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      當前LED主要散熱技術——其他新型散熱技術

         日期:2016-09-23     來源:中國節能燈網    瀏覽:75    評論:0    

        1、 SynJet替代風扇

        應用到LED照明散熱上面,SynJet的大致原理是一個類似振動膜的元件以一定頻率振動壓縮腔內的空氣,空氣受壓縮后從細小的噴嘴高速噴出,形成空氣彈噴向散熱片,同時空氣彈帶動散熱片周圍的空氣流動帶走熱量。據介紹,該技術原先用于芯片的散熱,LED照明興起之后,被用于替代碩大的風扇。

        相對于風扇來說,SynJet散熱模組有以下幾個特點:

        功耗比風扇低:SynJet散熱模組主要的耗能部分是一個驅動模塊,振動膜,相對風扇的電機部分功耗要低。據介紹,以10W MR16為例,長時間點亮后,LED焊接處溫度約為50℃;15W Par20,約為55-60℃。

        體積小、質量輕:由于SynJet散熱模組的特殊結構,所以可以做到比較小的體積,可以用在一些無法安裝風扇的筒燈中。小尺寸,良好的散熱可以使小尺寸的LED燈具實現較大功率和亮度。

        低噪音:風扇的電機在轉動是不可避免的產生噪音,如果是用在室內照明,夜深人靜時這樣的噪音會比較明顯。SynJet散熱模組的振動膜在人耳不敏感的頻率下振動,噪音很小,甚至感覺不到噪音。據介紹,SynJet散熱模組有三組頻率可調。

        壽命長:SynJet散熱模組結構簡單,壽命可達10萬小時,而風扇通常只有5000小時,對于長壽命著稱的LED燈來講,5000顯然有點拖后腿。在應用SynJet散熱模組時,有一點要特別注意的就是整個燈杯要有開口,保障內部空氣可與外界交換,否則SynJet的散熱效果會打折扣。

        2、 均熱板技術

        熱能有個規律,它會往熱阻值低的地方傳遞。如果熱量無法通過散熱介質傳導出去,它就會傳遞到PCB上,長時間運行會導致PCB過熱變形、損壞。因此,滿載做功時單位面積內的巨大熱能是一個顯卡最難克服的散熱問題。下面是目前幾種傳統散熱方式在熱傳密度上的橫向比較:

        一個50cm2, 6mm厚的真空均溫板Heat Flux熱傳密度可達115W/cm2,是銅熱管的10倍以上,Vapor Chamber真空腔均熱板比純銅基板具有更好的熱擴散性能,特別適合于大功率的CPU、GPU的使用。

        如圖所示,為真空腔均熱板散熱過程示意圖,芯片產生熱能通過大面積均熱板迅速吸收和傳導,使封裝的介質開始由液體轉化為氣體,通過蒸發區將熱能帶出。氣態介質膨脹至整個真空腔,將帶出的熱能迅速傳導到整個封裝的銅內腔體中并傳導到鋁鰭片上。鋁鰭片的熱能經過風扇強制對流冷卻后, 使工質失去熱能冷卻,變化為液態通過內腔管壁毛細作用,然后回流到底部蒸發區,又吸收到新的熱能,并再度氣化將熱帶出, 形成一個循環。

        總結起來,真空均熱板優勢有:

        一.均熱板的阻抗為業界中最低之一 ,將300W應用于25mmx25mm時的測量值為0.05C/W

        二.尺寸外型非常靈活,均熱板面積可達200 mm x 200 mm

        三.克服了方向性限制,全面提升了電子組件/系統的效能

        3、 自激式振蕩流熱管/環路熱管

        它們作為傳統熱管技術的延伸,也是依靠液體相變實現換熱的,傳熱能力較燒結熱管提高20-30%,具有傳熱效率高、結構簡單、成本低、適應性好、熱輸運距離遠等特點,是解決大功率LED燈散熱問題最為有效的解決方案。

        4、 離子風散熱技術

        Tessera把這套系統命名為EHD(ElectroHydroDynamic電子液動力)散熱,其概念實際上相當簡單,基于正負電子中和的原理,由一對電極的一端產生正電離子,飛向另一端的負電離子,便能帶動空氣形成穩定氣流,即“離子風”帶走熱量,在完全沒有活動部件的情況下實現了靜音散熱。

        離子風的散熱技術,與現在的散熱技術相比,這種新的散熱技術可以提升250%的散熱效率。采用這種技術的離子風引擎兩端各有一個高電壓電極,電極之間的電壓差高達數千伏,在這種情況下,空氣中的氣體分子實現離子化就產生了離子風, 這種離子風可以高效的帶走芯片所產生的熱量。這種離子風引擎可以安裝在需要散熱的芯片上,這樣無需風扇就可以起到強大的散熱作用,并且其散熱效率遠高于目前的散熱產品。

        如果普通散熱器可以將溫度降到 60°C的話,這種離子風散熱引擎可以將溫度降至 35°C 。在熱管的幫助下,離子風引擎散熱效果與現在的散熱技術相比可以提升250%。目前相關技術人員正在努力使離子風技術支持低電壓運行環境。

        5、 PDC 熱處理材料

        PDC(polycrystalline diamond composite)即聚晶金剛石復合片,是聚晶金剛石(polycrystallin diamond,PCD)和硬質合金底層形成的一種復合材料.它既有PCD的高硬度又有一定的韌性和抗沖擊性能,是一種重要的超硬刀具材料。

        PDC的產品屬被動式非金屬散熱材料Passive Dimensional Dissipation material (簡稱PDD),并將導熱及散熱的功能結合,成為最佳熱處理解決方案。

        有Coating PDC材料的散熱片,其散熱效果與Coating ITRI(奈米碳球)的散熱性能相當。

        6、 納米碳球應用于輻射散熱技術

        受限于節能與產品輕薄短小之需求,非主動散熱日益受重視,應用輻射紅外線的涂料散熱方式是目前相當熱門的研究領域,特別是應用于高功率LED 與太陽電池等產品,其散熱好壞會直接反應在產品效能上,并且為了節能減碳的訴求,這類產品通常不會加裝風扇散熱。一般導熱材必須有高的Loading ,藉由填充粒子間的界面接觸傳導熱,因此界面阻抗成為主要的熱能傳遞障礙。碳簇材料(黑體)輻射冷卻效果佳。在相同溫度(90°C)下,以紅外線攝相儀觀測,有涂裝的很火紅(輻射發射率達98%),并且明顯降溫速度較快,顯示涂層具輻射冷卻效果。將此應用于單顆5WLED 臺燈制品, LED 溫度可由75.1°C降至50.8°C,亮度增加30% 且壽命可大幅提升(圖六)。輻射散熱的效果常隨散熱鰭片之設計而略有不同,一般來說,涂裝納米碳球之鰭片可較相同形狀未涂裝樣品降溫達6°C以上。因應節能與非主動散熱需求,產品可藉簡易的涂布技術應用于鋁鰭片散熱、LED 照明、車燈、工業計算機、太陽能電池散熱、隨身裝置、游戲機等應用產品。相關產品市場產值大,目前成果已商品化應用于LED 臺燈產品。

       
      標簽: LED
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