Wat is de thermische geleidbaarheid van je koellichaam in W/m-K?

In de war door alle thermische getallen op specificaties van koellichamen? Je bent niet de enige. Veel kopers begrijpen niet wat W/m-K betekent of waarom het er in de praktijk toe doet.

Het warmtegeleidingsvermogen van aluminium koellichamen varieert gewoonlijk van 150 tot 235 W/m-K, afhankelijk van de legering en behandeling.

Maar dat getal alleen vertelt niet het hele verhaal. Laten we het uitsplitsen en begrijpen wat de thermische prestaties echt beïnvloedt.

Hoe worden de thermische prestaties van het koellichaam getest?

Soms denken mensen dat thermische prestaties gewoon een getal zijn op een datasheet. Maar in werkelijkheid worden ze zorgvuldig gemeten onder gecontroleerde testomstandigheden.

De thermische prestaties worden getest door warmte op de basis aan te brengen en te meten hoe snel dit door de vinnen in een specifieke omgeving wordt afgevoerd.

Fabrikanten gebruiken gestandaardiseerde tests om de thermische weerstand en warmteafvoer te bepalen. Zo ziet het typische proces eruit:

Standaard testopstelling

De testresultaten omvatten meestal

• Warmteweerstand (°C/W) - lager is beter
• Warmteafvoer (W) - hoeveel vermogen het aankan
• Temperatuur delta (ΔT) - verschil tussen basis en omgeving

Toen ik voor het eerst begon met het zoeken naar koellichamen, begreep ik een specificatie verkeerd waarin stond "thermische weerstand = 2,5 °C/W". Ik dacht dat het slecht was. Maar voor een passief aluminium koellichaam zonder ventilator was dat eigenlijk goed in zijn categorie.

Welke factoren beïnvloeden de warmtegeleiding in koellichamen?

Het is makkelijk om te denken dat alle aluminium koellichamen hetzelfde presteren. Maar dat is niet waar. Verschillende fysieke en ontwerpfactoren hebben invloed op hoe goed warmte zich door het materiaal verplaatst.

Het type legering, de microstructuur, de oppervlakteafwerking en eventuele onzuiverheden of behandelingen kunnen allemaal van invloed zijn op de warmtegeleiding van een koellichaam.

Laten we dit opsplitsen in duidelijke categorieën:

Materiaaleigenschappen die het geleidingsvermogen beïnvloeden

Ontwerp- en verwerkingsfactoren

Ik heb ooit twee koellichamen vergeleken die gemaakt waren van verschillende aluminiumlegeringen. De ene had een geleidingsvermogen van 230 W/m-K, de andere slechts 170. De lagere had meer gerecycled materiaal en onzuiverheden, wat de koelcapaciteit onder belasting aanzienlijk beïnvloedde.

Is een hogere W/m-K altijd beter voor aluminium koellichamen?

Kopers jagen vaak op het hoogste W/m-K-getal omdat ze denken dat dit betere prestaties garandeert. Maar in de praktijk is het niet zo eenvoudig.

Een hogere W/m-K betekent een snellere warmteoverdracht, maar garandeert geen betere koeling zonder het juiste ontwerp, de juiste luchtstroom en contactkwaliteit.

Laten we twee hypothetische koellichamen vergelijken:

Vergelijkende tabel

In echte tests presteerde model B beter, zelfs met een lagere geleidbaarheid, omdat het ontwerp hielp met de luchtstroom en het contactoppervlak.

Andere belangrijke factoren naast W/m-K

• Kwaliteit contact tussen basis en vin
• Oppervlakte (vinnendichtheid)
• Luchtstroomrichting en -volume
• Montagedruk en thermische pasta

Een klant van ons heeft een upgrade uitgevoerd naar een beter geleidend koellichaam, maar zag slechtere resultaten. Het bleek dat hun nieuwe onderdeel minder lamellen had en niet goed was uitgelijnd met hun luchtstroomkanalen. Hogere W/m-K hielp niet.

Hebben oppervlaktebehandelingen invloed op de warmtegeleidingswaarden?

Je houdt misschien van het uiterlijk van geanodiseerde of gecoate koellichamen. Maar heeft deze afwerking invloed op de prestaties? Het antwoord is zowel ja als nee.

Oppervlaktebehandelingen zoals anodiseren kunnen de warmtegeleiding aan het oppervlak enigszins verminderen, maar kunnen de stralingswarmteoverdracht verbeteren.

Hoe afwerkingen de warmtestroom beïnvloeden

Waarom sommige behandelde spoelbakken beter presteren

Een geanodiseerde zwarte afwerking kan de warmtestraling verbeteren, vooral in passieve omgevingen of omgevingen met weinig luchtstroming. Dit helpt de kleine daling in geleidbaarheid te compenseren.

Ik heb klanten gehad die niet-geanodiseerde spoelbakken vroegen met de gedachte dat ze efficiënter zouden zijn. Maar in veel buitentoepassingen degradeerde het ongecoate aluminium sneller door corrosie, wat leidde tot slechte prestaties op de lange termijn.

Conclusie

Warmtegeleiding is een nuttig getal, maar niet het enige dat telt. Een goed ontworpen, correct geïnstalleerd koellichaam met een gemiddelde geleidbaarheid kan beter presteren dan een slecht geïntegreerde met een hoge geleidbaarheid. Kijk naar het volledige systeem, niet alleen naar de specificaties.