Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов на основе применения полупроводниковых лазеров


 


Владельцы патента RU 2562742:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Использование: для охлаждения и теплоотвода, например охлаждения компонентов компьютерной техники. Сущность изобретения заключается в том, что способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов на основе применения полупроводниковых лазеров заключается в применении термомодуля, примыкающего холодными спаями к электронному компоненту, а горячие спаи термомодуля представляют собой матрицу полупроводниковых лазеров, предназначенную для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока, в энергию электромагнитного излучения оптического диапазона, отводящую тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду. Технический результат: обеспечение возможности повышения эффективности теплопередачи, уменьшения габаритов теплоотвода, увеличения интенсивности работы систем охлаждения. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам охлаждения и теплоотвода, например к способам охлаждения компонентов компьютерной техники.

Известен способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения [1], в котором используются светодиодные излучатели, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев термомодуля в виде электрического тока, в энергию излучения.

Цель изобретения - улучшение процесса охлаждения и теплоотвода тепловыделяющих электронных компонентов.

Для достижения поставленной цели разработано термоэлектрическое устройство, состоящее из термомодуля, горячие спаи которого представляют собой матрицу полупроводниковых лазеров, предназначенную для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока, в энергию электромагнитного излучения оптического диапазона (лазерного излучения), отводящую тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду. Такой способ имеет преимущества перед обычными излучающими светодиодными модулями в том, что можно получить более низкую температуру на холодном спае за счет высокой интенсивности лазерного излучения. При максимальной яркости лазерного излучения нагрев превалирует над охлаждением обусловленным эффектом Пельтье. Однако при оптимальном значении тока (индивидуального для каждого типа лазера) процесс охлаждения преобладает над нагревом и обеспечивает преобразование избыточной энергии, поступающей извне в электромагнитное излучение.

На фиг. 1 представлена структурная схема способа отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов на основе применения матрицы полупроводниковых лазеров.

Матрица полупроводниковых лазеров реализована на основе полупроводниковых ветвей p-типа и n-типа, где 1 - металл, 2 - диоксид кремния, 3 - сильнолегированный арсенид галлия (p-типа), 4 - легированный арсенид галлия-алюминия (р-типа), 5 - арсенид галлия, 6 - легированный арсенид галлия-алюминия (n-типа), 7 - сильнолегированный арсенид галлия (n-типа), 8 - металл, 9 - теплоотводящая подложка.

Полупроводниковые лазеры путем последовательного соединения сформированы в матрицу. Верхняя и нижняя поверхности этой матрицы - охлаждающие, а боковые стороны - отводят энергию от охлаждаемого компонента электронной техники в виде лазерного излучения.

При последовательном пропускании тока лазерные диоды будут формировать электромагнитное излучение оптического диапазона, а не нагрев, как в обычном термомодуле, причем на верхней и нижней поверхности будет происходить поглощение тепловой энергии в соответствии с эффектом Пельтье.

В зависимости от мощности тепловыделений охлаждаемого объекта для формирования матрицы могут быть выбраны полупроводниковые лазеры различной мощности, обеспечивающие адекватный уровень охлаждения. Допустимо использовать импульсный источник питания для обеспечения необходимой мощности лазерного излучения при энергосберегающем режиме работы.

Использование представленного способа отвода тепла позволит значительно повысить эффективность теплопередачи и уменьшить габариты теплоотвода, а также значительно увеличить интенсивность работы систем охлаждения.

Возможность повышения теплопередачи путем использования лазерного излучения имеет перспективу применения для дискретных источников тепловыделения, например мощных сверхбольших интегральных схем, микропроцессоров, микросборок.

Литература

1. Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения: патент 2405230 РФ, МПК G06F 1/20 / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет». - №2009120686/09; заявл. 01.06.2009, опубл. 27.11.2010, Бюл. №33.

Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов на основе применения полупроводниковых лазеров, заключающийся в применении для отвода тепла от электронного компонента термомодуля, примыкающего холодными спаями к электронному компоненту, отличающийся тем, что горячие спаи термомодуля представляют собой матрицу полупроводниковых лазеров, предназначенную для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока, в энергию электромагнитного излучения оптического диапазона, отводящую тепло от охлаждаемого электронного компонента в окружающую среду.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам охлаждения Центров хранения и обработки данных. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения Центров хранения и обработки данных.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат - повышение эффективности охлаждения нагревающихся электронных компонентов, увеличение плотности установки вычислительных узлов, обеспечение функционирования серверной фермы при отрицательных температурах окружающей среды, а также сохранение эффективности охлаждения и экономии электроэнергии при установке неполного количества вычислительных узлов.

Изобретения относятся к компьютерным системам, монтируемым в серверных стойках и залах, а также к их охлаждению. Технический результат - обеспечение компьютерной системы с эффективным охлаждением, в которой возможен беспрепятственный монтаж/демонтаж оборудования в процессе ее работы.

Изобретение относится к теплоотводящей технике, может использоваться в теплообменных системах газового и жидкостного охлаждения, а также для отведения тепла от термонагруженных твердых элементов.

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компонентов электронной аппаратуры. Технический результат - повышение энергоэффективности системы охлаждения.

Изобретение относится к системе (1) для кондиционирования воздуха внутреннего пространства центра (2) обработки данных, оснащенного электронным оборудованием (3). Технический результат - обеспечение во внутреннем пространстве центра обработки данных наиболее подходящих значений температуры и относительной влажности для его корректной работы в широком диапазоне географических областей с различным климатом.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для нормализации температуры процессоров современных компьютеров. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения компьютерного процессора.

Изобретение относится к системам охлаждения Центров хранения и обработки данных. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения.

Изобретение относится к системам охлаждения для Центров хранения и обработки данных. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения.

Изобретение предназначено для охлаждения электронных устройств бортовой аппаратуры космических аппаратов (КА). Технический результат - повышение эффективности охлаждения устройств, содержащих радиоэлектронные компоненты и силовые модули с различными тепловыделениями, в том числе предназначенных для эксплуатации в условиях невесомости.

Изобретение относится к способу регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующему устройству вентиляторного типа. Технический результат - более эффективная регулировка температуры посредством вентиляторов и терморегулирующего устройства. Устройство содержит вентиляторный блок, источники питания и блок управления вентиляторами. Вентиляторный блок содержит несколько вентиляторов и охлаждает охлаждаемое устройство. Источники питания запитывают электроэнергией вентиляторы вентиляторного блока. Блок управления вентиляторами управляет вентиляторами следующим образом: при температуре t охлаждаемого устройства ниже критической температуры t1 первого термочувствительного ключа все вентиляторы остановлены, при t выше температуры t1, но ниже критической температуры t2 второго термочувствительного ключа все вентиляторы вращаются со средней скоростью; при t выше t2, но ниже критической температуры t3 третьего термочувствительного ключа, вентиляторы первой вентиляторной секции вращаются с максимальной скоростью, а вентиляторы второй вентиляторной секции остановлены; при t большей, чем t3, все вентиляторы вращаются с максимальной скоростью. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к шумоподавляющему корпусу для электронного оборудования и способу его изготовления. Технический результат - снижение шума с одновременным улучшением теплообмена оборудования - достигается тем, что корпус для подавления шума, создаваемого внутри него, содержит конструкцию, задающую внутреннюю камеру, имеющую вентиляционные отверстия для входа и выхода охлаждающего воздуха. Конструкция взаимодействует с расположенным внутри оборудованием для задания впускного пленума и выпускного пленума. Наружный воздух проходит через входное отверстие корпуса в впускной пленум, через оборудование в выпускной пленум и выходит из конструкции через выходное отверстие корпуса. Входное и/или выходное отверстия содержат перегородки. Перегородки состоят из эластичного материала, образующего отверстия, связанные посредством текучей среды с внутренней камерой и пространством снаружи корпуса. Перегородки расположены так, что препятствуют прямой видимости изнутри конструкции наружу или уменьшают ее, при этом сохраняя открытыми вентиляционные каналы между перегородками. 14 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, в частности к устройствам для охлаждения компьютерных процессоров. Техническим результатом является повышение эффективности системы охлаждения. Тонкопленочное термоэлектрическое устройство со сбалансированными электрофизическими параметрами p- и n-полупроводниковых ветвей выполнено в виде термоэлектрического устройства, причем полупроводниковые ветви p- и n- типа изготавливаются в виде параллелепипедов с различными геометрическими размерами, а сам термомодуль изготовлен в виде тонкой пленки на обратной стороне кристалла компьютерного процессора для интенсификации процесса теплопереноса через подложку на теплоотвод, в результате чего джоулевые тепловыделения становятся практически несущественными, а также достигается идентичность сопротивлений полупроводниковых ветвей. 1 ил.

Изобретение относится к способам охлаждения электронного оборудования и, в частности, к охлаждению теплонапряженных компонентов постоянно работающих электронных приборов, включая компьютеры. Технический результат - создание универсального способа охлаждения электронных компонент печатных плат с повышенной эффективностью охлаждения за счет использования широкого класса веществ, обладающих достаточной теплопроводностью, пластичностью в рабочем интервале температур охлаждаемой электроники, а также пластичностью теплопроводного материала оболочки, что обеспечивает хороший тепловой контакт с компонентами платы. Достигается тем, что на плате устанавливают теплоотводящий модуль с обеспечением теплового контакта его поверхности с электронными компонентами платы, теплоотводящий модуль изготавливают в виде герметичной оболочки из эластичного теплопроводного материала, объем которой заполняют дозированным количеством теплопроводного вещества и устанавливают в ней теплообменник, по которому пропускают охлаждающую жидкость. При этом элементы теплообменника устанавливают над тепловыделяющими поверхностями компонентов плат, причем выходы теплообменника размещают вне замкнутого объема оболочки. 2 ил.

Изобретение относится к области охлаждающих устройств, в частности к области охлаждающих устройств для помещений и оборудования. Технический результат - обеспечение бесперебойного охлаждения, в частности, компьютерного оборудования для обеспечения бесперебойной обработки данных и целостности вычислительного оборудования и серверов в случаях сбоя питания. Достигается тем, что система охлаждения содержит основное устройство охлаждения и основной блок охлаждения, находящийся в жидкостном соединении с теплообменником, также основной блок охлаждения выполнен с возможностью охлаждения жидкого хладагента для использования его в теплообменнике. Система охлаждения дополнительно содержит резервное устройство охлаждения, которое включает в себя резервуар охлаждения, включающий в себя множество автономных аккумуляторов холода небольшого размера, вспомогательный блок охлаждения выполнен с возможностью охлаждения множества аккумуляторов холода небольшого размера во время фазы подзарядки, клапан, выполненный с возможностью выборочного соединения резервуара охлаждения с основным устройством охлаждения во время фазы отдачи таким образом, чтобы множество аккумуляторов холода небольшого размера обеспечивало теплоотвод для охлаждения охлаждающей жидкости для основного устройства охлаждения. 3 н. и 37 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх