Radiatory

Nieodłącznym efektem działania urządzeń elektronicznych są straty energii, przetworzonej z postaci elektrycznej do cieplnej. Każdy element o niezerowej rezystancji - podczas przepływu przezeń prądu - w naturalny sposób staje się bowiem swego rodzaju miniaturowym "grzejnikiem", co jest szczególnie wyraźnie widoczne w przypadku komponentów takich, jak tranzystory dużej mocy, większe diody LED (w tym moduły COB), czy też niektóre układy scalone. Konieczne jest odpowiednie odprowadzanie ciepła do otoczenia układu elektronicznego - wybór właściwego modelu radiatora jest zatem niezbędny do poprawnej pracy urządzenia.

Radiatory - konstrukcja i sposób działania

Radiatory wykonuje się najczęściej z aluminium, choć można spotkać także rozwiązania, w których główny (a nawet jedyny) materiał to miedź - obydwa te metale mają bowiem doskonałą przewodność cieplną, ułatwiającą przekazywanie ciepła z wnętrza obudowy chłodzonego elementu (np. procesora komputerowego) do otoczenia (powietrza lub systemu chłodzenia aktywnego, np. obiegu wody).

Niezwykle ważną cechą radiatora okazuje się kształt jego profilu - generalna zasada mówi, że im silniejsze jest jego użebrowanie, tym lepsza wydajność pod względem chłodzenia. Wynika to wprost z charakterystyki zjawisk, wykorzystywanych przez radiator - im większa jest zewnętrzna powierzchnia elementu, tym bardziej efektywna konwekcja (czyli samoistny ruch powietrza, spowodowany różnicą temperatur wokół urządzenia). W naszej ofercie znalazły się zarówno masywne radiatory, przeznaczone do pracy z elementami przewlekanymi (np. tranzystorami średniej i dużej mocy) czy też modułami LED COB, jak i niewielkimi układami scalonymi SMD. Część elementów dostępnych w naszym sklepie ma czernioną powierzchnię, która dodatkowo poprawia warunki pracy układu na drodze ułatwienia wytracania ciepła w postaci promieniowania termicznego.

Rezystancja termiczna i jej związek z jakością chłodzenia

Parametrem ilościowo opisującym możliwości systemu chłodzenia (lub danego elementu) jest rezystancja termiczna. Parametr ten określa, jak duża różnica temperatur wystąpi pomiędzy dwiema powierzchniami (np. obudową tranzystora, a zewnętrzem radiatora) podczas pracy przy danym poziomie mocy strat. Im mniejsza jest rezystancja termiczna, tym łatwiej ciepło będzie mogło przepływać z elementu elektronicznego do otoczenia (powietrza atmosferycznego), a co za tym idzie - wzrost temperatury spowodowany przepływem prądu będzie mniej "dokuczliwy" dla urządzenia.

Zastosowanie pasty termoprzewodzącej

Nawet w przypadku najwyższej klasy radiatora niemożliwe jest uzyskanie idealnie gładkiej powierzchni, przeznaczonej do połączenia z obudową chłodzonego podzespołu elektronicznego. Mało tego - obudowy samych komponentów także nie mają lustrzanego wykończenia, zaś każde, najmniejsze nawet zagłębienie (widoczne dopiero pod mikroskopem) jest wypełnione powietrzem. Powietrze zaś stanowi doskonały izolator termiczny, utrudniający przepływ ciepła pomiędzy połączonymi ze sobą elementami. Dlatego też tak istotne jest stosowanie odpowiedniej pasty lub kleju termoprzewodzącego - ich zadaniem jest wypełnienie możliwie dużej ilości mikroubytków, zaś niska rezystancja termiczna oraz (zwykle) bardzo cienka warstwa preparatu pomiędzy dociśniętymi do siebie płaszczyznami zapewnia doskonały transfer ciepła od struktury półprzewodnikowej aż do otaczającej całość atmosfery. Oprócz past dostępne są także inne materiały termoprzewodzące - kleje oraz podkładki samoprzylepne, umożliwiające łatwy i niezawodny montaż lekkich radiatorów na obudowach komponentów, które z racji wymiarów i sposobu lutowania są pozbawione możliwości przykręcenia elementu chłodzącego. Do oferty Sklepu AVT trafiły markowe pasty termoprzewodzące na bazie proszków srebra, miedzi i złota, a także nieprzewodzące prądu elektrycznego pasty silikonowe, podkładki do elementów w obudowach typu TO-220, TO-3, TO-247 itp. Nie zabrakło także doskonałego kleju termoprzewodzącego AG TermoGlue znanej, polskiej marki AG Termopasty - preparat pozwala na bezinwazyjny i pewny montaż radiatorów do obudów układów scalonych, modułów Peltiera, diod LED COB, rezystorów grzewczych na podłożach ceramicznych i wielu innych.

Metody zwiększania efektywności chłodzenia

Radiatory stanowią podstawowy element tzw. chłodzenia pasywnego - czyli nie wymagającego dostarczania dodatkowej energii w celu poprawienia efektywności odbioru ciepła. W przypadku, gdy ilość wydzielanej mocy jest naprawdę spora, konieczne staje się sięgnięcie po dodatkowe metody, w tym najpopularniejsze bodaj wentylatory - mówimy wtedy o konwekcji wymuszonej, gdyż uruchomiony wentylator sztucznie wytwarza ciąg powietrza wokół żeber radiatora. Zastosowane tu określenie stoi w opozycji do konwekcji swobodnej, w ramach której ruch gazu odbywa się samoczynnie, ze względu na różnice gęstości powietrza o różnych temperaturach. Połączenie odpowiedniego radiatora z wentylatorem daje niebywały wzrost skuteczności chłodzenia i często stanowi jedyne dostępne rozwiązanie - przykładem mogą być tutaj komputery czy też zasilacze modułowe. Warto dodać, że jeszcze bardziej efektywne - choć także nieporównanie kosztowniejsze - okazuje się chłodzenie wymuszonym obiegiem cieczy (np. wody), wymaga ono jednak bardzo rozbudowanego, szczelnego systemu rurek i specjalnej pompy.