段(duan)是(shi)鋁(lv)擠(ji)壓(ya)技(ji)術(shu),LED燈控製器而評價一款純鋁散熱器的主要指標是散熱器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散熱片的鰭片的高度,Fin是指相鄰的兩枚鰭片之間的距離。Pin-Fin比是用Pin的高度(不含底座厚度)除以Fin,Pin-Fin 比越大意味著散熱器的有效散熱麵積越大,代表鋁擠壓技術越先進。
純銅散熱器
銅的熱傳導係數是鋁的1.69倍,所以在其他條件相同的前提下,純銅散熱器能夠更快地將熱量從熱源中帶走。不過銅的質地是個問題,很多標榜“純銅散熱器”其實並非是真正的100%的銅。在銅的列表中,含銅量超過99%的被稱為無酸素銅,下一個檔次的銅為含銅量為85%以下的丹銅。目前市場上大多數的純銅散熱器的含銅量都在介於兩者之間。而一些劣質純銅散熱器的含銅量甚至連85%都(dou)不(bu)到(dao),雖(sui)然(ran)成(cheng)本(ben)很(hen)低(di),但(dan)其(qi)熱(re)傳(chuan)導(dao)能(neng)力(li)大(da)大(da)降(jiang)低(di),影(ying)響(xiang)了(le)散(san)熱(re)性(xing)。此(ci)外(wai),銅(tong)也(ye)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)缺(que)點(dian),成(cheng)本(ben)高(gao),加(jia)工(gong)難(nan),散(san)熱(re)器(qi)質(zhi)量(liang)太(tai)大(da)都(dou)阻(zu)礙(ai)了(le)全(quan)銅(tong)散(san)熱(re)片(pian)的(de)應(ying)用(yong)。紅(hong)銅(tong)的(de)硬(ying)度(du)不(bu)如(ru)鋁(lv)合(he)金(jin)AL6063,某些機械加工(如剖溝等)性能不如鋁;銅的熔點比鋁高很多,不利於擠壓成形( Extrusion )等等問題。
suiran,muqianzuichangyongdesanrepiancailiaoshitonghelvhejin,lvhejinrongyijiagong,chengbendi,shiyingyongzuiduodecailiao,ertongjiaogaoderechuandaoxishu,shideqishunjianxirenenglibilvhejinhao,dansanredesudujiujiaolvhejinyaoman。yinci,wulunchuntong、純鋁、還是鋁合金散熱器,都有一個致命的缺陷:youyuzhishiyongyizhongcaizhi,suiranjibendesanrenenglinenggoumanzuqingdusanredexuyao,danyouyuwufahenhaodijunhengrechuandaonenglihererongliangnenglilianggefangmiandeyaoqiu,zaisanreyaoqiujiaogaodechanghebianweimianyouxielibucongxinle。
銅鋁結合技術
在zai考kao慮lv了le銅tong和he鋁lv這zhe兩liang種zhong材cai質zhi各ge自zi的de缺que點dian後hou,目mu前qian市shi場chang部bu分fen高gao端duan散san熱re器qi往wang往wang采cai用yong銅tong鋁lv結jie合he製zhi造zao工gong藝yi,這zhe些xie散san熱re片pian通tong常chang都dou采cai用yong銅tong金jin屬shu底di座zuo,而er散san熱re鰭qi片pian則ze采cai用yong鋁lv合he金jin,當dang然ran,除chu了le銅tong底di,也ye有you散san熱re片pian使shi用yong銅tong柱zhu等deng方fang法fa,也ye是shi相xiang同tong的de原yuan理li。憑ping借jie較jiao高gao的de導dao熱re係xi數shu,銅tong製zhi底di麵mian可ke以yi快kuai速su吸xi收shouCPU釋放的熱量;鋁製鰭片可以借助複雜的工藝手段製成最有利於散熱的形狀,並提供較大的儲熱空間並快速釋放,這在各方麵找到了的一個均衡點。
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