没事就和大家讨论下铝和黄铜，江夏一家之言，欢迎交流

gwzx125

春节快到了，祝大家新年快乐。放假了安下心就和大家讨论下手电的散热问题。很多帖子很多网友都纠结这个事情，那么我就以有限的知识，和大家讨论这个事。欢迎交流，为防止谬误别人，谢绝任何转载。

一．           讨论的道具

1.      黄铜独立电路仓 + 3A电路+ XML2 灯珠+铝壳子手电+电池

2.      纯铝独立电路仓+ 3A电路+ XML2 灯珠++铝壳子手电+电池

二．           讨论的必要前提。凡是模型，都要设置前提，前提不设置，都会乱套的。

1.      上述搭配的灯珠加电路加电池在工作中发热的总的功率相同。设为10瓦，假设10瓦全部变成热量。并假设两个灯珠每秒钟产生热量100焦耳。

2.      上述2把手电的电路仓和外壳的间隙 压力 接触面积均相同，区别只在材质。

3.      上述2把手电均在同样背景温度下对比，不考虑热传递过程中辐射 对流掉的热量，假定所有热量均通过外壳传导散掉。

4.  假设我们的电路仓的 发热中心和外壳螺纹的距离1米，LED和电路仓接触面积为1平方米

三．           有关概念及关系

1.    焦耳。热量的单位。因为1焦耳(J)=1瓦特×1秒，因此，只要发热设备的功率特定，则其发热量也固定。因此，10瓦的灯珠我们都假定其发热为每秒100焦耳。2.    比热，比热容。比热容(Specific heat Capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。简单说，比热容是衡量一个单位体积的物质，如果将他的温度升高1度需要多少热量的单位。通俗说，就是得多少火才能把这个东西烧到100度。如果A物质需要很少的火就能到100度，我们说A物质比热容小，反之则大。石头的比热小，水的比热大。所以同样是一个太阳照，陆地的温度会比海洋的温度上升的快。所以海洋性气候地区的温差变化没有陆地性气候地区的温差变化大。极端的例子是早穿皮袄午穿纱的新疆。
3.    导热系数。导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，℃），在1秒钟内（1S），通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度 （W/(m·K)，此处为K可用℃代替）。我的理解是，一种物质的导热系数，是描述这么一个指标：在发热侧和散热侧两侧温差为1度的时候，在1个单位的面积上1秒钟能通过多少焦耳的热量。如果两种一模一样大小厚薄的物质，A物质能够传递100焦耳，B物质只能传递10焦耳，则我们说A物质导热系数大，B物质导热系数小。
4.    热传递。热传递，是改变物体内能的一种方式，是热从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就会有热传递现象发生，并且将一直继续到温度相同的时候为止。发生热传递的唯一条件是存在温度差，热传递的最终结果是发热侧和受热侧温度均等。用公式就是热平衡方程：Q吸热=Q放热
四． 手电上铝和黄铜的一些已知参数
我们假设手电的铝合金的热力学参数与铝相当。因为我很那查询到各种规格的铝合金的热力学系数。因此无论何种铝材，无论是6061还是7075，我们都按纯铝。
已知：铝的比热容是：897J/ KG.K     黄铜的比热容是：377J/KG      纯铜的比热容是386 J/ KG.K     纯银的比热容是 233 J/ KG.K   
铝的导热系数：237W/(M.K)     黄铜的导热系数：108.9W/(M.K)    以手电常用的H59黄铜为例。就是含铜59%的合金。
五．推论过程
1.      分析LED发热后向电路仓最近处传导阶段。此时不考虑电路仓向外壳传热，假设电路仓没有安装在手电上面。则：在1秒的单位时间内，灯珠发热100焦耳。全部传导到电路仓最近处。铝的比热容为897，黄铜的比热为377.无需计算，根据前面的条件，则铝的电路仓最近处此时温度低于黄铜。因为铝的比热容大，铝要更多的热量才能达到和比热容小的黄铜一样的温度。现则得知铝的电路仓温度要大大低于黄铜电路仓。因为2者比热容相差近2.5倍。
2.      分析热量自电路仓最近处经由电路仓最后到达电路仓螺纹并向铝外壳传导阶段。此时热量才是较长的路径传递过程。铝的导热系数是237，纯铜大概是400，纯银则是500.而黄铜只有100.根据上面1 的推论，我们假定电路仓离灯珠最近处铝的为50度，黄铜的为100度。但是两个电路仓中所包含的热能则是相同的。根据热传递定理，热传递的最终结果是吸热等于放热，并实现热平衡。起码电路仓和外壳的温度平衡。
3.    非常浅显的道理是，不考虑其他因素，温差越大，则热传递的速度越快。具体的推倒过程，我实在是不行了，理科男上吧。文科男就这点智商了。

   结论是：1铝的比热容大，同样的热量，铝的温度上升小；黄铜的比热容小，同样的热量，黄铜的温度上升大。因而黄铜比铝具有更高的表面温度，黄铜—铝外壳接触面温差大，热传递应该更快；铝—铝外壳接触面温差小，热传递应该更慢。2，同样的热量，铝的导热系数大，可以用更短的时间通过铝电路仓—铝外壳接触面。同样的热量，黄铜的导热系数小，通过黄铜电路仓—铝外壳接触面所需要的时间更长。3，因此，可能电路仓的尺寸对热传递影响较大。但是无论如何，两种材料在热传递过程中各有利弊，难说优劣。4，至于纯铜 纯银 ，因为其比热容与黄铜接近，没有太大差异。差异只在导热系数上。

拓特乐

现在手电是一体仓了，用不上铜了。

whseen

铝合金一体仓最好，可以超频3A到4A大电流LED灯珠不容易光衰，其次是实心仓，只能用1.5A保守限流。

飞去来也UFO

支持技术   支持讨论

machenghu88

这个问题很麻烦。还是实际测试下吧
LED基板的表面粗糙度，基板和电路仓表面的压力，手电表面颜色会影响热辐射值等等。都和散热最终结果有关系‘

superpapa

江夏最好用3-4mm厚的一体仓，散热比铜啊吕啊好多了

wzdxhsdt

潜水学习一下。

Butterfly

铜仓也不怕，搞厚点也可以

客气客气

个人感觉铝合金仓比黄铜仓要好

gwzx125

Butterfly 发表于 2015-2-25 00:57
铜仓也不怕，搞厚点也可以

我手里的都有5毫米厚了。。

破烂流丢一口钟

从一开始把XML2设成10w就是个错误 一个以XML2为核心的筒子 只要标10w输出的就可以判定为劣质产品

badman

对热传递材料的热阻影响更大，而热容的影响在达到热平衡后差异不大。http://www.shoudian.org/forum.ph ... 00290&mobile=no

gwzx125

破烂流丢一口钟 发表于 2015-3-3 19:43
从一开始把XML2设成10w就是个错误 一个以XML2为核心的筒子 只要标10w输出的就可以判定为劣质产品  ...

10w 没问题，大手电的电路都是2900ma输出的。 这个电流下他就是 10瓦。

jackiezgs

看上的是铜仓好焊接，地线焊接感觉可靠点，铝仓的话要用电路压环可靠点

tsun_tsun

比热容 c=△E（Q）/m△T 中最重要的就是m，楼主应该是没在意到这一点，黄铜的密度与铝密度差了三倍多呢！所以同样体积的黄铜与铝相比，还是铜的比热容大，也就是说铜仓还是比铝仓更能吸收与传导热量！当然是铜仓比铝仓强！

XM_xxc

光说是说不清的，还是上实测吧！

XM_xxc

allen2003 发表于 2015-4-15 19:52
楼主物理也学的太差了吧，10瓦灯珠产生100焦每秒的热量，你这是要打破能量守恒定律，纯铜散热当然是比铝好 ...

手电用的基本是黄铜仓，不是纯铜（紫铜）仓。

另外CPU散热器的底座用的都纯铜（紫铜），没有用黄铜的，高端的还加热管。

ljllovesong

在网上看的：……………………
初中物理告诉我们，铜的导热性更好，但是铝的比热容更高——这一点很多DIY网站都说过了。
于是有些硬件媒体轻率地宣称：现在厂商选用铜底+铜热管+铝片的散热组合，是充分发挥了铜的“导热性”以及铝的“比热容”（更有甚者称之为“散热性”不知哪来的名词）。
但是呢，铝的密度比铜小，这又意味着什么呢？
在此，本人用一些很基础的公式演绎一下其中的逻辑。同时，也为使CHH区别于其他某些轻浮的硬件网站而努力~

看一下比热容先：
c铜=0.39×10^3 J/(kg·℃)
c铝=0.88×10^3 J/(kg·℃)
c铜：c铝=0.443

再来看密度：
ρ铜=8.90×10^3 kg/m3
ρ铝=2.70×10^3 kg/m3
ρ铜：ρ铝=3.296

来做一个简单的带度量单位的乘法：
c铜×ρ铜= 3.471 ×10^6 J/(m3·℃)
c铝×ρ铝= 2.376 ×10^6 J/(m3·℃)
这意味着：同样体积、同样初始温度的铜和铝，升高同样温度，所需要的热量之比为3.471：2.376

于是我们得出了一个不同于市面上某些言论的结论：同样构造、同样体积、使用同样风扇配置、散热片分别为铜和铝的2款散热器（严重注意：此时战斗全重不等），铜散热器的热量储备能力仍然高于铝散热器

改了下
看一下比热容先：
c黄铜=0.37×10^3 J/(kg·℃)
c铝=0.88×10^3 J/(kg·℃)
c铜：c铝=0.420


再来看密度：
ρ黄铜=8.40×10^3 kg/m3
ρ铝=2.70×10^3 kg/m3
ρ铜：ρ铝=3.111


来做一个简单的带度量单位的乘法：
c铜×ρ黄铜= 3.108 ×10^6 J/(m3·℃)
c铝×ρ铝= 2.376 ×10^6 J/(m3·℃)
这意味着：同样体积、同样初始温度的黄铜和铝，升高同样温度，所需要的热量之比为3.108：2.376

gwzx125

ljllovesong 发表于 2015-5-17 21:10
在网上看的：……………………
初中物理告诉我们，铜的导热性更好，但是铝的比热容更高——这一点很多DIY网 ...

这个果然认真。
赞。