כיצד גוף קירור לד מפזר חום?

גוף הקירור של נורת לד הוא "מערכת הובלת חום" מעוצבת בקפידה. מטרתו היא "להעביר" במהירות את החום שנוצר משבב ה-LED לאוויר שמסביב, ולמנוע מהשבב להתחמם יתר על המידה ולהיכשל.

 

 

תהליך זה מסתמך בעיקר על שלוש שיטות פיזיקליות בסיסיות להעברת חום: הולכה תרמית, הסעה תרמית וקרינה תרמית. בואו נפרק את התהליך הזה צעד אחר צעד:

 

תהליך פיזור החום בשלושת-השלבים

 

שלב 1: הולכה תרמית - "הכביש הפנימי"

זוהי נקודת ההתחלה והבסיס של העברת חום.

 

1. מקור חום: כאשר מופעל ופולט אור, שבבי LED מייצרים חום משמעותי. חום זה מתרכז בתוך השבב הזעיר, ויוצר "נקודה חמה" בטמפרטורה- גבוהה.

 

2. מסלול:

השבב מולחם תחילה על מצע מתכת (בדרך כלל מצע אלומיניום או MCPCB). שכבת הבסיס של המצע מבודדת ומתחתיה מונחת שכבת אלומיניום מוליכה. תפקידו העיקרי הוא להעביר במהירות חום לרוחב הרחק מהשבב.

 

מצע מתכת זה נקשר בחוזקה לגוף גוף הקירור באמצעות גריז תרמי. השומן התרמי ממלא פערי אוויר מיקרוסקופיים (האוויר הוא מוליך חום גרוע), ומבטיח העברת חום יעילה.

 

גוף הקירור עצמו עשוי מחומרים בעלי מוליכות תרמית גבוהה (כגון אלומיניום או, לפתרונות-מתקדמים יותר, נחושת). החום מתפזר במהירות בכל המבנה הפנימי של גוף הקירור, כולל כל סנפיר.

 

עקרון הליבה כאן הוא: באמצעות חומרים תרמיים מעולים ומגע הדוק, חום הופך במהירות ממקור "נקודתי" למקור "משטח" על פני כל גוף הקירור.

 

 

שלב שני: הסעה תרמית - "אינטראקציה עם אוויר"

זהו השלב הקריטי לפיזור החום בסופו של דבר.

 

1. הגדלת שטח הפנים: גופי חום מתוכננים עם מבנים דמויי סנפיר, עמודים או מחטים-, בעיקר כדי למקסם את שטח הפנים החשוף לאוויר בנפח מוגבל. שטח פנים גדול יותר מאפשר מגע עם יותר אוויר.

 

2. זרימת אוויר:

הסעה טבעית: לנורות או גופי LED-נמוכים, הסעה טבעית מספיקה. אוויר המחומם סביב הרדיאטור הופך פחות צפוף ועולה, ומושך פנימה אוויר מסביב קריר יותר כדי להחליף אותו. זה יוצר מחזור זרימת אוויר מתמשך ושקט המפזר חום בהתמדה. ה"חום" שאתה מרגיש עם היד הוא האוויר המחומם הזה.

 

הסעה מאולצת: עבור נוריות LED-בהספק גבוה כמו מקרנים, פנסי רכב או פנסי במה, הסעה טבעית אינה מספקת. מאווררים קטנים מתווספים לגוף הקירור, תוך שימוש בזרימת אוויר מאולצת כדי להאיץ באופן דרמטי את פיזור החום. זה דומה להוספת מאוורר למעבד מחשב.

עקרון הליבה כאן הוא: העברת חום ביעילות מגוף הקירור המתכתי לאוויר הנע דרך שטח פנים גדול וזרימת אוויר.

 

שלב שלישי: קרינה תרמית - "העוזר הבלתי נראה"

כל עצם עם טמפרטורה פולט אנרגיה החוצה בצורה של גלים אלקטרומגנטיים.

כאשר גוף הקירור מתחמם, הוא גם מקרין אנרגיית אינפרא אדום החוצה, ומפזר חלק מהחום שלו.

בניהול תרמי LED, קרינה תרמית תורמת מעט יחסית (במיוחד בטמפרטורות נמוכות), אבל היא קיימת. צביעת משטח גוף הקירור בשחור או בצבעים כהים משפרת את הקירור הקרינה מכיוון שלמשטחים כהים יותר יש פליטות גבוהה יותר. עם זאת, מסיבות אסתטיות ולכלוך עמידות-, רוב גופי הקירור המסחריים נשארים לבנים-כסופים.

 

 

 

 

תקציר: מטפורה חיה

דמיינו את כל מערכת הקירור כנמל סואן:

שבב ה-LED הוא "מפעל" המייצר ברציפות "מטעני חום".

גריז תרמי ומצע המתכת הם "כבישי המטען המהירים- המחברים את המפעל לכבישים הראשיים.

גוף גוף הקירור הוא אזור האחסון והרציפים הגדולים של הנמל.

סנפירי גוף קירור הם שורות של רציפים ברציפים, מה שמגדיל באופן משמעותי את יכולת העמסה ופריקה בו-זמנית של מטען.

אוויר הוא ספינות המטען המובילות סחורות.

הסעה טבעית מסתמכת על שילוח טבעי באמצעות זרמי מים ורוח.

הסעה מאולצת-מאווררת פורסת סירות גורר ומנועים כדי להאיץ את הטעינה/פריקה וההובלה.

 

אם היציאה (מערכת הקירור) מתוכננת היטב-, סחורות (חום) מועברות במהירות, מה שמאפשר למפעל (שבב LED) לפעול בקיבולת מלאה 24/7 (פולט אור). אם הנמל נהיה עמוס, מקומות העגינה אינם מספיקים (אזור פיזור חום קטן), או שאין ספינות משא זמינות (זרימת אוויר לקויה), הסחורה תיערם, ובסופו של דבר תגרום למפעל להיסגר (דעיכה או כשל של אור LED).

 

לכן, עיצוב גוף קירור LED מעולה משיג את האיזון האופטימלי בין שלושה אלמנטים: חומר (מוליכות תרמית גבוהה), מבנה (שטח פנים גדול) ואוורור (מקדם הסעה).

 

ZP HEATSINK מתמחה בפתרונות גוף קירור מותאמים אישית כבר 20 שנה. שלח את הדרישה שלך דרך https://www.zpheatsink.com/contact-נו או שלח אימייל שרטוטים טכניים אל general@zp-aluminium.com כדי להתחיל את השלב הראשון של פרויקט גוף הקירור שלך.

 

מציור למציאות, ZP עוזר לך להשיג.