Viimeisin läpimurto LED-lämmönpoistossa --- grafiittinen jäähdytyselementti
Lämmönjohtavuus kiinteässä aineessa toteutuu pääasiassa kidehihnan värähtelyllä ja vapaiden elektronien liikkeellä. Metallissa on suuri määrä vapaita elektroneja, ja elektronien massa on erittäin kevyt ja voi siirtää lämpöä hyvin nopeasti, joten metallilla on suuri lämmönjohtavuus.
Metallin lämmönjohtamisessa hilavärähtely on toissijainen; kiinteiden polymeerien (grafiitti -jäähdytyselementti) vapaita elektroneja on vähän. Siksi atomien värähtely polymeereissä on tärkein lämmönjohtomekanismi.
Korkean polymeerin (grafiitti -jäähdytyselementti) hallitsevat kovalenttiset sidokset, eikä vapaita elektroneja ole. Lämmönjohtavuutta johtavat pääasiassa fononit, jotka törmäävät toisiinsa molekyylien (tai atomien) kanssa. Siksi kiteytymisasteella on tärkeä vaikutus lämmönjohtavuuteen. Koska polymeerien on vaikea muodostaa täydellisiä yksikiteitä, kiteisten tai amorfisten polymeerien lämmönjohtavuus ei ole korkea, mutta lämmönjohtavuus on myös korkea, kun kiteisyys on korkea.
Jos oletetaan, että kidehilan hiukkanen on korkeammassa lämpötilassa, sen lämpövärähtely on voimakkaampaa ja myös keskimääräinen amplitudi suurempi, kun taas sen viereisen hiukkasen lämpötila on alhaisempi ja lämpövärähtely on heikompi. Hiukkasten välisen vuorovaikutusvoiman vuoksi heikompaa värähtelyä aiheuttavien hiukkasten värähtely kasvaa voimakkaamman tärinän omaavien hiukkasten vaikutuksesta ja lämpöliikkeen energia kasvaa.
Korkeissa polymeereissä lämmönjohtavuus molekyylissä on korkeampi kuin molekyylien välinen lämmönjohtavuus, joten molekyylipainon kasvu on hyödyllistä lämmönjohtavuuden parantamisessa. Orientoiduissa polymeerimateriaaleissa lämmönjohtavuus suuntaussuunnassa on korkeampi kuin pystysuuntaisen suunnan lämmönjohtavuus.
Hyvin alhaisessa lämpötilassa polymeerin lämmönjohtavuus kasvaa lämpötilan noustessa. Kun lämpötila saavuttaa yli 100K, lämmönjohtavuus laskee lämpötilan noustessa. Se vaihtelee 0-100 ° C. Polymeerien lämmönjohtavuus vaihtelee lämpötilan mukaan, mutta vaihteluväli on 10%.
Tällä tavalla lämpöä voidaan siirtää ja siirtää siten, että koko kiteen lämpö siirtyy korkeammasta lämpötilasta alempaan lämpötilaan, mikä johtaa lämmönjohtamiseen. Voidaan nähdä, että lämpö siirtyy hilavärähtelyllä. Hilavärähtelyä varten on kaksi johtomekanismia, toinen on fotonijohtavuus, ja tämä mekanismi on tärkein korkeassa lämpötilassa.
Koska ristikon lämpövärähtely on epälineaarinen, ristikkojen välillä on kytkentävaikutus, joka saa fononit törmäämään toisiinsa ja pienentää fononien keskimääräistä vapaata reittiä. Tämän fononin törmäyksen aiheuttama sironta johtuu ristikon lämpövastuksesta. Päälähde.
Tämä johtuu aineen molekyylien, atomien ja elektronien liiketilan muutoksista, kuten tärinästä ja pyörimisestä, jotka säteilevät korkeamman taajuuden sähkömagneettisia aaltoja. Näistä näkyvällä valolla ja lähi-infrapunavalolla, joiden aallonpituus on 0,4–40 um, on voimakas lämpövaikutus, jota kutsutaan Lämpösäteiksi lämmönsiirtoprosessi on lämpösäteilyä.
Toinen on fononikvantisoinnin johtuminen, joka on hallitseva, kun lämpötila ei ole liian korkea. Fononin johtumisen määrittämä kiinteän lämmönjohtavuuden yleinen muoto on ...
Erilaiset viat, epäpuhtaudet ja kristallirajapinnat kidehilassa aiheuttavat sirontaa, mikä vastaa myös fononien keskimääräisen vapaan reitin vähenemistä ja lämmönjohtavuuden laskua. Kun lämpötila nousee, fononin värähtelyenergia kasvaa, törmäyksen todennäköisyys kasvaa ja keskimääräinen vapaa polku pienenee, mikä vähentää lämmönjohtavuutta.
Yhteenvetona voidaan todeta, että teknologisten saavutusten soveltaminen johtavaan teollisuuteen parantaa lämmönpoistotehoa ja led -lamppujen kustannuksia aletaan huomattavasti, mikä edistää johtavan teollisuuden yleistä teknologista läpimurtoa
