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HKOB
タイトル
ヒートシンクの色について
ポイント []
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アクセス3643
カテゴリーその他
キーワード ヒートシンク   トランジスタ   虫眼鏡   放熱目的   黒色   Powered by Yahoo
投稿日時10/12/02 14:39
非常に基本的な質問で恐縮です。
トランジスタ等に装着するヒートシンクは、黒色が多いと思います。
黒という色は熱を吸収するのには良い というのは、子供時代に行った虫眼鏡で黒紙を燃やす実験で納得しています。
が、放熱目的のヒートシンクが黒であることの利点とは何でしょう?
ご存知の方、よろしくお願いします。

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Greenline 回答番号 9
タイトル
ご参考です
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アクセス2782
投稿日時10/12/26 18:28
EDNのページのトップから、こんなコンテンツをみつけました!

電子技術者のための熱設計最前線

無料セミナーもあるみたいですね。

HKOB 回答番号 8
タイトル
ヒートシンクの色について 再御礼
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アクセス3623
投稿日時10/12/08 11:01
みなさん、そして Mususu さん、本当に深い内容のご回答、ありがとうございました。
大きさだけでなく、周囲環境に応じて色や材質、表面処理法なども考慮した選び方が時として必要だ ということがわかり、たいへん有益でした。

Mususu 回答番号 7
タイトル
見た目の色はメリットない
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アクセス3841
投稿日時10/12/08 10:24
ヒートシンクの色、黒である利点は何かということについて:
 結論から先に言うと、見た目で黒い色である利点はほとんどありません。
  ただし黒色アルマイト処理の利点はあります。
 エレクトロニクス熱設計については、伝熱や空気流での放熱だけを考えている資料が多いと思います。ほとんどの場合それで十分でしょうが、放射による冷却も存在します。
 物体はその温度に見合った電磁波を放出します。ここで電磁波とは、電波、赤外線、可視光、紫外光など全てを含みます。各波長についてどれだけ放出するかは、物質の特性と絶対温度で決まります。仮想的な物体として完全黒体(単に黒体と言う場合もあります)というものが考えられています。これは自分に向かってきた全ての電磁波(光)を吸収しますが、ブラックホールのように吸収するだけではなく、自分自身の持っている熱エネルギーを電磁波(光)で放出もします。(量子力学と熱統計力学の原理から、この仮想な物体の振る舞いが決まりますが、詳しいことは省略)いろいろなものの熱放射特性を表現するとき、この黒体との比較係数で表現します。この係数、放射率あるいは吸収率は物質ごとの波長依存性があります。
 単純な見方をすると、黒い物体は、可視光の領域で吸収率が1に近く、白い物体はやはり可視光で0に近いということです。実は吸収率と放射率は、波長と物質が同じなら同じ値になるので、周囲より温度が高い場合には、黒い物体は白い物体よりもよく冷えることになります。しかし、われわれの電子回路の冷却に関する温度では、可視光はほとんど放射されず、赤外光や遠赤外線の放射が中心なので見た目の色はまったくといっていいほど関係ありません。一方吸収を考えれば、強い日射があたる可能性があるところとか、強い光源があって光が当たる場所では、温度が上がってしまいますから、黒くないほうがよいといえます。
 温度が200℃以下、強い可視光もあたらないという場合は赤外線よりも長い波長の特性が問題で、見た目の色はまったく関係ありません。
 では赤外領域の特性はどうかです。よくヒートシンクに使われるアルミは可視・赤外共に放射率が低く(表面状態にもよりますが0.05から0.5程度)、放射冷却には不向きです。ですから、放射による冷却を考えるなら、何らかの表面処理をしたいところです。黒色アルマイト処理が簡便で薄く仕上がり、また冷えるような気がする概観だし、もしかしたら表面の硬度も上がって傷がつきにくくなるのでよく選ばれるのではないでしょうか。
 面白いことに、大方の白ペイントや白色プラスターは、赤外の放射率が高い(0.8から0.9程度)ようです。つまり、可視光では白いのですが赤外では真っ黒ということです。ですから白ペンキをアルミヒートシンクに塗るというのもありですが、塗装が厚いと空気への伝熱が妨げられるので、マイナス面があります。
 昔、自宅を作るときに読んだ本に「住宅のパッシブクーリング」(浦野良美編著、森北出版)があって、その中に、各種材料表面の日射吸収率と(赤外)放射率の関係図がありました。分野は少しずれていますが、眺めるだけで面白い図です。

Greenline 回答番号 6
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あいまいな記憶ですが
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アクセス3618
投稿日時10/12/04 20:55
数年前に沖電気を退職され自営で仕事をやられている熱コンサルタントの方のセミナ資料を見たことがあります。あいまいな記憶でたしかではありません。

そのときに確か「色により放熱効果が違う。しかしそれは温度差異が大きければ色とはあまり変わらない」という記載を見ました(かなりあいまいです)。

確かに皆さんがおっしゃられるように、放射によるところが(これを黒体放射という?)あろうかと思いますが、自分が思うにプロセスとしては2系統あり、この放射によるエネルギーの交換と、単純な熱交換によるエネルギーの交換で、それらが合成して放熱の効率(θsink_ambient)を決定しているのではないかと考えたりしています。

そのため温度差が大きくなると(このコンサルタントの方が「たしか…」おっしゃっていたように)色による差異が少なくなってくるのでは?と思ったりしています。たとえば白と黒のフライパンってところでしょうか!?

ちなみに「黒体放射」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%BB%92%E4%BD%93

tomatin 回答番号 5
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ヒートシンクの色について
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アクセス3684
投稿日時10/12/03 14:29
熱平衡の観点からは、熱吸収率の良いものは熱放射率もよくないと都合の悪い結果になるものと思います。
例えば、他の条件は可能な限り同じで熱吸収率が異なる二つの物体を温度一定の空気中に長時間放置したような場合、両者は同じ温度の定常状態に達するはずですが、この時、各々の物体に吸収される熱量=放出される熱量という関係がなりたつ必要があります。
 これをみたすためには、熱吸収のよいものはより多く放出する必要があるということになります。

やま 回答番号 4
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参考になるQ&A
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アクセス3806
投稿日時10/12/02 20:15
他のWebにも同じ質問があったのでアドレスをCopyしておきます。ご参考に
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6191860.html

もう一つ
アルマイト処理が放熱性に及ぼす影響
http://www.sanwa-p.co.jp/faq/answer.asp?categID=8&faq_id=2396

面白いのは、近くに熱源があると黒色では熱を吸収してしまうと言うのもあります。


ishibashiya 回答番号 3
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Re:ヒートシンクの色について
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アクセス3686
投稿日時10/12/02 17:52
熱を吸収しやすい表面(色)は熱を放射しやすい、と言われています.極地や高地での着衣が黒ではなく白系なのは体温の放射を防ぐためだと聞いたことがあります.遠い昔、現役だった頃同じ疑問に行き当たり、実際に測定してみました.ピカピカのアルミと塗装をしたアルミでは明らかに塗装をしたほうが放熱効果は上がります.しかし、黒塗装とピンク塗装では大きな差はありませんでした.熱に絡んでくる波長の長い赤外線に対してピンク塗装がピンクに見えるはずもないので、そのあたりがキーポイントでしょう.要するに赤外線を反射しない塗装をすれば放熱効果が確保できるということだと思います.

HKOB 回答番号 2
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ヒートシンクの色について 御礼
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アクセス3739
投稿日時10/12/02 17:30
やまさん、参考になるご回答、ありがとうございました。
放射温度計を使って測定してみます。
長年のもやもやのひとつがこれですっきりしました。

御礼まで。

やま 回答番号 1
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Re:ヒートシンクの色について
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アクセス3846
投稿日時10/12/02 17:19
HKOBさん お疲れ様です。質問が「やま」積みですね。(^^;)

黒色は吸熱は効果がありますが、ヒートシンクの放熱に関しては、色はほとんど関係ないでしょう。
他のWebにも同様な質問があって、確認してみましたが、やはり放熱の効果は色にはあまり関係ないようです。

黒色にする効果は、ヒートシンクの温度を測る時に黒色ですと放射温度計の補正が要りませんので、正確に計測できます。
あまり参考にはならないかもしれませんが、こんなものでしょうか。


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