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    紅外熱成像再散熱設計環節的應用

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    過熱一直是產品穩定可靠運行的大敵,
    熱管理研發人員做產品論證和設計時,
    需要統籌照顧不同市場主體的需求,
    在性能指標和綜合成本之間達到最佳平衡。
    靈活使用紅外熱像儀,
    研發人員可大幅提高散熱設計各個環節的工作效率。
    一、快速評估熱負載
    紅外熱像儀可對產品溫度分布直觀成像,幫助研發人員精準評估熱分布,定位熱負荷過大區域,讓后續的散熱設計更有針對性。
     
    ▲PCB電路板
    二、散熱方案評估驗證
    設計階段會有多種散熱方案,紅外熱像儀可幫助研發人員快速、直觀的評估不同散熱方案,確定技術路線。
    舉個例子,將一個離散的熱源放置在一個大的金屬散熱器上,會產生較大的熱梯度,因為熱量緩慢地通過鋁傳導到翅片。研發人員計劃在散熱器內植入熱管,達到既減少散熱器板厚度和散熱片面積,降低對強制對流的依賴從而實現噪音降低,又保證產品長期穩定工作的目的,紅外熱像儀可以很好的幫助工程師們評估該方案效能。
     
    上圖解說:
    ?熱源功率150W;
    ?左圖:傳統鋁散熱片,長度30.5cm,基底厚度1.5cm,重4.4kg,可以發現熱量以熱源為中心梯度擴散;
    ?右圖:植入5根熱管后的散熱片,長度25.4cm,基底厚度0.7cm,重2.9kg,較傳統散熱片減材34%,可以發現熱管可以等溫的將熱量帶走,散熱器溫度分布均勻,同時發現導熱只需3根熱管,有進一步降低成本的可能。
    更進一步,研發人員需設計熱源和熱管散熱器的布設和接觸。借助紅外熱像儀,研發人員發現熱源和散熱器可借助熱管,實現熱量的隔離傳輸,這讓產品的設計可更加靈活。
     
    上圖解說:
    ?熱源功率30W;
    ?左圖:熱源和傳統散熱片直接接觸,散熱片溫度呈現明顯的熱梯度分布;
    ?右圖:熱源通過熱管將熱量隔離傳到給散熱片,可以發現熱管等溫傳輸熱量,散熱片溫度分布均勻;散熱片遠端溫度較近端高0.5℃,是因為散熱片加熱周圍空氣,熱空氣上升聚集加熱散熱器遠端所致;
    ?研發人員可進一步優化熱管數量、大小、位置、分布等設計。
    三、散熱材料比選
    確定散熱方案后,研發人員需對供應商提供的不同規格的散熱材料進行測試篩選,達到散熱指標和成本的均衡。
    比如在手機、導航、智能硬件等電子產品中,會使用鋁箔貼片、石墨散熱薄膜等柔性導熱材料用于散熱,這些材料有不同品牌、工藝和規格,借助紅外熱像儀,研發人員可快速評估他們的散熱效果,綜合考慮性能指標和成本確定合適的材料。
    下圖為不同規格的散熱薄膜材料的篩選對比,其中a為對照組,熱源不做任何散熱措施,b~d熱像圖所用散熱材料從上到下的微觀分層為:
     
    各樣品的最高溫如下:
     
     
    ▲說明:熱源1.3W,25×25mm,導熱片50×50mm
    再比如鋁合金散熱器通常導熱性高,但熱輻射效率差,可通過超聲機械涂層和鎧裝等技術提高熱輻射性能,從而在不提高體積的前提下提高總體散熱效能。
     
    ▲說明:右側鍍層材料為Al2O3+SiO2
    三、整機驗證測試
    投放市場前,產品還需做整機測試,以驗證散熱設計達到法規、標準要求,并能保證產品穩定可靠運行。驗證測試需要模擬不同工況,持續較長時間。紅外熱像儀可輔助工程師完成產品驗證階段的測試。如下:
     
    ▲手機整機測試
     
    ▲筆記本整機測試
     
    ▲LED照明整機測試
    紅外熱像儀獨有的特性在散熱設計領域中發揮了獨一無二的作用,對于研發人員來說,可以縮短研發周期、提高產品質量。將新產品更快投入市場,這是許多行業的“成功秘訣”之一。

    浙江天鉑云科光電股份有限公司 版權所有 2016
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