热设计的世界——打开电子产品散热领域的大门

前言
生活中很多场合我们都需要向他人描述自己的职业。我是老师、我是银行职员、我是公务员，类似这些职业介绍非常简单直接。“我在台达做散热设计”，与爱人相识时我是这么介绍的。当看到她略显迷茫的表情时，我意识到这个自我工作介绍太鲁莽了。完全没有考虑到这个职业工作的稀有性，强调一下是稀有性不是稀缺性。“这个工作对专业要求比较高，一般都需要研究生以上的学历，所以从事的人不算很多……”我想你肯定会对我当时的机智圆场暗挑大拇指。自从那时起，我就将要让更多的人了解热设计这个职业的想法暗藏于心。
通常一个产品的研发设计是由电子、结构和散热等专业协同完成。其中电子对产品的重要性和发言权，如果三个应届生同时入职电子、结构和散热工作岗位，后大概率是从事电子工作的同事先买学区房，从事结构设计工作的同事买房时间可能比从事散热设计工作的好不到哪里去，但产品研发中结构设计工作要比散热设计早很多。而且，无论是艺术创作还是工程设计，一般创作者都非常陶醉于自我的设计。想要让从事结构设计工作的同事做设计变更来优化散热，简直就是不可能完成的任务。如果旁边还有个对散热“无所不知”———简称“无知”的产品经理，那散热的麻烦就更大了。每每此时，为了能让更多的人了解热设计领域的想法就愈发强烈。 
对于供职于外企的80后而言，“学区房”位列公司茶水间Top 3热门的话题无虞。对于从事散热设计工作的同事而言，学区房也许会迟到，但绝不会缺席，当然还有那每次都提前收到的房贷还款通知书。同为80后的机械工业出版社的任鑫老师过往帮我出版过多本专业书籍，双方都非常认可对方的专业和执行力。前些时候在微信聊天中他也和我聊到学区房的问题，他们家小朋友马上也要上学了，也需要考虑了。此外，他又以不容拒绝的口气询问是否可以一起搞本热卖书籍，版税的事情可以到北京和他们社长谈。并且，一再强调既然要热卖，受众一定要范围广，要有回忆、情节、娱乐化、大俗大雅，要能引起读者的共鸣……我能怎么办，终我在出版合同的落款处署上了自己的名字。
谨以此书献给广大70后、80后和90后，王家卫的粉丝，伍佰的歌迷，F1、网球、NBA和围棋等体育爱好者，反恐精英玩家，金庸的拥趸、影迷，以及所有想了解热设计这一领域的朋友。 
李 波
2020年8月 于上海

《热设计的世界——打开电子产品散热领域的大门》使用幽默诙谐的语言、形象生动的比喻，结合日常生活对电子产品热设计进行了详细的讲解。全书共分9章，具体内容包括传热学和流体力学基本概念、电子产品热设计的理念和策略、常见散热元件、热仿真技术、电子产品的热测试，以及消费电子、电力电子、通信电子和照明电子等行业的实际产品拆解热分析，以期帮助读者理解这些产品的热设计方案。

李波，硕士研究生，在校期间主要研究方向为电子产品冷却技术。曾就职于台达电子企业管理（上海）有限公司和明导（上海）电子科技有限公司。现为热领（上海）科技有限公司总经理，主要负责电子产品热设计和热仿真技术的推广、应用和培训，以及高性能导热界面材料在电子产品中的应用研究和推广。曾出版《FloTHERM软件基础与应用实例》《FloEFD流动与传热仿真入门及案例分析》《笑谈热设计》《LED封装与光源热设计》《寻找热量的足迹》等图书。

目 录
推荐序
前 言 
第1章 基础理论概述 01 
1.1 传热学 / 2 
1.1.1 热传导 / 2 
1.1.2 热阻 / 10 
1.1.3 热对流 / 14 
1.1.4 热辐射 / 16 
1.1.5 对流换热 / 22 
1.2 流体力学 / 26 
1.2.1 流体流态 / 26 
1.2.2 流动阻力和能量损失 / 29 
1.3 小结 / 31 
第2章 热设计基础 33 
2.1 三国演义 / 34 
2.2 热设计的概念 / 34 
2.3 交换机的热设计实例 / 43 
第3章 散热元件 50 
3.1 风扇 / 51 
3.1.1 演唱会上的伍佰 / 51 
3.1.2 风扇的重要特性 / 51 
3.1.3 风扇的选型 / 56 
3.2 散热器 / 57 
3.2.1 阿布扎比赛道上的阿隆索 / 57 
3.2.2 电子产品常用散热器介绍 / 59 
3.2.3 铝挤型散热器性能分析实例 / 64 
3.3 导热界面材料 / 65 
3.3.1 速贷球馆的詹姆斯 / 65 
3.3.2 导热界面材料的类型 / 66 
3.3.3 导热界面材料的选择 / 68 
3.4 冷板 / 70 
3.4.1 法拉盛公园的德约科维奇 / 70 
3.4.2 冷板的类型和特点 / 70 
3.4.3 冷板的选择 / 72 
3.5 均温板和热管 / 73 
3.5.1 棋枰前的陈祖德 / 73 
3.5.2 均温板和热管介绍 / 74 
3.5.3 均温板和热管应用实例 / 76 
第4章 热仿真基础 78 
4.1 反恐精英CS / 79 
4.2 热仿真软件介绍 / 80 
4.3 热仿真实例分析 / 83 
第5章 热测试基础 90 
5.1 热电偶 / 91 
5.1.1 双剑合璧 / 91 
5.1.2 热电偶的原理和分类 / 91 
5.1.3 电子产品中的热电偶测温 / 92 
5.2 恒温恒湿箱 / 94 
5.2.1 西夏皇宫中的冰窖 / 94 
5.2.2 恒温恒湿箱的原理和分类 / 95 
5.2.3 恒温恒湿箱的使用注意事项 / 96 
5.3 红外热像仪 / 97 
5.3.1 吸星大法 / 97 
5.3.2 红外热像仪介绍 / 98 
5.3.3 红外热像仪的使用注意事项 / 99 
5.4 风洞 / 100 
5.4.1 九阳神功 / 100 
5.4.2 风洞的工作原理 / 101 
5.4.3 风洞测试实例 / 104 
第6章 消费电子产品的 热设计 107 
6.1 智能手机 / 107 
6.1.1 智能手机介绍 / 107 
6.1.2 智能手机热设计方案解析 / 109 
6.1.3 小结 / 115 
6.2 笔记本电脑 / 115 
6.2.1 笔记本电脑介绍 / 115 
6.2.2 笔记本电脑热设计方案解析 / 118 
6.2.3 小结 / 124 
第7章 电力电子产品的热设计 127 
7.1 风电变流器 / 127 
7.1.1 风电变流器介绍 / 127 
7.1.2 风电变流器热设计方案解析 / 128 
7.1.3 小结 / 138 
7.2 光伏逆变器 / 139 
7.2.1 光伏逆变器介绍 / 139 
7.2.2 光伏逆变器热设计方案解析 / 140 
7.2.3 小结 / 146 
第8章 通信电子产品的热设计 148 
8.1 通信基站 / 148 
8.1.1 通信基站介绍 / 148 
8.1.2 射频拉远单元热设计方案解析 / 149 
8.1.3 小结 / 157 
8.2 服务器 / 158 
8.2.1 服务器介绍 / 158 
8.2.2 机架式服务器热设计方案解析 / 160 
8.2.3 小结 / 166 
第9章 照明电子产品的热设计 168 
9.1 LED射灯 / 168 
9.1.1 LED射灯介绍 / 168 
9.1.2 LED射灯热设计方案解析 / 169 
9.1.3 小结 / 174 
9.2 LED路灯 / 174 
9.2.1 LED路灯介绍 / 174 
9.2.2 LED路灯热设计方案解析 / 176 
9.2.3 小结 / 180 
参考文献 / 183

《热设计的世界——打开电子产品散热领域的大门》使用幽默诙谐的语言、形象生动的比喻，结合日常生活对电子产品热设计进行了详细的讲解。全书共分9章，具体内容包括传热学和流体力学基本概念、电子产品热设计的理念和策略、常见散热元件、热仿真技术、电子产品的热测试，以及消费电子、电力电子、通信电子和照明电子等行业的实际产品拆解热分析，以期帮助读者理解这些产品的热设计方案。

李波，硕士研究生，在校期间主要研究方向为电子产品冷却技术。曾就职于台达电子企业管理（上海）有限公司和明导（上海）电子科技有限公司。现为热领（上海）科技有限公司总经理，主要负责电子产品热设计和热仿真技术的推广、应用和培训，以及高性能导热界面材料在电子产品中的应用研究和推广。曾出版《FloTHERM软件基础与应用实例》《FloEFD流动与传热仿真入门及案例分析》《笑谈热设计》《LED封装与光源热设计》《寻找热量的足迹》等图书。