- LED散熱方式及散熱材料設計介紹
- 輻射、傳導與對流散熱
- 純鋁、純銅、銅鋁結(jié)合散熱技術
散熱的方式——主要是物理方式
1.輻射
輻射是指機體以發(fā)射紅外線方式來散熱。當皮膚溫高于環(huán)境溫度時，機體的熱量以輻射方式散失。輻射散熱量與皮膚溫、環(huán)境溫度和機體有效輻射面積等因素有關。在一般情況下，輻射散熱量占總散熱量的40%。當然，如果環(huán)境溫度高于皮膚溫，機體就會吸收輻射熱。煉鋼工人在爐前作業(yè)，炎熱的夏季農(nóng)民在日照下田間勞動也會遇到這種情況。
2.傳導與對流
傳導就是機體通過傳遞分子動能的方式散發(fā)熱量。當人體與比皮膚溫低的物體（如衣服、床、椅等）直接接觸時，熱量自身體傳給這些物體。臨床上，用冰帽、冰袋冷敷等方法給高熱病人降溫，就是利用這個原理。
對流就是空氣的流動，這是以空氣為介質(zhì)來進行散熱。
散熱器與環(huán)境的熱交換
當熱量傳到散熱器的頂部后，就需要盡快地將傳來的熱量散發(fā)到周邊環(huán)境中去，對風冷散熱器而言就是要與周圍的空氣進行熱交換。這時，熱量是在兩種不同介質(zhì)間傳遞，所依循的公式為Q=α X A X ΔT，其中ΔT為兩種介質(zhì)間的溫差，即散熱器與周圍環(huán)境空氣的溫度差；而α為流體的導熱系數(shù)，在散熱片材質(zhì)和空氣成分確定后，它就是一個固定值；其中最重要的A是散熱片和空氣的接觸面積，在其他條件不變的前提下，如散熱器的體積一般都會有所限制，機箱內(nèi)的空間有限，過大會加大安裝的難度，而通過改變散熱器的形狀，增大其與空氣的接觸面積，增加熱交換面積，是提高散熱效率的有效手段。、要實現(xiàn)這一點，一般通過用鰭片式設計輔以表面粗糙化或螺紋等辦法來增大表面積。
當熱量傳遞給空氣后，和散熱片接觸的空氣溫度會急速上升，這時候，熱空氣應該盡可能和周圍的冷空氣通過對流等熱交換方式來將熱量帶走，對風冷散熱器來說，最主要的手段便是提高空氣流動的速度，使用風扇來實現(xiàn)強制對流。這點主要和風扇的設計和風速有關，散熱器風扇的效能(例如流量、風壓)主要取決于風扇扇葉直徑、軸向長度、風扇轉(zhuǎn)速和扇葉形狀。風扇的流量大都采用 CFM為單位(英制，立方英尺/分鐘)，一個CFM大約為0.028mm3/分鐘的流量。
純鋁散熱器
純鋁散熱器是早期最為常見的散熱器，其制造工藝簡單，成本低，到目前為止，純鋁散熱器仍然占據(jù)著相當一部分市場。為增加其鰭片的散熱面積，純鋁散熱器最常用的加工手段是鋁擠壓技術，LED燈控制器而評價一款純鋁散熱器的主要指標是散熱器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散熱片的鰭片的高度，F(xiàn)in是指相鄰的兩枚鰭片之間的距離。Pin-Fin比是用Pin的高度(不含底座厚度)除以Fin，Pin-Fin 比越大意味著散熱器的有效散熱面積越大，代表鋁擠壓技術越先進。
純銅散熱器
銅的熱傳導系數(shù)是鋁的1.69倍，所以在其他條件相同的前提下，純銅散熱器能夠更快地將熱量從熱源中帶走。不過銅的質(zhì)地是個問題，很多標榜“純銅散熱器”其實并非是真正的100％的銅。在銅的列表中，含銅量超過99％的被稱為無酸素銅，下一個檔次的銅為含銅量為85％以下的丹銅。目前市場上大多數(shù)的純銅散熱器的含銅量都在介于兩者之間。而一些劣質(zhì)純銅散熱器的含銅量甚至連85％都不到，雖然成本很低，但其熱傳導能力大大降低，影響了散熱性。此外，銅也有明顯的缺點，成本高，加工難，散熱器質(zhì)量太大都阻礙了全銅散熱片的應用。紅銅的硬度不如鋁合金AL6063，某些機械加工(如剖溝等)性能不如鋁；銅的熔點比鋁高很多，不利于擠壓成形( Extrusion )等等問題。
雖然，目前最常用的散熱片材料是銅和鋁合金，鋁合金容易加工，成本低，是應用最多的材料，而銅較高的熱傳導系數(shù)，使得其瞬間吸熱能力比鋁合金好，但散熱的速度就較鋁合金要慢。因此，無論純銅、純鋁、還是鋁合金散熱器，都有一個致命的缺陷：由于只使用一種材質(zhì)，雖然基本的散熱能力能夠滿足輕度散熱的需要，但由于無法很好地均衡熱傳導能力和熱容量能力兩個方面的要求，在散熱要求較高的場合便未免有些力不從心了。
銅鋁結(jié)合技術
在考慮了銅和鋁這兩種材質(zhì)各自的缺點后，目前市場部分高端散熱器往往采用銅鋁結(jié)合制造工藝，這些散熱片通常都采用銅金屬底座，而散熱鰭片則采用鋁合金，當然，除了銅底，也有散熱片使用銅柱等方法，也是相同的原理。憑借較高的導熱系數(shù)，銅制底面可以快速吸收CPU釋放的熱量；鋁制鰭片可以借助復雜的工藝手段制成最有利于散熱的形狀，并提供較大的儲熱空間并快速釋放，這在各方面找到了的一個均衡點。
