หลักการออกแบบการระบายความร้อนของอุปกรณ์โทรคมนาคม 5G

เมื่อเทียบกับ 4G 5G จะเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 9 ~ 10 เท่า ในยุคของเครือข่าย 5G ไม่ว่าโซลูชัน 5G ใดก็ไม่สามารถแยกออกจากอุปกรณ์สื่อสาร 5G ได้ และ 5G มีความต้องการสูงขึ้นเรื่อยๆ สำหรับอุปกรณ์ออปติก เช่น ปริมาณน้อย การรวมสูง อัตราสูง และการใช้พลังงานต่ำ อัตราอุปกรณ์หลักที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการส่งไปข้างหน้า กลาง และหลัง 5G คืออุปกรณ์ออปติคัล 25G, 50G, 100G, 200G และ 400G ซึ่งในบรรดาอุปกรณ์เหล่านี้ อุปกรณ์ออปติคัล 25G และ 100G เป็นอุปกรณ์สื่อสาร 5G ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด

ด้วยความเร็วที่สูงขึ้นและปริมาณที่น้อยลง นี่เป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของการพัฒนาอุปกรณ์ออปติก ในเวลาเดียวกัน ยังทำให้เกิดความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับการจัดการความร้อนภายในของอุปกรณ์ออปติก วิธีการกระจายความร้อนอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพเป็นปัญหาที่ต้องดำเนินการอย่างจริงจัง

เหตุใดจึงต้องมีการออกแบบระบายความร้อน:

อย่างที่เราทราบกันดีว่า เมื่อชิปโฟโตอิเล็กทริกของเราทำงาน จะไม่แปลงกระแสที่ฉีดเข้าไปในเอาต์พุตออปโตอิเล็กทรอนิกส์ได้ 100 เปอร์เซ็นต์ และส่วนหนึ่งจะถูกใช้เป็นพลังงานที่สูญเสียไปในรูปของความร้อน หากความร้อนจำนวนมากยังคงสะสมอยู่และไม่สามารถกำจัดได้ทันเวลา จะส่งผลเสียมากมายต่อประสิทธิภาพของส่วนประกอบต่างๆ โดยทั่วไป เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ค่าความต้านทานจะลดลงและอายุการใช้งานของอุปกรณ์จะลดลง ประสิทธิภาพต่ำ วัสดุเสื่อมสภาพและส่วนประกอบเสียหาย นอกจากนี้ อุณหภูมิสูงยังก่อให้เกิดความเครียดและการเสียรูปบนวัสดุ ลดความน่าเชื่อถือและการทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์

มีสามวิธีพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อน: การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสีความร้อน

การนำความร้อน:

การพาความร้อน:

การพาความร้อนตามธรรมชาติส่วนใหญ่ใช้แรงลอยตัวที่เกิดจากความแตกต่างของความหนาแน่นของของเหลวที่อุณหภูมิสูงและต่ำเพื่อแลกเปลี่ยนความร้อน เป็นวิธีการกระจายความร้อนแบบพาสซีฟซึ่งเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีค่าความร้อนต่ำ ในโทรศัพท์มือถือ โมดูลออปติคอล และผลิตภัณฑ์เทอร์มินัลอื่นๆ จะใช้การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนตามธรรมชาติเป็นหลัก

การถ่ายเทความร้อนด้วยการพาความร้อนแบบบังคับเป็นวิธีการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพซึ่งเกิดจากการเร่งการแลกเปลี่ยนความร้อนของของไหลผ่านแหล่งพลังงานภายนอก เช่น ปั๊มและพัดลม ซึ่งต้องมีการลงทุนทางเศรษฐกิจเพิ่มเติม เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีค่าความร้อนสูงและสภาพแวดล้อมการกระจายความร้อนต่ำ โดยปกติแล้วการระบายความร้อนด้วยพัดลมจะใช้สำหรับโมดูลออปติคัลที่ทำงานในตู้หรือสวิตช์ ซึ่งเป็นการถ่ายเทความร้อนด้วยการพาความร้อนแบบบังคับโดยทั่วไป

รังสีความร้อน:

กระบวนการส่งพลังงานผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การแผ่รังสีความร้อนเป็นกระบวนการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่ออุณหภูมิของวัตถุสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ การถ่ายโอนความร้อนระหว่างวัตถุสองชิ้นผ่านการแผ่รังสีความร้อนเรียกว่าการถ่ายเทความร้อนด้วยรังสี วิธีการกระจายความร้อนนี้ไม่ค่อยใช้ในการออกแบบระบายความร้อนเนื่องจากมีประสิทธิภาพต่ำ