¿Por qué las lámparas LED son más grandes que las tradicionales?
Principalmente por la tecnología de refrigeración LED. La disipación de calor es un factor importante que afecta la intensidad de iluminación de las lámparas LED. El disipador de calor puede resolver el problema de disipación de calor de las lámparas LED de baja iluminación. Un disipador de calor no puede resolver el problema de disipación de calor de las lámparas LED de 75W o 100W. Para lograr la intensidad de iluminación deseada, se deben utilizar técnicas de enfriamiento activo para tener en cuenta el calor liberado por los componentes de la luminaria LED. Algunas soluciones de refrigeración activa, como los ventiladores, no duran tanto como las lámparas LED. Para proporcionar una solución práctica de refrigeración activa para luminarias LED de alto brillo, la tecnología de refrigeración debe ser de bajo consumo energético; adecuado para luminarias pequeñas; y tener una vida útil similar o superior a la de la fuente de luz.
En términos generales, los radiadores se pueden dividir en refrigeración activa y refrigeración pasiva según la forma de eliminar el calor del radiador.
La disipación de calor pasiva significa que el calor de la fuente de luz LED de la fuente de calor se disipa naturalmente en el aire a través del disipador de calor. El efecto de disipación de calor es proporcional al tamaño del disipador de calor, pero debido a que disipa el calor de forma natural, el efecto, por supuesto, se reduce considerablemente. Se suele utilizar en aquellos que no requieren espacio. Por ejemplo, algunas placas base populares también adoptan refrigeración pasiva en el puente norte y la mayoría adopta refrigeración activa. La refrigeración activa es forzada por dispositivos de refrigeración como, por ejemplo, ventiladores. Se elimina el calor emitido por el disipador de calor, lo que se caracteriza por una alta eficiencia de disipación de calor y el pequeño tamaño del dispositivo.
El enfriamiento activo se puede dividir en enfriamiento por aire, enfriamiento por líquido, enfriamiento por tubo de calor, enfriamiento de semiconductores, enfriamiento químico, etc. La disipación de calor enfriada por aire es el método de disipación de calor más común y, en comparación, también es un método más económico. La refrigeración 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 aumenta y se realiza overclocking, su rendimiento de refrigeración 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 enfriada por líquido es la circulación forzada de líquido para eliminar el calor del radiador bajo el impulso de la bomba. En comparación con el enfriado por aire, tiene las ventajas de ser silencioso, enfriamiento estable y menos dependencia del medio ambiente. El precio de la refrigeración líquida es relativamente alto y la instalación es relativamente problemática. Al mismo tiempo, intente instalar según 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 enfriada por líquido generalmente utiliza agua como líquido de transferencia de calor, por lo que los radiadores enfriados por líquido a menudo se denominan radiadores enfriados por agua.
2. Tubo de calor
Un tubo de calor es un elemento de transferencia de calor que aprovecha al máximo el principio de conducción de calor y las propiedades de rápida transferencia de calor del medio de refrigeración, y transfiere calor a través de la evaporación y condensación del líquido en el tubo de vacío completamente cerrado. El área de transferencia de calor en ambos lados de los lados frío y caliente se puede cambiar arbitrariamente, se puede controlar la transferencia de calor a larga distancia y la temperatura. ventaja. Su conductividad térmica supera con creces la de cualquier metal conocido.
3. Refrigeración por semiconductores
La refrigeración de semiconductores consiste en utilizar una lámina de refrigeración de semiconductores especial para generar una diferencia de temperatura cuando se energiza para enfriar. Mientras el calor en el lado de alta temperatura pueda disiparse eficazmente, el lado de baja temperatura se enfría continuamente. Se genera una diferencia de temperatura en cada partícula semiconductora, y una lámina refrigerante está formada por 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 enfriamiento por aire/enfriamiento por agua para enfriar el extremo de alta temperatura, se puede obtener un excelente efecto de disipación de calor. La refrigeración por semiconductores tiene las ventajas de una baja temperatura de refrigeración y una alta confiabilidad. La temperatura de la superficie fría puede alcanzar menos de 10 °C, 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
La llamada refrigeración química consiste en utilizar algunos productos químicos de temperatura ultrabaja y utilizarlos para absorber mucho calor cuando se derriten para reducir la temperatura. En este sentido es más habitual el uso de hielo seco y nitrógeno líquido. Por ejemplo, el uso de hielo seco puede reducir la temperatura por debajo de -20 °C, y algunos jugadores más 'pervertidos' usan nitrógeno líquido para reducir la temperatura de la CPU por debajo de -100 °C (teóricamente). Por supuesto, debido al alto precio y la duración demasiado corta, este método es más común en el laboratorio o en los entusiastas del overclocking extremo.
Elección del material de disipación de calor. En términos generales, los radiadores refrigerados por aire normales eligen naturalmente el metal como material del radiador. Se espera que el material seleccionado tenga un alto calor específico y una alta conductividad térmica. La plata y el cobre son los mejores materiales térmicamente conductores, seguidos del oro y el aluminio. Pero el oro y la plata son demasiado caros, por lo que en la actualidad los disipadores de calor están hechos principalmente de aluminio y cobre. En comparación, tanto las aleaciones de cobre como las de aluminio tienen sus propias ventajas y desventajas: el cobre tiene buena conductividad térmica, pero es caro, difícil de procesar, pesado y la capacidad calorífica de los radiadores de cobre es pequeña y fácil de oxidar. . Por otro lado, el aluminio puro es demasiado blando para usarse directamente. Sólo se utilizan aleaciones de aluminio para proporcionar una dureza suficiente. Las ventajas de las aleaciones de aluminio son su bajo precio y su peso ligero, pero la conductividad térmica es mucho peor que la del cobre. Por tanto, en la historia del desarrollo de los radiadores, también han aparecido los siguientes materiales:
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 sencillo y el coste es bajo. Hasta ahora, los radiadores de aluminio puro siguen ocupando una parte considerable del mercado. Para aumentar el área de disipación de calor de sus aletas, el método de procesamiento más comúnmente 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 espesor de la base del radiador y la relación Pin-Aleta. 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-Aleta 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
La conductividad térmica del cobre es 1,69 veces mayor que la del aluminio, por lo que, en igualdad de condiciones, un disipador de calor de cobre puro puede eliminar el calor de la fuente de calor más rápido. Sin embargo, la textura del cobre es un problema. Muchos 'radiadores de cobre puro' anunciados no son realmente 100% cobre. En la lista de cobre, el cobre con un contenido de cobre superior al 99% se denomina cobre libre de ácido, y el siguiente grado de cobre es cobre Dan con un contenido de cobre inferior al 85%. La mayoría de los disipadores de calor de cobre puro del mercado actualmente tienen un contenido de cobre entre ambos. El contenido de cobre de algunos radiadores de cobre puro de calidad inferior no llega ni al 85%. Aunque el coste es muy bajo, su conductividad térmica se reduce considerablemente, lo que afecta a la disipación del calor. Además, el cobre también tiene desventajas obvias, como el alto costo, el procesamiento difícil y demasiada masa del disipador de calor, lo que dificulta la aplicación de disipadores de calor totalmente de cobre. La dureza del cobre rojo no es tan buena como la de la aleación de aluminio AL6063, y el rendimiento de algunos procesos mecánicos (como el ranurado) no es tan bueno como el del aluminio; El punto de fusión del cobre es mucho más alto que el del aluminio, lo que no favorece la extrusión y otros problemas.
3. Tecnología de unión cobre-aluminio
Después de considerar las respectivas deficiencias del cobre y el aluminio, algunos radiadores de alta gama del mercado suelen utilizar procesos de fabricación combinados de cobre y aluminio. Estos disipadores de calor suelen utilizar bases metálicas de cobre, mientras que las aletas del disipador de calor están hechas de 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 pueden adoptar la forma más favorable para la disipación de calor mediante procesos 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 una de las cuestiones más importantes en esta etapa. Por lo tanto, el uso de litografía de luz amarilla para fabricar sustratos cerámicos de película delgada que disipen el calor se convertirá en uno de los catalizadores importantes para promover la mejora continua de los LED a alta potencia.
