هیت سینک چیست؟ کاربرد هیت سینک در لامپ ال ای دی

هیت سینک نوعی پروفیل آلومینیومی می‌باشد که بارزترین ویژگی آن انتقال گرما و خاصیت خنک کنندگی است. هیت سینک می‌تواند طول عمر دستگاه و یا قطعه مورد نظر شما را سال ها افزایش دهد. در این مقاله از سایت رایکا درباره انواع هیت سینک و کاربرد آن در لامپ های ال ای دی توضیحاتی را شرح می‌دهیم.

هیت سینک چیست؟

هیت سینک (Heat Sink) که از دو کلمه هیت (Heat) به معنای حرارت و سینک (Sink) به معنای فرو رفتن و پایین آوردن تشکیل شده است، نوعی مبدل حرارتی می‌باشد که حرارت تولید شده در محصولات الکترونیکی و مکانیکی را انتقال می‌دهد و معمولا برای تجهیزاتی نصب می‌شود که هنگام عبور جریان برق (جریان الکتریکی) حرارت از خود تولید می‌کنند و با پراکنده کردن حرارت تولید شده، دما را در محصول مورد نظر کنترل می‌کند.

هیت‌سینک‌ها در طرح ها و اندازه ها و جنس های مختلفی تولید می‌شوند. شکل ظاهری هیت سینک طوری طراحی شده است که دارای تعداد زیادی پره ی بلند است؛ گاهی حتی روی این پره ها نیز آج هایی می‌گذارند تا سطح تماس این مبدل حرارتی با هوا بیشتر شود. فاصله ی این پره ها، قطر آن ها و شکل ظاهریشان، در عمل‌کرد آن ها تاثیرگذارند.

کاربرد Heat Sink

هیت سینک ها برای جذب و پخش کردن گرمای زیادی که توسط انواع مختلف وسایل الکترونیکی و مکانیکی تولید می‌شوند استفاده می‌گردد. در واقع، هر نوع سیستمی که به خاطر عملکرد طبیعی خود گرما تولید می‌‌کند، از وسایلی مثل Heat Sink برای دفع گرما کمک می‌گیرد تا اجزای مهم و حیاتی آن خنک بمانند. به عنوان مثال فرایندهایی مثل فرایند مکانیکی، سوختی، الکترونیکی، سایشی، شیمیایی، خورشیدی یا هسته‌ ای گرما تولید می‌نماید.

هیت سینک ها از نظر جنس و شکل در انواع مختلفی تولید می‌شود و بر روی تجهیزات روشنایی، انواع قطعات الکترونیک و … نصب می‌گردد که عبارت اند از:

1. انواع پردازنده مرکزی CPU و پردازنده گرافیکی GPU پردازش‌گر Processor
2. انواع منبع تغذیه، آداپتور ، پاور صنعتی سوئیچینگ، ترانس
3. لیزرهای توان بالا
4. تجهیزات روشنایی مانند LED پاور، لیزری، پروژکتور و..
5. قطعات الکترونیک و لوازم و بردهای الکترونیک و ماژول، سیستم‌های صوتی، اینورتر

انواع هیت سینک بر اساس عملکرد

به دلیل اهمیت استفاده از هیت سینک در قطعات برقی و مکانیکی، مدل های مختلفی از آن ساخته شده است تا بتوان از آن در قطعات مختلف و صنایع گوناگون استفاده کرد و علاوه بر افزایش طول عمر و جلوگیری از خرابی، از وقوع هرگونه حادثه نیز جلوگیری کرد. مبدل حرارتی را می‌توان به سه مدل مختلف و کلی دسته بندی کرد:

هیت‌سینک های فعال (Active):

در این مدل با استفاده از یک فن دمنده باعث انتقال حرارت به بیرون از لامپ و یا قطعه می‌شوند. به دلیل استفاده از فن به این مدل از مبدل ها، هیت سینک فن دار نیز می‌گویند. یکی از معایب این مدل استفاده از قسمت ها و اجزای متحرک زیاد است. اما در عین حال دارای کیفیت بالایی بوده و بسیار خوب عمل انتقال حرارت را انجام می‌دهد. در بازار این مدل از جمله مدل های گران قیمت محسوب می‌شود.

هیت‌سینک های غیرفعال (Passive):

این هیت سینک ها اجزای مکانیکی خاصی ندارند و جهت انتقال حرارت از فین (سطح اضافه) استفاده می‌کنند. این فرایند به واسطه عمل همرفتی صورت می‌گیرد. مزیت این نوع نسبت به سایر هیت سینک ها این است که قطعه متحرک ندارند و قیمت آن ها نیز مقرون به صرفه تر است. ضمن اینکه از لحاظ کیفیتی نیز سطح مناسبی داشته و می‌تواند عمل دفع حرارت را به خوبی انجام دهد.

هیت‌سینک ترکیبی (Hybrid):

برخی از مبدل های حرارتی که در تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، هم ویژگی های هیت سینک فعال و هم ویژگی غیرفعال را دارند. این مدل به مبدل هیبریدی معروف است.

جنس هیت‌سینک

هیت سینک ها با توجه به کارکردی که دارند باید رسانایی حرارتی مطلوبی را دارا باشند که قطعا فلزات بهترین گزینه است. در بین تمامی فلزات، فلز طلا بهترین انتخاب است. اما به دلیل بالا بودن قیمت طلا حتی برای کاربرد های خاص نیز مقرون به صرفه نمی‌باشد. انتخاب بعدی مس است اما این فلز هم به دلیل چگالی بالا و انعطاف پذیری پایین برای ساخت این مبدل حرارتی مناسب نیست.

آلومینیوم به دلیل ارزان قیمت بودن و همچنین مقاومت خوبی که در برابر خوردگی و رطوبت دارد بهترین گزینه برای ساخت هیت سینک محسوب می‌شود. برای ساخت هیت سینک ها از آلومینیوم با عدد اتم 13 استفاده می‌شود. دمای مورد نیاز برای ذوب آلومینیوم 650 درجه‌ی سانتی گراد است و مدت زمان زیادی طول می‌کشد تا آلومینیوم به این دما برسد. از دیگر مزیت های این فلز عدم جذب رطوبت، ترک نخوردن، متورم نشدن، فاسد نشدن و منقبض نشدن است و در مقابل اشعه ی ایکس نیاز به پوشانده شدن ندارد.

انواع هیت سینک از نظر شکل

بسته به اینکه این قطعه Heat Sink قرار است دمای چه چیزی را انتقال دهد یا دمای منتقل شده باید چگونه در سطح هوای مجاور پخش شود، ظاهر آن‌ها متفاوت است. هیت سینک ها در ظاهر با یکدیگر متفاوت هستند و بسته به اینکه در کجا به کار گرفته می‌شوند، تهیه می‌شوند. انواع هیت سینک ها از نظر شکل به دسته بندی های زیر تقسیم می‌شود:

• هیت‌سینک خورشیدی
• هیت‌سینک پروانه‌ای
• هیت‌سینک تیغه‌دار
• هیت‌سینک گوزنی
• هیت‌سینک سوله ای
• هیت‌سینک شانه ای
• هیت‌سینک ناودانی
• هیت‌سینک خطی و …

هیت سینک‌ها به صورت گرد و دایره‌ای و یا مستطیلی یا مربعی می‌توانند برش بخورند و یا دارای ارتفاع زیاد یا کم باشند. همچنین دارای ابعاد مختلف است که طبیعتا بسته به میزان نیاز به خنک کنندگی باید انتخاب و خرید شوند.

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

قیمت هیت‌سینک

قیمت Heat Sink به میزان تحمل دما، جنس، نوع عملکرد، ابعاد، برند و استاندارد تولید آن بستگی دارد.

کاربرد هیت سینک در لامپ های ال ای دی (LED)

یکی از مهمترین قطعات لامپ LED قسمت خنک کننده آن می‌باشد. بیشتر مردم گمان می‌کنند که ال ای دی به کلی از تولید گرما مبرا هستند در حالیکه چنین نیست. این قطعه الکترونیکی همانند سایر قطعات نیمه هادی هنگام عبور جریان، حرارت تولید می‌کند که در صورت عدم مدیریت این حرارت تاثیر بدی بر روی عملکرد دیود نورانی خواهد گذاشت.

حرارت زیاد در لامپ های ال ای دی به فسفر داخلی آن آسیب می‌رساند که همین امر سبب کاهش نور خروجی و در مدت طولانی سبب کاهش عمر ال ای دی می‌شود. به همین دلیل از هیت سینک آلومینیومی در لامپ های ال ای دی استفاده می‌شود.

در صورتی که Heat Sink به وسیله اتصالات درست در کنار برد ال ای دی (LED) قرار بگیرد به صورت کامل گرما و حرارت را جذب خود کرده و به صورت تدریجی، حرارت مورد نظر را از بین برده و تخلیه می‌کند. به بیان دیگر هم می‌توان گفت که ساختار هیت سینک به گونه ای طراحی شده است که با هوا و یا حتی آب می‌تواند تعامل برقرار کرده و حرارت را خارج کند.

خرید لامپ ال ای دی بدون هیت سینک ممنوع!

از آنجایی که معمولا هیت سینک ها از جنس آلومینیوم می‌باشند و به نسبت گران قیمت هستند، تولیدکنندگان با احتیاط و صرفه جویی زیادی از آنها استفاده می‌نمایند، اما به هر حال برای حصول طول عمر مورد نظر محصول، دمای کار باید بر روی نقطه ای تثبیت گردد که از لحاظ دیتاشیت فاکتورهای به کار رفته در آن مجاز باشد که این خود مستلزم طراحی مناسب و علمی و محاسبات دقیق است.

اما یک نکته روشن است؛ لامپ LED به خنک کننده نیاز دارد، پس اگر مشاهده کردید که بدنه لامپی داغ نمی‌شود و حرارت درون آن توسط هیت سینک به بیرون هدایت نمی‌گردد مطمئن باشید که این لامپ دارای طول عمر بالایی نخواهد بود و به مرور زمان میزان و رنگ نور خروجی آن تغییر خواهد کرد، گرچه گرم شدن بدنه نیز به تنهایی دلیل قطعی و کافی برای خوب بودن کیفیت لامپ نمی‌باشد.

هیت سینک وال واشر

وال واشر مجهز به هیت سینک، 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 می‌شود. در حقیقت وال واشر یک جایگزین خوب واسه پروژکتور است. وال واشر شامل چهار قسمت اصلی می‌باشد که عبارت است از:

1. LED
2. درایور
3. بدنه وال واشر
4. لنز جهت پخش نور یا تمرکز آن در مکان مورد نظر

بیشترین کاربرد وال واشرها در تزیینات نمای ساختمان و محوطه ی بیرونی ساختمان هاست. زمانی که LED ها با عبور جریان برق شروع به نوردهی می کنند گرما و حرارت زیادی از خود تولید می‌کنند؛ به همین دلیل از Heat Sink وال واشر برای دفع این گرما استفاده می‌شود. برای این کار بدنه‌ی آلومینیومی وال واشر را با قسمت زیرین LED تماس می‌دهند و بدین صورت حرارت تولید در قسمت چیپ LED توسط هیت سینک وال واشر به خارج منتقل می‌شود.