电子元件散热分析课件.ppt

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1、,电子元件的散热,LED散热户外设备散热芯片散热,LED照明发展到今天，亮度已经不是问题了，可是由于PN结本身的问题，光电转化率只有30%左右，其余70%转化为热能。而现在大功率的照明设备尤为明显，所以现在LED照明的散热问题已经成为行业发展的瓶颈。为了突破这个瓶颈，工程师们做了很多应对方案，我们就对现在市面上流行的散热技术讨论一下。,LED散热,LED散热-传统的型材散热,这是现在市面上流行的散热方法，把铝型材做成太阳花，梳子形等造型。把芯片固定到散热器底部，利用金属的导热性把热传导到鳍片上，靠空气对流把热量带走。常用的材料是铝，比铝导热性能好的材质有铜和银，可是参考性价比，铝是最合适的。对

2、于小功率来说，铝可以做到散热，但对于大功率来说，铝的散热效率就不够了。所以就出现了以下两种形式：加风扇强制散热和热管技术,LED散热-强制散热,由于现在的集成芯片和电脑的CPU很相似，所以，把风扇加到散热器上就应运而生了。加上风扇之后，散热效果有一定的改善，但是由于铝本身的导热速率不高，导致散热效率提高并不是很多，也不能解决大功率散热的要求。而且风扇还有一个致命的缺点：大功率照明所处的环境普遍比较恶劣，风扇的可靠性令人堪忧。路灯，工矿灯，码头灯等，风吹，日晒，雨淋，粉尘，腐蚀，风扇抗的住吗？另外，LED是节能产品，可是散热方面又再次耗能，这将使LED失去节能的优势。,右边LED灯具加装Suno

3、n LED散热模组来强制散热，其heat sink温度（53.1）左边未装设散热模组的heat sink温度（73.7）比较，两者温度相差20.6。,电子元件的散热,LED散热-风扇强制散热,导热蒸发模块,散热模块,蒸汽流,蒸发腔室,多孔金属吸液芯,导热蒸发块,散热模块,蒸汽流,蒸发腔室,多孔金属吸液芯,分体回路式散热系统,重力式散热系统,电子元件的散热,LED散热-热管散热,导热塑料，导热陶瓷，热辐射处理、微槽群复合相变技术,2011年由中国科学院热物理研究所和北京瑞德桑节能科技有限公司合作生产的大功率LED散热器正式入市销售。它是利用微细尺度槽群结构热沉的高强度复合相变强化换热机理进行冷却

4、。既保留了其他散热技术的优势，又没有其他散热技术的缺点。冷却能力超强：取热热流密度达400W/，比热管约高100倍；重量轻，体积小：重量不到现有散热器的25%，体积小20%左右；无功耗冷却：无需风扇或水泵，没有冷却用能耗；可靠性高：没有外部环节，提高了整体可靠性。,电子元件的散热,LED散热-其他散热形式,1.芯片与外散热器件路径越短越好，越短你的散热设计就越好；2.散热阻力，就是要有足够的散热传导路径同时也要有足够的散热道路.这部分成本主要在结构，用于散热成本并不多,散热成本要维持在5%,实际散热设计很简单，把住两个方向：,电子元件的散热,LED散热-散热设计,电子元件的散热,几种常见的户外

5、电子设备,目前有许多户外电子设备恶劣外部环境下，它们遭受太阳热辐射和设备本身发热影响，消除这两种热源影响对电子设备可靠工作至关重要。而温度和湿度又是电信电子设备失效两个主要原因。电子系统本身可能并没有包含对抗恶劣环境条件设计，为了满足在户内和户外环境下保护电子设备需要，业界在处理散热问题方面投入了大量时间和精力。,电子元件的散热,户外电子设备散热,户外机箱机柜散热1.一般户外机箱机柜结构是双层的，其内部结构常会填充隔热材料主体结构采用焊接技术，内外表皮使用静电喷涂处理。2.它的散热通道通常是从左侧风扇从外部抽取空气通过百叶窗到达散热片，然后从机柜的右侧将风排出，机柜内侧循环风扇把热量从模块地带

6、传到机柜罩散热片，其其顶盖可以避免太阳辐射对里面空气产生加热影响。,电子元件的散热,户外电子设备散热-机箱散热,3.左侧的进气孔通常进冷风，右侧顶罩排出应经过交换的热风，户外机柜内循环为使用风扇吸入机柜内部的热风，经过户外机柜的散热系统交换机柜内部的热量，交换后的冷风从柜体的左侧出风口出风，形成柜体的内部循环，给柜体内部的设备散热，保证户外机柜能够正常的运转。,电子元件的散热,户外电子设备散热-机箱散热,根据不同的应用环境采用不同的冷却方法，为用户选择和设计最经济可靠的方案。冷却方法有空气对流热交换，空调，强迫通风和负压通风等。1.空调:置于机箱内部，调节内部温度低于户外温度，它适合大于700

7、W的高热耗设备，但其缺点为产品和运行成本高，且交流停电时空调不工作。2.强迫通风:用温控直流风扇吸进外部空气来驱走设备内的热量，适合于低热耗的设备。是一种低成本的散热方案，但也把恶劣的外部空气带进设备内部而影响设备的性能和运行安全，还需定期维护滤网。较适合蓄电池箱的散热设计。,电子元件的散热,户外电子设备散热-机箱散热,3.空气热交换:用温控直流风扇分别驱动内外部空气循环，内部的热气与外部的冷空气在隔离的散热器上产生热交换，而设备全封闭。此散热方式价格适中，适合于热耗2001000W的设备。但其缺点是内部温度总是高于外部温度。通常设计在摄氏20度以下。4.双层壳体设计:主设备机箱的门、侧板及背

8、板采用双层壳体以减小太阳辐射的影响。,电子元件的散热,户外电子设备散热-机箱散热,安装在户外的大型LED显示屏温度随着工作时间而变化，工作时间越长，其产生的热量也越高，加之户外高温，易造成led显示屏因局部温度过高而损坏。这时就得给这些传统led箱体显示屏加些散热设备，然而这无疑又增加了led显示屏运营商的成本。这种传统的led显示屏看似节能，然其辅助的散热设备并未给它带来什么真正意义上的节能。所以，散热是我们选购led显示屏的一个重要判断标准。为此，不少led显示屏厂家纷纷寻求改善led显示屏散热的方法，下面就简单地介绍一些散热方式。,电子元件的散热,户外电子设备散热-户外LED灯散热,1、

9、利用灯壳外形，制造出对流空气，这是最低成本的加强散热方式。2、在塑料外壳注塑时填充导热材料，增加塑料外壳导热、散热能力。3、用铝散热鳍片做为外壳的一部分来增加散热面积这是最常见的散热方式。4、表面辐射散热处理，灯壳表面做辐射散热处理，简单的就是涂抹辐射散热漆，可以将热量用辐射方式带离灯壳表面。,电子元件的散热,户外电子设备散热-户外LED灯散热途径,电子元件的散热,早在上个世纪中期国内就有散热器产品，只不过当时的散热主要是工业上的。PC行业中的散热领域则是随着芯片的发展而变化，不知不觉中发展成如今的规模。,而现今的处理器频率都在2.0Ghz以上。用1GHz=1000MHz换算 那么计算处理能力

10、提高了40倍以上那他们的散热情况呢？,Intel i486处理器。这款处理器集成了120万个晶体管，时钟频率为50MHz。但是由于频率越来越高本身制程工艺不行，阻碍了处理器的进一步发展，这其中就包括发热量高的问题，因此在部分486上出现了散热片的概念。,电子元件的散热,芯片散热,早期芯片散热器的尺寸非常小甚至比处理器本身还小，但是之后越来越大，通过下面一组图片就能看出来，这组图片分别是不同时期CPU散热器的尺寸。,电子元件的散热,芯片散热-散热器尺寸,导热系数k(W/(mK)银 429铜 401金 317铝 237 铁 80,散热器的材质构成上现在最主流的就是铜和铝，当然都是并不是纯金属，是进

11、行过抗氧化处理的合金。两种材料相比其它金属更具价格优势，而且产量高材料源头有保障。铝制特点是轻盈、价格相对低廉，具备良好的导热效果与储热效果，容易加工。铜也类似不过导热效果更好，而且单位体积下质量高，储热量大所以更稳定。,电子元件的散热,芯片散热-散热器材料,热管鳍片式散热器（主流）热管散热器其实也是一种铜铝结合的设计，上面这款散热器是最标准的塔式侧吹结构，采用铜底座和铜热管配合铝制鳍片散热的方式散热。热管的导热效率很比同尺寸铜管强40倍以上，所以这一设计目前无法逾越。,电子元件的散热,一体化水冷散热器它的造价高昂，尽管如此，水冷散热器利用了液体流动导热原理，充分体现出主动散热概念，因此散热基础更好。,芯片散热-散热器结构,电子元件的散热,谢谢大家,