Technische Infos
Mythos Nr. 1: Lüfter haben Bürsten
Falsch! DC Lüfter sind grundsätzlich bürstenlos. Häufig wird in dem Zusammenhang der englische Begriff „brushless fan“ genannt. Das ist auch richtig, denn die Kommutierung erfolgt elektronisch und nicht mit Hilfe von Bürsten, wie bei einfachen Gleichstrommotoren in manchen Akkuschraubern oder Bohrmaschinen. Bürstenlose Motoren haben den Vorteil, dass hier besonders Wartungsfreiheit, kompakte Bauform, etwas bessere Energieeffizienz, höhere Leistungsdichte und vor allem eine höhere Lebensdauer zum Tragen kommt.
AC Lüfter haben auch keine Kommutierung, das Drehmoment wird über Phasenverschiebung im Motor erzeugt.
Mythos Nr. 2: Lüfter haben ein kurzes Leben
Falsch! Es gibt kaum ein elektromechanisches Produkt, das auf breiter Front in den letzten Jahren eine derartige Vielzahl von positiven Veränderungen erfahren hat wie der Lüfter zur Elektronikkühlung. Durch den Einsatz von Highgrade Kugellagern oder verbesserten Gleitlagersystemen (MagFix®) konnte die Lebensdauerwahrscheinlichkeit von Lüftern in den letzten Jahren deutlich gesteigert werden. Die höhere Leistungsdichte bei modernen elektronischen Geräten erfordert ein ausgeklügeltes Kühlmanagement und damit den Einsatz von modernen Kompaktlüftern.
Die Lebensdauerangaben bei vielen Lüfterherstellern sind jedoch manchmal unklar und ein Vergleich auf einen Blick ist keine leichte Aufgabe. Wie lange ist denn ein Lüfterleben? Hier gibt es zwei Begriffe, die häufig verwendet werden, aber auch leicht zu verwechseln sind: L10 und MTBF.
Beides sind statistische Angaben, die bei großen Mengen gelten. L10 gibt den Zeitraum in Stunden an, in dem 10% der Lüfter ausgefallen sind. Wird die Lebensdauer eines Lüfters mit L10 100 000 Stunden angegeben, dann bedeutet das, dass 90% der Lüfter eine Lebensdauer von 100 000 Stunden haben.
MTBF hingegen ist die Angabe der mittleren Lebensdauererwartung eines Lüfters und gibt die Betriebsdauer zwischen zwei Ausfällen an. Da ein moderner Lüfter eine Lebensdauer von mehr als 30 Jahre erreichen kann, ist eine tatsächliche Messung über diesen Zeitraum nicht möglich. Daher wird über einen wesentlich kürzeren Zeitraum bei stark erhöhter Temperatur getestet und extrapoliert.
Normalerweise beziehen sich die Lebensdauerangaben in den Datenblättern auf 40°C. Manche Hersteller aber veröffentlichen wesentlich höhere Werte bei 20° Raumtemperatur. Vorsicht! Diese Zahlen sind zwar schön, aber nicht praxisgerecht.
Erhöht die Reduzierung der Drehzahl die Lebensdauer?
Kaum. Da die Lagerbelastung sehr gering ist, tritt fast kein Verschleiß auf. Die Lebensdauer wird überwiegend von der thermischen Alterung des Schmierstoffes und den äußeren Einflussfaktoren (siehe Abbildung) bestimmt. Der Hauptnutzen der Drehzahlanpassung liegt klar im Geräuschverhalten. Je langsamer der Lüfter dreht, desto leiser wird er. Einen weiteren Aspekt stellt die mögliche Energieeinsparung dar. Natürlich reduziert sich mit der Verringerung der Spannung auch die Leistungsaufnahme signifikant. Besonders beim Betrieb mehrerer Lüfter ergibt sich schnell eine nennenswerte Kostenersparnis.
Mythos Nr. 3: Lüfter sind groß, schwer und teuer
Falsch! Passive Kühlkörper sind groß, schwer und wegen des Materialeinsatzes teurer. Bei der Miniaturisierung von aktiven Kühlern wurden sehr große Fortschritte erzielt. Der Wunsch nach möglichst geringer Bauhöhe führte zu immer flacheren Radiallüftern oder Lüftern, die je nach Einbau als Axial- oder Radiallüfter arbeiten können. Dadurch ist es möglich auch kleine und stark verlustbehaftete Komponenten wirtschaftlich zu kühlen. Die Stromversorgung der Lüfter erfolgt über Litzen, die oft nicht direkt verlötet, sondern über Stecker angeschlossen werden.
Bei Kleingeräten ist meist nicht die Abfuhr der gesamten von allen Bauteilen erzeugten Wärme das Problem, sondern die Entwärmung der „Hot Spots“. Passive Kühlung erfordert etwa 5 Mal mehr Kühlkörpervolumen, als die Kühlung mit Lüfterunterstützung und ist im begrenzten Raum kaum unterzubringen. Durch moderne aktive Kühlung können die Geräte ohne Qualitätsabstriche insgesamt kleiner, leichter und billiger werden.
Mythos Nr. 4 : Lüfter sind laut
Falsch! Die neue Generation Lüfter ist ausgesprochen leise. Aber wie leise der Lüfter ist, hängt letztendlich auch von der Applikation ab und von Maßnahmen, die zur Geräuschoptimierung ergriffen werden. Diese sollten jedoch schon bei der Geräteentwicklung konstruktiv vorgesehen sein. Da nachträgliche Änderungen meist teuer und weniger effektiv sind, sollte folgendes beachtet werden:
• Nutzung von ausreichend stabil dimensionierten Montagehilfen wie Manschetten zur Dämpfung und Senkung von Körperschallgeräuschen. Dadurch kann die Geräuschent-wicklung um mehrere Dezibel reduziert werden.
• Erheblichen Einfluss auf das Geräusch des Lüfters haben auch Montageart, Gehäusebau-form, Gehäusematerial, Staudruck sowie ungünstige Strömungsbedingungen.
• Eine einfache und günstige lärmdämpfende Montagemöglichkeit ergibt sich, wenn Sie die Befestigungsschrauben nicht direkt an der Gehäusewand, sondern mit Hilfe von Kabeldurchführungen oder Manschetten aus Gummi akustisch entkoppeln.
• Wählen Sie Lüfter mit den größten möglichen Abmessungen und der geringsten für die Entwärmung notwendigen Drehzahl.
• Zwei Lüfter mit dem gleichen Summenvolumenstrom können bis zu 12 dB weniger Geräusch entwickeln als ein einziger Lüfter mit höherer Drehzahl! Dabei werden vor allem die hohen Frequenzbereiche, die besonders unangenehm sind, gedämpft.
• Lüfter sollten im optimalen Arbeitsbereich betrieben werden und die Ansaug- und Ausblasöffnungen im Gerät großzügig dimensioniert sein, sonst steigt der emittierte Luftschall stark an. Das Geräusch ist auch von der Positionierung und Blasrichtung im Gerät abhängig.
• Wenn geringste Lautstärke gefordert wird, sollte die Wahl auf Gleitlagerlüfter mit sehr niedriger Drehzahl fallen, denn sie entwickeln weniger Körperschallgeräusch als Lüfter mit Kugellagern. Axiallüfter und Radiallüfter mit moderner Flügelform entwickeln außerdem deutlich weniger Geräusch bei gleichem oder sogar höherem Volumenstrom
Mythos Nr. 5: Lüfter sind nicht Widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit und Staub
Falsch! Bei vielen Anwendungen müssen elektronische Geräte unter erschwerten Bedingungen über viele Jahre sicher arbeiten. Raue Bedingungen wie Regen, hohe Luftfeuchtigkeit und Kondensation, Staub und Schmutz setzen dem Gerät zu. Für eine zuverlässige Funktion sollte jedoch das Eindringen von Nässe und Fremdkörpern in den Motor verhindert werden.
Lüfterrahmen und Gehäuse sind absolut wasserfest. Eine selten auftretende, vorübergehende Kondenswasserbildung wird die Betriebseigenschaften des Lüfters nicht nachteilig beeinflussen.
Um ein Lüfter gegen Tropfwasser, Sprühwasser, Spritzwasser und Strahlwasser zu schützen gibt es Lüfter mit IP-Schutz. Der Unterschied zwischen IP geschützten Lüftern und Lüftern ohne besondere Schutzmaßnahmen besteht in der Ummantelung von Elektronik und Motorwicklung.
Die einfachere und kostengünstigere Methode stellt die Beschichtung der Leiterplatte dar. Hierzu wird diese, komplett bestückt, mit Anschlusslitzen ausgestattet und danach mit Schutzlack besprüht oder eingetaucht. Soll die Klassifizierung IP65 oder sogar IP68 sein, wird ein Vollverguss angewendet, der zwar aufwendiger ist, aber noch schützender. Dazu wird die gesamte Motornabe mit dem Vergussmaterial ausgefüllt. Durch die Kenntnis der IP-Schutzklassen kann dem Benutzer eine detaillierte Vorstellung vermitteln werden, was es bedeutet, wenn ein Lüfter wasserdicht oder wasserabweisend ist. Jede Ziffer steht für die Erfüllung der Bedingungen in Bezug auf feste Partikel oder Flüssigkeiten.
Lüfter mit IP-Schutz haben einen großen Vorteil in Anwendungen wie z.B. LED-Beleuchtung, Kältetechnik, Heizung und Kühlung, IT und Telekommunikation, Haushaltsgeräten, Automobil-technik, Überwachungs- und Alarmanlagen im Außenbereich sowie Wechselrichtern. Der IP-Wasserschutz betrifft Motor und Motorelektronik von Lüftern.
Auch Einflussfaktoren wie Feuchtigkeit, Schmutz, Staub, Chemikalien und mechanische Kräfte können die Lebensdauer eines Lüfters verkürzen. Abhilfe schaffen Modelle, die speziell für extreme Anforderungen entwickelt wurden. So kann zum Beispiel das Abwandern des Schmierstoffes und das Eindringen von Staub durch zwei Deckscheiben verhindert werden. Oder im Falle von kondensierender Feuchte kann die Leiterplatte mit einem entsprechenden Feuchteschutz zu versehen. Hier gibt es zahlreiche Möglichkeiten vorzubeugen.
