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Warum ist das Volumen von LED-Lampen größer als bei herkömmlichen Lampen?

2020/07/30

Warum ist das Volumen von LED-Lampen im Allgemeinen größer als bei herkömmlichen Lampen?

Hauptsächlich wegen der LED-Kühltechnologie. Die Wärmeableitung ist ein wesentlicher Faktor, der die Beleuchtungsstärke von LED-Lampen beeinflusst. Der Kühlkörper kann das Wärmeableitungsproblem von LED-Lampen mit geringer Beleuchtungsstärke lösen. Ein Kühlkörper kann das Wärmeableitungsproblem von 75-W- oder 100-W-LED-Lampen nicht lösen. Um die ideale Beleuchtungsstärke zu erreichen, muss eine aktive Kühltechnologie eingesetzt werden, um die von den LED-Beleuchtungskomponenten abgegebene Wärme abzuführen. Einige aktive Kühllösungen wie Lüfter haben eine geringere Lebensdauer als LED-Lampen. Um eine praktische aktive Kühllösung für LED-Lampen mit hoher Helligkeit bereitzustellen, muss die Wärmeableitungstechnologie einen geringen Energieverbrauch haben; und geeignet für kleine Lampen; seine Lebensdauer sollte ähnlich oder höher als die der Lampenquelle sein.

Generell kann man den Kühler nach der Art und Weise, wie dem Kühler die Wärme entzogen wird, in aktive Wärmeabfuhr und passive Wärmeabfuhr unterteilen.

Passive Wärmeableitung bedeutet, dass die Wärme der Wärmequelle LED-Lichtquelle durch den Kühlkörper auf natürliche Weise an die Luft abgegeben wird. Der Wärmeableitungseffekt ist proportional zur Größe des Kühlkörpers, aber da die Wärme auf natürliche Weise abgeführt wird, wird der Effekt natürlich stark reduziert. Es wird oft bei denen verwendet, die keinen Platz benötigen. Einige beliebte Motherboards verwenden beispielsweise auch eine passive Kühlung auf der Nordbrücke. Die meisten von ihnen verwenden eine aktive Kühlung. Aktive Kühlung wird durch Kühlgeräte wie Lüfter erzwungen. Das Abführen der vom Kühlkörper abgegebenen Wärme ist durch eine hohe Wärmeableitungseffizienz und eine geringe Größe der Ausrüstung gekennzeichnet.

Die aktive Wärmeableitung, unterteilt in die Wärmeableitungsmethode, kann in Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung, Wärmerohrkühlung, Halbleiterkühlung, chemische Kühlung usw. unterteilt werden. Luftkühlung ist die gebräuchlichste Wärmeableitungsmethode und im Vergleich auch eine kostengünstigere Methode. Luftkühlung ist im Wesentlichen die Verwendung eines Lüfters, um die vom Kühler aufgenommene Wärme abzuführen. Es hat die Vorteile eines relativ niedrigen Preises und einer bequemen Installation. Es ist jedoch stark von der Umgebung abhängig. Beispielsweise wird die Wärmeableitungsleistung stark beeinträchtigt, wenn die Temperatur steigt und übertaktet wird.

Derzeit hat die Wärmeableitung von LED-Lampen hauptsächlich die folgenden Methoden:

1. Flüssigkeitskühlung

Flüssigkeitskühlung Wärmeableitung ist die erzwungene Zirkulation von Flüssigkeit unter dem Antrieb einer Pumpe, um die Wärme des Kühlers abzuführen. Im Vergleich zur Luftkühlung hat es die Vorteile von Ruhe, stabiler Kühlung und geringerer Abhängigkeit von der Umgebung. Der Preis der Flüssigkeitskühlung ist relativ hoch, und die Installation ist relativ mühsam. Versuchen Sie gleichzeitig, die Installation gemäß den Anweisungen im Handbuch durchzuführen, um den besten Wärmeableitungseffekt zu erzielen. Aus Kosten- und Benutzerfreundlichkeitsgründen wird bei der flüssigkeitsgekühlten Wärmeableitung normalerweise Wasser als Wärmeübertragungsflüssigkeit verwendet, daher werden flüssigkeitsgekühlte Radiatoren oft als wassergekühlte Radiatoren bezeichnet.

2. Wärmerohr

Das Wärmerohr ist eine Art Wärmeübertragungselement. Es nutzt das Prinzip der Wärmeleitung und die schnellen Wärmeübertragungseigenschaften des Kältemittels voll aus. Es überträgt Wärme durch die Verdampfung und Kondensation der Flüssigkeit in der vollständig geschlossenen Vakuumröhre. Es hat eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit und gute Isothermeneigenschaften. Die Wärmeübertragungsfläche auf beiden Seiten von Kälte und Wärme kann beliebig geändert werden, Wärme kann über eine große Entfernung übertragen werden, die Temperatur kann gesteuert werden usw., und der aus Wärmerohren bestehende Wärmetauscher hat eine hohe Wärmeübertragungseffizienz und eine kompakte Struktur , kleiner Flüssigkeitswiderstand usw. Vorteil. Seine Wärmeleitfähigkeit hat die jedes bekannten Metalls weit übertroffen.

3. Halbleiterkühlung

Bei der Halbleiterkühlung wird eine spezielle Art von Halbleiter-Kühlchip verwendet, um bei Erregung einen Temperaturunterschied zu erzeugen. Solange die Wärme des Hochtemperaturendes effektiv abgeführt werden kann, wird das Niedertemperaturende kontinuierlich gekühlt. Auf jedem Halbleiterpartikel wird eine Temperaturdifferenz erzeugt, und eine Kühlfolie wird gebildet, indem Dutzende solcher Partikel in Reihe geschaltet werden, wodurch eine Temperaturdifferenz auf den zwei Oberflächen der Kühlfolie gebildet wird. Unter Verwendung dieses Temperaturdifferenzphänomens in Kombination mit Luftkühlung/Wasserkühlung zum Kühlen des Hochtemperaturendes kann ein hervorragender Wärmeableitungseffekt erzielt werden. Die Halbleiterkühlung hat die Vorteile einer niedrigen Kühltemperatur und einer hohen Zuverlässigkeit. Die kalte Oberflächentemperatur kann unter minus 10 Grad liegen℃, aber die Kosten sind zu hoch und es kann aufgrund der niedrigen Temperatur zu Kurzschlüssen kommen, und die derzeitige Halbleiterkühltechnologie ist nicht ausgereift und unzureichend praktisch.

4. Chemische Kühlung

Die sogenannte chemische Kühlung besteht darin, einige chemische Substanzen mit extrem niedriger Temperatur zu verwenden und sie zu verwenden, um eine große Menge Wärme zu absorbieren, wenn sie schmelzen, um die Temperatur zu senken. In dieser Hinsicht ist die Verwendung von Trockeneis und flüssigem Stickstoff üblicher. Beispielsweise kann die Verwendung von Trockeneis die Temperatur auf unter minus 20 Grad senken°C, und einige "perversere" Spieler verwenden flüssigen Stickstoff, um die CPU-Temperatur unter minus 100 zu senken°C (in der Theorie). Aufgrund des hohen Preises und der kurzen Dauer ist diese Methode natürlich eher im Labor oder bei extremen Overclocking-Enthusiasten anzutreffen.

Die Wahl des Wärmeableitungsmaterials. Im Allgemeinen wählen gewöhnliche luftgekühlte Radiatoren natürlich Metall als Material des Radiators. Von dem ausgewählten Material erhofft man sich sowohl eine hohe spezifische Wärme als auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Silber und Kupfer sind die Materialien mit der besten Wärmeleitfähigkeit, gefolgt von Gold und Aluminium. Aber Gold und Silber sind zu teuer, daher besteht der aktuelle Kühlkörper hauptsächlich aus Aluminium und Kupfer. Im Vergleich dazu haben sowohl Kupfer- als auch Aluminiumlegierungen ihre eigenen Vor- und Nachteile: Kupfer hat eine gute Wärmeleitfähigkeit, ist jedoch teurer, schwieriger zu verarbeiten, schwer und Kupferheizkörper haben eine geringe Wärmekapazität und sind leicht zu oxidieren . Andererseits ist reines Aluminium zu weich, um direkt verwendet zu werden. Die verwendete Aluminiumlegierung kann eine ausreichende Härte bereitstellen. Die Vorteile der Aluminiumlegierung sind niedriger Preis und geringes Gewicht, aber die Wärmeleitfähigkeit ist viel schlechter als bei Kupfer. Daher sind in der Entwicklungsgeschichte von Heizkörpern auch Produkte mit folgenden Materialien aufgetaucht:

1. Heizkörper aus reinem Aluminium

Reine Aluminiumheizkörper waren in der Anfangszeit die gängigsten Heizkörper. Sein Herstellungsprozess ist einfach und die Kosten niedrig. Bisher nehmen reine Aluminiumheizkörper noch einen beträchtlichen Teil des Marktes ein. Um die Wärmeableitungsfläche zu vergrößern​​seine Lamellen, die am häufigsten verwendete Verarbeitungsmethode für reine Aluminiumheizkörper ist die Aluminium-Extrusionstechnologie. Die Hauptindikatoren für die Bewertung eines reinen Aluminiumkühlers sind die Dicke des Kühlerbodens und das Pin-Fin-Verhältnis. Pin bezieht sich auf die Höhe der Rippe des Kühlkörpers, und Fin bezieht sich auf den Abstand zwischen zwei benachbarten Rippen. Das Pin-Fin-Verhältnis ist die Höhe von Pin (ohne die Dicke der Basis) dividiert durch Fin. Je größer das Pin-Fin-Verhältnis, desto größer die effektive Wärmeableitungsfläche​​der Kühlkörper und je fortschrittlicher die Aluminium-Extrusionstechnologie.

2. Heizkörper aus reinem Kupfer

Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer beträgt das 1,69-fache der von Aluminium, sodass unter den gleichen anderen Bedingungen der Reinkupferheizkörper schnell Wärme von der Wärmequelle abführen kann. Die Textur von Kupfer ist jedoch ein Problem. Viele, die als „reine Kupferheizkörper“ beworben werden, bestehen nicht wirklich aus 100 % Kupfer. In der Kupferliste werden solche mit einem Kupfergehalt von mehr als 99 % als säurefreies Kupfer bezeichnet, und die nächste Kupfersorte ist rotes Kupfer mit einem Kupfergehalt von weniger als 85 %. Der Kupfergehalt der meisten Reinkupferheizkörper auf dem Markt liegt irgendwo dazwischen. Bei manchen minderwertigen Reinkupferstrahlern liegt der Kupferanteil sogar unter 85 %. Obwohl die Kosten sehr gering sind, wird seine Wärmeleitfähigkeit stark reduziert, was sich auf die Wärmeableitung auswirkt. Außerdem hat Kupfer auch offensichtliche Mängel, wie hohe Kosten, schwierige Verarbeitung und große Wärmesenkenqualität, was die Anwendung von Ganzkupfer-Wärmesenken behindert. Die Härte von rotem Kupfer ist nicht so gut wie die der Aluminiumlegierung AL6063, und einige mechanische Bearbeitungen (wie Schlitzen usw.) sind nicht so gut wie Aluminium; Der Schmelzpunkt von Kupfer ist viel höher als der von Aluminium, was der Extrusion und anderen Problemen nicht förderlich ist.

3. Kupfer- und Aluminium-Bonding-Technologie

Nach Berücksichtigung der jeweiligen Mängel von Kupfer und Aluminium verwenden einige High-End-Heizkörper auf dem aktuellen Markt häufig ein Herstellungsverfahren mit einer Kupfer-Aluminium-Kombination. Diese Kühlkörper verwenden normalerweise Kupfermetallbasen, und die Kühlkörperlamellen verwenden eine Aluminiumlegierung. Natürlich gibt es neben dem Kupferboden auch Methoden wie die Verwendung von Kupfersäulen für den Kühlkörper, die ebenfalls das gleiche Prinzip haben. Mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann die Kupferunterseite die von der CPU abgegebene Wärme schnell absorbieren; Aluminiumlamellen können mit Hilfe komplexer Verarbeitungsverfahren in Formen gebracht werden, die für die Wärmeableitung am förderlichsten sind und einen größeren Wärmespeicherraum bieten und schnell abgeben. Ein Balancepunkt in allen Aspekten.

Um die Lichtausbeute und Lebensdauer von LEDs zu verbessern, ist die Lösung des Wärmeableitungsproblems von LED-Produkten derzeit eines der wichtigsten Themen. Die LED-Industrie hat äußerst strenge Anforderungen an die Ausrichtungsgenauigkeit des Wärmeableitungssubstrats selbst, und es muss eine hohe Wärmeableitung und eine geringe Größe haben. Die Eigenschaften von Größe und Haftung von Metallleitungen sind gut. Daher wird die Verwendung von Gelblicht-Lithographie zur Herstellung von keramischen Dünnschicht-Wärmeableitungssubstraten zu einem der wichtigen Katalysatoren zur Förderung der kontinuierlichen Verbesserung von LEDs für hohe Leistung.

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