LED 램프 방열 소재 및 기술

방열은 LED 램프의 조명 강도에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 방열판은 저조도 LED 램프의 방열 문제를 해결할 수 있지만 방열판은 고출력 램프의 방열 문제를 해결할 수 없습니다.

이상적인 조명 강도를 달성하려면 능동 냉각 기술을 사용하여 LED 램프 부품에서 방출되는 열을 해결해야 하며 팬과 같은 일부 능동 냉각 솔루션은 LED 램프만큼 수명이 길지 않습니다.

고휘도 LED 조명기구에 실용적인 능동 냉각 솔루션을 제공하기 위해서는 방열 기술이 저에너지여야 하고 광원과 비슷하거나 더 긴 수명을 가진 소형 조명기구에 적용할 수 있어야 합니다.

일반적으로 방열판에서 열을 제거하는 방식에 따라 방열판은 능동 냉각과 수동 냉각으로 나눌 수 있습니다.

소위 패시브 방열이란 열원 LED 광원의 열이 자연스럽게 방열판을 통해 공기 중으로 방열되며 방열 효과는 방열판의 크기에 비례한다는 것을 의미합니다. 하지만 자연스럽게 열을 발산하기 때문에 그 효과는 당연히 크게 줄어듭니다. 공간을 필요로 하지 않는 장비나 열이 거의 발생하지 않는 구성 요소의 열을 분산시키는 데 자주 사용됩니다. 예를 들어 일부 인기 있는 마더보드는 노스 브리지에서 수동 열 분산을 채택합니다.

능동 방열은 팬 및 기타 방열 장비를 통해 방열판에서 방출되는 열을 강제로 제거하는 것입니다. 높은 방열 효율과 작은 장치 크기가 특징입니다.

활성 방열은 공냉식 방열, 액체 냉각 방열, 히트 파이프 방열, 반도체 냉동, 화학 냉동 등으로 나눌 수 있습니다.

01. 공기 냉각

공기 냉각은 가장 일반적인 방열 방법이며 상대적으로 저렴한 방법이기도 합니다. 공기 냉각은 기본적으로 방열판이 흡수한 열을 제거하기 위해 팬을 사용하는 것입니다. 상대적으로 저렴한 가격과 편리한 설치가 장점입니다. 그러나 환경에 크게 의존합니다. 예를 들어, 온도가 올라가고 오버클러킹을 하면 방열 성능이 크게 영향을 받습니다.

02. 액체 냉각

액체 냉각 방열은 펌프 구동 하에서 액체의 강제 순환을 통해 방열판의 열을 빼앗는 것입니다. 공냉식에 비해 조용하고 안정적인 냉각이 가능하며 환경에 대한 의존도가 낮다는 장점이 있습니다. 액체 냉각의 가격은 상대적으로 높고 설치가 상대적으로 번거롭습니다. 동시에 최고의 방열 효과를 얻으려면 설치 시 설명서의 지침을 따르십시오. 비용과 사용 편의성을 고려하여 액체 냉각은 일반적으로 물을 열전도 액체로 사용하므로 액체 냉각 방열판은 종종 수냉 방열판이라고도합니다.

03. 히트파이프 냉각

열파이프는 열전도 원리와 냉동 매체의 빠른 열 전달 특성을 최대한 활용하고 완전히 밀폐된 진공관에서 액체의 증발 및 응축을 통해 열을 전달하는 일종의 열 전달 요소입니다. 매우 높은 열전도율과 우수한 등온성 냉면과 고온 양면의 열 전달 영역을 임의로 변경할 수 있으며 장거리 열 전달, 온도 제어 등이 가능하며 히트 파이프로 구성된 열 교환기는 높은 열 전달 효율을 가집니다. , 조밀한 구조 및 작은 유체 저항 손실. 이점. 열을 전도하는 능력은 알려진 금속을 훨씬 능가합니다.

04. 반도체 냉동

반도체 냉동은 특수 반도체 냉동 칩을 사용하여 전원을 공급하여 냉각할 때 온도차를 발생시키는 것입니다. 고온단의 열을 효과적으로 발산할 수 있는 한 저온단은 지속적으로 냉각됩니다. 각 반도체 입자에는 온도차가 발생하는데, 냉각 시트는 이러한 입자가 수십 개 직렬로 구성되어 냉각 시트의 양면에 온도차를 형성한다. 이 온도차 현상을 공냉/수냉과 결합하여 고온단을 냉각하면 우수한 방열 효과를 얻을 수 있습니다.

반도체 냉동은 냉동 온도가 낮고 신뢰성이 높다는 장점이 있습니다. 차가운 표면의 온도는 영하 10도 이하에 도달할 수 있지만 비용이 너무 높고 너무 낮은 온도로 인해 단락이 발생할 수 있습니다. 더욱이, 반도체 냉각 칩의 기술은 현재 충분히 성숙되지 않았습니다. 현실적인.

05. 화학적 냉각

소위 화학 냉동은 일부 초저온 화학 물질을 사용하고 용융시 많은 양의 열을 흡수하여 온도를 낮추는 것입니다. 이와 관련하여 드라이 아이스와 액체 질소의 사용이 더 일반적입니다. 예를 들어, 드라이아이스를 사용하면 온도를 영하 20도 이하로 낮출 수 있으며, 좀 더 과장된 플레이어는 액체 질소를 사용하여 CPU 온도를 영하 100도 이하로 낮춥니다(이론적으로). 물론 높은 가격과 짧은 기간으로 인해 이 방법은 실험실이나 익스트림 오버클러커에서 더 많이 볼 수 있습니다.

일반적으로 일반 공냉식 방열판은 자연스럽게 방열판의 재질로 금속을 선택합니다. 선정된 소재는 높은 비열과 높은 열전도율을 동시에 가질 것으로 기대된다.

위의 그림에서 알 수 있듯이 은과 구리가 최고의 열전도체이며 그 다음이 금과 알루미늄입니다. 금과 은은 너무 비싸기 때문에 현재 방열판은 주로 알루미늄과 구리로 만들어집니다.

구리와 알루미늄 합금은 모두 장점과 단점이 있습니다. 구리는 열전도율이 좋지만 더 비싸고 가공하기 어렵고 너무 무겁고 방열판의 열용량이 작고 산화하기 쉽습니다.

반면 순수 알루미늄은 너무 무르기 때문에 직접 사용할 수 없으며 알루미늄 합금은 충분한 경도를 제공할 수 있습니다. 알루미늄 합금은 가격이 저렴하고 가볍다는 장점이 있지만 열전도율은 구리보다 떨어진다. 따라서 방열판 개발 역사에 다음과 같은 재료가 등장했습니다.

01. 알루미늄 방열판

순수 알루미늄 방열판은 초기 단계에서 가장 일반적인 방열판이며 제조 공정이 간단하고 비용이 저렴합니다. 지금까지 순수 알루미늄 방열판은 여전히 ​​시장의 상당 부분을 차지하고 있습니다. 핀의 방열 면적을 늘리기 위해 순수 알루미늄 방열판에 가장 일반적으로 사용되는 가공 방법은 알루미늄 압출 기술이며 순수 알루미늄 방열판을 평가하는 주요 지표는 방열판 베이스와 핀의 두께입니다. - 핀 비율.

핀은 방열판의 핀 높이를 의미하고, 핀은 인접한 두 핀 사이의 거리를 의미합니다. 핀-핀 비율은 핀의 높이(베이스 두께 제외)를 핀으로 나눈 값입니다. 핀-핀 비율이 클수록 방열판의 유효 방열 면적이 커진다는 의미이며, 이는 알루미늄 압출 기술이 더 발전했음을 의미합니다.

02 구리 방열판

구리의 열전도율은 알루미늄의 1.69배이므로 다른 조건이 동일하다는 전제 하에서 순수 구리 방열판은 열원에서 더 빨리 열을 제거할 수 있습니다. 그러나 구리의 질감이 문제다. "순수 구리"로 광고되는 많은 방열판은 실제로 100% 구리가 아닙니다.

구리 목록에서 구리 함량이 99% 이상인 것을 무산성 구리라고 하고 다음 등급의 구리는 구리 함량이 85% 미만인 적동입니다. 현재 시장에 나와 있는 대부분의 순수 구리 방열판은 둘 사이에 구리 함량이 있습니다. 일부 열등한 순수 구리 방열판에는 85% 미만의 구리가 포함되어 있습니다. 비용은 매우 낮지만 열전도율이 크게 감소하여 방열에 영향을 미칩니다.

또한, 구리는 높은 비용, 어려운 가공, 대량의 방열판과 같은 명백한 단점을 가지고 있어 전체 구리 방열판의 적용을 방해합니다. 적색 구리의 경도는 알루미늄 합금 AL6063만큼 좋지 않으며 특정 기계 가공 성능(홈 가공 등)은 알루미늄만큼 좋지 않습니다. 구리의 융점은 압출에 도움이 되지 않는 알루미늄의 융점보다 훨씬 높습니다.

03. 구리-알루미늄 접합 기술

구리와 알루미늄의 각각의 단점을 고려한 후 현재 시중의 일부 고급 방열판은 구리-알루미늄 조합 제조 공정을 사용합니다. 이러한 방열판은 일반적으로 구리 금속 기반을 사용하는 반면 방열 핀은 알루미늄 합금으로 만들어집니다. 물론 구리 바닥 외에도 방열판에 구리 기둥을 사용하는 등의 방법도 있으며 이 역시 동일한 원리입니다.

열전도율이 높기 때문에 구리 바닥 표면은 열원에서 방출되는 열을 빠르게 흡수할 수 있으며 알루미늄 핀은 복잡한 공정 수단을 통해 열 발산에 가장 도움이 되는 모양으로 만들 수 있으며 큰 열 저장 공간을 신속하게 해제하십시오. 모든 측면에서 균형점을 찾았습니다.