Termal Bant Nedir? LED Şerit ve Soğutucu Yapıştırma

LED şeridi alüminyum profile yapıştırmak, bir motor sürücü entegresine küçük bir soğutucu eklemek ya da Raspberry Pi işlemcisinin üstüne bakır blok koymak... Bu işlerin hepsinde vida kullanmadan hem tutturan hem de ısıyı ileten bir malzeme gerekir: termal bant. Bu yazıda termal bandın ne olduğunu, W/mK değerinin ne anlattığını, termal macun ve termal pad ile farkını ve bandı doğru yapıştırma adımlarını anlatıyoruz.

Termal bant nedir?

Termal bant, ısıyı ileten dolgu malzemesi katılmış, iki yüzü de yapışkanlı ince bir banttır. Isınan bir parçayı soğutucuya ya da metal bir yüzeye yapıştırır ve ısının o yüzeye geçmesini sağlar. Piyasada "termal iletken bant", "çift taraflı termal bant" ve İngilizce "thermal tape" adlarıyla geçer.

Sıradan çift taraflı bant da yapıştırır ama ısıyı çok kötü iletir; köpük tabanlı olanlar neredeyse yalıtkan gibi davranır. Termal bantta yapışkanın içine ısı ileten bir dolgu katılır ve kalınlık çok ince tutulur. Örneğin 10 mm genişliğindeki çift taraflı termal bant 0,25 mm kalınlıktadır. Ürün sayfasında 1,3 W/m·K ısıl iletkenlik, uzun süreli 120 °C ve anlık 180 °C sıcaklık dayanımı belirtilir.

Termal bant nerelerde kullanılır?

Termal bant, vidalamanın ya da kelepçeyle bastırmanın zor olduğu, hafif ve düşük-orta güçlü parçalarda kullanılır. Tipik kullanım yerleri şunlardır:

• LED şerit ve alüminyum profil: Çoğu LED şeridin arkasındaki hazır bant yapıştırmak için tasarlanmıştır, ısı iletmek için değil. Yüksek güçlü şeritleri profile termal bantla yapıştırmak LED'leri daha serin tutar ve ömürlerini uzatır.
• Küçük soğutucular: Motor sürücü, voltaj regülatörü ve küçük entegrelerin üstüne yapıştırılan mini soğutucular. Termal bantlı 3'lü mini alüminyum soğutucu seti bu iş için hazır gelir.
• Raspberry Pi ve tek kart bilgisayarlar: İşlemci, bellek ve USB denetleyici çiplerine yapıştırılan küçük alüminyum ya da bakır bloklar. Yapışkansız bakır soğutucular da bantla bu şekilde tutturulur.
• Güç LED'leri: Alüminyum tabanlı yıldız LED kartlarının kasaya ya da soğutucuya tutturulması.

Bant genişliğini parçaya göre seçin. 10 mm bant LED şerit ve küçük entegreler için yeterlidir. 30 mm genişliğindeki termal bant ise geniş soğutucu tabanları ya da yan yana dizilmiş birkaç parça için uygundur. Rulo bant makasla istenen boyda kesilir.

Termal bant ısıyı ne kadar iyi iletir?

Termal bandın ısı iletme yeteneği W/m·K (watt bölü metre-kelvin) birimiyle verilir; değer büyüdükçe malzeme ısıyı daha iyi iletir. Ancak bu sayı tek başına yeterli değildir: tabakanın kalınlığı ve temas alanı da sonucu belirler.

Bir tabakanın ısıl direnci R = kalınlık / (iletkenlik × alan) formülüyle bulunur ve birimi °C/W'dir. Parça ile soğutucu arasındaki sıcaklık farkı ise ΔT = güç × R olur. 10 × 10 mm'lik bir entegre üzerinden 2 W ısı geçtiğinde örnek hesap şöyledir:

• Termal bant (1,3 W/m·K, 0,25 mm): R ≈ 1,9 °C/W, sıcaklık farkı ≈ 3,8 °C.
• Termal macun (örnek 3 W/m·K, bastırılmış 0,05 mm tabaka): R ≈ 0,17 °C/W, fark ≈ 0,3 °C.
• Kalın termal pad (örnek 3 W/m·K, 1 mm): R ≈ 3,3 °C/W, fark ≈ 6,7 °C.

Bu hesapta yüzey pürüzlülüğünden gelen temas direnci yoktur; gerçek fark daha büyük çıkar. Yine de sonuç açıktır: ince bir bant kalın bir pad'den daha iyi olabilir, en iyi sonucu ise bastırılmış ince macun tabakası verir.

Geniş alanlarda bant neredeyse hiç darboğaz oluşturmaz. Örneğin 1 metre uzunluğunda, 10 mm genişliğinde ve 14,4 W harcayan bir LED şeritte (5050 tipi, metrede 60 LED'li 12 V şeritlerde sık görülen değer) bandın ısıl direnci yaklaşık 0,02 °C/W'dir. Bant üzerindeki sıcaklık farkı 0,3 °C civarında kalır. Bu durumda asıl belirleyici, alüminyum profilin ısıyı havaya ne kadar iyi verdiğidir.

Termal bant, termal macun ve termal pad farkı nedir?

Üçü de parça ile soğutucu arasındaki hava boşluğunu doldurur; fark, tutturma biçiminde ve ısı geçişindedir. Termal bant yapıştırır. Macun ve pad ise yapıştırmaz; soğutucunun vida, klips ya da kelepçeyle bastırılması gerekir.

Örneğin 20 mm genişliğindeki gri termal iletken silikon pad 0,2 mm kalınlıkta ve yapışkansızdır; soğutucu vidayla bastırıldığında kullanılır. Vidalı bir soğutucuda en iyi ısı geçişini ise 5 gramlık şırınga termal macun verir. Macunun doğru miktarını ve sürülme yöntemini termal macun nasıl sürülür yazımızda anlattık.

Termal bant nasıl yapıştırılır?

Termal bandın iyi çalışması için yüzeyin temiz, düz ve kuru olması, bandın da tüm yüzeye bastırılması gerekir. Adımlar şöyledir:

1. Cihazın enerjisini kesin; parça sıcaksa soğumasını bekleyin.
2. Parçanın üstünü ve soğutucu tabanını izopropil alkolle silin. Toz, yağ ve eski yapışkan kalmamalı.
3. Bandı parçanın üst yüzeyi kadar ya da biraz küçük kesin. Taşan bant komşu bacaklara ve parçalara yapışabilir.
4. Bir yüzün koruyucu kâğıdını çıkarıp bandı soğutucuya yapıştırın. Hava kabarcığı kalmaması için ortadan kenarlara doğru bastırın.
5. Diğer koruyucu kâğıdı çıkarın, soğutucuyu parçaya hizalayıp yerleştirin ve 20-30 saniye sıkıca bastırın.
6. LED şeritte önce bandı profile boydan boya yapıştırın. Ardından şeridi bir uçtan başlayarak bastıra bastıra ilerletin.
7. Yapışkanlar tam tutuşa genellikle birkaç saatte ulaşır. Bu sürede ağır yük ve titreşimden kaçının, sonra devreyi çalıştırıp parçanın sıcaklığını kontrol edin.

Bant bir kez yerleştikten sonra kaydırılırsa tutuşu bozulur. Yanlış yapıştırdıysanız sökün, yüzeyi yeniden temizleyin ve yeni bant kullanın.

Termal bant ne zaman yeterli olmaz?

Termal bant ağır soğutucularda, yüksek güçlü parçalarda ve 120 °C'ye yaklaşan sıcaklıklarda tek başına yeterli değildir. Bu durumlarda vidalı montaj ve termal macun tercih edilmelidir.

• Ağırlık ve titreşim: Büyük alüminyum soğutucular zamanla kayabilir ya da düşebilir. Dikey montaj, araç içi kullanım ve titreşimli makineler bu riski artırır.
• Yüksek güç: TO-220 kılıflı bir regülatör ya da MOSFET birkaç watt harcıyorsa macun ve vida gerekir. Soğutucu boyutunu soğutucu seçimi rehberimizle hesaplayabilirsiniz.
• Sıcaklık: Örnek ürünün uzun süreli dayanımı 120 °C'dir. Bu sınıra yaklaşan yüzeylerde yapışkan yumuşar ve tutuş zayıflar.
• Elektriksel yalıtım: Ürün sayfasında yalıtım değeri verilmiyorsa bandın yalıtkan olduğuna güvenmeyin. Metal sırtı gerilim taşıyan parçalarda yalıtkan pad ve yalıtkan vida burcu kullanın.

Sık sorulan sorular

Termal bant LED şerit için gerekli mi?

Düşük güçlü LED şeritlerde zorunlu değildir; şeridin kendi bandı ve hava akışı çoğu zaman yeterlidir. Metrede birkaç wattı aşan şeritlerde ise şeridi alüminyum profile termal bantla yapıştırmak LED sıcaklığını düşürür. Daha serin çalışan LED'lerin parlaklığı daha yavaş azalır ve renk kayması daha geç başlar.

Termal bant elektrik iletir mi?

Termal bantlar genellikle elektriği iletmeyecek şekilde üretilir, ancak her üründe yalıtım değeri belirtilmez. Bant ince olduğu için keskin bir lehim ucu ya da çapak onu delebilir. Gerilim taşıyan bir metal yüzeyi topraklı bir soğutucuya bağlarken yalnızca banda güvenmeyin; yalıtım değeri bilinen bir pad kullanın.

Termal bant termal macunun yerine geçer mi?

Hafif soğutucular ve düşük güçlü parçalar için geçer, işlemci ya da güç transistörü gibi yüksek ısı üreten parçalar için geçmez. Bant yapıştırma kolaylığı sunar ama ısı geçişi bastırılmış ince bir macun tabakasından daha zayıftır. Ayrıca macun vidayla birlikte kullanıldığı için soğutucu düşmez.

Termal bant nasıl sökülür?

Soğutucuyu çekmek yerine hafifçe döndürerek yapışkanı kesmek en güvenli yoldur. İnce bir plastik kartı ya da misinayı aradan geçirmek de işe yarar. Yapışkan kalıntısı izopropil alkolle temizlenir. Söktüğünüz bandı yeniden kullanmayın; tutuşu ve ısı geçişi zayıflar.

Hangi genişlikte termal bant almalıyım?

Bandın genişliği yapıştıracağınız yüzeyden biraz dar ya da ona eşit olmalıdır. LED şerit ve küçük entegreler için 10 mm, orta boy soğutucu tabanları için 20 mm, geniş tabanlar için 30 mm uygundur. Gerekirse iki şerit yan yana yapıştırılabilir ama aralarında boşluk kalmamalıdır.

Özet

• Termal bant, ısı ileten dolgu katılmış, iki yüzü yapışkanlı ince bir banttır; hem yapıştırır hem ısıyı aktarır.
• LED şerit-alüminyum profil, mini soğutucu ve Raspberry Pi gibi hafif, düşük-orta güçlü işlerde kullanılır.
• W/m·K değeri tek başına yetmez; ısıl direnç kalınlığa ve alana bağlıdır. İnce bant kalın pad'den iyi olabilir.
• En iyi ısı geçişi bastırılmış ince termal macun tabakasıdır; ağır soğutucu ve yüksek güçte vida ile macun kullanın.
• Yüzeyi alkolle temizleyin, bandı kabarcıksız yapıştırın ve 20-30 saniye bastırın.