Pourquoi le volume des lampes LED est-il plus grand que celui des lampes traditionnelles ?

D'une manière générale, pourquoi le volume des lampes LED est-il plus important que celui des lampes traditionnelles ?

Principalement à cause de la technologie de refroidissement LED. La dissipation thermique est un facteur majeur affectant l'intensité d'éclairage des lampes à LED. Le dissipateur thermique peut résoudre le problème de dissipation thermique des lampes LED à faible éclairement. Un dissipateur thermique ne peut pas résoudre le problème de dissipation thermique des lampes LED 75W ou 100W. Afin d'obtenir l'intensité d'éclairage idéale, la technologie de refroidissement actif doit être utilisée pour éliminer la chaleur dégagée par les composants d'éclairage à LED. Certaines solutions de refroidissement actif telles que les ventilateurs ont une durée de vie inférieure à celle des lampes LED. Afin de fournir une solution pratique de refroidissement actif pour les lampes LED à haute luminosité, la technologie de dissipation thermique doit être à faible consommation d'énergie ; et adapté aux petites lampes; sa durée de vie doit être similaire ou supérieure à celle de la lampe source.

D'une manière générale, selon la manière dont la chaleur est évacuée du radiateur, le radiateur peut être divisé en dissipation thermique active et dissipation thermique passive.

La dissipation thermique passive signifie que la chaleur de la source lumineuse à LED de la source de chaleur est naturellement dissipée dans l'air à travers le dissipateur thermique. L'effet de dissipation thermique est proportionnel à la taille du dissipateur thermique, mais comme la chaleur est naturellement dissipée, l'effet est bien sûr fortement réduit. Il est souvent utilisé chez ceux qui n'ont pas besoin d'espace. Par exemple, certaines cartes mères populaires adoptent également un refroidissement passif sur le pont nord. La plupart d'entre eux adoptent un refroidissement actif. Le refroidissement actif est forcé par des dispositifs de refroidissement tels que des ventilateurs. L'évacuation de la chaleur émise par le dissipateur thermique se caractérise par une efficacité de dissipation thermique élevée et une petite taille de l'équipement.

La dissipation thermique active, subdivisée de la méthode de dissipation thermique, peut être divisée en refroidissement par air, refroidissement par liquide, refroidissement par caloduc, refroidissement par semi-conducteur, refroidissement chimique, etc. Le refroidissement par air est la méthode de dissipation de chaleur la plus courante, et c'est aussi une méthode moins chère en comparaison. Le refroidissement par air consiste essentiellement à utiliser un ventilateur pour évacuer la chaleur absorbée par le radiateur. Il présente les avantages d'un prix relativement bas et d'une installation pratique. Cependant, il est fortement dépendant de l'environnement. Par exemple, les performances de dissipation thermique seront grandement affectées lorsque la température augmente et l'overclocking.

Actuellement, la dissipation thermique des lampes à LED a principalement les méthodes suivantes :

1. Refroidissement liquide

La dissipation de chaleur par refroidissement liquide est la circulation forcée de liquide sous l'entraînement d'une pompe pour évacuer la chaleur du radiateur. Comparé au refroidissement par air, il présente les avantages d'un refroidissement silencieux, stable et moins dépendant de l'environnement. Le prix du refroidissement liquide est relativement élevé et l'installation est relativement gênante. En même temps, essayez d'installer conformément aux instructions du manuel pour obtenir le meilleur effet de dissipation thermique. Pour des raisons de coût et de facilité d'utilisation, la dissipation de chaleur refroidie par liquide utilise généralement de l'eau comme liquide de transfert de chaleur, de sorte que les radiateurs refroidis par liquide sont souvent appelés radiateurs refroidis par eau.

2. Caloduc

Le caloduc est une sorte d'élément de transfert de chaleur. Il utilise pleinement le principe de conduction thermique et les propriétés de transfert de chaleur rapide du réfrigérant. Il transfère la chaleur par évaporation et condensation du liquide dans le tube à vide entièrement fermé. Il a une conductivité thermique extrêmement élevée et de bonnes propriétés isothermes. La zone de transfert de chaleur des deux côtés du froid et de la chaleur peut être modifiée arbitrairement, la chaleur peut être transférée sur une longue distance, la température peut être contrôlée, etc., et l'échangeur de chaleur composé de caloducs a une efficacité de transfert de chaleur élevée, une structure compacte , petite résistance aux fluides, etc. avantage. Sa conductivité thermique a largement dépassé celle de tout métal connu.

3. Réfrigération des semi-conducteurs

La réfrigération à semi-conducteur consiste à utiliser un type spécial de puce de réfrigération à semi-conducteur pour produire une différence de température lorsqu'elle est alimentée. Tant que la chaleur de l'extrémité à haute température peut être efficacement dissipée, l'extrémité à basse température sera refroidie en continu. Une différence de température est générée sur chaque particule semi-conductrice, et une feuille de réfrigération est formée en connectant des dizaines de telles particules en série, formant ainsi une différence de température sur les deux surfaces de la feuille de réfrigération. En utilisant ce phénomène de différence de température, combiné avec un refroidissement par air/eau pour refroidir l'extrémité à haute température, un excellent effet de dissipation thermique peut être obtenu. La réfrigération des semi-conducteurs présente les avantages d'une basse température de refroidissement et d'une grande fiabilité. La température de surface froide peut atteindre moins de moins 10℃, mais le coût est trop élevé, et cela peut provoquer des courts-circuits en raison de la basse température, et la technologie actuelle de réfrigération des semi-conducteurs n'est pas mature et insuffisamment pratique.

4. Réfrigération chimique

La réfrigération dite chimique consiste à utiliser certaines substances chimiques à ultra-basse température, et à les utiliser pour absorber une grande quantité de chaleur lorsqu'elles fondent pour réduire la température. À cet égard, l'utilisation de neige carbonique et d'azote liquide est plus courante. Par exemple, l'utilisation de neige carbonique peut réduire la température en dessous de moins 20°C, et certains joueurs plus "pervers" utilisent de l'azote liquide pour abaisser la température du processeur en dessous de moins 100°C (en théorie). Bien sûr, en raison du prix élevé et de la courte durée, cette méthode est plus courante en laboratoire ou chez les amateurs d'overclocking extrême.

Le choix du matériau de dissipation thermique. De manière générale, les radiateurs refroidis par air ordinaires choisissent naturellement le métal comme matériau du radiateur. Pour le matériau sélectionné, on espère qu'il a à la fois une chaleur spécifique élevée et une conductivité thermique élevée. L'argent et le cuivre sont les meilleurs matériaux de conductivité thermique, suivis de l'or et de l'aluminium. Mais l'or et l'argent étant trop chers, le dissipateur thermique actuel est principalement composé d'aluminium et de cuivre. En comparaison, le cuivre et l'alliage d'aluminium ont leurs propres avantages et inconvénients : le cuivre a une bonne conductivité thermique, mais il est plus cher, difficile à traiter, lourd et les radiateurs en cuivre ont une faible capacité calorifique et sont faciles à oxyder. D'autre part, l'aluminium pur est trop mou pour être utilisé directement. L'alliage d'aluminium utilisé peut fournir une dureté suffisante. Les avantages de l'alliage d'aluminium sont son faible prix et sa légèreté, mais la conductivité thermique est bien pire que celle du cuivre. Par conséquent, dans l'histoire du développement des radiateurs, des produits avec les matériaux suivants sont également apparus :

1. Radiateur en aluminium pur

Le radiateur en aluminium pur est le radiateur le plus courant au début. Son procédé de fabrication est simple et son coût est faible. Jusqu'à présent, le radiateur en aluminium pur occupe toujours une part considérable du marché. Afin d'augmenter la surface de dissipation thermique de​​ses ailettes, la méthode de traitement la plus couramment utilisée pour les radiateurs en aluminium pur est la technologie d'extrusion d'aluminium. Les principaux indicateurs pour évaluer un radiateur en aluminium pur sont l'épaisseur de la base du radiateur et le rapport Pin-Fin. Pin fait référence à la hauteur de l'ailette du dissipateur thermique et Fin fait référence à la distance entre deux ailettes adjacentes. Le rapport Pin-Fin est la hauteur de Pin (excluant l'épaisseur de la base) divisée par Fin. Plus le rapport Pin-Fin est grand, plus la zone de dissipation thermique effective de​​le dissipateur de chaleur, et plus la technologie d'extrusion d'aluminium est plus avancée.

2. Radiateur en cuivre pur

La conductivité thermique du cuivre est 1,69 fois celle de l'aluminium, donc dans les mêmes conditions, le radiateur en cuivre pur peut rapidement évacuer la chaleur de la source de chaleur. Cependant, la texture du cuivre est un problème. Beaucoup annoncés comme "radiateurs en cuivre pur" ne sont pas en fait 100% cuivre. Dans la liste des cuivres, ceux dont la teneur en cuivre est supérieure à 99 % sont appelés cuivre sans acide, et le grade de cuivre suivant est le cuivre rouge dont la teneur en cuivre est inférieure à 85 %. La teneur en cuivre de la plupart des radiateurs en cuivre pur du marché se situe quelque part entre les deux. La teneur en cuivre de certains radiateurs en cuivre pur de qualité inférieure est même inférieure à 85 %. Bien que le coût soit très faible, sa conductivité thermique est fortement réduite, ce qui affecte la dissipation thermique. En outre, le cuivre présente également des défauts évidents, tels qu'un coût élevé, un traitement difficile et une grande qualité de dissipateur thermique, ce qui entrave l'application de dissipateurs thermiques entièrement en cuivre. La dureté du cuivre rouge n'est pas aussi bonne que l'alliage d'aluminium AL6063, et certains traitements mécaniques (tels que le refendage, etc.) ne sont pas aussi bons que l'aluminium. le point de fusion du cuivre est beaucoup plus élevé que celui de l'aluminium, ce qui n'est pas propice à l'extrusion et à d'autres problèmes.

3. Technologie de liaison cuivre et aluminium

Après avoir considéré les défauts respectifs du cuivre et de l'aluminium, certains radiateurs haut de gamme du marché actuel utilisent souvent un procédé de fabrication combiné cuivre-aluminium. Ces dissipateurs thermiques utilisent généralement des bases métalliques en cuivre et les ailettes du dissipateur thermique utilisent un alliage d'aluminium. Bien sûr, en plus du fond en cuivre, il existe également des méthodes telles que l'utilisation de piliers en cuivre pour le dissipateur thermique, qui sont également du même principe. Avec une conductivité thermique élevée, la surface inférieure en cuivre peut rapidement absorber la chaleur dégagée par le CPU ; les ailettes en aluminium peuvent être transformées en formes les plus propices à la dissipation de la chaleur à l'aide de méthodes de traitement complexes, et fournir un plus grand espace de stockage de chaleur et une libération rapide. Un point d'équilibre trouvé dans tous les aspects.

Pour améliorer l'efficacité lumineuse et la durée de vie des LED, résoudre le problème de dissipation thermique des produits LED est l'un des problèmes les plus importants à ce stade. L'industrie des LED a des exigences extrêmement strictes en matière de précision d'alignement du substrat de dissipation thermique lui-même, et il doit avoir une dissipation thermique élevée et une petite taille. Les caractéristiques de taille et d'adhérence des lignes métalliques sont bonnes. Par conséquent, l'utilisation de la lithographie en lumière jaune pour fabriquer des substrats de dissipation thermique en céramique à couches minces deviendra l'un des catalyseurs importants pour promouvoir l'amélioration continue des LED à haute puissance.