Anwendung des Kaltschmiedeprozesses im LED-Kühlkörperprozess
Ein kaltgeschmiedeter Kühlkörper ist eine gute Alternative zum Gießen, um komplexe Formen mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit zu formen. Durch den Kaltschmiedeprozess kann eine nahezu perfekte Geradeung erreicht werden, sodass mehr Rippen pro Quadratmillimeter möglich sind. Zu den kaltgeschmiedeten Kühlkörperformen gehören Plattenkühlkörper, Kühlkörper mit runden Stiften und Kühlkörper mit elliptischen Kühlrippen. Die Herstellung kaltgeschmiedeter Kühlkörper eignet sich sehr gut für die Verwendung von Kupfer, da für die Formung des Kupferkühlkörpers keine hohen Temperaturen erforderlich sind und er mit minimalem Schaden geformt werden kann. Sekundäre Bearbeitungsvorgänge wie Löcher, Fasen und Stufen können normalerweise in die Herstellung des kaltgeschmiedeten Kühlkörpers einbezogen werden, wodurch der Abfall verringert wird. Beim Schmieden wird Metall durch lokale Druckkräfte geformt.
Ein geschmiedeter Kühlkörper wird mithilfe einer Modifikation dieses Prozesses hergestellt, der als Kaltschmieden bezeichnet wird. Beim Kaltschmieden werden hoher Druck und niedrige Temperaturen eingesetzt, um sicherzustellen, dass keine Luftblasen oder andere Verunreinigungen im Material eingeschlossen werden. Dadurch werden die thermischen Eigenschaften des Kühlkörpers verbessert und die Dichte des Materials erhöht. Radian Thermal Products nutzt spezielle Freiformwerkzeuge und intensiven Druck, um hochpräzise Kühlkörper mit hohen Seitenverhältnissen herzustellen. Ein geschmiedeter Kühlkörper wird normalerweise einzeln hergestellt und kann aus AL 6063 oder C1100 bestehen. Streckungsverhältnisse bis zu 35:1 sind möglich und es sind keine Formschrägen an den Rippen erforderlich. Flossen können rund, elliptisch, gerade oder in einer beliebigen Kombination auf demselben Teil sein.
Ein zusätzlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass ein geschmiedeter Kühlkörper gleicher Bauart mit unterschiedlichen Höhen und nur einem Satz Schmiedegesenke hergestellt werden kann. Wenn mit einem hohen Seitenverhältnis oder dichten Rippen gearbeitet wird, hat ein geschmiedeter Kühlkörper keine thermische Schnittstelle zwischen den Rippen/Stiften und der Basis, was eine bessere Leistung im Vergleich zu Kühlkörpern mit gestanzten oder geklebten Rippen bietet. Die Wärmeverteilung kann bei Aluminium-Kühlkörpern weiter verbessert werden, indem beim Schmieden Kupfereinsätze in die Basis eingebettet werden. Da dieses Verfahren ziemlich teuer ist, kann es sich bei kleinen Mengen lohnen, die Extrusion mit einem Kreuzschnitt zur Herstellung von Vierkantstiften in Betracht zu ziehen. Für größere Mengen ist Druckguss eine gute Alternative.
Der geringe Wärmewiderstand des Pin-Fin-Kühlkörpers profitiert hauptsächlich von den folgenden Eigenschaften: zylindrischer Stift, omnidirektionale Struktur des Pin-Arrays und seiner großen Oberfläche sowie die hohe Wärmeleitfähigkeit von Basis und Stift, die zur Verbesserung der Wärmeleistung beitragen Waschbecken. Im Vergleich zu quadratischen oder rechteckigen Lamellen ist der Widerstand zylindrischer Stifte gegenüber der Luftströmung gering, und die omnidirektionale Struktur der Stiftanordnung trägt dazu bei, dass die Umgebungsluft bequem in die Stiftanordnung hinein und aus dieser heraus strömen kann.
