¿Por qué las lámparas LED son más grandes que las lámparas tradicionales?
Mainly because of LED cooling technology. Heat dissipation is a major factor affecting the lighting intensity of LED lamps. The heat sink can solve the heat dissipation problem of low illumination LED lamps. A heat sink cannot solve the heat dissipation problem of 75W or 100W LED lamps. To achieve the desired lighting intensity, active cooling techniques must be used to account for the heat released by the LED luminaire components. Some active cooling solutions such as fans do not last as long as LED fixtures. In order to provide a practical active cooling solution for high-brightness LED luminaires, the cooling technology must be low energy consumption; suitable for small luminaires; and have a lifespan similar to or longer than the light source.
En términos generales, los radiadores se pueden dividir en enfriamiento activo y enfriamiento pasivo según la forma de eliminar el calor del radiador.
Passive heat dissipation means that the heat of the heat source LED light source is naturally dissipated into the air through the heat sink. The heat dissipation effect is proportional to the size of the heat sink, but because it dissipates heat naturally, the effect is of course greatly reduced. It is often used in those who do not require space. For example, some popular motherboards also use passive heat dissipation on the north bridge, and most of them use active heat dissipation. Active heat dissipation is forced through cooling devices such as fans. The heat emitted by the heat sink is taken away, which is characterized by high heat dissipation efficiency and small size of the device.
El enfriamiento activo se puede dividir en enfriamiento por aire, enfriamiento por líquido, enfriamiento por tubería de calor, enfriamiento por semiconductores, enfriamiento químico, etc. La disipación de calor por aire-enfriado por aire-enfriado es el método de disipación de calor más común y, en comparación, también es un método más económico. El enfriamiento por aire es esencialmente el uso de un ventilador para eliminar el calor absorbido por el radiador. Tiene las ventajas de un precio relativamente bajo y una instalación conveniente. Sin embargo, depende en gran medida del medio ambiente. Por ejemplo, cuando la temperatura sube y el overclocking, su rendimiento de enfriamiento se verá muy afectado.
En la actualidad, la disipación de calor de las lámparas LED incluye principalmente los siguientes métodos:
1. Refrigeración líquida
La disipación de calor refrigerada por líquido-es la circulación forzada de líquido para eliminar el calor del radiador bajo el impulso de la bomba. En comparación con el aire-enfriado, tiene las ventajas de la tranquilidad, el enfriamiento estable y una menor dependencia del medio ambiente. El precio de la refrigeración líquida es relativamente alto y la instalación es relativamente problemática. Al mismo tiempo, intente instalar de acuerdo con el método indicado en el manual para obtener el mejor efecto de disipación de calor. Por razones de costo y facilidad de uso, la disipación de calor refrigerada por líquido-generalmente utiliza agua como líquido de transferencia de calor, por lo que los radiadores refrigerados por líquido-a menudo se denominan radiadores refrigerados por agua-.
2. Tubo de calor
El tubo de calor pertenece a un tipo de elemento de transferencia de calor. Hace pleno uso del principio de conducción de calor y la propiedad de rápida transferencia de calor del medio de refrigeración. Transfiere calor a través de la evaporación y condensación de líquido en el tubo de vacío completamente cerrado. Tiene una conductividad térmica extremadamente alta y un buen rendimiento isotérmico. El área de transferencia de calor en ambos lados de los lados frío y caliente se puede cambiar arbitrariamente, transferencia de calor a larga -distancia, control de temperatura y una serie de ventajas, y el intercambiador de calor compuesto por tubos de calor tiene las ventajas de alta temperatura eficiencia de transferencia, estructura compacta, baja pérdida de resistencia de fluidos, etc. ventaja. Su conductividad térmica supera con creces la de cualquier metal conocido.
3. Refrigeración de semiconductores
La refrigeración de semiconductores consiste en utilizar una hoja especial de refrigeración de semiconductores para generar una diferencia de temperatura cuando se activa para enfriar. Siempre que el calor en el lado de alta temperatura se pueda disipar de manera efectiva, el lado de baja temperatura se enfría continuamente. Se genera una diferencia de temperatura en cada partícula semiconductora, y una lámina refrigerante se compone de docenas de dichas partículas en serie, formando así una diferencia de temperatura entre las dos superficies de la lámina refrigerante. Usando este fenómeno de diferencia de temperatura, con refrigeración por aire/refrigeración por agua para enfriar el extremo de alta temperatura, se puede obtener un excelente efecto de disipación de calor. La refrigeración de semiconductores tiene las ventajas de una temperatura de refrigeración baja y una alta fiabilidad. La temperatura de la superficie fría puede llegar a menos de 10 grados, pero el costo es demasiado alto y puede causar un cortocircuito debido a una temperatura demasiado baja, y la tecnología actual de refrigeración de semiconductores es inmadura e insuficiente. práctico.
4. Refrigeración química
The so-called chemical refrigeration is to use some ultra-low temperature chemicals, and use them to absorb a lot of heat when they melt to reduce the temperature. The use of dry ice and liquid nitrogen is more common in this regard. For example, the use of dry ice can reduce the temperature to below -20 degree , and some more 'perverted' players use liquid nitrogen to reduce the CPU temperature to below -100 degree (theoretically), of course, due to the high price and too short duration, this The method is more common in the laboratory or extreme overclocking enthusiasts.
Choice of heat dissipation material. Generally speaking, ordinary air-cooled radiators naturally choose metal as the material of the radiator. For the selected material, it is hoped that it has both high specific heat and high thermal conductivity. Silver and copper are the best thermally conductive materials, followed by gold and aluminum. But gold and silver are too expensive, so at present, heat sinks are mainly made of aluminum and copper. In comparison, both copper and aluminum alloys have their own advantages and disadvantages: copper has good thermal conductivity, but it is expensive, difficult to process, heavy, and the heat capacity of copper radiators is small, and it is easy to oxidize. . On the other hand, pure aluminum is too soft to be used directly. Only aluminum alloys are used to provide sufficient hardness. The advantages of aluminum alloys are low price and light weight, but the thermal conductivity is much worse than that of copper. Therefore, in the development history of radiators, the following materials have also appeared:
1. Disipador de calor de aluminio puro
El radiador de aluminio puro es el radiador más común en los primeros días. Su proceso de fabricación es simple y el costo es bajo. Hasta ahora, el radiador de aluminio puro todavía ocupa una parte considerable del mercado. Para aumentar el área de disipación de calor de sus aletas, el método de procesamiento más utilizado para los radiadores de aluminio puro es la tecnología de extrusión de aluminio, y los principales indicadores para evaluar un radiador de aluminio puro son el grosor de la base del radiador y el Pin{{0 }}Proporción de aletas. Pin se refiere a la altura de las aletas del disipador de calor y Fin se refiere a la distancia entre dos aletas adyacentes. La relación Pin-Fin es la altura del Pin (excluyendo el grosor de la base) dividida por la aleta. Cuanto mayor sea la relación Pin-Fin, mayor será el área efectiva de disipación de calor del radiador y más avanzada será la tecnología de extrusión de aluminio.
2. Disipador de calor de cobre puro
The thermal conductivity of copper is 1.69 times that of aluminum, so other things being equal, a pure copper heat sink can take heat away from the heat source faster. However, the texture of copper is a problem. Many advertised 'pure copper radiators' are not really 100 percent copper. In the list of copper, copper with a copper content of more than 99 percent is called acid-free copper, and the next grade of copper is Dan copper with a copper content of less than 85 percent . Most of the pure copper heat sinks on the market currently have a copper content between the two. The copper content of some inferior pure copper radiators is not even 85 percent . Although the cost is very low, its thermal conductivity is greatly reduced, which affects the heat dissipation. In addition, copper also has obvious shortcomings, such as high cost, difficult processing, and too much mass of the heat sink, which hinder the application of all-copper heat sinks. The hardness of red copper is not as good as that of aluminum alloy AL6063, and the performance of some mechanical processing (such as grooving) is not as good as that of aluminum; the melting point of copper is much higher than that of aluminum, which is not conducive to extrusion and other problems.
3. Tecnología de unión de cobre-aluminio
Después de considerar las deficiencias respectivas del cobre y el aluminio, algunos radiadores de gama alta-en el mercado suelen utilizar procesos de fabricación combinados de cobre-aluminio. Estos disipadores de calor suelen utilizar bases metálicas de cobre, mientras que las aletas del disipador de calor están fabricadas en aleación de aluminio. Por supuesto, además de la base de cobre, también existen métodos como el uso de pilares de cobre para el disipador de calor, que también es el mismo principio. Con alta conductividad térmica, la superficie inferior de cobre puede absorber rápidamente el calor liberado por la CPU; las aletas de aluminio se pueden hacer en la forma más favorable para la disipación de calor con la ayuda de medios de proceso complejos y proporcionan un gran espacio de almacenamiento de calor y lo liberan rápidamente. Se ha encontrado un equilibrio en todos los aspectos.
Para mejorar la eficiencia luminosa y la vida útil de los LED, resolver el problema de la disipación de calor de los productos LED es uno de los temas más importantes en esta etapa. Por lo tanto, el uso de la litografía de luz amarilla para fabricar sustratos disipadores de calor-de cerámica de película delgada-se convertirá en uno de los catalizadores importantes para promover la mejora continua de los LED de alta potencia.
