Koellichaam

Heatsink is een passieve warmtewisselaar die warmte overdraagt. Het koellichaam is doorgaans een metalen onderdeel dat kan worden bevestigd aan een apparaat dat energie vrijgeeft in de vorm van warmte, met als doel die warmte af te voeren naar een omringende vloeistof om oververhitting van het apparaat te voorkomen.

In veel toepassingen is het apparaat een elektronisch onderdeel (zoals: CPU, GPU, ASIC, FET enz.) en is de omringende vloeistof lucht. Het apparaat brengt via geleiding warmte over naar het koellichaam. Het primaire mechanisme voor warmteoverdracht vanuit het koellichaam is convectie

aluminum heatsink for led bulb

Twee verschillende soorten convectie

Natuurlijke convectie - een methode van warmteoverdracht. Er is geen invloed van externe feiten. Deze beweging van moleculen in de vloeistof is te wijten aan de verschillen tussen de dichtheden van verschillende gebieden van dezelfde vloeistof. De dichtheid van een vloeistof neemt af als deze warmer wordt en omgekeerd.

Geforceerde convectie - een methode van warmteoverdracht waarbij externe middelen de beweging van de vloeistof beïnvloeden. Daar zijn externe bronnen zoals pompen, ventilatoren, zuigapparatuur, enz. nuttig bij het genereren van de vloeistofbeweging.

Heatsinks zijn ontworpen om het contactoppervlak tussen vaste stof en vloeistof aanzienlijk te vergroten, waardoor de kans op warmteoverdracht wordt vergroot.

Constructie van koellichaam

Er zijn veel ontwerpen voor koellichamen, maar deze bestaan doorgaans uit een basis en een aantal uitsteeksels die aan deze basis zijn bevestigd. De basis is het kenmerk dat communiceert met het te koelen apparaat. Warmte wordt via de basis naar de uitsteeksels geleid.

Materiaal koellichaam

Heatsinks zijn meestal gemaakt van koper of aluminium. Koper heeft een zeer hoge thermische geleidbaarheid, wat betekent dat de snelheid van warmteoverdracht via koperen koellichamen ook erg hoog is. Hoewel lager dan die van koper, is de thermische geleidbaarheid van aluminium nog steeds hoog en heeft het de extra voordelen van lagere kosten en een lagere dichtheid, waardoor het nuttig is voor toepassingen waarbij gewicht een groot probleem is.

cool heatsink

(Koper koellichaam)

heat sink large aluminum profile heat sink

(Aluminium koellichaam)

Productiemethoden voor koellichamen

Koellichamen kunnen op verschillende manieren worden vervaardigd, afhankelijk van de vereiste prestaties, kosten en volume. Deze omvatten:

Bewerking - waarbij een CNC-machine wordt gebruikt om het metaal te snijden

Extrusie - waarbij metaal wordt verwarmd en door een mal wordt geduwd

Smeden - waarbij metaal wordt verwarmd en gevormd door druk

Stempelen - waarbij de metalen vin wordt gesneden en vervolgens op de basis wordt gesoldeerd

Afschaven - waarbij een mes wordt gebruikt om het enkele blok metaal te snijden en omhoog te duwen

Voor complexere thermische problemen kunnen heatpipes en dampkamers worden gebruikt binnen het koellichaamsamenstel. Deze apparaten zijn afgesloten objecten die een vloeistof bevatten (meestal water) en maken gebruik van de warmte die vrijkomt tijdens vloeistoffaseveranderingen om hun geleidbaarheid enorm te vergroten in vergelijking met een massief metalen object met dezelfde geometrie.

CNC copper heatsink