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
chunlvsanreqishizaoqizuiweichangjiandesanreqi,qizhizaogongyijiandan,chengbendi,daomuqianweizhi,chunlvsanreqirengranzhanjuzhexiangdangyibufenshichang。weizengjiaqiqipiandesanremianji,chunlvsanreqizuichangyongdejiagongshouduanshilvjiyajishu,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%doubudao,suiranchengbenhendi,danqirechuandaonenglidadajiangdi,yingxianglesanrexing。ciwai,tongyeyoumingxiandequedian,chengbengao,jiagongnan,sanreqizhiliangtaidadouzuailequantongsanrepiandeyingyong。hongtongdeyingduburulvhejinAL6063,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。
雖(sui)然(ran),目(mu)前(qian)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)散(san)熱(re)片(pian)材(cai)料(liao)是(shi)銅(tong)和(he)鋁(lv)合(he)金(jin),鋁(lv)合(he)金(jin)容(rong)易(yi)加(jia)工(gong),成(cheng)本(ben)低(di),是(shi)應(ying)用(yong)最(zui)多(duo)的(de)材(cai)料(liao),而(er)銅(tong)較(jiao)高(gao)的(de)熱(re)傳(chuan)導(dao)係(xi)數(shu),使(shi)得(de)其(qi)瞬(shun)間(jian)吸(xi)熱(re)能(neng)力(li)比(bi)鋁(lv)合(he)金(jin)好(hao),但(dan)散(san)熱(re)的(de)速(su)度(du)就(jiu)較(jiao)鋁(lv)合(he)金(jin)要(yao)慢(man)。因(yin)此(ci),無(wu)論(lun)純(chun)銅(tong)、純鋁、還是鋁合金散熱器,都有一個致命的缺陷:由(you)於(yu)隻(zhi)使(shi)用(yong)一(yi)種(zhong)材(cai)質(zhi),雖(sui)然(ran)基(ji)本(ben)的(de)散(san)熱(re)能(neng)力(li)能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)輕(qing)度(du)散(san)熱(re)的(de)需(xu)要(yao),但(dan)由(you)於(yu)無(wu)法(fa)很(hen)好(hao)地(di)均(jun)衡(heng)熱(re)傳(chuan)導(dao)能(neng)力(li)和(he)熱(re)容(rong)量(liang)能(neng)力(li)兩(liang)個(ge)方(fang)麵(mian)的(de)要(yao)求(qiu),在(zai)散(san)熱(re)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)的(de)場(chang)合(he)便(bian)未(wei)免(mian)有(you)些(xie)力(li)不(bu)從(cong)心(xin)了(le)。
銅鋁結合技術
zaikaolvletonghelvzheliangzhongcaizhigezidequedianhou,muqianshichangbufengaoduansanreqiwangwangcaiyongtonglvjiehezhizaogongyi,zhexiesanrepiantongchangdoucaiyongtongjinshudizuo,ersanreqipianzecaiyonglvhejin,dangran,chuletongdi,yeyousanrepianshiyongtongzhudengfangfa,yeshixiangtongdeyuanli。pingjiejiaogaodedaorexishu,tongzhidimiankeyikuaisuxishouCPU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
chunlvsanreqishizaoqizuiweichangjiandesanreqi,qizhizaogongyijiandan,chengbendi,daomuqianweizhi,chunlvsanreqirengranzhanjuzhexiangdangyibufenshichang。weizengjiaqiqipiandesanremianji,chunlvsanreqizuichangyongdejiagongshouduanshilvjiyajishu,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%doubudao,suiranchengbenhendi,danqirechuandaonenglidadajiangdi,yingxianglesanrexing。ciwai,tongyeyoumingxiandequedian,chengbengao,jiagongnan,sanreqizhiliangtaidadouzuailequantongsanrepiandeyingyong。hongtongdeyingduburulvhejinAL6063,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。
雖(sui)然(ran),目(mu)前(qian)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)散(san)熱(re)片(pian)材(cai)料(liao)是(shi)銅(tong)和(he)鋁(lv)合(he)金(jin),鋁(lv)合(he)金(jin)容(rong)易(yi)加(jia)工(gong),成(cheng)本(ben)低(di),是(shi)應(ying)用(yong)最(zui)多(duo)的(de)材(cai)料(liao),而(er)銅(tong)較(jiao)高(gao)的(de)熱(re)傳(chuan)導(dao)係(xi)數(shu),使(shi)得(de)其(qi)瞬(shun)間(jian)吸(xi)熱(re)能(neng)力(li)比(bi)鋁(lv)合(he)金(jin)好(hao),但(dan)散(san)熱(re)的(de)速(su)度(du)就(jiu)較(jiao)鋁(lv)合(he)金(jin)要(yao)慢(man)。因(yin)此(ci),無(wu)論(lun)純(chun)銅(tong)、純鋁、還是鋁合金散熱器,都有一個致命的缺陷:由(you)於(yu)隻(zhi)使(shi)用(yong)一(yi)種(zhong)材(cai)質(zhi),雖(sui)然(ran)基(ji)本(ben)的(de)散(san)熱(re)能(neng)力(li)能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)輕(qing)度(du)散(san)熱(re)的(de)需(xu)要(yao),但(dan)由(you)於(yu)無(wu)法(fa)很(hen)好(hao)地(di)均(jun)衡(heng)熱(re)傳(chuan)導(dao)能(neng)力(li)和(he)熱(re)容(rong)量(liang)能(neng)力(li)兩(liang)個(ge)方(fang)麵(mian)的(de)要(yao)求(qiu),在(zai)散(san)熱(re)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)的(de)場(chang)合(he)便(bian)未(wei)免(mian)有(you)些(xie)力(li)不(bu)從(cong)心(xin)了(le)。
銅鋁結合技術
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