خنک کننده یا گرماگیر که در اصطلاح فنی به آن هیت سینک می گویند. این قطعه در تولید تجهیزات متنوع برای کمتر کردن گرمای تولیدی منبع و کنترل حرارت استفاده می شود. حرارت تولید شده در اثر تبادل انرژی در بعضی از قطعات باعث خرابی و سوختن محصول می شود به همین دلیل مهندسان طراح و مصرف کنندگان این تجهیزات باید بداند که هیت سینک چیست و چه کاربردی دارد؟ هیت سینک به طور فراوان در تولید وسایل الکترونیکی که قطعات حساس نسبت به افزایش دما دارند، استفاده می شود. این قطعه حرارت و گرمای تولید شده را جذب می کند و به تدریج از خود تخلیه می کند و به این طریق حرارت محصول را کنترل می کنند.
فهرست محتوا
هیت سینک‌ها کجا نصب می‌شوند؟
این قطعات که از جنس های متنوعی ساخته می‌شوند و دارای اشکال متفاوتی هستند بر روی مواردی مانند تجهیزات روشنایی مانند انواع LED پاور و خطی و .. یا لامپ و یا انواع قطعات الکترونیک و. نصب می‌شوند. در زیر به این موارد اشاره شده است:
- انواع پردازنده مرکزی CPU و پردازنده گرافیکی GPU پردازش‌گر Processor
- انواع منبع تغذیه، آداپتور، پاور صنعتی سوئیچینگ، ترانس
- لیزرهای توان بالا
- تجهیزات روشنایی مانند LED پاور، لیزری، پروژکتور و..
- قطعات الکترونیک و لوازم و بردهای الکترونیک و ماژول، سیستم‌های صوتی، اینورتر
ساختار هیت سینک
جنس هیتسینک به مقدار گرمایی که باید دفع کند و هزینه ای که باید برای ساخت هیتسینک پرداخته شود، بستگی دارد. این قطعه باید از ماده ای که هدایت کننده حرارتی خوبی داشته باشد، ساخته شود و فلزات بهترین گزینه برای این کار می باشند. اما از هر فلزی نمی توان در ساخت آن استفاده کرد به عنوان مثال:
در بین فلزات، طلا یکی از بهترین گزینه ها است، اما به دلیل گران بودن طلا مناسب ساخت هیتسینک نیست. یکی دیگر از فلزات مس می باشد اما مس هم به دلیل داشتن پگالی زیاد و عدم انعطاف زیاد در شکل پذیری، باعث می شود تا مس هم گزینه مناسبی برای ساخت نباشد.
فلزی که برای ساخت هیت سینک مناسب است آلومینیوم است. زیرا آلومینیوم هم فلزی است که چگالی کم دارد و سبک است، قیمت مناسب و ارزان دارد. همچنین انعطاف و شکل پذیری خوبی هم دارد. آلومینیوم رطوبت را جذب نمی کند، ترک نمی خورد و پاره یا شکافته نمیگردد، همینطور نسبت به خوردگی خیلی مقاوم است. آلومینیوم فلزی سبک و ارزان است که شکل پذیری خوبی دارد و به طور گسترده ای در ساخت هیت سینک به کار برده می شود. در اصل هیت سینک آلومینیومی بهترین گزینه برای تولید کنندگان سیستم های الکتریکی و …است.
قبل از ساخت هیت سینک های مدرن امروزی، تولید کنندگان در صنایع الکترونیک با نصب ورق و شمش آلومینیوم در کنار برد، دستگاه را خنک می کردند. با گذشت زمان با استفاده از ایجاد کانال های هوایی و آبی در هیت سینک ها، روش های جدیدی برای خنک کردن برد ها انجام شد. فاصله پره ها و قطر و شکل ظاهری و سایر ویژگی ها مواردی هستند که در نوع طراحی و انتخاب مطرح می شوند. معمولا جهت تبادل بهتر حرارت، بین قطعات و هیت سینک از خمیر سیلیکون استفاده می شود.
انواع هیت سنک بر اساس عملکرد:
اگر قصد خرید هیت سینک و یا استفاده از آن را دارید باید با انواع هیت سینک هم آشنایی داشته باشید. پس می توان هیتسنک ها به دو دسته کلی تقسیم کرد:
هیت سینک فعال:
مدل فعال معمولا از فن برای انتقال حرارت استغاده می کند. مزیت نوع فعال این است که کارایی بسیار خوبی دارد اما داشتن اجزای متحرک و قیمت زیاد از معایب آن ها است.
هیت سینک غیر فعال:
مدل غیر فعال اجزای مکانیکی ندارد و انتقال حرارت در آن ها از طریق فین ها و با استفاده از فرآیند همرفت انجام می شود. این نوع قطعه در وسایلی مانند لامپ های ال ای دی استفاده می شود.
هیت سینک ترکیبی:
برخی از هیت سینک هایی که در تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند، هم ویژگی های هیت سینک فعال و هم ویژگی غیرفعال را دارند.
انواع Heat Sink بر اساس روش تولید
برای تولید هیت سینک هم مثل بسیاری از تجهیزات دیگر روش های بسیار متعددی وجود دارد که از رایج ترین آن ها می توان موارد زیر را نام برد:
- ماشینکاری CNC
- فورجینگ
- ریخته گری دایکست
- اکستروژن
نقش هیت سینک در LED
یکی از مهمترین قطعات لامپ ال ای دی قسمت خنک کننده آن است. بر خلاف تصور اشتباه بسیاری مبنی بر اینکه لامپ ال ای دی از خود حرارت تولید نمی کند، این قطعه مانند دیگر قطعه های نیمه هادی هنگام عبور جریان، از خود حرارت تولید می کند که در صورت عدم توجه به این حرارت، تاثیر بدی بر روی عمکرد دیود نورانی می گذارد.
در مورد LED نکته اینجاست که این تاثیر پس از مدتی خود را نشان خواهد داد و در روز اول مصرف کننده متوجه چیزی نمی شود. تولید کنندگان ال ای دی در کاتالوگ فنی محصولات خود حداکثر دمای قابل تحمل توسط چیپ LED را ذکر می کنند که اگر این محدوده دما رعایت نشود باعث افت نور و تغییر رنگ خروجی لامپ می گردد. از طرف دیگر طراحی نامناسب محصول از لحاظ مدیریت گرمایی باعث می گردد که دمای کاری درایور لامپ افزایش یابد و تاثیر منفی آن کاهش طول عمر لامپ می باشد. اما یک نکته بسیار مهم این است که: لامپ ال ای دی به خنک کننده نیاز دارد، پس اگر مشاهده کردید که بدنه لامپی داغ نمی شود و حرارت درون آن توسط هیت سینک به بیرون منتقل نمی شود مطمئن باشید که این لامپ دارای طول عمر بالایی نخواهد بود و به مرور زمان میزان و رنگ نور خروجی آن تغییر می کند، گرچه گرم شدن بدنه نیز به تنهایی دلیل قطعی و کافی برای خوب بودن کیفیت لامپ نمی باشد.
نقش هیت سینک وال واشر
وال واشر مجهز به هیتسینک، یک نوع تکنولوژی نسبتا نوین و کاربردی در صنعت نورپردازی است که با قرار گرفتن چندین منبع نور در کنار هم که معمولا LED است، تشکیل می شود. در حقیقت وال واشر یک جایگزین خوب واسه پروژکتور است. وال واشر شامل چهار قسمت اصلی میباشد که عبارت است از:
- LED
- درایور
- بدنه وال واشر
- لنز جهت پخش نور یا تمرکز آن در مکان مورد نظر
در هیت سینک وال واشر یا همان بدنه برای انتقال دادن حرارت از فلز آلومینیوم استفاده میگردد. به دلیل اینکه حرارت را به خوبی جذب کرده و در زمان کوتاهی خنک می شود. روش کار به این شکل است که بدنه ی آلومینیومی را با بخش زیرین LED تماس می دهند تا حرارت تولیدی در سمت چیپ ال ای دی را جذب نموده و به خارج از آن انتقال بدهد. همینطور وزن و سطح هیت سینک وال واشر یک عامل تاثیرگذار در تعیین کیفیت وال واشر است. چون اگر هیت سینک سبک و نازک باشد و سطح تماس کمتری با هوا داشته باشد به همان نسبت گرمای بیشتری درون LED باقی می گذارد و طول عمر آن نیز کم میشود.
نکته قابل بررسی در این مقاله این است که محصولات یزد نور مانند: وال واشر ال ای دی، پنل ال ای دی توکار و… در ساخت آن ها از هیتسینک آلومینیومی بسیار با کیفیت استفاده می شود که طول عمر و کیفیت محصولات روشنایی یزدنور را تضمین می کند.
