Zarządzanie ciepłem w urządzeniach elektronicznych

Energooszczędność zmienia wiele w chłodzeniu

Na przykład to, że przy małej mocy wydzielanej nie trzeba wcale specjalnych radiatorów, bo sama obudowa komponentu wystarcza do rozproszenia ciepła lub też kawałek miedzi na płytce drukowanej służy za cały radiator. Chłodzenie za pomocą płytki drukowanej z dużymi płaszczyznami miedzi popularyzuje się też na skutek coraz lepszej dostępności i niższych cen obwodów wielowarstwowych.

W ramach płytki dwustronnej na taki radiator można było sobie pozwolić w mało skomplikowanych układach, gdzie mozaika ścieżek była prosta i zostawało wiele pustego miejsca. W obwodach wielowarstwowych można wszystkie połączenia ukryć na warstwach wewnętrznych, a te skrajne przeznaczyć na chłodzenie.

W przypadku, gdy ciepła jest więcej, można też próbować sięgnąć po laminaty z grubą warstwą miedzi lub oczywiście z rdzeniem metalowym.

Najważniejsze zjawiska negatywne

Na liście najważniejszych zjawisk przeszkadzających w rozwoju rynku wybijają się dwa czynniki: silna konkurencja oraz wysokie ceny rozwiązań wynikające m.in. z wysokich cen surowców, głównie metali takich jak miedź i aluminium. Wiele z rozwiązań chłodzących opiera się na nieskomplikowanych technologiach produkcji lub też opanowanych w szczegółach lata temu. Wiele popularnych produktów standardowych ma wielu producentów i marże handlowe na nich są niewielkie. Za czynnik o charakterze regresywnym uznano także to, że z roku na rok elektronika wydziela coraz mniej ciepła i systemy chłodzące przestają dominować w obudowach i na liście BOM.

Na rynku pojawiają się półprzewodniki mocy z azotku galu (GaN) i węglika krzemu (SiC). Te pierwsze są jeszcze sporą nowością, ale te drugie to już opracowanie sprzed wielu lat, które wydaje się, że wreszcie się popularyzuje, a ceny staną się przystępne. Tranzystory tego typu mają znakomite parametry zapewniające bardzo małe straty mocy. Tym samym zasilacze, falowniki i przełączniki z ich użyciem grzeją się znacznie mniej niż elementy krzemowe i mogą być znacznie mniejsze.

Co więcej, złącza tranzystorów z GaN pracują przy znacznie wyższych temperaturach niż odpowiedniki krzemowe (T_j=150ºC). Bez problemu daje się kupić elementy z maksymalną temperaturą złącza T_j=250ºC, co oznacza w omawianym temacie, że wymagana do ich pracy powierzchnia chłodząca radiatora jest znacznie mniejsza. Warto przy okazji zauważyć, że bez dyrektywy RoHS te tranzystory trudno by było przylutować do płytki, bo klasyczny stop SnPb w tej temperaturze już mięknie.

Niewielką moc z nowoczesnych układów elektronicznych odprowadza się do otoczenia przez ścianki obudowy, co jest sposobem najtańszym oraz zapewniającym całej konstrukcji wysoką odporność środowiskową. Wprawdzie obudowa z tworzywa nie jest dobrym przewodnikiem ciepła i nawet gdy jej wnętrze zostanie zalane materiałem termoprzewodzącym, nie można liczyć na wydajne chłodzenie.

Niemniej, gdy ciepła jest niewiele, a dopuszczalna temperatura podzespołów jest duża, całość może niezawodnie funkcjonować - przykładem jest zasilacz do laptopa - jeśli nie zapomni się o doborze kondensatorów elektrolitycznych. Wnętrze szczelnej obudowy plastikowej zasilacza, falownika lub regulatora silnie się nagrzewa i o ile dla wielu komponentów, w tym nowoczesnych tranzystorów, nie jest to problem, o tyle dla kondensatorów elektrolitycznych temperatura +100ºC wydaje się granicą trwałości. Ogólnie podwyższona temperatura nie sprzyja tym elementom.

W komputerach najbardziej widać odejście od wentylatorów

Komputery przemysłowe były pierwszym i najbardziej charakterystycznym dla rynku chłodzenia elektroniki produktem, gdzie wentylatory zostały uznane za niechciane. Konstrukcje bezwentylatorowe, a więc wykorzystujące sporej wielkości radiator metalowy na procesorze zapewniający chłodzenie pasywne, były sporym osiągnięciem technicznym, bo zapewnienie skutecznego chłodzenia w przemysłowym zakresie temperatur nigdy nie było banalne.

Główne zjawiska pozytywne na rynku

Na liście najważniejszych czynników sprzyjających rozwojowi rynku znalazły się szeroka oferta produktowa, miniaturyzacja i wzrost presji na jakość oraz oddziaływanie ze strony aplikacji profesjonalnych. Sporo głosów padło też na szybko poszerzającą się ofertę w zakresie nowoczesnych materiałów termoprzewodzących. Wniosek jest taki, że możliwość wyboru rozwiązania spośród wielu typów, a także swoboda konstrukcyjna w kształtowaniu systemu zarządzania ciepłem w sposób dopasowany do wymagań aplikacyjnych zapewniający wysokie parametry bez degradowania jakości jest główną siłą napędową rynku. Konstruktorzy zdają sobie sprawę, że systemy chłodzenia mają wiele ograniczeń i starają się ograniczyć oddziaływanie problemów jakie wiążą się z ich użyciem. Kompromisu i złotego środka szukają w różnych typach produktów, łączeniu w ramach jednego urządzenia dwóch typów, także w nowinkach technologicznych, czego materiały są najlepszym przykładem.

Aktualnie bezwentylatorowość jest standardem i tylko najbardziej wydajne i złożone jednostki korzystają jeszcze z wentylatorów. Małe komputerki przemysłowe i wszystkie jednopłytkowe są nie tylko chłodzone pasywnie, ale z reguły nie mają nawet dużych radiatorów metalowych. Lada chwila dojdziemy w kolejnej generacji procesorów ARM-a lub Intela do sytuacji, że nawet ten niewielki radiator przestanie być potrzebny. Komputery przemysłowe tym samym stały się urządzeniami, gdzie najlepiej widać, jak postęp technologiczny zmienia potrzeby w zakresie chłodzenia.

Elektronika mobilna napędza rynek materiałów

Przy rozważaniach takich nietypowych układów chłodzenia zwykle myślimy o półprzewodnikach, którym konstruktor stara się ograniczyć przyrost temperatury. Niemniej wraz z ekspansją rozwiązań impulsowych coraz częściej problem chłodzenia przestaje mieć charakter punktowy, czyli skupiony na elementach mocy. Grzeją się elementy indukcyjne, a więc transformatory i dławiki, kondensatory filtrów wyjściowych i pracujące w obwodach gasikowych, a także szybkie układy cyfrowe.

Na dodatek elementy są ciasno upakowane i każde miejsce na laminacie jest zagospodarowane. W ten sposób te cieplejsze komponenty podgrzewają całą resztę i tym samym chłodzenie przestaje być domeną tranzystorów mocy. Gdy ciepła jest do odprowadzenia dużo, cały czas podejście systemowe z głównym elementem w postaci wentylatora zamocowanego do obudowy ma w takim przypadku sens.

Warunki biznesowe w 2017 roku

Zdaniem blisko połowy ankietowanych specjalistów w 2017 roku na rynku panowały dobre warunki biznesowe w zakresie materiałów i komponentów do zarządzania ciepłem. Dodatkowo co trzeci pytany ocenił warunki jako bardzo dobre, co zapewne oddaje ogólny klimat panujący w krajowej branży elektroniki. Zarządzanie ciepłem, głównie oczywiście chłodzenie, dotyczy większości sektorów i szerokiego spektrum urządzeń, przez co sprzedaż ma charakter uśredniony lub innymi słowy stabilny. Dodatkowo specyfika krajowego rynku, gdzie najbardziej liczą się rozwiązania specjalistyczne, produkty niszowe, sprzyja różnorodności dystrybucji od strony asortymentu, a więc przestrzeni zbytu zarówno na rozwiązania tradycyjne (np. radiatory metalowe), jak i nowości - materiały.

Ale gdy ciepła jest niewiele, konstruktor sięga po materiały termoprzewodzące, którymi łączy grzejące się elementy z obudową lub radiatorem, zapewniając tym samym równomierne odprowadzanie ciepła. Wybór rozwiązania zależy od specyfiki aplikacji, ale typowe rozwiązania obejmują podkładki pod płytkę lub elementy albo zalanie całości tworzywem. Ten drugi sposób pozwala za jednym zamachem osiągnąć więcej celów: ochronę środowiskową, bezpieczeństwo elektryczne i podobne wymagania.

Wygoda i nieduże koszty powodują, że w ostatnich latach rynek materiałów termoprzewodzących szybko się rozwija. W tym obszarze pojawia się sporo nowości i rośnie też liczba dostawców, co sprzyja obniżkom cen oraz lepszej dostępności produktów. Poprawiają się też parametry związane z transmisją ciepła, które są kluczowe w tym obszarze zastosowań, gdyż decydują o wydajności chłodzenia.

Wentylatory nie znikną

Wentylatory zniknęły lub szybko zanikają w urządzeniach konsumenckich oraz małych aplikacjach przemysłowych, ale rozwiązania przemysłowe i energoelektronika nie mogą się bez nich obejść i stawiają tym produktom coraz większe wymagania. Wentylatory do chłodzenia szaf instalacyjnych w halach produkcyjnych, do obsługi serwerowni, wydajnych zespołów komputerowych, urządzeń medycznych, maszyn, oświetlenia scenicznego i do podobnych zastosowań są i długo jeszcze będą niezbędne.

Dlatego wielu producentów ma w ofercie rozwiązania o dużej trwałości odporne na kurz i mgłę olejową, których łopatki są wyważone, a działanie ciche. Na rynku są dostępne wersje z czasem życia powyżej 150 tys. h, zakresem temperatur pracy od -20 do +85ºC, a nawet wersje szczelne z IP68.

Aktualna koniunktura na rynku

Rynek materiałów i komponentów do zarządzania ciepłem w urządzeniach elektronicznych to stabilny sektor o uporządkowanych relacjach i sieci zaopatrzenia niezmiennych od lat, zwłaszcza gdy patrzy się na sektor związany z wentylatorami i radiatorami. Większa dynamika wydarzeń zachodzi w obszarze materiałów termoprzewodzących, ale nie wydaje się, aby wpływ ten był wielki. Wykres ilustrujący ocenę aktualnej koniunktury na rynku pokrywa się, jeśli chodzi o proporcje, z oceną całego roku, co prowadzi do wniosku, że koniunktura jest niezmienna, stała i po uśrednieniu bardzo dobra (badanie wykonane w grudniu 2017 r.).

Standardem jest wyprowadzenie impulsów tachometrycznych pozwalające na kontrolę obracania i możliwość regulacji obrotów. Nowe konstrukcje dużych jednostek mają też energooszczędne silniki. Najnowsze wentylatory mają również rozbudowane systemy zabezpieczeń, które nie tylko sygnalizują elektronice sterującej urządzeniem awarię, czyli zatarcie łożyska, ale także zapewniają precyzyjny rozruch, a nawet poprzez chwilowe odwrócenie kierunku wirowania usiłują oczyścić łopaty z kurzu. Coraz częściej wentylatory prócz zasilania i zwrotnej informacji o obrotach wirnika mają jeszcze w złączu zasilającym czwarty przewód pozwalający na precyzyjną regulację szybkości wirowania.

Tabela 1. Przegląd ofert dostawców urządzeń i materiałów do zarządzania ciepłem w elektronice

Wentylatory na napięcie stałe i rozmiarze do ok. 120×120 mm to rozwiązania kierowane przede wszystkim do elektroniki powszechnego użytku i sprzętu komputerowego. W tym obszarze zmiany są trudno dostrzegalne, ale można powiedzieć, że sprowadzają się do zapewniania dużej trwałości poprzez użycie łożyska ślizgowego z materiału porowatego lub kulkowego, a także dokładne wyważenie łopat.

Rośnie też stale liczba dostępnych typów, tak aby można było dobrać pasujący element w każdej sytuacji. Do wyboru są wersje kwadratowe od ok. 20×20 mm po 120×120 mm o kilku różnych grubościach. W ramach jednego wymiaru można jeszcze wybierać ułożyskowanie i wydajność przepływu powietrza oraz napięcie zasilania. Są też wentylatory okrągłe i dmuchawy, co razem daje dużo ponad setkę dostępnych wersji.

Wentylatory o wymiarach poniżej 20×20 mm są uznawane za mniej typowe, ale także dostępne, tak samo jak wentylatory zasilane napięciem przemiennym prosto z sieci. Wersje ciche, wykorzystywane w sprzęcie konsumenckim (głównie w komputerach PC), mają specjalne wolnoobrotowe silniki oraz wielołopatkowe śmigła, aby możliwe było zapewnienie podobnej wydajności chłodzenia jak w wersjach normalnych.

Chłodzenie wodne i pompami cieplnymi

Chłodzenie wodne elektroniki jest produktem niszowym i specjalistycznym, niemniej w wielu obszarach takich jak sprzęt medyczny jest ono niezastąpione. Pojawia się w aplikacjach, gdzie trzeba odprowadzić dużą moc cieplną, a z różnych przyczyn nie da się użyć wentylatorów i radiatorów. Chłodzenie wodne to rozwiązanie ciche i jako jedno z niewielu pozwalające na odsunięcie wymiennika ciepła z otoczeniem na sporą odległość od chłodzonego elementu.

Poza medycyną pojawia się ono na farmach serwerów, w urządzeniach energoelektronicznych i telekomunikacyjnych. Gdy skala obiektu jest duża, takie rozwiązanie jest nierzadko korzystne od strony ekonomicznej, ponieważ pozwala na odbieranie ciepła od wielu elementów za pomocą jednego systemu.

Najważniejsze cechy systemu chłodzenia lub grzania

Główne cechy dobrego systemu zarządzania ciepłem to zdaniem pytanych w ankietach specjalistów wydajność cieplna, niezawodne działanie i cicha praca, a w dalszej kolejności mała waga. Nietrudno zauważyć, że z przedstawionego zestawu nie da się wybrać produktów, które miały cztery takie cechy jednocześnie. Wybranie nawet trzech kryteriów wydaje się niemożliwe w zakresie jednego produktu związanego z chłodzeniem, realne są dwa z czterech, co powoduje, że systemy stają się kosztowne, złożone, a czasem zmagają się z jakością, w zależności od tego, na co postawi w swoich decyzjach konstruktor. Zaskakujące jest to, że duża odporność środowiskowa, a więc jedno z ważniejszych kryteriów technicznych dla urządzeń przemysłowych, znalazła się na dole rankingu. Prawdopodobnie dlatego, że jest ona problemem tylko dla wentylatorów.

Chłodzenie wodne jest tutaj nierzadko dobrym kompromisem po stronie kosztów. W ostatnim okresie widać wzrost zainteresowania takimi systemami, a po stronie ofert dostępność gotowych rozwiązań zawierających wszystkie elementy, czyli pompę wodną, przewody, chłodnicę i radiator odbierający ciepło. Na rynku można znaleźć wiele produktów ukierunkowanych pod kątem wykorzystania w takich aplikacjach, np. radiatory z płaszczem wodnym, pompy cieczy, chłodnice zewnętrzne wraz z zespołem wentylatorów. Produkty takie są dostępne w różnych wymiarach i kształtach, co pozwala na dopasowanie ich do miejsca i panujących warunków zabudowy.

Poza nimi niezbędne są pompy cieczy, rury a także złącza pozwalające na wygodne budowanie i serwisowanie instalacji wodnych, np. wymianę czynnika chłodzącego, rozbudowę lub wymianę elementów bez konieczności demontażu całości. Złącza do rurek zapewniające możliwość łatwego montażu elementów i z wbudowanym odcięciem zapobiegającym wyciekowi po rozłączeniu wydają się kluczowym elementem sprzyjającym inwestycji w takie rozwiązania.

Rozwiązania sprężarkowe układów chłodzenia, czyli pompy cieplne, to produkty specjalistyczne i wymagane w zastosowaniach, gdzie trzeba zapewnić chłodzenie dużej mocy przy wysokiej temperaturze otoczenia. Niemniej w wielu takich aplikacjach, jak nietrudno zaobserwować, przyglądając się infrastrukturze stacji telefonii komórkowej, instaluje się zwykłe klimatyzatory typu split. Pompa cieplna do aplikacji mniejszej mocy to oczywiście ogniwo Peltiera.

Znaczenie dla biznesu produktów związanych z zarządzaniem ciepłem

Komponenty i materiały do chłodzenia i grzania wydają się idealnym dodatkiem do wielu obszarów dystrybucji, a ich uniwersalny i utylitarny charakter ma z pewnością w tym spory udział. Podobnie jest w przypadku wielu innych obszarów produktowych, które nie mają samodzielnie na tyle dużego potencjału na naszym rynku, aby pozwolić na stworzenie specjalistycznej firmy ukierunkowanej wyłącznie na taki obszar. Mimo to co czwarte wskazanie przeczy tej tezie i sygnalizuje wysoki stopień specjalizacji. Ten wyjątek i wyłom w szerokim postrzeganiu rynku tworzą lokalne biura producentów urządzeń do chłodzenia zaopatrujący rynek przemysłowy oraz dostawcy materiałów.

Z uwagi na małą sprawność elementy te wykorzystuje się do obniżania temperatury wybranych podzespołów poniżej temperatury otoczenia, np. sensorów półprzewodnikowych po to, aby obniżyć poziom szumów. Mają one na tyle małą pojemność cieplną, że nawet taka mało wydajna chłodziarka jest w stanie być skuteczna, tym bardziej że ogniwa Peltiera można łączyć szeregowo w stosy. Chłodziarki termoelektryczne są też produkowane w wersjach do chłodzenia szaf sterowniczych i systemów automatyki, niemniej trudno nazwać je efektywnymi energetycznie.

W elektronice profesjonalnej nie spotyka się natomiast rozwiązań bazujących na przewodach cieplnych (heat pipe, ciepłowód) znanych z laptopów i domowych komputerów. Ich skuteczność ograniczona jest do wąskiego zakresu temperaturowego narzucanego przez parametry cieczy znajdującej się wewnątrz miedzianej rurki oraz stosunkowo niską wydajność transmisji ciepła.

Zestawy wentylatorowe i bloki chłodzące

Poza wentylatorami na rynku dostępne są także bloki chłodzące zawierające kilka wiatraków umieszczonych we wspólnej obudowie wraz z układem sterującym. Są też wersje zawierające dopasowany konstrukcyjnie do wymagań chłodzenia wymuszonego radiator z dmuchawą. Takie komplety najczęściej są dopasowane mechanicznie do instalacji w popularnych szafach i obudowach przemysłowych, mogą być też montowane w chassis typu rack.

Struktura sprzedaży produktów do zarządzania ciepłem

Obroty dostawców materiałów i komponentów do zarządzania ciepłem w urządzeniach dla połowy dostawców nie przekraczają 1 mln złotych rocznie, a co trzecia firma ma je na poziomie poniżej 100 tys. zł. Niewielkie sumy to z pewnością efekt rozproszenia rynku między wiele firm, ograniczonego potencjału rynkowego tych wyrobów a także to, że nie wszyscy dzielą się informacjami o wielkości swojej sprzedaży. Na obrotach ciąży także to, że w miarę jak współczesna elektronika pobiera coraz mniejszą moc, zapewnienie chłodzenia staje się coraz tańsze. Małe radiatory, wentylatory lub porcje materiału termoprzewodzącego nie kosztują dużo i nawet po przemnożeniu przez wolumeny produkcyjne często nie stają się znaczącym kosztem. Dlatego też omawiana grupa produktów, pomijając wyjątki, będzie dodatkiem do całej dużej reszty komponentów.

Wygoda użycia i uniwersalne wykonanie w postaci np. szuflady, którą można wsunąć niczym półkę pomiędzy sprzęt w szafie technicznej, powoduje, że coraz powszechniej wykorzystuje się je w zastosowaniach przemysłowych. Atutem bloków wentylatorowych jest też to, że są one niezwiązane z konstrukcją mechaniczną obudowy lub chassis i mogą być dodawane w czasie modernizacji lub rozbudowy systemu.

Radiatory

Tabela 2. Dane kontaktowe dostawców urządzeń i materiałów do zarządzania ciepłem

Niewątpliwie radiatory są produktem, który na rynku był i będzie zawsze, ale patrząc na oferty firm handlowych, nietrudno dojść do przekonania, że przełomowych zmian technicznych lub istotnych nowości specjalnie nie widać, a nawet jak się pojawią, to i tak po chwili zainteresowania wszystko wraca na utarte szlaki postępowania.

Niegdyś za nowość uznawano radiatory z żeberkami szpilkowymi, jednak teraz trudno wykazać, że ich pojawienie się cokolwiek zmieniło na rynku radiatorów. Czasami odnosi się wrażenie, że wiele kształtek radiatorów - zwłaszcza w sprzęcie komputerowym - jest wykonywane "dla oka" i bardziej mają one za zadanie dobrze wyglądać i zachęcać do zakupu, niż skutecznie odprowadzać ciepło.

Wyjątkiem jest to, że generalnie radiatory z czasem stają się coraz mniejsze lub innymi słowy oferta rynku w zakresie małych radiatorów znacznie się w ostatnich latach polepszyła. Wraz z rozwojem oferty katalogowej szybko maleje znaczenie dostępności usług dopasowania radiatorów do wymagań aplikacji, jak cięcie, wiercenie i frezowanie.

Po prostu oferta jest na tyle szeroka, że dobranie pasującego elementu jest nietrudne, niemniej na te mniej popularne wersje trzeba sporo czekać, bo w ofertach wielu firm dystrybucyjnych dominują klasyczne profile aluminiowe, nierzadko funkcjonujące na rynku od wielu lat.

Wysokie ceny metali wyeliminowały miedź z tych produktów i obecnie radiatory są praktycznie wyłącznie wykonywane z aluminium czernionego galwanicznie. Dodatkowo kształt profili jest nierzadko zoptymalizowany pod kątem minimalizacji wagi. Widać wyraźnie, że nowe opracowania mają znacznie cieńsze żeberka niż starsze konstrukcje, zwłaszcza te przeznaczone do chłodzenia wymuszonego.

Oświetlenie LED też sprzyja

Jednym z czynników najbardziej szkodliwych dla trwałości LED i utrzymania przez nie wartości strumienia świetlnego jest temperatura struktury półprzewodnikowej emitującej światło. Praktycznie zawsze istnieje konieczność instalacji systemów chłodzenia w postaci pasków miedzi na laminacie FT4, obwodu MPCB, a więc specjalnego laminatu z rdzeniem metalowym, a w dalszej kolejności radiatora. Wiele rozwiązań takich jak COB można także montować bezpośrednio na radiatorze.

Najważniejsze cechy brane pod uwagę przy kupnie materiałów i komponentów do chłodzenia

Ranking najważniejszych kryteriów ofert handlowych w obszarze zarządzania ciepłem można traktować jako szablonową i modelową projekcję relacji klientdostawca na krajowym rynku. Cztery pierwsze pozycje na szczycie wykresu powtarzają się w większości naszych zestawień dla popularnych komponentów elektronicznych, stanowiąc uniwersalny zestaw selekcji. Warto jedynie dostrzec, że ostatnio rośnie znaczenie czasu dostawy, bo gospodarki krajów europejskich zaczęły po kilku chudych latach rosnąć i na wiele komponentów tworzą się kolejki. Warto zauważyć, że bardziej liczy się posiadanie szerokiego asortymentu wyrobów gotowych (np. radiatorów) niż dostępność usług mechanicznych (np. frezowania i cięcia profili).

Dla potrzeb oświetlenia LED producenci przygotowali specjalne wersje radiatorów, często projektowane specjalnie dla wybranych rodzin LED, co ułatwia i przyspiesza prawidłowy dobór ich parametrów do wymogów LED. Niektóre można dodatkowo wesprzeć wentylatorem, co pozwala zmniejszyć objętość części metalowej, ale wiąże się ze sporymi niedogodnościami wywołanymi koniecznością zapewnienia otwartego obiegu powietrza i hałasem. Z tego powodu jest to rozwiązanie stosowane głównie w aplikacjach profesjonalnych, np. oświetleniu scenicznym.

Grzanie

Zapotrzebowanie na systemy grzania wynika z coraz większej penetracji elektroniki w zastosowaniach, gdzie pracuje ona na zewnątrz. Rozwiązania pracujące w bardzo szerokim zakresie temperatur są drogie, a czasem też niedostępne, więc nierzadko w obudowach i szafach instalacyjnych pojawiają się systemy klimatyzacji aktywowane w ekstremalnych warunkach pogodowych.

Ich zadanie to łagodzenie wahań temperatury, ograniczenie możliwości kondensacji wilgoci, szronu lub lodu, zapewnienie stałości parametrów procesów a nawet dobrego działania wyświetlaczy LCD, które w niskich temperaturach stają się wolne. Takie rozwiązania konieczne są też w aplikacjach w transporcie drogowym i szynowym, urządzeniach infrastruktury drogowej, systemach monitoringu i bezpieczeństwa.

Największy potencjał rynkowy wg typów

Jeśli chodzi o potencjał rynkowy, to opinie wskazują na istnienie wyraźnej polaryzacji. Jeden biegun tworzą rozwiązania dla nowoczesnej elektroniki mobilnej i aplikacji energooszczędnych, a więc materiały (folie, zalewy), a drugi to wentylatory i dmuchawy stosowane w aplikacjach przemysłowych i sprzęcie profesjonalnym do chłodzenia większych systemów, szaf instalacyjnych i rozbudowanych układowo urządzeń. Reszta, a więc radiatory, systemy wodne lub chłodziarki sprężarkowe, to albo produkt niszowy, albo taki, którego konstruktorzy zaczynają unikać. Modnym hasłem dla komputerów przemysłowych było przed laty określenie bezwentylatorowy. Wydaje się, że nadchodzi czas na analogiczne pojęcie "bezradiatorowy" jako synonimu lekkiej, zwartej i energetycznie efektywnej konstrukcji.

Systemy grzania są przeznaczone do instalacji w szafkach instalacyjnych lub też obudowach sprzętu pracującego pod chmurką: kamer monitoringu, systemów mechanicznych w automatach sprzedaży, systemów parkingowych i kontroli dostępu oraz wielu innych podobnych rozwiązań.

Grzanie od strony asortymentu i oferty rynku jest znacznie słabiej zarysowane, bo grzać jest wielokrotnie łatwiej niż chłodzić i w wielu przypadkach nie trzeba specjalnych rozwiązań. Niemniej dostępne są duże rezystory grzewcze w obudowach metalowych przykręcanych do chassis lub obudowy, folie z napylonymi ścieżkami oporowymi. Gdy jednak grzanie jest implementowane na etapie projektowania, zwykle realizacja polega na użyciu standardowych rezystorów na PCB.

Dostawcy materiałów i podzespołów

Tabela 3. Plan raportów "Elektronika" na najbliższe miesiące

Rynek podzespołów i materiałów do zarządzania ciepłem opiera się prawie wyłącznie na firmach dystrybucyjnych, a relacje w branży są praktycznie niezmienne od kilku lat. Dostawcami omawianych produktów są wszystkie firmy katalogowe i hurtownie komponentów o szerokim profilu, jak Elfa Distrelec, Conrad Electronics, Farnell element14, Micros, Arrow Electronics i TME, które mają w sprzedaży radiatory, materiały i wentylatory, i są powiązane umowami o współpracy z renomowanymi producentami takich komponentów. Poza tą grupą radiatory sprzedają Microdis, Piekarz, LaFot oraz Semicon. Przemysłowe rozwiązania mają Eltron, CSI oraz krajowe przedstawicielstwo Sanyo Denki.

Po stronie materiałów termoprzewodzących dostawcami są firmy takie jak 3M Poland, AG Termopasty, Milar i MCC oraz BL elektronik. Patrząc na listę dostawców pokazaną w tabeli 2 i porównując ją z naszą poprzednią edycją raportu sprzed kilku lat, widzimy że liczba firm zajmujących się materiałami termoprzewodzącymi wyraźnie wzrosła.

Przegląd oferty w tabelach

Przegląd produktów do zarządzania ciepłem w urządzeniach elektronicznych został umieszczony w tabeli 1. Została ona podzielona na 5 części, zawierających kolejno przegląd ofert w zakresie wentylatorów, dmuchaw, radiatorów oraz materiałów, akcesoriów i rozwiązań specjalistycznych, np. do grzania. Pozwala to na szybkie zorientowanie się w tym, czym zajmują się poszczególne firmy. Tabela 2 zawiera dane kontaktowe i listę, kto kogo reprezentuje.

Robert Magdziak

Źródłem wszystkich danych przedstawionych w tabelach oraz na wykresach są wyniki uzyskane w badaniu ankietowym przeprowadzonym wśród dostawców materiałów i podzespołów do zarządzania ciepłem w urządzeniach elektronicznych.