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.

Пассивная система охлаждения радиоэлементов электронных блоков относится к радиоэлектронике, в частности к устройствам, рассеивающим тепло от нагруженных источников нагрева электронных блоков и СВЧ модулей, эксплуатирующихся в полевых условиях, расположенных на вращающихся областях конструкции и подвергающихся различным климатическим воздействиям. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности конструкции системы охлаждения, способной стабильно работать в автономном режиме, в любом векторном направлении, повышение ресурса работы электронных блоков, обеспечение стабильности отвода тепла и поддержания их температуры в требуемых пределах при одновременном снижении массогабаритных характеристик за счет уменьшения стыковочных механических соединений. Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем тепловыделяющие радиоэлементы, поверхности которых через тепловые интерфейсы сопряжены с зонами испарения тепловых труб, от которых тепловая энергия переносится в зону конденсации, обеспечен непосредственный контакт источника нагрева (радиоэлемента) с тепловыми трубами, которые выведены за пределы корпуса электронного блока и спаяны с пластинами радиатора, жестко связанными между собой ограничителями, при этом система охлаждения имеет минимальное количество механических стыковок узлов и работает в любом векторном положении. 3 ил.

Изобретение относится к модульной вычислительной системе для центра обработки данных (ЦОД). Технический результат – обеспечение первоначального предоставления ЦОД вычислительной мощности или ее расширение, повышение эффективности отвода тепла, обеспечение защиты от пожара. Достигается тем, что модульная вычислительная система включает один или большее количество модулей ЦОД, содержащих компьютерные системы со стоечным монтажом. По меньшей мере, один электрический модуль соединяется с модулями ЦОД и обеспечивает электропитание компьютерных систем, располагающихся в модулях ЦОД. Один или большее количество модулей кондиционирования воздуха соединяются с модулями ЦОД. Модуль ЦОД может включать две предварительно изготовленные части, каждая из которых включает ряд стоек, включающий две или большее количество компьютерных систем со стоечным монтажом, общий проход на передней стороне ряда стоек, тыльный проход на тыльной стороне ряда стоек, впускное отверстие для воздуха в общем проходе и выпускное отверстие для возвратного воздуха в тыльном проходе. Две части вычислительного модуля, относящегося к модулям ЦОД, могут соединяться друг с другом с образованием вычислительного пространства. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к системам управления теплорассеивающими вентиляторами. Технический результат заключается в повышении надежности системы регулирования скорости вентилятора. Устройство включает систему управления и модуль защиты, в котором модуль защиты имеет выход управляющего сигнала для подачи управляющего сигнала регулирования скорости вентилятора вентилятору, в котором, когда сигнал индикации нормального функционирования системы управления соответствует нормальному рабочему состоянию, выход управляющего сигнала модуля защиты выдает управляющий сигнал регулирования скорости вентилятора, обеспечиваемый системой управления, в противном случае модуль защиты выдает свой собственный управляющий сигнал регулирования скорости вентилятора, чтобы восстановить нормальную работу вентилятора. Поскольку модуль защиты выдает управляющий сигнал регулирования скорости вентилятора в модуле защиты, чтобы обеспечить стабильную работу вентилятора, когда система управления работает нестабильно, надежность системы регулирования скорости вентилятора является высокой, а надежность и устойчивость системы отвода тепла от вентилятора улучшены. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к средствам охлаждения серверов. Технический результат – повышение эффективности охлаждения серверов. Для этого предложены системы, характеризующие интегрированный блок перемещения воздуха для эффективного охлаждения центров обработки данных. При этом осуществляется герметизация горячих коридоров внутри камеры и это позволяет одному или более охлаждающим вентиляторам, смонтированным внутри смонтированных в стойке блоков, нагнетать холодный воздух для охлаждения смонтированных в стойке блоков, установленных в стойках, и выбрасывать нагретый воздух в камеру. При этом система управления используется для выборочного использования естественного холодного воздуха для охлаждения серверов. Когда внешний воздух не подходит для целей охлаждения, система управления рециркулирует нагретый воздух от камер горячего коридора и один или более испарительных охладителей используются для охлаждения нагретого воздуха. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Техническим результатом является повышение производительности вычислительного кластера на единицу площади, уменьшение занимаемой площади, повышение пропускной способности сети и обеспечение динамического управления вычислительными узлами и проведения поиска неисправностей в узлах. Для этого предложен вычислительный кластер с погружной системой охлаждения, состоящий из n герметичных резервуаров, заполненных охлаждающей жидкостью, каждый из которых сообщается с жидкостной системой отвода тепла и включает m вычислительных узлов, которые объединены в единую сеть коммутатором, к которому также подключена управляющая ЭВМ, при этом электронные компоненты подключены к внешнему источнику бесперебойного питания, причем n герметичных емкостей расположены над источниками бесперебойного питания и комплектом сетевых коммутаторов, при этом m вычислительных узлов каждой из n емкостей через герметичные сетевые переходники, расположенные на поверхности емкостей, соединены с каждым коммутатором из комплекта сетевых коммутаторов, к некоторым из которых подключена управляющая ЭВМ, при этом жидкостная система отвода тепла включает систему управления. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-09-10 2015-09-10T09:55:37
Наверх