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知识丨LED防爆灯的有效散热方法
作者:管理员    发布于:2018-04-11 17:30:32    文字:【】【】【
摘要:一般说来,按照从散热器带走热量的方式,可以将散热器分为主动式散热和被动式散热。所谓的被动式散热,是指通过散热片将热源LED光源热量自然散发到空气中,其散热的效果与散热片大小成正比,但因为是自然散发热量,效果当然大打折扣

  随着LED防爆灯材料及封装技术的不停演进,促使LED防爆灯东西亮度不停提高,LED防爆灯的应用越来越广,以LED防爆灯作为显示器的背光源,更是近来热门的话题。但散热问题是在LED防爆灯开发用作照明物体的主要障碍,我们来介绍几种散热方式和散热的材质。
  散热方式
  一般说来,按照从散热器带走热量的方式,可以将散热器分为主动式散热和被动式散热。所谓的被动式散热,是指通过散热片将热源LED光源热量自然散发到空气中,其散热的效果与散热片大小成正比,但因为是自然散发热量,效果当然大打折扣。常常用在那些对空间没有要求的设备中,或者用于为发热量不大的部件散热,如部分普及型主板在北桥上也采纳被动式散热,绝大大都采纳主动式散热式,主动式散热就是通过电扇等散热设备强迫性地将散热片发出的热量带走,其特点是散热效率高,并且设备体积小。
  主动式散热,从散热方式上细分,可以分为风冷散热、液冷散热、热管散热、半导体制冷、化学制冷等等。
  风冷风冷散热是最常见的散热方式,比较而言,也是较廉价的方式。风冷散热从本质上讲就是使用电扇带走散热器所汲取的热量。具有价格相对较低,安装便利等长处。但对环境依靠对照高,例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
  液冷
  液冷散热是通过液体在泵的带动下强迫循环带走散热器的热量,与风冷比,具有平静、降温稳定、对环境依靠小等等长处。液冷的价格相对较高,并且安装也相对费事一些。同时安装时尽量根据说明书指导的方法安装才能获得的散热效果。出于成本及易用性的考虑,液冷散热凡是采纳水做为导热液体,因而液冷散热器也常常被称为水冷散热器。

  热管
  热管属于一种传热元件,它充实操纵了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝聚来传递热量,具有极高的导热性、优良的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远间隔传热、可操纵温度等一系列长处,而且由热管组成的换热器具有传热效率高、构造紧凑、流体阻损小等长处。其导热才能已远远超过任何已知金属的导热才能。
  半导体制冷
  半导体制冷就是操纵一种特制的半导体制冷片在通电时产生温差来制冷,只要高温端的热量能有效的散发掉,则低温端就不停的被冷却。在每个半导体颗粒上都产生温差,一个制冷片由几十个这样的颗粒串联而成,从而在制冷片的两个外表构成一个温差。操纵这种温差现象,配合风冷/水冷对高温端进行降温,能得到优良的散热效果。半导体制冷具有制冷温度低、可靠性高等长处,冷面温度可以到达零下10℃以下,但是成本太高,并且可能会因温度过低导致形成短路,并且如今半导体制冷片的工艺也不成熟,不够有用。
  化学制冷
  所谓化学制冷,就是使用一些超低温化学物质,操纵它们在融化的时候汲取大量的热量来降低温度。这方面以使用干冰和液氮较为常见。好比使用干冰可以将温度降低到零下20℃以下,还有一些更“”的玩家操纵液氮将CPU温度降到零下100℃以下(理论上),当然由于价格高贵和持续时间太短,这个方法多见于实验室或极端的超频喜好者。
  材质的选择
  热传导系数 (单位: W/mK)
  银 429
  铜 401
  金 317
  铝 237
  铁 80
  铅 34.8
  1070 型铝合金 226
  1050型铝合金 209
  6063 型铝合金 201
  6061型铝合金 155
  一般说来,一般风冷散热器自然要选择金属作为散热器的材料。对所选用的材料,盼望其同时具有高比热和高热传导系数,从上可以看出,银和铜是最好的导热材料,其次是金和铝。但是金、银太过高贵,所以,目前散热片主要由铝和铜制成。比较而言,铜和铝合金二者同时各有其优缺点:铜的导热性好,但价格较贵,加工难度较高,重量过大,且铜制散热器热容量较小,并且容易氧化。另一方面纯铝太软,不能间接使用,都是使用的铝合金才能提供足够的硬度,铝合金的长处是价格低廉,重量轻,但导热性比铜就要差许多。所以在散热器的成长史上也出现了以下几种材质的东西:

  纯铝散热器
  纯铝散热器是早期最为常见的散热器,其制造工艺简单,成本低,到目前为止,纯铝散热器仍然占据着相当一部分市场。为增加其鳍片的散热面积,纯铝散热器最常用的加工手段是铝挤压技术,而评价一款纯铝散热器的主要指标是散热器底座的厚度和Pin-Fin 比。Pin是指散热片的鳍片的高度,Fin 是指相邻的两枚鳍片之间的间隔。Pin-Fin 比是用Pin 的高度(不含底座厚度)除以Fin,Pin-Fin 比越大意味着散热器的有效散热面积越大,代表铝挤压技术越先进。
  纯铜散热器
  铜的热传导系数是铝的1.69 倍,所以在其他条件相同的前提下,纯铜散热器能够更快地将热量从热源中带走。不过铜的质地是个问题,许多标榜“纯铜散热器”其实并不是是真正的100%的铜。在铜的列表中,含铜量超过99%的被称为无酸素铜,下一个档次的铜为含铜量为85%以下的丹铜。目前市场上大大都的纯铜散热器的含铜量都在介于两者之间。而一些劣质纯铜散热器的含铜量以至连85%都不到,虽然成本很低,但其热传导才能大大降低,影响了散热性。此外,铜也有明显的缺点,成本高,加工难,散热器质量太大都阻碍了全铜散热片的应用。红铜的硬度不如铝合金AL6063,某些机械加工(如剖沟等)性能不如铝;铜的熔点比铝高许多,不利于挤压成形( Extrusion )等等问题。
  铜铝结合技术
  在考虑了铜和铝这两种材质各自的缺点后,目前市场部分高端散热器往往采纳铜铝结合制造工艺,这些散热片凡是都采纳铜金属底座,而散热鳍片则采纳铝合金。当然,除了铜底,也有散热片使用铜柱等方法,也是相同的原理。凭仗较高的导热系数,铜制底面可以快速汲取CPU释放的热量;铝制鳍片可以借助复杂的工艺手段制成最有利于散热的外形,并提供较大的储热空间并快速释放,这在各方面找到了的一个平衡点。

脚注信息

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