Običajni načini termičnega hlajenja UV LED
UV-LED je nov polprevodniški vir UV svetlobe po tradicionalnih plinskih virih UV svetlobe, kot sta živosrebrna in ksenonska žarnica. Ima prednosti stabilne zmogljivosti, enega samega nastavljivega svetlobnega vala, visoke svetlobne učinkovitosti, nizke porabe energije, zelene zaščite okolja in tako naprej. Trenutno je postal najboljši nadomestni izdelek na večini UV področij uporabe. V zadnjih letih je s hitrim razvojem UV-LED in nenehnim izboljševanjem moči njegovega sistema odvajanje toplote postalo pomemben dejavnik, ki ovira njegov razvoj. Povišanje temperature spoja čipov povzroči upad učinkovitosti UV-LED. Da bi ohranili dobre lastnosti UV-LED sistema v pogojih visoke moči, moramo okrepiti toplotno hlajenje čipa.
Hladilnik zraka za UV-LED:
Hladilnik za zračno hlajenje UV-LED lahko glede na kategorijo razdelimo na tip ekstruzije in tip toplotne cevi. Zaradi visoke gostote moči matričnih UV-LED čipov lahko naravna konvekcija zagotovi majhno zmogljivost odvajanja toplote in visoko porabo toplote, zato se namesto naravne konvekcije običajno uporablja prisilna konvekcija.
Hladilnik za ekstruzijsko zračno hlajenje se običajno uporablja pri hlajenju UV-LED z nizko močjo in ima visoko zanesljivost in nižje stroške zaradi preproste strukture.
Toplotna cev je naprava za toplotno prevodnost z visokim izkoristkom, ki v glavnem uporablja prenos toplote s fazno spremembo. Sama toplotna cev nima hladilnega učinka, je pa dober prevodnik toplote. Rebra so običajno razporejena zunaj toplotne cevi v obliki črke U, ki izpolnjuje zahteve po miniaturizaciji in priročnosti sistema za UV strjevanje ter zagotavlja enakomernost površinske temperature odvajanja toplote.
UV-LED rešitve za tekoče hlajenje
Tekočinsko hladilno telo poganja pretok tekočine skozi vodno črpalko, da odvzame toploto. Radiator za tekoče hlajenje običajno uporablja vodo kot hladilno sredstvo. Ker je toplotna prevodnost vode pri isti temperaturi približno 20-krat večja od toplotne prevodnosti zraka, je njena zmogljivost prenosa toplote večja od prevodnosti zraka, specifična toplotna zmogljivost vode pa je veliko večja od prevodnosti zraka, zato lahko učinkovito absorbira toploto, ki jo ustvarjajo UV-LED čipi. Tekočinski hladilni radiator kompaktne naprave UV-LED je mogoče integrirati v aplikacijo z omejenim prostorom okoli območja strjevanja in se pogosto uporablja v številnih priložnostih.
Novi načini hlajenja:
Poleg tradicionalnega hladilnega telesa za zračno hlajenje in hladilnega telesa za tekočinsko hlajenje se je za učinkovito ogrevanje sistema UV-LED pojavilo nekaj novih hladilnih teles, kot so rmoelektrično hlajenje, hlajenje s tekočimi kovinami in tako naprej.
V procesu termoelektričnega hlajenja in odvajanja toplote se lahko polprevodniška hladilna plošča (TEC) uporablja samo kot nosilec odvajanja toplote. Tec ima kompaktno strukturo in toplotni tok, ki lahko odvaja toploto, je običajno nizek in se običajno uporablja za odvajanje toplote UV-sistemov z nizko porabo energije, nato pa se toplota odvaja z drugimi metodami hlajenja.
Problem odvajanja toplote je postal tehnično ozko grlo, ki omejuje izboljšanje moči UV-LED sistema. Problem odvajanja toplote visoko zmogljivih UV-LED je treba rešiti z združevanjem prenosa toplote, znanosti o materialih in proizvodne tehnologije. Prenos toplote zagotavlja sredstva za odvajanje toplote, znanost o materialih izboljša toplotno prevodnost materialov, proizvodna tehnologija pa izboljša proizvodni proces.
Zračno hlajenje in hladilni hladilniki s tekočino sta trenutno najpogosteje uporabljeni tehnologiji. Poleg tega so se pojavile nove metode hlajenja, kot sta termoelektrično hlajenje in tekoča kovina. Vendar je na področju izboljšane toplotne tehnologije še vedno veliko krajev, ki jih je vredno raziskati, raziskave novih metod hlajenja pa potrebujejo nadaljnji razvoj. V strukturni zasnovi hladilnega hladilnika je smer raziskav v zadnjih letih izboljšanje obstoječe strukture z metodami optimizacije, izbiro materiala in tehnologije.
