Mikä on jäähdytyselementtisi lämmönjohtavuus W/m-K?

Hämmentävätkö kaikki jäähdytyselementin spesifikaatioiden lämpöluvut? Et ole ainoa. Monet ostajat eivät ymmärrä, mitä W/m-K tarkoittaa tai miksi sillä on merkitystä todellisessa käytössä.

Alumiinisten jäähdytyslevyjen lämmönjohtavuus on tyypillisesti 150-235 W/m-K seoksesta ja käsittelystä riippuen.

Pelkästään tämä luku ei kuitenkaan kerro koko tarinaa. Tarkastellaanpa asiaa tarkemmin ja selvitetään, mikä todella vaikuttaa lämpötehoon.

Miten jäähdytyselementin lämpöteho testataan?

Joskus ihmiset luulevat, että lämpötehokkuus on pelkkä numero tietolehdestä. Todellisuudessa se mitataan huolellisesti valvotuissa testiolosuhteissa.

Lämpötehokkuus testataan syöttämällä lämpöä alustaan ja mittaamalla, kuinka nopeasti se haihtuu lamellien läpi tietyssä ympäristössä.

Valmistajat käyttävät standardoituja testejä lämmönkestävyyden ja lämmöntuottokyvyn määrittämiseksi. Tyypillinen prosessi näyttää seuraavalta:

Standardi testiasetus

Testitulokset sisältävät yleensä

• Lämpöresistanssi (°C/W) - alempi on parempi
• Lämmönhukka (W) - kuinka paljon tehoa se pystyy käsittelemään
• Lämpötilan delta (ΔT) - ero pohjan ja ympäristön välillä

Kun aloitin jäähdytyslevyjen hankinnan, ymmärsin väärin erään speksin, jossa sanottiin "lämpöresistanssi = 2,5 °C/W". Luulin, että se oli huono asia. Mutta passiivisen alumiinisen jäähdytyselementin, jossa ei ole tuuletinta, osalta se oli itse asiassa hyvä omassa luokassaan.

Mitkä tekijät vaikuttavat jäähdytyslevyjen lämmönjohtavuuteen?

On helppo ajatella, että kaikki alumiiniset jäähdytyslevyt toimivat samalla tavalla. Mutta se ei ole totta. Useat fyysiset ja suunnitteluun liittyvät tekijät vaikuttavat siihen, miten hyvin lämpö kulkee materiaalin läpi.

Seostyyppi, mikrorakenne, pintakäsittely ja mahdolliset epäpuhtaudet tai käsittelyt voivat kaikki vaikuttaa jäähdytyselementin lämmönjohtavuuteen.

Jaetaan tämä selkeisiin luokkiin:

Materiaalin ominaisuudet, jotka vaikuttavat johtavuuteen

Suunnittelu- ja käsittelytekijät

Vertasin kerran kahta eri alumiiniseoksista valmistettua jäähdytyslevyä. Toisen johtavuus oli 230 W/m-K, toisen vain 170. Alemmassa oli enemmän kierrätysmateriaalia ja epäpuhtauksia, mikä vaikutti merkittävästi sen jäähdytyskykyyn kuormituksessa.

Onko korkeampi W/m-K aina parempi alumiinisille jäähdytyslevyille?

Ostajat pyrkivät usein korkeimpaan W/m-K-lukuun, koska he luulevat sen takaavan paremman suorituskyvyn. Todellisissa sovelluksissa asia ei kuitenkaan ole näin yksinkertainen.

Korkeampi W/m-K tarkoittaa nopeampaa lämmönsiirtoa, mutta se ei takaa parempaa jäähdytystä ilman asianmukaista suunnittelua, ilmavirtaa ja kontaktin laatua.

Verrataan kahta hypoteettista jäähdytyselementtiä:

Vertailutaulukko

Todellisissa testeissä B-malli toimi paremmin - vaikka johtavuus olikin alhaisempi - koska sen rakenne auttoi ilmavirran ja pinta-alan kosketuksen kanssa.

Muut avaintekijät W/m-K:n lisäksi

• Pohjan ja evien välisen kosketuksen laatu
• Pinta-ala (evätiheys)
• Ilmavirran suunta ja tilavuus
• Asennuspaine ja lämpöliima

Eräs asiakkaamme vaihtoi johtavampaan jäähdytyselementtiin, mutta sai huonompia tuloksia. Kävi ilmi, että heidän uudessa osassaan oli vähemmän lamelleja eikä se ollut linjassa heidän ilmavirtauskanaviensa kanssa. Korkeampi W/m-K ei auttanut.

Vaikuttavatko pintakäsittelyt lämmönjohtavuusarvoihin?

Saatat pitää anodisoitujen tai pinnoitettujen jäähdytyslevyjen ulkonäöstä. Mutta vaikuttavatko nämä pinnoitteet suorituskykyyn? Vastaus on sekä kyllä että ei.

Pintakäsittelyt, kuten anodisointi, voivat hieman vähentää lämmönjohtavuutta pinnalla, mutta voivat parantaa säteilylämmönsiirtoa.

Miten pinnoitteet vaikuttavat lämpövirtaan

Miksi jotkut käsitellyt altaat toimivat paremmin

Anodisoidut mustat pinnoitteet voivat parantaa lämpösäteilyä erityisesti passiivisissa tai vähän ilmavirtaa tuottavissa ympäristöissä. Tämä auttaa kompensoimaan johtavuuden pientä laskua.

Minulla on ollut asiakkaita, jotka ovat pyytäneet anodisoimattomia lavuaareja, koska he luulivat niiden olevan tehokkaampia. Monissa ulkokäytöissä pinnoittamaton alumiini kuitenkin hajosi nopeammin korroosion vuoksi, mikä johti huonoon pitkän aikavälin suorituskykyyn.

Päätelmä

Lämmönjohtavuus on hyödyllinen luku, mutta ei ainoa, jolla on merkitystä. Hyvin suunniteltu ja oikein asennettu jäähdytyselementti, jonka lämmönjohtavuus on keskinkertainen, voi olla parempi kuin huonosti integroitu jäähdytyselementti, jonka lämmönjohtavuus on korkea. Tarkastele koko järjestelmää, älä vain teknisiä tietoja.