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Luftkühlkörper

Luftkühlung

Luftkühlung ist die am meisten verbreitete Art der Kühlung von elektronischen Bauelementen.

Luftkühlung ist auch die kostengünstigste Art Bauteile zu kühlen solange die Leistungsdichte der Bauelemente nicht zu groß ist.

Bei Luftkühlung unterscheidet man zwei Arten: 

a) Natürliche Konvektion

Natürliche oder freie Konvektion entsteht durch Dichteunterschiede infolge von Temperaturunterschieden in der Umgebungsluft des Kühlkörpers. Durch diese Temperaturgradienten entsteht ein sogenannter Kamineffekt der eine Luftströmung zwischen den Finnen hervorruft. Neben dem Wärmetransport durch die Luft spielt bei natürlicher Konvektion auch die Strahlung eine wesentliche Rolle. Schwarze Körper strahlen dabei besser als Aluminium ohne Oberflächenbehandlung. Natürliche Konvektion ist auf Grund der geringen Kühlwirkung kaum für die Leistungselektronik geeignet.

b) Forcierte Konvektion 

Bei der forcierten Konvektion werden die energiehaltigen Gasteilchen durch Luftumwälzung schneller von den Finnen des Kühlkörpers entfernt. Je höher die Luftumwälzung desto höher ist auch die Entwärmung des Kühlkörpers. Weiters spielt bei forcierter Kühlung im Gegensatz zur natürlichen Konvektion die Lage des Kühlkörpers keine Rolle. Entscheidend für die Kühlwirkung ist neben der Luftgeschwindigkeit auch die Größe der Oberfläche des Kühlkörpers, d.h. je mehr Finnenoberflächen der forcieren Konvektion ausgesetzt sind, desto besser ist die Kühlwirkung.

Luftkühler unterscheidet man durch verschiedene Herstelltechniken.

Nachfolgende Tabelle zeigt die Effizienz der einzelnen Herstelltechniken.


Kühlkörper Vergleichsliste:

 Gelötete KupferkühlkörperAluminium Bonded Fin KühlkörperStrangpress KühlkörperDruckguss Kühlkörper
Effizienzhöchstehochmittelgering
Kostenhöchstehochmittelgering
Werkzeugkostenniedrigmittelmittelhöchste
Optimale Produktionsmengegering bis mittelgering bis mittelgrosshöchste
Fin aspect ratiobis 50bis 50bis 10bis 10
Platzbedarfgeringstergeringmittelgross
Design Flexibilitäthöchstehöchstemittelgeringste