1) EINFÜHRUNG

Für den korrekten Betrieb von Halbleiterbauelementen ist es erforderlich, die maximale Temperatur (Tj) der Kupplung, die vom Gerätehersteller festgelegt wird, nicht zu überschreiten. Im Allgemeinen können die Geräte in dem Zustand, in dem sie von den Herstellern geliefert werden, nicht in vollem Umfang genutzt werden, da die für T j zulässigen Grenzwerte überschritten würden und was zur Zerstörung der Kupplung führt. Um die oben genannten Grenzwerte nicht zu überschreiten, müssen daher “Kühlkörper” verwendet werden, die durch Abführen von Wärme vom Gerät und durch deren Übertragung an die Umgebung die Betriebstemperatur des Geräts senken und somit verhindern, dass die maximale zulässige Grenze an der Kupplung überschreitet wird.

Bekanntlich kann die Wärmeübertragung von einem Körper auf einen anderen auf drei verschiedene Arten erfolgen:

  • Leitung
  • Konvektion
  • Strahlung

 

Die LEITUNG ist der Modus, der die beste Wärmeübertragung ermöglicht. Es ist deswegen praktisch, wenn das Halbleiterbauelement fest mit dem Kühlkörper verbunden ist. Da der Kühlkörper normalerweise in freier Luft installiert ist, wird seine Wärme dann über KONVEKTION (natürlich oder gezwungen) und STRAHLUNG nach außen abgeführt. Ein weiterer wichtiger Parameter, der die Wärmeübertragung beeinflusst, ist die Wärmeleitfähigkeit des Materials, aus dem der Kühlkörper besteht. Unter Berücksichtigung des Preis-Leistungs-Verhältnisses ist Aluminium das bequemste Material. In Anbetracht des oben Gesagten hängt die Wärmeleistung eines Kühlkörpers daher von den folgenden Parametern ab:

  • material
  • abmessungen
  • form
  • farbe
  • oberflächenbeschaffenheit (Bestrahlung)
  • lüftungsbedingungen
  • einbaulage
  • einbaulage der Last

 

Die Leistung eines Kühlkörpers wird an seiner eigenen Wärmewiderstand (Rth) gemessen

Rth = Δ TW

 

Rth ist die Temperaturerhöhung (ΔT) ) in Grad Celsius, die durch das Anlegen der Leistung von einem Watt verursacht wird. Da es keine spezifischen Regeln für die Bestimmung von Rth gibt, stammen die im Katalog angegebenen Werte aus Labortests, die unter ähnlichen Bedingungen wie im praktischen Gebrauch durchgeführt wurden.

Mit den Katalogdaten können Sie daher den Kühlkörper auswählen und dessen Betrieb zunächst abschätzen.
Es ist immer ratsam, eine praktische Überprüfung der tatsächlichen und schwersten Einsatzbedingungen durchzuführen, um alle Parameter zu berücksichtigen, die die Wärmeübertragung in der spezifischen Anwendung beeinflussen können.

 

2) WAHL DES KÜHLKÖRPERS

Um einen Kühlkörper auszuwählen, müssen Sie die folgenden Parameter kennen:

  • Maximale Verlustleistung des Halbleiterbauelements (Watt)
  • Maximal zulässige Temperatur für die Kupplung des Geräts und seinen Wärmewiderstand
  • Maximale Umgebungstemperatur
  • Art des Luftstroms am Kühlkörper

 

Die Grundformel lautet:

1)    Rtja = Rtjc + Rtcd + Rth

 

wobei:

Rtja der gesamte Wärmewiderstand der Kupplung-Umgebung ist
Rtjc der Wärmewiderstand zwischen Kupplung und Gehäuse ist (vom Hersteller bereitgestellt)
Rtcd der Wärmewiderstand des Gehäusekühlkörpers ist (aufgrund des Kontakts zwischen dem Gerät und dem Kühlkörper, insbesondere aufgrund von Isolierfolien oder zwischengeschaltetem Fett)
Rth der Wärmewiderstand des Kühlkörpers aus dem Katalog ist

 

Die zweite zu verwendende Formel lautet:

2)   Rtja = Tjm – TaP

wobei: Tjm die maximale Temperatur der Kupplung ist, die vom Konstrukteur des Geräts akzeptiert wird (in erster Linie die vom Halbleiterhersteller angegebene).
Ta die maximale Umgebungstemperatur ist.
P die Leistung ist, die in Watt abgegeben werden soll.

 

Von 2) erhält man Rtja, das, wenn in 1) ersetzt wird, ermöglicht, 1) Rth zu erhalten:

 Rth = Rtjc – Rqtc – Rtcd

Dies ist der maximal zulässige Wärmewiderstand für den Kühlkörper.

 

Beispiel

Ausgangsdaten:
Halbleitertyp = T03
Tj max = 150 °C
Ta max = 50 °C
Abzuleitendes P = 5W
Konvektion = natürlich
Rtl = 1° C/W
Rtcd = 0,1° C/W

 

2)   Rtja = Tjm – TaP = Rtja max = 150 – 505 = 20° C/W

 

1)         Rtja = Rtjc + Rtcd + Rth  von dem erhält man  Rth = Rtja – Rtjc – Rtcd

Rth max = Rtja max – Rtjc – Rtcd  =  20 – 1 – 0,1  =  18,9° C/W maximal zulässiger Wert.

 

Der Kühlkörper  Typ S 17 ist in der Lage, die Anforderungen zu erfüllen, da dessen Rth = 16 °C/W beträgt, was weniger als 18,9 ist (maximal zulässiger Wert).

 

3) MESSBEDINGUNGEN

Die Wärmewiderstandswerte der Kühlkörper werden durch Labortests erhalten, die unter folgenden Bedingungen durchgeführt werden:

  1. Matt schwarz eloxierter Kühlkörper
  2. Vertikale Montage in freier Luft mit natürlicher Konvektion
  3. Wärmequelle in einem zentralen Bereich des Kühlkörpers
  4. Direkter Kontakt zwischen Wärmequelle und Kühlkörper unter Zwischenschaltung von Wärmeleitpaste
  5. Messung der Kühlkörpertemperatur unmittelbar unter dem Bereich, in dem die Last aufgebracht wird
  6. Messung der Umgebungstemperatur in 1 m Abstand vom zu prüfenden Kühlkörper

Punkttemperatur-Thermoelemente mit geringer thermischer Trägheit, die in engem Kontakt mit dem Kühlkörper positioniert sind, werden zur Erfassung von Temperaturen verwendet. Der Kühlkörper wird in einer Umgebung mit ruhiger Luft mit einer konstanten und kontrollierten Temperatur aufgestellt und an einen Träger gehängt, um nicht mit Gegenständen in Kontakt zu kommen, die die Wärmeübertragung an die Umgebung stören würden.

 

4) OBERFLÄCHENBESCHAFFENHEIT

Die Oberflächenbeschaffenheit des Kühlkörpers beeinflusst hauptsächlich die Ableitung durch Strahlung.
Die gezeigten Daten beziehen sich auf matte schwarze oxidierte Kühlkörper.
Bei glänzenden oder rauen Oberflächen verringert sich der Wirkungsgrad des Kühlkörpers und der Wärmewiderstand erhöht sich um 10%.

 

5) BELÜFTUNG

Der Übergang von der natürlichen zur erzwungenen Konvektion wird die Leistung des Kühlkörpers verbessert und der Wärmewiderstand variiert wie in Abb. 1 beschrieben.

 

6) LÄNGE DES KÜHLKÖRPERS

Der Wärmewiderstand nimmt mit zunehmender Länge ab, jedoch nicht linear. Ein typischer Verlauf ist in Abb. 2 beschrieben.

 

7) TEMPERATURANSTIEG

Der Wärmewiderstand nimmt mit zunehmendem Temperaturanstieg gegenüber der äußeren Umgebung ab. Bei Labortests werden Anstiege von 60°C und eine Umgebungstemperatur von 25°C berücksichtigt.
Die Variabilität von Rth mit Temperaturanstieg variiert auch von einem Profil zum anderen, und daher ist es nicht möglich, genaue Angaben über den Einfluss dieses Parameters zu machen.

 

Dati tecnici VENTILAZIONE - LUNGHEZZA DEL DISSIPATORE

 

8) MONTAGE DES KÜHLKÖRPERS

Die Einbaulage beeinflusst den Wärmewiderstand des Kühlkörpers.
Die effizienteste Einbaulage ist die mit vertikalen Lamellen.
Jede andere Positionierung ist abwertend. Insbesondere für die horizontale Einbaulage muss eine Zunahme von Rth um 20% berücksichtigt werden.

 

9) SONDERPRODUKTE, BEARBEITUNGEN UND AUSFÜHRUNGEN

  • Spezialprodukte: Nach der Entwicklung des Produkts werden dem Produktionsbereich kontinuierlich neue Profile hinzugefügt. Kommerzieller Dienst Gerne aktualisieren wir Sie diesbezüglich, wenn Sie spezielle Anforderungen haben. Auf Anfrage können Kühlkörper und Spezialprofile nach Kundenwunsch entwickelt werden.
  • Material: Sofern nicht anders angegeben, bestehen die im folgenden Katalog beschriebenen Produkte aus Aluminium.
  • Lieferzeit: Es steht ein beträchtlicher Rohstoffbestand zur Verfügung, der eine schnelle Reaktion auf Kundenanfragen ermöglicht.
  • Mechanische Bearbeitungen: Der Bearbeitungszyklus vom Material bis zum ersten Endprodukt wird innerhalb des Unternehmens mit einer Vielzahl von numerisch gesteuerten Maschinen durchgeführt, die ein hohes Maß an mechanischer Präzision und Oberflächenbeschaffenheit gewährleisten. Es können Ableitungseinheiten bis zu einer maximalen Länge von 1600 mm hergestellt werden. Bearbeitungen an allen drei Achsen können durchgeführt werden.
  • Profile auf Länge geschnitten: Auf Anfrage können extrudierte Stangenteile der verfügbaren Profile zugeschnitten geliefert werden.
  • Ausführung: Auf Kundenwunsch kann das Produkt mit folgenden Ausführungen geliefert werden:  
    • schwarz eloxiert
    • auf Anfrage mit Farbe eloxiert
    • Alodin (1000/1200, transparent/gelb)
    • gebeizt
    • roh
    • sandgestrahlt und gebeizt

 

10) VERWENDUNGSHINWEIS

  • Für ΔT über 40°C ist die Verwendung von schwarz eloxierten Kühlkörpern vorzuziehen. Nach Möglichkeit wird empfohlen, Kontaktflächen aus stromführendem Metall zu verwenden.
  • Montieren Sie den Kühlkörper so, dass die Lamellen vertikal und von Teilen entfernt sind, die den Luftstrom abschirmen oder einschränken könnten.
  • Bei einem rechteckigen Kühlkörper ist es ratsam, die kürzere Seite vertikal zu montieren. In jedem Fall müssen die Lamellen vertikal sein.
  • Bei mehreren Geräten auf demselben Kühlkörper ist es ratsam, die Geräte nach unten und nicht symmetrisch zu verteilen.
  • Kühlkörper mit einem Längen-/Basisverhältnis höher als 4 müssen praktisch kontrolliert werden, da Turbulenzphänomene auftreten können, die den normalen Wärmeaustausch verändern können.

 

11) TECHNISCHE UNTERSTÜTZUNG

Das technische Büro von Ellediesse steht für technische Informationen zum Produkt und seiner bestmöglichen Verwendung zur Verfügung.

 

12) TECHNISCHE DATEN – UMRECHNUNGSFAKTOREN

 

  • MATERIALIEN FÜR DEN BAU DER KÜHLKÖRPER (siehe Abb. 3)
    MATERIALIEN FÜR DEN BAU DER KÜHLKÖRPER

 

  • UMRECHNUNGSFAKTOREN (siehe Abb. 4)
    UMRECHNUNGSFAKTOREN

 

 

13) HAFTUNG DES PRODUKTS

Wir möchten die Kundschaft darauf hinweisen, dass die Informationen im Katalog nach Treu und Glauben zur Verfügung gestellt werden und als zuverlässig und genau anzusehen sind. Der Kunde ist dafür verantwortlich, die praktische Verwendung des Produkts stets zu überprüfen, da Ellediesse nicht weiß, wie es verwendet wird. Daher müssen dieKunden, die die Verantwortung dafür übernehmen, Ellediesse-Produkte auf die von ihnen festgelegten Verwendungszwecke zu testen.
Ellediesse kann keine Garantie für die Verwendung und praktische Anwendung des Produkts für eine bestimmte oder generische Verwendung geben und kann daher nicht für Unfälle oder Schäden verantwortlich gemacht werden, die während der Verwendung des Produkts auftreten können. Was in diesem Katalog angegeben wird, ist für Ellediesse nicht verbindlich, da die Produkte ständig aktualisiert werden, um der technologischen Entwicklung und den Marktanforderungen zu entsprechen.
Die Lieferbedingungen und die geltenden Beschränkungen sind in den von Ellediesse geltenden Allgemeinen Verkaufsbedingungen festgelegt.

 

FLACHHEITSTOLERANZEN BEI EXTRUDIERTEN PROFILEN

(Dieses Dokument bezieht sich auf UNI EN 755-9 Absatz 4. 3)

Konvexität und Konkavität sollten wie in der folgenden Abbildung gezeigt gemessen werden.

Die maximal zulässige Abweichung der Konvexitätskonkavität für Voll- und Hohlprofile muss den Angaben in der Tabelle entsprechen

FLACHHEITSTOLERANZEN BEI EXTRUDIERTEN PROFILEN
Breite W Versatz F
Wandstärke t <= 5		 Versatz F
Wandstärke t > 5
> von <= von
0 30 0,3 0,2
30 60 0,4 0,3
60 100 0,6 0,4
100 150 0,9 0,6
150 200 1,2 0,8
200 300 1,8 0,9
300 400 2,4 1,2
400 500 3 1,6
500 600 3,6 2,4
600 800 4 3

 

N.B.
Bei Voll- oder Hohlprofilen mit einer Breite W von mindestens 150 mm darf die lokalisierte Abweichung F1 nicht größer als 0,7 mm pro 100 mm Breite W1 sein.
Die Toleranzen, die in der Zeichnung an genauen Stellen angegeben sind, müssen angegeben oder mit der technischen Stelle vereinbart werden.