如何使用紅外熱像儀提升散熱設(shè)計(jì)效率
過熱一直是產(chǎn)品穩(wěn)定可靠運(yùn)行的大敵,熱管理研發(fā)人員做產(chǎn)品論證和設(shè)計(jì)時,需要統(tǒng)籌照顧不同市場主體的需求,在性能指標(biāo)和綜合成本之間達(dá)到平衡。
靈活使用紅外熱像儀,研發(fā)人員可大幅提高散熱設(shè)計(jì)各個環(huán)節(jié)的工作效率。
一、快速評估熱負(fù)載
紅外熱像儀可對產(chǎn)品溫度分布直觀成像,幫助研發(fā)人員準(zhǔn)確評估熱分布,定位熱負(fù)荷過大區(qū)域,讓后續(xù)的散熱設(shè)計(jì)更有針對性。
PCB電路板
二、散熱方案評估驗(yàn)證
設(shè)計(jì)階段會有多種散熱方案,F(xiàn)OTRIC紅外熱像儀可幫助研發(fā)人員快速、直觀的評估不同散熱方案,確定技術(shù)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(chǎn)生較大的熱梯度,因?yàn)闊崃烤徛赝ㄟ^鋁傳導(dǎo)到翅片。研發(fā)人員計(jì)劃在散熱器內(nèi)植入熱管,達(dá)到既減少散熱器板厚度和散熱片面積,降低對強(qiáng)制對流的依賴從而實(shí)現(xiàn)噪音降低,又保證產(chǎn)品長期穩(wěn)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(tǒng)鋁散熱片,長度30.5cm,基底厚度1.5cm,重4.4kg,可以發(fā)現(xiàn)熱量以熱源為中心梯度擴(kuò)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(tǒng)散熱片減材34%,可以發(fā)現(xiàn)熱管可以等溫的將熱量帶走,散熱器溫度分布均勻,同時發(fā)現(xiàn)導(dǎo)熱只需3根熱管,有進(jìn)一步降低成本的可能。
更進(jìn)一步,研發(fā)人員需設(shè)計(jì)熱源和熱管散熱器的布設(shè)和接觸。借助紅外熱像儀,研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)熱源和散熱器可借助熱管,實(shí)現(xiàn)熱量的隔離傳輸,這讓產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可更加靈活。
上圖解說:
?熱源功率30W;
?左圖:熱源和傳統(tǒng)散熱片直接接觸,散熱片溫度呈現(xiàn)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(fā)現(xiàn)熱管等溫傳輸熱量,散熱片溫度分布均勻;散熱片遠(yuǎn)端溫度較近端高0.5℃,是因?yàn)樯崞訜嶂車諝?,熱空氣上升聚集加熱散熱器遠(yuǎn)端所致;
?研發(fā)人員可進(jìn)一步優(yōu)化熱管數(shù)量、大小、位置、分布等設(shè)計(jì)。
三、散熱材料比選
確定散熱方案后,研發(fā)人員需對供應(yīng)商提供的不同規(guī)格的散熱材料進(jìn)行測試篩選,達(dá)到散熱指標(biāo)和成本的均衡。
比如在手機(jī)、導(dǎo)航、智能硬件等電子產(chǎn)品中,會使用鋁箔貼片、石墨散熱薄膜等柔性導(dǎo)熱材料用于散熱,這些材料有不同品牌、工藝和規(guī)格,借助紅外熱像儀,研發(fā)人員可快速評估他們的散熱效果,綜合考慮性能指標(biāo)和成本確定合適的材料。
下圖為不同規(guī)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:
各樣品的高溫如下:
▲說明:熱源1.3W,25×25mm,導(dǎo)熱片50×50mm
再比如鋁合金散熱器通常導(dǎo)熱性高,但熱輻射效率差,可通過超聲機(jī)械涂層和鎧裝等技術(shù)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。
四、整機(jī)驗(yàn)證測試
投放市場前,產(chǎn)品還需做整機(jī)測試,以驗(yàn)證散熱設(shè)計(jì)達(dá)到法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)要求,并能保證產(chǎn)品穩(wěn)定可靠運(yùn)行。驗(yàn)證測試需要模擬不同工況,持續(xù)較長時間。紅外熱像儀可輔助工程師完成產(chǎn)品驗(yàn)證階段的測試。
▲手機(jī)整機(jī)測試
▲筆記本整機(jī)測試
▲LED照明整機(jī)測試
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