1、ENVIRONMENT-FRIENDLY HEAT DISSIPATION APPLICATIONS(节能环保的散热技术应用节能环保的散热技术应用)演讲人演讲人:Mr.D.L.SHEN 第1页，共25页。ENVIRONMENT-FRIENDLY HEAT DISSIPATION APPLICATIONS(节能环保的散热技术应用节能环保的散热技术应用)(1)电子产品(散热技术散热技术)方向(2)以附加“散热鳍片散热鳍片”提高与外界空气的对流传热效应(3)在(鳍片鳍片)端周围外加(风扇风扇)提升对流热传系数(4)以(热管热管)传热方式作为(高导热性材料高导热性材料)传热至鳍片端(5)透过(液冷系统
2、)将废热藉由液体传至散热器再透过 (对流)与外界热交换(6)LED灯具“散热散热”技术发展及传统电子产品散热差异 分析(7)PDC热处理材料简介第2页，共25页。(8.1)热处理材料(8.2)热处理材料(9)新解热材料分析实验(10)自然对流下有涂布不同厚度铜与铝比较(10W)(11)自然对流下不同厚度之铝散热片在10W下比较(12)自然对流下有涂布和无涂布应用于铜与铝之比较表(13)自然对流下有涂布及无涂布应用于铜与铝之比较(14)“热源”处理的“环保”和“节能”2第3页，共25页。-电子产品电子产品(散热技术散热技术)方向方向-若论及一般散热系统解决电子产品废热的排 除方式，大多需藉由(传
3、导传导)、(对流对流)及(辐射辐射)方式，将热排出于 周围环境，降低电子产品的运转温度，以维持系统运 转的(稳定度稳定度)与(可靠度可靠度)。电子产品的“对流”方式散热，基本上可分为(自然对自然对 流流)及(强制对流)2种。前者适用于对“低噪音低噪音”要求较高的产品，而后者则多半 因“高热问题高热问题”过大，必须采用强制对流 (利用风扇等方 式将 热散出)才能解决高热问题。3 3第4页，共25页。-以附加以附加“散热鳍片散热鳍片”提高与外界空气的对流传热效应提高与外界空气的对流传热效应-电子组件常用的散热方式之一为加装(散热片散热片)。(散热片散热片)为一种固定于电子组件表面的导热性材料，藉以
4、将电子组件产生的热传导至周围环境，其构造多为底板和鳍片所组成，底板部分直接与电子组件接触，主要作用为(均热均热)，使热快速传导及扩散；(鳍片鳍片)的作用为(散热散热)，藉由增加表面积来传递经由底板扩散的热，并由空气对流方式，将热自鳍片表面散至周围环境。当鳍片表面积越大(空间有效使用的考虑空间有效使用的考虑!)，其散热效果越佳，愈能使电子组件达到应有的效能。不少LED路灯即使用散热鳍片进行散热。附加鳍片增加散热面积的散热器外观附加鳍片增加散热面积的散热器外观 资料来源：2009/54 4第5页，共25页。-在在(鳍片鳍片)端周围外加端周围外加(风扇风扇)提升对流热传系数提升对流热传系数-(耗电量
5、耗电量)、(重量重量)-对于散热能力而言，透过外加风扇的对于散热能力而言，透过外加风扇的(强制对流强制对流)，其效能比自然对流方式的效能优良，但相对，其效能比自然对流方式的效能优良，但相对地，额外增加耗能将难以避免。地，额外增加耗能将难以避免。因使用风扇散热即因使用风扇散热即“增加耗电量增加耗电量”，例如为求得桌上型计算机或笔记型计算机处，例如为求得桌上型计算机或笔记型计算机处理器效率的提升，就必需增强散热效率，也就是增加风扇转速，而增加风扇转速，理器效率的提升，就必需增强散热效率，也就是增加风扇转速，而增加风扇转速，便会增加风扇耗电量，同时将增加散热模块的便会增加风扇耗电量，同时将增加散热模
6、块的 “重量重量”。外加散热风扇的散热器外观外加散热风扇的散热器外观 资料来源：资料来源：2009/55 5第6页，共25页。-以以(热管热管)传热方式作为传热方式作为(高导热性材料高导热性材料)传热至鳍片端传热至鳍片端-若因空间的限制而无法将散热器直接地安置在热源上，可采用热管将热由热源传送到鳍片组端。或是若热源周围若因空间的限制而无法将散热器直接地安置在热源上，可采用热管将热由热源传送到鳍片组端。或是若热源周围的热传条件不足而无法配置一个有效用的散热器，迫使热源区与散热区必须被分置在两个地点，例如热源与冷却气流的热传条件不足而无法配置一个有效用的散热器，迫使热源区与散热区必须被分置在两个地
7、点，例如热源与冷却气流有一段距离，这时可使用热管将热由热源传送到冷却气流区，或者在一个密封的装置内使用热管，以将个热源的热传有一段距离，这时可使用热管将热由热源传送到冷却气流区，或者在一个密封的装置内使用热管，以将个热源的热传送到机壳外的散热器。送到机壳外的散热器。除此之外，亦可使用热管来加强散热器的性能，例如利用一个热源集中的散热器或一个超大底板面积的散热器，除此之外，亦可使用热管来加强散热器的性能，例如利用一个热源集中的散热器或一个超大底板面积的散热器，将热管埋入散热器底板，可使热源的热有效地扩散到整个底板。将热管埋入散热器底板，可使热源的热有效地扩散到整个底板。另外，另外，(热管热管)也
8、能够提升鳍片的散热效率，因鳍片顶也能够提升鳍片的散热效率，因鳍片顶 端距热源较远，所以其散热效率较低，藉端距热源较远，所以其散热效率较低，藉由热管连结散热器底板及鳍片顶端，而使热能迅速被传送到鳍片顶端，将可提升鳍片散热效率。由热管连结散热器底板及鳍片顶端，而使热能迅速被传送到鳍片顶端，将可提升鳍片散热效率。以热管传热方式传热至鳍片端的散热器以热管传热方式传热至鳍片端的散热器 空间的有效使用空间的有效使用 成本成本(性价比性价比)资料来源：资料来源：2009/5 6 6第7页，共25页。-透过透过(液冷系统液冷系统)将废热藉由液体传至散热器将废热藉由液体传至散热器 再透再透过过 (对流对流)与外
9、界热交换与外界热交换-液冷系统系透过泵浦将液体通过电子组件上方的水道通路，利用有较多吸热液冷系统系透过泵浦将液体通过电子组件上方的水道通路，利用有较多吸热能力的液体，将电子产品的废热，经由管路传递的热交换器端，经由与外界空能力的液体，将电子产品的废热，经由管路传递的热交换器端，经由与外界空气的热交换达成散热目的。气的热交换达成散热目的。目前，东芝制作的水冷模块可将微处理器的热量，扩散至设于目前，东芝制作的水冷模块可将微处理器的热量，扩散至设于LCD面板背面的散热板。该面板背面的散热板。该公司认为这种方式将会成为高发热量电子组件散热设计的主流。公司认为这种方式将会成为高发热量电子组件散热设计的主
10、流。采用液冷系统方式的散热器采用液冷系统方式的散热器 空间的有效使用空间的有效使用 成本成本(性价比性价比)资料来源：资料来源：2009/5 7 7第8页，共25页。并非所有参与并非所有参与LED照明的照明的LED厂商会将一般照明灯具的散热设计列为发展重点，主厂商会将一般照明灯具的散热设计列为发展重点，主要还是要视要还是要视“LED厂本身的市场定位厂本身的市场定位”而定，例如日亚化学而定，例如日亚化学(Nichia)即以提供白光即以提供白光LED为业务拓展重点，其对灯具的散热设计并未有多少着墨，倒是主要照明用为业务拓展重点，其对灯具的散热设计并未有多少着墨，倒是主要照明用LED两两大厂商大厂商
11、(Philips)及及(Osram)对于对于LED组件、组件、LED灯泡、灯泡、LED灯具及一般照明灯具及一般照明(general lighting)应用，均有相较其它业者更深的投入。应用，均有相较其它业者更深的投入。各厂商在各厂商在LED照明领域发展重点照明领域发展重点 注：注：Philips近年来购并多家北美近年来购并多家北美LED照明相关组件及应用厂商，产业布局最为完整。照明相关组件及应用厂商，产业布局最为完整。资料来源：资料来源：2009/51212第9页，共25页。(1)PDC 热处理材料简介热处理材料简介 热处理材料包含二个概念热处理材料包含二个概念 (a)“导导”热热 (b)“散
12、散”热热 一般而言，银、铜、铝等是极佳的一般而言，银、铜、铝等是极佳的“导导”热材料，至于热材料，至于“散散”热，多藉空热，多藉空气的幅射热做为气的幅射热做为“散散”热的主要途经。热的主要途经。PDC的热处理材料整合的热处理材料整合“导导”热和热和“散散”热的功能并以非金属材料热的功能并以非金属材料来达到金属材料相同或更优的来达到金属材料相同或更优的“导导”热热 和和“散散”热的效率。热的效率。(2)PDC的热处理技术和一般传统热传导技术比较表的热处理技术和一般传统热传导技术比较表(3)PDC热处理材料的功能说明如上，实物部份热处理材料的功能说明如上，实物部份(热处理材料热处理材料)。(4)本
13、说明配合实物图片本说明配合实物图片(请详附件请详附件)。9 9第10页，共25页。(A)“无无”热处理材料热处理材料(Tc 70)(B)“涂布涂布”热处理材料热处理材料(Tc 70)(Tc 此涂布材料于高瓦特数有较佳的性能表现2.材料涂布于铜或铝材所造成的散热能力接近材料涂布于铜或铝材所造成的散热能力接近(材料间温度之差异仅为铜与铝基本之差异材料间温度之差异仅为铜与铝基本之差异)3.无论何组条件之实验,晶体温度的表现与环境温度成线性正比关系1313第13页，共25页。自然对流下有涂布不同厚度铜与铝比较自然对流下有涂布不同厚度铜与铝比较(10W)3131第14页，共25页。自然对流下不同厚度之铝
14、散热片在自然对流下不同厚度之铝散热片在10W下比较下比较1818第15页，共25页。表一表一:自然对流下有涂布及无涂布应用于铜与铝之比较表自然对流下有涂布及无涂布应用于铜与铝之比较表1919第16页，共25页。自然对流下有涂布及无涂布应用于铜与铝之比较自然对流下有涂布及无涂布应用于铜与铝之比较 结论结论:1.材料涂布于铜或铝材所造成的散热能力接近材料涂布于铜或铝材所造成的散热能力接近(材料间温度之差异仅为材料间温度之差异仅为铜与铝基本之差异铜与铝基本之差异)2.无论何组条件之实验无论何组条件之实验,晶体温度的表现与环境温度成线性正比关系晶体温度的表现与环境温度成线性正比关系4242第17页，共
15、25页。“热源热源”处理的处理的“环保环保”和和“节能节能”(a)对LED的发光特性而言，“热热”的产生就是“耗能耗能”LED的“电电”转“光光”和“温度温度”息息相关，若能提供LED“更低温更低温”的工作温度不但发光效率可以提升且也是“节能节能”。降低工作温度对LED本身的使用寿命和可靠度都有正面效果(b)“热源热源”处理的“环保环保”和“节能节能”解决方案。*所谓“热源热源”处理的“环保环保”和“节能节能”基本概念 有效降低LED的工作温度 Tc(=60或更低)Tc=PIN脚温度使用可回收和可再利用(RECYCLED&REUSABLE)的材料做为“热源热源”处理的材料*使用更少的可回收/可
16、再利用的材料来达到相同或更好的 “热源热源”处理效果4343第18页，共25页。*所谓“使用更少使用更少(SMART USE)”的概念，当然和体积/重量有关。换言之，就是选用的比重更小的材料且兼顾“环保环保”和“节节能能”。这里所谓的 “环保环保”和“节能节能”是指我们所用来处理“热源热源”的材料在生产该材料的过程中是“低耗电低耗电(=节能减碳节能减碳)”且“环保环保(无需二次废弃物处理无需二次废弃物处理)”。(c)经济效益的综合考虑，PDD材料的“功能特性功能特性”不亚于“奈米奈米碳碳”“”“性价比性价比”优于铜或铝。-请详下列(c.1)/(c.2)/(c.3)/(c.4)/(c.5)/(c.6)-4343第19页，共25页。(25.2)-(c.1)-44 奈米碳 PDD材料第20页，共25页。(25.3)-(c.2)-45 自然对流第21页，共25页。(25.4)-(c.3)-46第22页，共25页。(25.5)-(c.4)-47第23页，共25页。(25.6)-(c.5)-48 PDD材料 奈米碳第24页，共25页。(25.7)-(c.6)-49第25页，共25页。
