Pendingin ruang uap semakin berperan dalam produk panas

Menerapkan teknologi pendingin ruang uap dapat memberikan hasil untuk aplikasi tertentu seperti sebagai sistem tertanam dengan masalah manajemen termal kritis.

Insinyur yang mengembangkan produk dengan teknologi tertanam harus terus mengeksplorasi cara mencapai manajemen suhu yang memadai. Karena produk saat ini semakin kecil dan semakin mumpuni, karakteristik tersebut meningkatkan kemungkinan perangkat terlalu panas jika tidak memiliki fitur internal yang membantunya tetap dingin.

Pendinginan ruang uap adalah salah satu kemungkinan yang semakin mendapat perhatian. Ruang uap memiliki struktur datar yang membantu mentransfer panas secara merata ke seluruh ruang kecil. Plus, mereka mengandung cairan yang menguap menjadi gas setelah cukup panas. Kamar juga memiliki tiang kecil yang menjaga struktur agar tidak runtuh karena tekanan atmosfer luar dan memandu cairan ke tempat yang benar.

Satu perbedaan termodinamika antara ruang uap dan pipa panas konvensional adalah bahwa ruang uap mentransfer panas dalam dua dimensi, bukan satu. Insinyur biasanya menggunakannya untuk menyebarkan panas dari sumbernya ke sirip heat sink.

Selain itu, konduktivitas termal yang efektif berkaitan dengan sifat termodinamika dan ketebalan ruang uap. Saat ruang uap semakin tebal, penurunan tekanan aliran menjadi kurang menonjol, yang meningkatkan konduktivitas termal efektif.

Banyak komputer desktop memiliki pipa panas yang dilas di atas ruang uap, yang selanjutnya membantu perpindahan panas yang efisien. Namun, beberapa desain menempatkan pipa panas ke dalam ruang uap, merampingkan seluruh proses. Karena beberapa ruang uap berukuran 1 inci kali 1 inci, mereka sesuai dengan proyek yang menuntut ukuran paket kecil. Selain itu, ketebalan standarnya adalah 3-9 milimeter, sehingga memudahkan untuk memasukkannya ke dalam alas yang sudah ada.

Menimbang Pro dan Kontra

Efisiensi transfer adalah salah satu manfaat utama memilih pendinginan ruang uap daripada metode lain. Ini dapat menghilangkan hingga 2.000 watt panas dalam area sekitar 4 sentimeter persegi. Teknisi juga memilihnya untuk membantu mengurangi titik panas atau menangani kepadatan daya tinggi dalam paket kecil.

Selain itu, ruang uap mentoleransi kontak langsung dengan komponen penghasil panas, seperti unit pemrosesan pusat (CPU).

Namun, ada juga kekurangannya. Sebagai permulaan, pendinginan ruang uap mungkin lebih mahal daripada metode pipa panas. Jika digunakan untuk produk konsumen bervolume tinggi, biaya produksi keseluruhan mungkin menjadi penghalang. Namun, penerapan teknologi pendinginan ruang uap dapat membuahkan hasil untuk aplikasi tertentu seperti sistem tertanam dengan masalah manajemen termal yang kritis. Menimbang pertimbangan biaya dengan kebutuhan kinerja membantu para insinyur memutuskan apakah biaya tambahan bermanfaat untuk proyek tertentu.

Desain ruang uap dua bagian tradisional mencakup dua pelat tembaga yang dicap. Jenis itu lebih mahal daripada kebanyakan pipa panas, meskipun sekarang ada desain satu bagian. Seiring dengan meningkatnya permintaan, biaya telah turun menjadi kira-kira sama dengan biaya beberapa pipa pemanas tradisional.

Dari segi biaya produksi dan ketersediaan, ruang uap memiliki beberapa kelemahan. Sebagian besar desain disesuaikan dan diproduksi dengan volume yang relatif rendah. Kurangnya desain standar meningkatkan fleksibilitas proyek, tetapi juga dapat meningkatkan biaya. Namun, para peneliti telah menyelidiki menggunakan manufaktur aditif untuk beberapa komponen ruang uap. Itu dapat meningkatkan ketersediaan dan menurunkan biaya.

Pendinginan Ponsel Cerdas

Ponsel cerdas mewakili kategori produk di mana orang semakin menginginkan model terbaru dan mengharapkan opsi tersebut untuk berbuat lebih banyak untuk mereka dengan setiap rilis. Beberapa pemimpin perusahaan berharap pendinginan ruang uap dapat meningkatkan kemampuan model baru mereka.

Apple dilaporkan sedang menguji metode pendinginan untuk model yang akan datang.

Seorang analis yang mengetahui masalah ini percaya bahwa merek tersebut akan membutuhkannya untuk mengikuti karakteristik ponsel 5G yang lebih menuntut. Mereka mencatat bahwa tes keandalan sebelumnya tidak memenuhi harapan Apple tetapi percaya bahwa merek teknologi mungkin bertujuan untuk memasukkan opsi dalam model masa depan. Jika demikian, metode pendinginan dapat meningkatkan daya pemrosesan sekaligus memperpanjang masa pakai baterai.

Microsoft juga baru-baru ini mematenkan sistem yang melibatkan ruang uap fleksibel yang terpasang pada engsel ponsel yang dapat dilipat. Pengajuan paten menyarankan merek teknologi akan menggunakan pendekatan itu untuk menjaga perangkat layar ganda lipat tetap dingin.

Beberapa smartphone sudah memiliki pendingin ruang uap. Salah satunya adalah Sony Xperia Pro.

Terobosan teknologi perangkat mengkonfirmasi bahwa ia memiliki potongan logam yang bertindak sebagai antarmuka dengan lembaran grafit yang menghilangkan panas dari komponen ponsel, termasuk antena 5G-nya. Logam mengirimkan panas ke ruang uap yang hampir setinggi dan selebar perangkat itu sendiri. Terakhir, ruangan mengeluarkan panas melalui layar perangkat.

Implikasi Desain

Insinyur juga tertarik untuk menerapkan pendinginan uap ke desain laptop, terutama dengan lebih banyak konsumen yang menggunakannya untuk permainan intensif. Keuntungan utama ruang uap dalam kasus penggunaan ini adalah memungkinkan desain yang lebih tipis. Saat insinyur memilih pipa panas untuk pendinginan, desain komputer sering kali menampilkan tiga hingga empat pipa panas untuk memindahkan panas.

Namun, memilih desain pendingin ruang uap malah memungkinkan penghapusan beberapa pipa panas loop tertutup. Kemudian, satu ruang melakukan fungsi yang sama seperti beberapa pipa panas, sehingga memungkinkan desain laptop yang lebih tipis.

Ruang uap memungkinkan perancang perangkat keras menyinkronkan beban termal tingkat rendah ke unit pendingin utama dengan membuat mereka memiliki kontak langsung dengan ruang uap. Opsi tersebut memberikan jalur lurus ke komponen penyimpanan dan memori ke semua heat sink yang dikipas atau bersirip yang digunakan untuk desain.

Manfaat Terbukti

Desainer laptop telah memilih ruang uap untuk mendinginkan gadget tersebut selama beberapa tahun terakhir. Bukti yang terhubung ke model laptop gaming terbaru menunjukkan perubahan terkait suhu yang dapat terjadi.

Misalnya, Dell Alienware m15 R3 dilengkapi pendingin ruang uap. Tinjauan ekstensif model membandingkan suhu yang terkait dengannya versus model R2 sebelumnya. Penguji mengkonfirmasi bahwa suhu model R2 stabil pada 99 ° Celcius (C) dan 70 ° C masing-masing untuk CPU dan GPU, bahkan saat menggunakan fitur kipas Turbo laptop. Namun, dengan R3, suhu CPU dan GPU masing-masing stabil pada 73°C dan 65°C. Para pengulas menyebutkan pendinginan ruang uap sebagai alasan yang paling mungkin untuk perubahan antar model.

Menggabungkan Metode Pendinginan

Insinyur yang tertarik untuk mengeksplorasi metode pendinginan ruang uap untuk proyek mereka harus mengingat bahwa solusi tersebut dapat mendukung opsi kontrol suhu lain daripada menggantinya.

Misalnya, laptop gaming Acer yang baru-baru ini dirilis memiliki fitur keyboard geser yang menampilkan panel kaca. Fitur desain tersebut memungkinkan pengguna memeriksa teknologi pendinginan tanpa membongkar komputer.

Selain ruang uap, teknologi pendinginan mencakup tiga pipa panas tembaga, kipas, dan ventilasi di dekat layar. Model ini juga memiliki teknologi PowerGem Acer, yang mengambil pendekatan berbeda dari praktik umum menempatkan CPU di bawah lapisan pasta termal yang menarik panas dari chip. PowerGem menggunakan pad yang diklaim Acer bekerja beberapa kali lebih baik daripada tembaga.

Pencahayaan Cerdas Lebih Dingin

Penelitian juga menunjukkan bahwa pendinginan uap dapat mengatasi beberapa tantangan yang terkait dengan sistem pencahayaan Internet of Things (IoT) yang menggunakan bohlam LED. Sebuah tim yang menyelidiki masalah ini menunjukkan bahwa elektronik tambahan yang diperlukan untuk aspek komunikasi, kontrol, penginderaan, dan daya fitur IoT dapat menambahkan hingga 70% dari total panas yang dihasilkan selama operasi dibandingkan jika produk tidak memiliki fitur konektivitas tersebut. .

Selain itu, jika panas meningkat 70%, suhu maksimum elektronik meningkat sekitar 25%, para peneliti menemukan. Oleh karena itu, menjadi lebih penting untuk menangani titik panas yang disebabkan oleh suhu yang lebih tinggi secara keseluruhan yang ditemukan di bohlam IoT.

Namun, salah satu rekomendasi dari penelitian tersebut adalah mengembangkan substrat penyebar panas berbasis teknologi ruang uap. Pengujian menunjukkan bahwa opsi tersebut memberikan kinerja termal hampir 25% lebih baik daripada solusi non-ruang uap ketika ditempatkan di bagian depan papan sirkuit cetak daripada di samping. Selain itu, penyelidikan menunjukkan bahwa menggunakan sistem ruang uap dapat mengatasi peningkatan suhu LED karena pembangkitan panas lokal dan jalur perpindahan panas yang terbatas.

Contoh ini menunjukkan bahwa memilih pendinginan ruang uap hanyalah awal dari perencanaan proyek. Insinyur juga harus mengeksplorasi faktor lain yang menyebabkan kenaikan suhu atau efek pendinginan terkait.