Was ist ein Stiftrippenkühlkörper?

Viele elektronische Geräte überhitzen und versagen aufgrund eines schlechten thermischen Designs. Wenn Ihr Projekt temperaturempfindlich ist, müssen Sie frühzeitig den richtigen Kühlkörper auswählen.

Ein Pin-Fin-Kühlkörper ist eine Kühlkomponente, bei der vertikale Stifte verwendet werden, um die Wärme durch eine vergrößerte Oberfläche und Luftströmung abzuführen. Er wird häufig für dichte Layouts und omnidirektionalen Luftstrom verwendet.

Wenn Sie Produkte für die industrielle Automatisierung, für LEDs oder für kompakte Elektronik entwickeln, kann die Verwendung des richtigen Kühlkörpers die Ausfallrate verringern und die Effizienz verbessern. In diesem Artikel erkläre ich, was ein Pin-Fin-Kühlkörper ist, wie er sich von anderen Typen unterscheidet und wie Sie den richtigen auswählen.

Was ist eine Nadelrippe in der Wärmeübertragung?

Viele Menschen verstehen nicht, wie Lamellen in thermischen Systemen funktionieren. Es geht nicht nur um Metallformen, sondern auch um die Steuerung des Luftstroms und die Maximierung der Kontaktfläche.

Eine Stiftrippe in der Wärmeübertragung ist ein kleiner zylindrischer oder quadratischer Pfosten, der die Oberfläche eines Bauteils vergrößert, um die Wärme durch Konvektion effizienter abzuleiten.

Pin-Finnen werden zur Kühlung von Komponenten verwendet, die Wärme erzeugen, wie z. B. Chips, Leistungstransistoren oder LED-Module. Diese Stifte unterbrechen den Luftstrom und verursachen Turbulenzen. Turbulenzen erhöhen die Wärmeübertragung, da sich die Luftschichten besser vermischen.

Hauptfunktionen von Pin Fins

Warum Pin Fins in CNC-gefertigten Teilen verwenden?

Wenn wir Aluminiumgehäuse oder -rahmen entwerfen, verlangen unsere Kunden manchmal bestimmte thermische Eigenschaften. Wenn die Wärme gleichmäßig in alle Richtungen abgeleitet werden muss, empfehle ich oft Bolzenflosse¹ Strukturen. Sie sind besonders nützlich, wenn das Produkt einen unvorhersehbaren Luftstrom hat, wie bei handgehaltenen oder geschlossenen Geräten.

Was ist ein Lamellenkühlkörper?

Viele neue Käufer fragen mich: "Ist ein Lamellenkühlkörper dasselbe wie eine Stiftlamelle?" Die Antwort lautet: nicht ganz. Das Wort "Rippe" ist allgemein, während "Bolzenflosse²" ist eine Art von Flosse.

Ein Lamellenkühlkörper ist ein Gerät, das erweiterte Oberflächen (sogenannte Lamellen) verwendet, um Wärme von einer wärmeerzeugenden Komponente an die Umgebungsluft abzugeben.

Die Grundidee hinter jeder Flossenstruktur ist die Oberfläche. Je mehr Oberfläche Sie haben, desto mehr Kontakt mit der Luft. Das bedeutet bessere Kühlung.

Arten von Lamellen in Kühlkörpern

Nach meiner Erfahrung mit Kunden aus der Medizintechnik verwende ich oft dünne gerade Rippen, wenn das Gerät einen erzwungenen Luftstrom hat (z. B. einen eingebauten Lüfter). Wenn die Kühlung jedoch von der natürlichen Konvektion abhängt, sind Stiftrippen oder aufgeweitete Rippen viel effektiver.

Was ist der Unterschied zwischen Kühlkörpern mit Stift- und Plattenrippen?

Viele Ingenieure, mit denen wir zusammenarbeiten, wollen die Kosten im Gleichgewicht halten, Luftstromdesign³und Platzbedarf. Bei der Wahl zwischen Stift- und Plattenkühlkörpern müssen Sie jedoch Ihre Luftstromumgebung berücksichtigen.

Pin-Fin-Kühlkörper verwenden vertikale Stifte für eine omnidirektionale Kühlung, während Plattenkühlkörper flache Platten für einen gerichteten Luftstrom verwenden und bei erzwungener Konvektion effizienter sind.

Kopf-an-Kopf-Vergleich

Wann empfehle ich welchen Typ?

Wenn ein Kunde ein kompaktes Gerät entwirft, das keinen Platz für einen Lüfter bietet, wie z. B. ein Wearable oder eine kleine Kamera, schlage ich Stiftlamellen vor. Wenn sie jedoch eine aktive Kühlung benötigen (wie ein Lüfter in einer industriellen Steuerung), entscheide ich mich in der Regel für Lamellen.

Welche Arten von Kühlkörpern gibt es?

Manchmal denken Käufer, dass alle Kühlkörper gleich sind, aber es gibt viele Arten. Die Wahl des falschen Typs kann zu Überhitzung oder Budgetverschwendung führen.

Zu den Haupttypen von Kühlkörpern gehören Stiftrippen, Plattenrippen, gefaltete Rippen und gebundene Rippen, gestrichene Flosse⁴und Wärmerohr-unterstützte Senken. Jeder Typ eignet sich für einen bestimmten Luftstrom und bestimmte Raumbedingungen.

Gängige Typen von Kühlkörpern

Wie ich Kunden bei der Auswahl des richtigen Typs helfe

In der Regel beginne ich mit Fragen zu den folgenden Punkten:

• Zustand des Luftstroms: Gibt es ein Gebläse oder ist es natürliche Konvektion?
• Größenbeschränkungen: Wie viel Platz haben wir für Flossen?
• Leistungsabgabe: Wie viel Wärme muss abgeführt werden?
• Orientierung: Ist der Kühlkörper vertikal oder horizontal?

Auf dieser Grundlage empfehle ich eine Struktur, die ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten herstellt. Ein am Körper zu tragender Gesundheitssensor könnte zum Beispiel eine kleine, abgeschrägte Rippe verwenden. Ein industrieller Leistungsverstärker könnte einen Kühlkörper mit geklebten Rippen und einem Wärmerohr verwenden.

Schlussfolgerung

Die Wahl des richtigen Kühlkörperdesigns - insbesondere Stift- oder Plattenkühlkörper - hängt vom Luftstrom, der Anwendung und den thermischen Anforderungen ab. Die richtige Wahl kann Ihnen Nacharbeit und Überhitzungsprobleme ersparen.