Kühlkörperberechnung nach Forumartikel

[nefada (Gast)]

Hi,
ich arbeite gerade mit 
https://www.mikrocontroller.net/articles/K%C3%BChlk%C3%B6rper

im Kapitel "Bauteil mit Kühlkörper" heißt es:

Das oft verwendete TO220 Gehäuse hat ca. 1cm^2 Kühlfläche. Wird ein 
Kühlkörper ohne Wärmeleitpaste aufgeschraubt und entsteht dabei ein 
angenommener Luftspalt von 10µm, hat dieser einen Wärmewiderstand von 
ca. 4K/W! Mit Wärmeleitpaste sind es rein rechnerisch nur 1/150tel, also 
etwa 0,026 K/W. Real muss man jedoch eher mit 0,5-1K/W rechnen.

Mir gelingt es leider nicht das nachzuvollziehen, wohl auch weil ich die 
Einheiten der darüber stehende Tabelle "Wärmeleitfähigkeit
[W/(m*K)]" nicht zuordnen kann. Ich möchte wissen welchen Rth bei x²mm 
Kühlfläche mit/ohne Paste auftritt.

Danke
nefada

[Hmmm (Gast)]

http://de.m.wikipedia.org/wiki/Wärmeleitfähigkeit

Von dort:
"Die Wärmeleitfähigkeit ist temperaturabhängig und hat die SI-Einheit 
Watt pro Meter und Kelvin. Ihr Kehrwert ist der spezifische 
Wärmewiderstand.

Praktisch gesehen ist die Wärmeleitfähigkeit die Wärmemenge (in 
Wattsekunde, Ws), die in 1 s durch eine 1 m dicke Stoffschicht der 
Fläche 1 m2 fließt, wenn der Temperaturunterschied 1 K ist. Die 
ungekürzte Einheit ist also Wattsekunde mal Meter pro Quadratmeter, 
Kelvin und Sekunde."

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> nefada schrieb:
> Ich möchte wissen welchen Rth bei x²mm
> Kühlfläche mit/ohne Paste auftritt.
In deinem Text oben schreibst du doch schon Zahlen.

Ansonsten kann man dafür keine genauen Zahlen angeben, weil der 
Wärmeübergang in beiden Fällen stark von der Spaltbreite anhängt.
Diese wiederum ist abhängig von der Oberfächenqualität (Sauberkeit, 
Rauhigkeit und Ebenheit der Flächen).

Bei perfekt planen Flächen mit perfekt polierter Oberfläche bräuchte man 
keine Paste. Da würde der Spalt gegen Null gehen und so keinen relvanten 
Wärmewiderstand verursachen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Ansprengen

Am Ende spielt auch noch Flächenpressung eine Rolle. Bei aureichend 
großem Druck verformen sich die Unebeheiten und die Teile werden kalt 
verschweißt.
Ds geht mit weichem Aluminium ganz gut oder auch mit verzinnten 
Oberflächen.
Dann wäre der Wärmewiderstand auch minimal.
Gruß Öletronika

[Wolfgang (Gast)]

nefada schrieb:
> Mir gelingt es leider nicht das nachzuvollziehen, wohl auch weil ich die
> Einheiten der darüber stehende Tabelle "Wärmeleitfähigkeit
> [W/(m*K)]" nicht zuordnen kann.

Für den Wärmewiderstand zwischen Gehäuse und Kühlkörper spielt die 
Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleistpaste kaum eine Rolle. Entscheidend ist 
der unterschiedliche Wärmeübergangswiderstand 
Gehäuse-Luftspalt-Kühlkörper bzw. Gehäuse-Paste-Kühlkörper.

Die Einheit für die Wärmeleitfähigkeit ist W/(m*K). Multipliziert mit 
der Schichtdicke und dividiert durch die Fläche wird daraus eine 
vielleicht leichter verständlich Größe mit der Einheit

W/(m*K) * m / m²= W/K

die beschreibt, welche Wärmeleistung bei einer bstimmten 
Temperaturdifferenz durchfließt.