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ओवरहीटिंग आपके उपकरणों के लिए समस्याग्रस्त है; इसलिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों या इसी तरह के ताप स्रोतों के तापमान को नियंत्रित करने के लिए गर्मी हटाना महत्वपूर्ण है।
हीट सिंक का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में वातावरण में ऊष्मा ऊर्जा को सोखने और आपके उपकरणों को ठंडा करने के लिए किया जाता है। लेकिन वास्तव में हीट सिंक क्या है और यह कैसे काम करता है?
इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और प्रणालियों में गर्मी कैसे उत्पन्न होती है
आधुनिक युग में हम इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम और गैजेट्स से घिरे हुए हैं। मोबाइल संचार प्रणालियों के लिए माइक्रोप्रोसेसर चिप से बेस ट्रांसीवर स्टेशन (बीटीएस) तक, इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों को संचालित करने के लिए विद्युत शक्ति की आवश्यकता होती है।
जबकि उस शक्ति में से कुछ का उपयोग उपकरण के संचालन के लिए किया जाता है, बाकी का क्षय हो जाता है (उपकरण की दक्षता के आधार पर), ज्यादातर गर्मी के रूप में।
हालाँकि, उपकरणों के लघुकरण के कारण, इलेक्ट्रॉनिक उपकरण गर्मी जमा नहीं कर सकते हैं और इस ऊष्मा ऊर्जा को पर्यावरण में डुबोने की आवश्यकता है। इस प्रयोजन के लिए, हीट सिंक का अक्सर उपयोग किया जाता है।
हीट सिंक क्या है?
एक हीट सिंक एक गर्म इलेक्ट्रॉनिक उपकरण पर लगाया जाने वाला एक हिस्सा है जो चालन के माध्यम से इसकी गर्मी को अवशोषित करता है और फिर इस ऊर्जा को संवहन और विकिरण के माध्यम से परिवेशी वातावरण में फेंकता है। हीट सिंक की एक सामान्य संरचना नीचे दी गई है:
इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि एक न्यूनतम इंटरफ़ेस और तापीय प्रवाहकीय सामग्री गर्मी पैदा करने वाले स्रोत और हीट सिंक को जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है ताकि गर्मी अंदर जमा न हो सके उपकरण। हीट सिंक को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि गर्मी हटाने के लिए उपकरणों को कम तापीय प्रतिरोधी पथ प्रदान किया जा सके।
हीट सिंक मैकेनिज्म
हीट सिंक ऊष्मीय रूप से प्रवाहकीय सामग्रियों से बने होते हैं, आमतौर पर एल्यूमीनियम (तापीय चालकता: 237 W/m K)। चांदी और सोने जैसी अन्य तापीय प्रवाहकीय सामग्रियों की तुलना में एल्यूमीनियम कम लागत वाली धातु है।
एक अपेक्षाकृत छोटे इलेक्ट्रॉनिक आवरण से निकलने वाली ऊष्मा को चालन के माध्यम से एक सपाट धातु की प्लेट द्वारा अवशोषित किया जाता है। आचरण को अक्सर लागू करके सुविधा प्रदान की जाती है ऊष्ण पेस्ट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस के बाहरी आवरण और हीट सिंक के बीच। यह उच्च ऊष्मीय प्रवाहकीय पेस्ट के साथ उचित शारीरिक संपर्क सुनिश्चित करता है।
अपेक्षाकृत छोटे इलेक्ट्रॉनिक आवरण से निकलने वाली ऊष्मा चालन के माध्यम से बड़ी ऊष्मा सिंक सतह पर फैलने के लिए होती है।
हालाँकि, ऊष्मा स्रोत का एक छोटा सतह क्षेत्र ऊष्मा सिंक के एक बड़े सतह क्षेत्र के साथ भौतिक संपर्क में आने पर ऊष्मा ऊर्जा को फैलने वाले ताप प्रतिरोध का सामना करना पड़ता है। यही कारण है कि हीट सिंक की बेस प्लेट की उपयुक्त संपर्क मोटाई का चयन करके प्रसार प्रतिरोध को नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है।
न्यूनतम प्रसार प्रतिरोध वाला हीट सिंक यह सुनिश्चित करता है कि बेस प्लेट और पंखों पर गर्मी लगभग समान रूप से वितरित हो। इस प्रकार, हीट सिंक के सतह क्षेत्र का कुशलता से उपयोग किया जाता है। हालाँकि, प्रसार प्रतिरोध की गणना करना इस लेख के दायरे से बाहर है।
हीट सिंक बेस प्लेट के दूसरी तरफ, गर्मी के थर्मल संवहन के लिए बढ़ी हुई सतह क्षेत्र प्रदान करने के लिए कई धातु पंखों का उपयोग किया जाता है। पंखों को एक साथ बहुत पास नहीं रखा जाता है क्योंकि यह द्रव की क्षमता को बाधित कर सकता है, अर्थात, हवा, ज्यादातर मामलों में, गर्मी को नष्ट करने के लिए पंखों के बीच स्वतंत्र रूप से प्रवाह करने के लिए।
प्राकृतिक बनाम। जबरदस्ती ठंडा करना
हीट सिंक बेस पर समान रूप से फैली हुई गर्मी प्राकृतिक संवहन या मजबूर वायु संवहन का उपयोग करके परिवेशी वायु में गर्मी फेंकने के लिए पंखों द्वारा प्रदान किए गए पूरे सतह क्षेत्र का उपयोग करती है।
प्राकृतिक संवहन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें परिवेशी वायु द्रव के प्राकृतिक प्रवाह का उपयोग करके ऊष्मा सिंक पंखों से ऊष्मा ऊर्जा को दूर करती है, अर्थात बाहरी स्रोत के माध्यम से दबाव नहीं डालती। इस प्रक्रिया में द्रव के अणुओं का प्रवाह या गति धीमी होती है।
ताप विनिमय के लिए मजबूर संवहन विधि में, एक धौंकनी या पंखे का उपयोग ताप सिंक के पंखों पर सतह के माध्यम से द्रव प्रवाह की गति को बढ़ाने के लिए किया जाता है। या तो एक डीसी या पीडब्लूएम प्रशंसक इस्तेमाल किया जा सकता है।
बढ़े हुए एयरफ्लो के परिणामस्वरूप हीट सिंक से अधिक गर्मी दूर हो जाती है। आमतौर पर, मजबूर संवहन का उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां बहुत अधिक ताप शक्ति को हटाने की आवश्यकता होती है, या एक डिजाइन में एक छोटा ताप सिंक अनिवार्य होता है।
संवहन के साथ-साथ हीट सिंक से हीट रेडिएशन भी हीट सिंक से हीट को दूर करने में काफी मददगार होता है। आमतौर पर, हीट सिंक काले रंग के होते हैं, जिससे उनकी थर्मल विकिरण क्षमता बढ़ जाती है।
हीट सिंक आपके डिवाइस को ठंडा और चालू रखते हैं
इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के विश्वसनीय संचालन के लिए हीट सिंक एक आवश्यक गैजेट है। उनके बिना, हमारे उन्नत स्मार्टफोन, उच्च-शक्ति वाले कंप्यूटर और यहां तक कि एलईडी लाइट भी अधिक गरम होने के कारण काम नहीं करेंगे।
