雖然被動式散熱有一項特點是完全無聲,但卻無法滿足高效能電子產品的散熱需求,以一部典型的筆電須排散25~60瓦(W)甚至更多熱量為例,就算是用鉆石做成的筆電,搭配全球最好的等向性導熱體,若采用的是無風扇被動散熱技術,最多只能排散10~15瓦的熱量,可預見過熱狀況將層出不窮。
有鑒于當前筆電排熱量可觀,而機體設計不斷朝向輕薄趨勢,又擁有吵雜的散熱風扇,故已成為靜音氣冷的理想搭擋,而針對圖2所示的靜音氣冷組件原型設計,其經過專門設計,如搭載電子液動力送風機(EHD Blower)與微型高壓電源供應器(HVPS)后,可被建置于原本用來容納機械式散熱風扇的空間內(26cm2×1m)。加上此款原型組件采用冷陰極管(CCFL)變壓器電路,亦可將筆電電池的12伏特直流電(VDC)轉換成運作此組件所需的千伏特(kV)電力等級。
鎖定薄型化電子產品的發展,最新的靜音氣冷技術也將著重于優化散熱氣流及縮減厚度,且僅須使用過去一半的耗電量就能讓排熱量達到和風扇加散熱片一樣的散熱水平。
無獨有偶,最近一體成型(All-in-one)計算機市占率持續攀升,而其內部空間相當有限,且散熱系統也經常位于用戶的耳朵附近,使得靜音運作格外重要,而靜音氣冷微型化、低噪音的特性在此類型應用中便很合適,成為另一個可將其導入的新興應用領域。
另一方面,若以大型電子設備如數據中心的冷卻方案來看,由于數據中心是搭配專屬的基礎設施并在固定地點上運作,因此適合采用以液態冷卻技術來散熱。有別于可攜式應用,數據中心可安裝管線,以安靜且有效率的方式將服務器排出的熱量傳送至外部,再透過大型散熱片搭配風扇散熱。不過,如果沒有靜音的考慮,又能妥善控制冷卻負荷,便可只使用高風壓傳統風扇,不須使用液態冷媒。在這種情況中,靜音氣冷即可被用來提升風扇的冷卻效率,但不太可能完全取代風扇。
LED導入靜音氣冷需求興
值得一提的是,靜音氣冷其中一個主要應用為發光二極管(LED)照明,尤其在白熾燈泡的運作溫度高達800℃,大多透過輻射散熱,而LED照明裝置的運作溫度僅有80~120℃,且不會釋出大量的紅外線能量的情下,近來LED逐漸成為取代白熾燈泡的省電型產品。然而,在LED運作持續升溫之際,已影響光色和降低光強度,再加上傳統燈泡的燈座并非以散熱為考慮來設計,因此當使用LED燈取代傳統燈具時,就必須透過分子對流的方法排熱(圖3)。
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圖3 靜音氣冷裝置靠近一個均勻加熱的大面積平板時所攝得的熱影像,其可在一個狹小空間內產生微風,僅需數平方毫米空間就能讓LED溫度降至25℃。
目前冷卻LED最常見的解決方案是被動式散熱,此方式不外乎運用大體積、笨重、較昂貴的散熱片來達成效果,且不會產生任何噪音或震動,故非常適合完全不允許有噪音與震動的照明應用。不過,熱傳導技術在更小、更輕的機體中,所排散的廢熱遠超過被動式傳導所能支持,因此靜音氣冷將成為LED照明燈具極富前景的解決方案。
微型化趨勢帶動 新型散熱方案行情漲
微型化趨勢促使市場須以新型的主動散熱技術取代高發熱小型裝置中的散熱風扇。雖然目前原始設備制造商(OEM)并沒有可行的替代方案;不過靜音氣冷技術由于能為小尺寸裝置提供高效率散熱,前景一片看好。