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LED散熱技術(shù)/LED散熱材料

作者: 時間:2011-11-25 來源:網(wǎng)絡 收藏
何已知金屬的導熱能力。

  半導體制冷

  半導體制冷就是利用一種特制的半導體制冷片在通電時產(chǎn)生溫差來制冷,只要高溫端的熱量能有效的散發(fā)掉,則低溫端就不斷的被冷卻。在每個半導體顆粒上都產(chǎn)生溫差,一個制冷片由幾十個這樣的顆粒串聯(lián)而成,從而在制冷片的兩個表面形成一個溫差。利用這種溫差現(xiàn)象,配合風冷/水冷對高溫端進行降溫,能得到優(yōu)秀的散熱效果。半導體制冷具有制冷溫度低、可靠性高等優(yōu)點,冷面溫度可以達到零下10℃以下,但是成本太高,而且可能會因溫度過低導致造成短路,而且現(xiàn)在半導體制冷片的工藝也不成熟,不夠?qū)嵱谩?/FONT>

  化學制冷

  所謂化學制冷,就是使用一些超低溫化學物質(zhì),利用它們在融化的時候吸收大量的熱量來降低溫度。這方面以使用干冰和液氮較為常見。比如使用干冰可以將溫度降低到零下20℃以下,還有一些更“變態(tài)”的玩家利用液氮將CPU溫度降到零下100℃以下(理論上),當然由于價格昂貴和持續(xù)時間太短,這個方法多見于實驗室或極端的超頻愛好者。

  材質(zhì)的選擇

  熱傳導系數(shù) (單位: W/mK)

  銀 429

  銅 401

  金 317

  鋁 237

  鐵 80

  鉛 34.8

  1070 型鋁合金 226

  1050型鋁合金 209

  6063 型鋁合金 201

  6061型鋁合金 155

  一般說來,普通風冷散熱器自然要選擇金屬作為散熱器的材料。對所選用的材料,希望其同時具有高比熱和高熱傳導系數(shù),從上可以看出,銀和銅是最好的導熱材料,其次是金和鋁。但是金、銀太過昂貴,所以,目前散熱片主要由鋁和銅制成。相比較而言,銅和鋁合金二者同時各有其優(yōu)缺點:銅的導熱性好,但價格較貴,加工難度較高,重量過大,且銅制散熱器熱容量較小,而且容易氧化。另一方面純鋁太軟,不能直接使用,都是使用的鋁合金才能提供足夠的硬度,鋁合金的優(yōu)點是價格低廉,重量輕,但導熱性比銅就要差很多。所以在散熱器的發(fā)展史上也出現(xiàn)了以下幾種材質(zhì)的產(chǎn)品:

  純鋁散熱器

  純鋁散熱器是早期最為常見的散熱器,其制造工藝簡單,成本低,到目前為止,純鋁散熱器仍然占據(jù)著相當一部分市場。為增加其鰭片的散熱面積,純鋁散熱器最常用的加工手段是鋁擠壓技術(shù),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,F(xiàn)in 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面積越大,代表鋁擠壓技術(shù)越先進。

  純銅散熱器

  銅的熱傳導系數(shù)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(zhì)地是個問題,很多標榜“純銅散熱器”其實并非是真正的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(shù)的純銅散熱器的含銅量都在介于兩者之間。而一些劣質(zhì)純銅散熱器的含銅量甚至連85%都不到,雖然成本很低,但其熱傳導能力大大降低,影響了散熱性。此外,銅也有明顯的缺點,成本高,加工難,散熱器質(zhì)量太大都阻礙了全銅散熱片的應用。紅銅的硬度不如鋁合金AL6063,某些機械加工(如剖溝等)性能不如鋁;銅的熔點比鋁高很多,不利于擠壓成形( Extrusion )等等問題。

  銅鋁結(jié)合技術(shù)

  在考慮了銅和鋁這兩種材質(zhì)各自的缺點后,目前市場部分高端散熱器往往采用銅鋁結(jié)合制造工藝,這些散熱片通常都采用銅金屬底座,而散熱鰭片則采用鋁合金,當然,除了銅底,也有散熱片使用銅柱等方法,也是相同的原理。憑借較高的導熱系數(shù),銅制底面可以快速吸收CPU釋放的熱量;鋁制鰭片可以借助復雜的工藝手段制成最有利于散熱的形狀,并提供較大的儲熱空間并快速釋放,這在各方面找到了的一個均衡點。

  要提升發(fā)光效率與使用壽命,解決產(chǎn)品散熱問題即為現(xiàn)階段最重要的課題之一,產(chǎn)業(yè)對散熱基板本身的線路對位精確度要求極為嚴苛,且需具有高散熱性、小尺寸、金屬線路附著性佳等特色,因此,利用黃光微影制 作薄膜陶瓷散熱基板,將成為促進LED不斷往高功率提升的重要觸媒之一。

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