Technische Daten

Alle Angaben in den Datenblättern beziehen sich normalerweise auf Nennspannung und Raumklima (22°C, 50%RH). Ausgenommen sind CPU-Cooler, deren Lebensdauererwartung praxisnahe bei einer Kühlkörpertemperatur von 60° spezifiziert sind. Die Grenzdaten legen fest, unter welchen Betriebsbedingungen der Lüfter dauernd betrieben werden darf, ohne daß eine Beeinträchtigung anderer Parameter eintritt.

Lebensdauerwahrscheinlichkeit

Die in den Datenblättern angegebene Lebensdauer L₁₀ sagt aus, daß mindestens 90%, der Lüfter diese Betriebszeit erreichen. Dies bedeutet, daß Lüfter in Betriebssicherheit und Lebensdauer sogar elektronische Bauelementen (Elektrolytkondensatoren, schraffierter Bereich in Abb. 2) zum Teil übertreffen.

Abb.2: Lebensdauererwartung als Funktion der Temperatur

Die Veränderung der Betriebsspannung oder der Umgebungstemperatur beeinflußt die Lebensdauererwartung. Wie bei allen elektronischen Bauelementen verringert sich die Lebensdauer bei steigender Temperatur. Näherungsweise kann mit einer Halbierung der Lebensdauerwahrscheinlichkeit pro 20° Temperaturerhöhung gerechnet werden. Der tatsächliche Zusammenhang ist oft günstiger und vom Lüftertyp abhängig.

Geräuschentwicklung

Das beim Betrieb eines Lüfters entstehende Geräusch wird durch Luftverwirbelungen, Strömungsabrisse an den Flügelenden und durch periodische Luftverdichtungen zwischen Lüfterflügel und Befestigungsstege hervorgerufen. Das Lagergeräusch ist bei den Miniaturlüftern vernachlässigbar klein und die Übertragung von Körperschallgeräusch ist wegen des sehr geringen Rotorgewichtes meist nur bei CPU-Coolern bemerkbar.

Das Geräusch der Lüfter wird ohne Last, d.h. frei ausblasend, in 0.1m Entfernung, senkrecht zum Lufteintritt gemessen und auf die international übliche Angabe, die sich auf eine Entfernung von 1m bezieht, umgerechnet. Der Wert ist gehörrichtig bewertet (DIN-IEC-A-Kurve). Der Lüfter wird zum Messen an Gummiseilen frei aufgehängt. Die Schallmeßkammer muß, wegen des sehr niederen Geräuschpegels der Lüfter, besonders gut gegen Fremdgeräusche gedämpft sein.

Die Angabe des Geräusches bei Lüftern kann nur bedingt zur Abschätzung der Geräuschentwicklung im eingebauten Zustand herangezogen werden. Art des Einbaues und Größe des Gegendruckes (Staudruck) verändern die Geräuschempfindung wesentlich.

Häufig erhöhen Fehler beim Einbau der Lüfter das Geräusch:

• zu dünne Gehäusewände können vibrieren,
• zu knapp angebrachte Lüftungsgitter oder Schlitze erzeugen einen "Sireneneffekt",
• durch ungünstige Auslegung der Strömungswege im Gerät muß ein unnötig großer Lüfter, der oft lauter ist, eingesetzt werden.

Durch das sehr geringe der Lüfter Rotorgewicht und durch die Präzisionswuchtung sind Störungen durch Vibrationen unwahrscheinlich. Im Gegensatz zu großen Lüftern treten bei den Miniaturlüftern fast nie Probleme durch ungünstige Montage auf.

Miniaturlüfter werden häufig zur direkten Kühlung von heißen Bauteilen (Spotkühlung), oder zur Luftumwälzung in geschlossenen Systemen eingesetzt. Dabei kann keine direkte Abstrahlung des Geräusches erfolgen. Das ohnedies kleine Geräusch der Miniaturlüfter wird dann zusätzlich gedämpft.

Luftleistung

Der Abtransport von Leistung in Form von Wärme kann nur gelingen, wenn die Wärmequelle eine höhere Temperatur annimmt als die Umgebung - das Bauteil erwärmt sich. Ist die abgegebene Leistung gleich groß, wie die zugeführte, bleibt die Temperatur stabil, das Bauteil wird nicht heißer. Die Größe der Oberfläche des zu kühlenden Teiles bestimmt die Temperaturerhöhung bei einer bestimmten (Verlust-) Leistung. Der Wärmewiderstand wird in K/W angegeben und ist der Zahlenwert der Temperaturerhöhung pro Watt zugeführter Leistung.

Die Wärme wird durch Konvektion und Strahlung abgegeben. Damit ist gemeint, daß die das Bauteil umgebende Luft erwärmt wird und diese, weil sie leichter wird, aufsteigt und kühlere Luft von unten nachfließen kann. Durch Senkrechtstellen und Schwärzen von Kühlflächen kann die natürliche Konvektion verstärkt werden (Kaminwirkung).

Reicht die natürliche Konvektion nicht aus, muß die Luftbewegung durch Lüfter künstlich erhöht werden. Schon bei nur 1m/s Luftbewegung kann der Wärmeübergangswiderstand gegenüber ruhender Luft nahezu halbiert werden. Anders ausgedrückt: Das Bauteil bleibt kühler, oder es kann mehr Leistung abgeführt werden.

Lüfter ermöglichen somit eine kompakte Bauweise, kleinere Außenabmessungen oder eine höhere Leistungsdichte.

Die alle 3-5 Jahre erreichte Halbierung der Leistungsaufnahme der Elektronik wird durch eine gleichzeitig vorgenommene Erhöhung der Bauteiledichte neutralisiert, so daß nach wie vor nicht auf Zwangsbelüftung verzichtet werden kann. Die Lüfter müssen den kleineren Geräteabmessungen folgen und ebenfalls kleiner werden.

Durch das Absenken der Umgebungstemperatur bei extrem wärmeempfindlichen Bauteilen wie z.B. CPU´s oder Elektrolytkondensatoren läßt sich die Betriebssicherheit und Lebensdauer eines Gerätes durch den Einsatz von Miniaturlüftern oft beträchtlich steigern.

Die Luftleistung eines Lüfters wird durch seine Eckdaten, maximaler Druck bei Strömungsgeschwindigkeit 0 und maximale Strömungsgeschwindigkeit bei einem Druck 0, nur unzureichend beschrieben. Für den Anwender ist die Kennlinie, die den tatsächlichen Betriebsbereich zeigt, viel wichtigerer. Alle Axiallüfter weisen bei relativ geringem Druck eine mehr oder weniger ausgeprägte Einsattelung auf, gerade dort, wo der voraussichtliche Arbeitspunkt liegen wird, also bei 15-25% des Maximaldruckes. Aufgrund des kräftigen Motors und wegen der computerunterstützten Optimierung der Flügelform ist die unvermeidliche Einsattelung bei Lüfter sehr minimal ausgeprägt, man spricht von drucksteifen Lüftern.

Die Strömungsgeschwindigkeit kann aus den Luftleistungsdaten und den mechanischen Abmessungen des Strömungskanals näherungsweise ermittelt werden:

Strömungsgeschwindigkeit =
Förderleistung / aktive Fläche

Die aktive Fläche ist die Fläche, die vom Durchmesser der Rotorflügel bedeckt wird. Die tatsächliche Förderleistung wird, wegen des Strömungswiderstandes, nur bei 60 bis 90% der maximalen Förderleistung liegen.

Die Strömungsgeschwindigkeit im Gerät ist, wiederum näherungsweise, aus dem Verhältnis: aktive Fläche (Lüfter) / aktive Fläche im Gerät, zu bestimmen. Für Strömungsverluste durch Kantenverwirbelung und fehlgeleiteter Luft muß man einen weiteren Abstrich machen. Nur 50-90% der vom Lüfter geförderten Luft werden das zu kühlende Element wahrscheinlich auch erreichen.

Die genauen Werte der Wirksamkeit einer Belüftung kann durch die Bestimmung der Temperaturerhöhung bei einem praktischen Versuch oder durch Computersimulation ermittelt werden. Für Kühlkörper-Lüfter-Kombinationen, zu denen auch die CPU-Cooler zählen, hat der Hersteller diese Messungen bereits durchgeführt. Die Angaben des Wärmeübergangswiderstands (q ) können direkt in die Berechnung der Übertemperatur (D _t) übernommen werden:

Eine Reserve für Verschmutzung muß bei allen Kühlkörperberechnungen berücksichtigt werden.

Betriebsspannungsbereich

Lüfter sind für Nennspannungen 5V, 12V und zumeist auch 24V erhältlich. Die zulässigen Toleranzgrenzen sind ± 10%, kurzzeitig sind auch ± 15% zugelassen. Bei sehr großer Über- bzw. Unterspannung können eventuell Funktionsstörungen, im Extremfall auch Schäden auftreten:

Unterspannung: Bei extrem niedriger Temperatur und viel zu kleiner Spannung kann es, wegen des zähflüssigen Schmiermittels, zu Anlaufproblemen kommen.

Überspannung: Die Verlustleistung und die Spannungsfestigkeit der elektronischen Bauelemente sind auf den Betriebsspannungsbereich abgestimmt. Überspannung kann zur Überlastung einzelner Bauelemente führen. Große Überspannung kann zur Zerstörung von Bauteilen führen, auch wenn diese nur kurzzeitig auftritt.

Falschpolung: Alle Lüfter sind gegen falsch gepolt angeschlossene Betriebsspannung voll geschützt.

Rotorblockieren: Alle Lüfter sind gegen das Blockieren des Rotors dauerhaft geschützt und laufen nach Beseitigung der mechanischen Störung automatisch wieder an.

Impulsausgang: Ist ein Tachoimpulsausgang vorhanden, soll der Eingangswiderstand der nachfolgenden Schaltung mindestens 10KW sein. Ist ein Pull-up-Widerstand (Impulsausgang gegen +DC) vorgeschrieben, soll sein Wert >12KW sein. Unbenutzten Impulsausgang offen lassen. Keinesfalls mit Betriebsspannung oder Masse verbinden, da sonst Fehlfunktion oder Zerstörung möglich sind.

Sonstiges: Alle Kunststoffteile (Gehäuse, Rotor, Leiterplatte, Litzenisolation) bestehen aus hochwertigsten, UL-gelisteten Materialien und sind unempfindlich gegen Klimaeinflüsse und viele aggressive Gase.

Alle Lüfter und CPU-Cooler wurden durch ein Testinstitut in Deutschland zertifiziert und tragen das CE-Zeichen.

Qualitätssicherung

Die außergewöhnlich hohe Zuverlässigkeit der Produkte basiert auf dem "Total-Quality-Leadership-System" (POKA-YOKE).

"Qualität beginnt bereits bei der Konzeptidee" ist das Motto der Ingenieure. Bei den Lüftern gibt es deshalb keine Kompromisse. Bewußt wird jedes Risiko vermieden, welches die Qualität des Produktes herabsetzen könnte.

Auch die strikte Überwachung der Unterlieferanten und der eigenen Produktion ist perfekt organisiert. In regelmäßigen Abständen treffen die Verantwortlichen von Entwicklung, Fertigung und Marketing zusammen, um über Verbesserungsvorschläge zu diskutieren.