RU2405230C1

RU2405230C1 - Method of removing heat from radiative heat-emitting electronic components

Info

Publication number: RU2405230C1
Application number: RU2009120686/09A
Authority: RU
Inventors: Тагир Абдурашидович Исмаилов (RU); Тагир Абдурашидович Исмаилов; Хаджимурат Магомедович Гаджиев (RU); Хаджимурат Магомедович Гаджиев; Солтанат Магомедовна Гаджиева (RU); Солтанат Магомедовна Гаджиева; Тимур Декартович Нежведилов (RU); Тимур Декартович Нежведилов; Татьяна Алексеевна Челушкина (RU); Татьяна Алексеевна Челушкина
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2010-11-27

Abstract

FIELD: electrical engineering. ^ SUBSTANCE: invention covers thermoelectric device consisting of thermal module with its hot junctions made up of led radiators that serve to convert thermal power from hot junctions in the form of electric current into that of radiation removing heart from cooled device into ambient air. Said thermoelectric device represents a thermal module wherein n- and p-doped semiconductor components are made from such materials that allow the current carried by one of the junctions to generate radiation, not heating as in common thermal module, while in the other junction thermal power is absorbed in compliance with Peltier effect. ^ EFFECT: high-efficiency of heat transfer, reduced sizes of heat sink, higher intensity of heat removal. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам охлаждения и теплоотвода, например к способам охлаждения компьютерного процессора.The invention relates to methods of cooling and heat removal, for example, to methods of cooling a computer processor.

Известен термоэлектрический теплоотвод [1], выполненный из термомодулей, у которого основание теплоотвода представляет собой базовый термомодуль, стержни теплоотвода игольчатого типа расположены на основании в шахматном или коридорном порядке, каждый стержень состоит из оптимального числа (2 или 3) расположенных каскадно друг над другом дополнительных термомодулей, имеющих площадь значительно меньшую, чем базовый термомодуль.Known thermoelectric heat sink [1], made of thermal modules, in which the base of the heat sink is a basic thermal module, the heat sink rods of the needle type are located on the base in a checkerboard or corridor order, each rod consists of an optimal number (2 or 3) additionally cascaded on top of each other thermal modules having an area much smaller than the base thermal module.

Задача изобретения - улучшение процесса охлаждения и теплоотвода тепловыделяющих электронных компонентов.The objective of the invention is to improve the cooling process and heat dissipation of heat-generating electronic components.

Для решения поставленной задачи разработано термоэлектрическое устройство, состоящее из термомодуля, горячие спаи которого представляют собой светодиодные излучатели, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока, в энергию излучения, отводящего тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду. Такой способ имеет преимущества перед обычными термомодулями с горячими и холодными спаями в том, что можно получить более низкую температуру на холодном спае, так как уменьшается паразитный кондуктивный перенос со стороны горячего спая, который нагревается гораздо меньше за счет того, что часть энергии уходит в виде излучения, а не преобразуется в тепло на горячем спае. Дополнительным преимуществом является быстродействие процесса отвода тепла в виде излучения. Энергия излучения прямо пропорционально зависит от частоты излучения. Поэтому, для повышения эффективности отвода тепла, целесообразно использовать такие материалы p-типа и n-типа полупроводниковых ветвей, которые применяются в светодиодах ультрафиолетового излучения.To solve this problem, a thermoelectric device consisting of a thermal module has been developed, the hot junctions of which are LED emitters designed to convert thermal energy received from cold junctions in the form of electric current into radiation energy that removes heat from the cooled device to the environment. This method has advantages over conventional thermal modules with hot and cold junctions in that it is possible to obtain a lower temperature on the cold junction, since the stray conductive transfer from the hot junction is reduced, which heats up much less due to the fact that part of the energy goes away in the form radiation, and not converted to heat on a hot junction. An additional advantage is the speed of the heat removal process in the form of radiation. The radiation energy is directly proportional to the frequency of the radiation. Therefore, to increase the efficiency of heat removal, it is advisable to use such materials of p-type and n-type semiconductor branches, which are used in ultraviolet light emitting diodes.

На чертеже представлена конструкция термоэлектрического устройства, реализующая заявленный способ.The drawing shows the design of a thermoelectric device that implements the claimed method.

Конструкция термоэлектрического устройства представляет собой термомодуль, в котором в качестве полупроводниковых ветвей p-типа 1 и n-типа 2 выбраны такие материалы, что протекающий ток на одном из спаев 3 будет формировать излучение, а не нагрев, как в обычном термомодуле, причем в другом спае 4 будет происходить поглощение тепловой энергии в соответствии с эффектом Пельтье.The design of the thermoelectric device is a thermal module, in which materials such that the flowing current on one of the junctions 3 will generate radiation rather than heating, as in a conventional thermal module, are selected as semiconductor branches of p-type 1 and n-type 2 Junction 4 will absorb thermal energy in accordance with the Peltier effect.

Использование представленного изобретения позволит повысить эффективность теплопередачи и уменьшить габариты теплоотвода, а также, тем самым, увеличить интенсивность работы систем охлаждения.Using the presented invention will improve the heat transfer efficiency and reduce the dimensions of the heat sink, and, thereby, increase the intensity of the cooling systems.

Возможность повышения теплопередачи путем использования излучения имеет перспективу применения для дискретных источников тепловыделения, например мощных полупроводниковых компонентов (тиристоров, диодов, транзисторов и т.д.). Кроме того, имеется возможность для рекуперации энергии излучения обратно в электрическую энергию при помощи солнечных батарей. Это позволит снизить энергозатраты устройства в целом.The possibility of increasing heat transfer through the use of radiation has the potential for discrete heat sources, for example, powerful semiconductor components (thyristors, diodes, transistors, etc.). In addition, it is possible to recover radiation energy back into electrical energy using solar panels. This will reduce the energy consumption of the device as a whole.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ №2288555, кл. H05K 7/20, опубл. 27.11.2006, Бюл. №33.1. RF patent No. 2288555, cl. H05K 7/20, publ. 11/27/2006, Bull. No. 33.

Claims

A method of heat removal from heat-generating electronic components in the form of radiation, which consists in applying heat to an electronic component of a thermal module adjacent to an electronic component by cold junctions, characterized in that the hot junctions of the thermal module are LED emitters designed to convert thermal energy received from cold junctions in the form of an electric current into the energy of radiation that removes heat from the cooled electronic component into the environment.