熱放射層による熱放射層による熱源の放射冷却につい熱源の放射冷却につい

てて

熱伝導と熱放射の関係　（水道で例えると・・・）　　熱伝導と熱放射の関係　（水道で例えると・・・）　　

水源

（

熱

水源

（

熱

源

）

源

）

蛇口（熱放射率）　　　　　細い＝熱放射率が小さい

水流は少ない水流は少ない（放熱しにくい）（放熱しにくい）

蛇口が細ければ、水道管がいくら太くても蛇口が細ければ、水道管がいくら太くても水の流れる量は少ない水の流れる量は少ない

水道管の太さ水道管の太さ（熱伝導率）（熱伝導率）

いくら熱伝導率が高くても、熱放射率が低いと、放熱されない！！いくら熱伝導率が高くても、熱放射率が低いと、放熱されない！！

つまりつまり

・従来は熱伝導が重要視されていたが、・従来は熱伝導が重要視されていたが、　最近になって熱放射が注目され始めてきた。　最近になって熱放射が注目され始めてきた。　　　　→→熱放射率が高い素材が必要。熱放射率が高い素材が必要。

領域Ⅰ 領域Ⅱ

放熱に影響する熱伝導材の物性放熱に影響する熱伝導材の物性

【 A】熱源（ LEDや IC、筺体）から空気への放熱【 A】熱源（ LEDや IC、筺体）から空気への放熱

＜計算方法＞（１）樹脂被膜層の温度（放射面温度）Ｔ２の実験値を　　　　Ｑｒ +ｃ＝（ｈｒ +ｈｃ）・Ａ・（Ｔ２－Ｔ３）に入力し、Ｑｒ +ｃを求めた。　　　周囲温度Ｔ３＝２３℃であったので、それを入力した。（２）Ｑｒ +ｃの数値を一旦Ｑに入力する。（３）Ｑの数値を用いて式；Ｑ＝ λ・（Ａ /Ｌ）・（Ｔ１－Ｔ２）からＴ１を求める。（４）Ｑの数値をＱ＝Ｑｒ +ｃ　になるように、Ｑを変更する。（５）最終のＴ１（熱源温度）が解答である。（６）樹脂被膜層厚み； L＝７８０ μとした。（７）樹脂被膜層の放射率 εを０．５から０．９に向上させて計算した。（８）樹脂被膜層の熱伝導率 λを０．１７から０．９１２に向上させて計算した。（９）放射放熱 Qｒの方が対流放熱 Qｃよりも大きく 2倍となった。　　　放熱総量； Qｒ +ｃ＝ Qr＋ Qｃ

Q Qr+c T1 T2 T3 λ Ｌ Ａ Ｈ ε ｈｒ ｈｃ Qr Qc

　 放射 自然対流

放射放熱

対流放熱

発生熱量

放散熱量

熱源温度

放射面温度

周囲温度

熱伝導率

熱伝導厚み

断面積

断面直径

放射率 熱伝達率 熱伝

達率 　

Ｗ Ｗ ℃ ℃ ℃Ｗ／ｍＫ ｍ ㎡ ｍ 　 Ｗ /㎡Ｋ Ｗ /

㎡Ｋ W W

254.96

254.9653

61.16982

60 23 0.170.0007

81

1.1286

0.53.527564829

3.36339

130.5199

124.4454

257.1

257.1018

50.91109

50.7 23 0.950.0007

81

1.1286

0.912

6.153077568

3.128576

170.4402

86.66155

【 B】熱源の放射冷却原理；

①熱源（ LED、 IC、筺体）の表面に熱放射層（塗装被膜）を設ける。②熱放射層（塗装被膜）の熱伝導率がいくら高くても、熱源と被膜層の温度　が同一になるだけで、空気には熱は出てゆかない。　空気の熱伝導率が０．０２５W／ｍ Kと、あまりにも低いからである。③熱源の温度は熱放射と対流のみで下げることが出来る。　塗装被膜の熱伝導率は０．１７W／ｍ K以上あれば　それ以上大きくてもあまり効果はない。④しかし塗装被膜表面の熱放射率は０．５から０．９に向上しただけで、　放射による冷却は自然対流の２倍になる。　放射による冷却がいかに大きな割合を占めるかが計算式と実測により　確認できる。⑤従来は放射による冷却は小さいと思われていた。　しかし実測と計算はこの定説が間違っていることを証明している。

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