แผ่นทำความร้อนอินฟราเรดไกล คือองค์ประกอบทำความร้อนไฟฟ้าแบบบางและยืดหยุ่นที่แปลงกระแสไฟฟ้าเป็นความร้อนจากการแผ่รังสี แทนที่จะให้ความร้อนแก่อากาศรอบๆ แผ่นทำความร้อนจะปล่อยรังสีอินฟราเรดที่ให้ความร้อนแก่พื้นผิวและวัตถุที่หันหน้าไปทางนั้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเทคโนโลยีนี้จึงขยายจากการทำความร้อนพื้นไปสู่เสื้อผ้าที่ให้ความร้อน อุปกรณ์บำบัด ภายในรถยนต์ และการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่

คู่มือนี้จะอธิบายว่าแผ่นทำความร้อนอินฟราเรดไกลคืออะไร โครงสร้างแบบชั้นทำงานอย่างไร "อินฟราเรดไกล" หมายถึงอะไรทางเทคนิค และข้อกำหนดใดที่คุณต้องยืนยันก่อนเสนอราคาองค์ประกอบทำความร้อนแบบกำหนดเอง

แผ่นทำความร้อนอินฟราเรดไกลคืออะไร?

แผ่นทำความร้อนอินฟราเรดไกล คือองค์ประกอบทำความร้อนแบบยืดหยุ่นที่เคลือบ ชั้นคาร์บอนที่นำไฟฟ้าจะถูกพิมพ์ลงบนซับสเตรตโพลีเมอร์ เชื่อมต่อที่ขอบด้วยบัสบาร์ที่นำไฟฟ้า และปิดผนึกระหว่างชั้นฉนวน เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านชั้นคาร์บอน ความต้านทานไฟฟ้าจะสร้างความร้อน และพื้นผิวของแผ่นจะปล่อยรังสีอินฟราเรด

ลักษณะสามประการที่แยกแผ่นทำความร้อนนี้ออกจากองค์ประกอบทำความร้อนโลหะแบบดั้งเดิม:

• มันบาง โครงสร้างทั่วไปมีความหนาตั้งแต่ประมาณ 0.1 มม. ถึง 0.4 มม. ดังนั้นแผ่นฟิล์มจึงสามารถเคลือบลงในผลิตภัณฑ์ได้โดยไม่เปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือความหนา
• มันยืดหยุ่น แผ่นฟิล์มสามารถตัด พับ และติดกับพื้นผิวโค้งหรือพื้นผิวที่ไม่สม่ำเสมอได้ ซึ่งทำให้สามารถใช้ภายในเสื้อผ้า เบาะรองนั่ง และอุปกรณ์สวมใส่ได้
• มันเป็นเครื่องทำความร้อนพื้นผิว ไม่ใช่เครื่องทำความร้อนเฉพาะจุดลวดความต้านทานจะรวมความร้อนไว้ตามแนวเส้น แผ่นฟิล์มจะกระจายความร้อนไปทั่วพื้นที่ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความสม่ำเสมอของความร้อนจึงวัดเป็นองศาตามพื้นผิวของแผ่นฟิล์ม แทนที่จะวัดที่จุดเดียว

ชั้นทำความร้อนส่วนใหญ่มักเป็นแบบคาร์บอน เช่น หมึกคาร์บอนนำไฟฟ้า เส้นใยคาร์บอน หรือกราฟีน การเลือกวัสดุทำความร้อน ซับสเตรต และการออกแบบบัสบาร์จะเป็นตัวกำหนดเกือบทุกอย่างเกี่ยวกับประสิทธิภาพขององค์ประกอบที่เสร็จสมบูรณ์

แผ่นทำความร้อนอินฟราเรดไกลทำงานอย่างไร

กระบวนการมีสามขั้นตอน การทำความเข้าใจตามลำดับจะอธิบายว่าทำไมแผ่นฟิล์มเดียวกันจึงให้ความรู้สึกแตกต่างกันมากในผลิตภัณฑ์สองชิ้นที่แตกต่างกัน

ขั้นตอนที่ 1 - ความต้านทานไฟฟ้าสร้างความร้อน

กระแสไฟฟ้าเข้าผ่านบัสบาร์และไหลผ่านชั้นทำความร้อนคาร์บอน ชั้นคาร์บอนมีความต้านทาน ดังนั้นพลังงานไฟฟ้าจึงถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน ซึ่งเรียกว่าความร้อนจูล อัตราการแปลงจะถูกกำหนดโดยความต้านทานแผ่นของแผ่นฟิล์มและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

นี่คือขั้นตอนที่การตัดสินใจออกแบบส่วนใหญ่เกิดขึ้น สำหรับพื้นที่แผ่นฟิล์มที่กำหนด กำลังขับจะถูกกำหนดโดยความต้านทานและแรงดันไฟฟ้ารวมกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมแผ่นฟิล์มสองแผ่นที่มีขนาดเท่ากันจึงสามารถทำงานที่วัตต์ที่แตกต่างกันมาก เพียงเพราะแผ่นหนึ่งออกแบบมาสำหรับ 5 V และอีกแผ่นหนึ่งสำหรับ 220 V

ขั้นตอนที่ 2 - พื้นผิวแผ่นฟิล์มปล่อยรังสีอินฟราเรด

เมื่อชั้นคาร์บอนอุ่นขึ้น พื้นผิวแผ่นฟิล์มจะแผ่พลังงานไปทั่วแถบสเปกตรัมอินฟราเรด แถบความยาวคลื่นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิพื้นผิว ไม่ใช่วันที่ยี่ห้อของวัสดุ

สิ่งนี้มีความสำคัญด้วยเหตุผลเชิงปฏิบัติ:ความยาวคลื่นที่แผ่นทำความร้อนปล่อยออกมาเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิพื้นผิวของมัน แผ่นฟิล์มที่ทำงานที่ 40 °C และแผ่นฟิล์มที่ทำงานที่ 200 °C จะไม่ปล่อยสเปกตรัมเดียวกัน แม้ว่าทั้งสองจะถูกอธิบายว่าเป็น "อินฟราเรดไกล" ในโบรชัวร์ก็ตามขั้นตอนที่ 3 - พื้นผิวที่รับจะดูดซับและปล่อยซ้ำ

รังสีอินฟราเรดเดินทางจนกว่าจะกระทบพื้นผิว ซึ่งจะถูกดูดซับและแปลงกลับเป็นความร้อน จากนั้นพื้นผิวนั้นจะอุ่นขึ้นและแผ่รังสีอีกครั้ง ในห้อง สิ่งนี้จะสร้างเอฟเฟกต์ "ผนังอุ่น วัตถุอุ่น" ในผลิตภัณฑ์ เช่น ซับในเสื้อแจ็คเก็ต เบาะรองนั่ง แผ่นบำบัด รังสีจะให้ความร้อนแก่ชั้นที่สัมผัสกับร่างกาย

เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนเป็นการแผ่รังสี ไม่ใช่การพาความร้อน ความร้อนจึงไม่ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของอากาศ นั่นคือเหตุผลที่การทำความร้อนด้วยอินฟราเรดมักถูกอธิบายว่าเงียบและไม่ทำให้แห้ง: ไม่มีพัดลมและไม่มีการไหลเวียนของอากาศ

โครงสร้างชั้นของแผ่นทำความร้อน

แผ่นทำความร้อนแบบยืดหยุ่นเกือบทุกชนิดใช้โครงสร้างแบบเดียวกัน ความแตกต่างระหว่างผู้จำหน่ายมักจะขึ้นอยู่กับเกรดวัสดุ ความหนาของชั้น และวิธีการยึดชั้นเข้าด้วยกัน

ชั้น

ซับสเตรตกำหนดขีดจำกัด

PET เป็นตัวเลือกทั่วไปที่คุ้มค่าสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ เช่น เสื้อผ้าและแผ่นบำบัด Polyimide (PI) มีราคาสูงกว่า แต่ทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่ามาก และเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการใช้งานในรถยนต์และอุตสาหกรรม การเลือกซับสเตรตผิดเป็นหนึ่งในข้อผิดพลาดที่แพงที่สุดในโครงการแผ่นทำความร้อน เนื่องจากมักจะปรากฏให้เห็นเฉพาะระหว่างการทดสอบความน่าเชื่อถือบัสบาร์กำหนดความสม่ำเสมอ

กระแสไฟฟ้าที่เข้ามาไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งแผ่นฟิล์มจะทำให้เกิดความร้อนไม่สม่ำเสมอ และความร้อนไม่สม่ำเสมอจะทำให้เกิดจุดร้อน ซึ่งเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการทำงานผิดพลาดก่อนเวลาอันควรในเครื่องทำความร้อนแบบยืดหยุ่น รูปทรงของบัสบาร์เป็นตัวแปรในการออกแบบ ไม่ใช่ชิ้นส่วนมาตรฐาน"อินฟราเรดไกล" หมายถึงอะไรจริงๆ

นี่คือจุดที่เนื้อหาเกี่ยวกับแผ่นทำความร้อนส่วนใหญ่ไม่ถูกต้องอีกต่อไป

ภายใต้

ISO 20473, สเปกตรัมอินฟราเรดจะแบ่งดังนี้:แถบ

CIE การจำแนกประเภท อย่างไรก็ตาม แถบตั้งแต่ 3 ถึง 100 µm ถูกกำหนดให้เป็น IR-C และมักถูกอธิบายว่าเป็นอินฟราเรดไกล ซึ่งสอดคล้องกับวิธีที่ใช้คำนี้ในเชิงพาณิชย์มากขึ้นดังนั้นทั้งสองการใช้งานจึงสามารถป้องกันได้ และความแตกต่างคือเรื่องของมาตรฐานที่คุณอ้างอิง

สิ่งที่สำคัญจริงๆ สำหรับผลิตภัณฑ์คือหน้าต่างการดูดซับ

ร่างกายมนุษย์ปล่อยรังสีวัตถุดำในช่วง 3-50 µm โดยมีจุดสูงสุดใกล้ 9.4 µm พลังงานรังสีในช่วงประมาณ 5-14 µm จึงถูกดูดซับโดยผิวหนังได้อย่างมีประสิทธิภาพ แทนที่จะสะท้อนหรือกระจายออกไป ซึ่งเป็นพื้นฐานทางกายภาพของการอ้างสิทธิ์ด้านความสบายที่อยู่รอบเทคโนโลยีนี้นี่คือเหตุผลว่าทำไมคำถามเชิงปฏิบัติจึงไม่ใช่ "มันเป็นอินฟราเรดไกลจริงๆ หรือไม่?" แต่

"แผ่นฟิล์มนี้ปล่อยอะไรที่อุณหภูมิการทำงานจริง และตรงกับแอปพลิเคชันของฉันหรือไม่?" ผลิตภัณฑ์บำบัดที่ออกแบบมาเพื่อสวมใส่กับผิวหนังและเครื่องทำความร้อนแบตเตอรี่ที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำมีความต้องการที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง แม้ว่าทั้งสองอาจถูกขายภายใต้ป้าย "อินฟราเรดไกล" เดียวกันก็ตามหากผู้จำหน่ายไม่สามารถบอกคุณถึงแถบการปล่อยที่อุณหภูมิการทำงานเป้าหมายของคุณได้ นั่นเป็นสัญญาณที่มีประโยชน์เกี่ยวกับความลึกของการสนับสนุนทางวิศวกรรมของพวกเขา

แผ่นทำความร้อนอินฟราเรดไกลเทียบกับลวดความต้านทานแบบดั้งเดิม

การพิจารณา

บาง กระจาย หรือขึ้นรูป - ซึ่งอธิบายผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่ข้อกำหนดหลักที่ต้องยืนยันก่อนเสนอราคา

เมื่อคุณขอใบเสนอราคาสำหรับแผ่นทำความร้อนแบบกำหนดเอง ตัวแปรเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดทั้งราคาและความเป็นไปได้ ผู้จำหน่ายไม่สามารถเสนอราคาได้อย่างถูกต้องหากไม่มีสิ่งเหล่านี้

ข้อกำหนด

แผ่นทำความร้อนอินฟราเรดไกลถูกนำไปใช้ที่ใด

ข้อได้เปรียบของเทคโนโลยีมีมากที่สุดทุกครั้งที่ความร้อนต้อง

บาง แรงดันไฟฟ้าต่ำ และกระจายไปทั่วพื้นที่ที่มีรูปร่าง:

• เสื้อผ้าและอุปกรณ์สวมใส่ที่ให้ความร้อน - เสื้อแจ็คเก็ต เสื้อกั๊ก ถุงมือ ถุงเท้า สนับเข่าและเอว
• อุปกรณ์บำบัดและสุขภาพ - แผ่นทำความร้อน อุปกรณ์รมยา ที่ปิดตา เข็มขัดกายภาพบำบัด
• ภายในรถยนต์ - เครื่องทำความร้อนเบาะ เครื่องทำความร้อนพวงมาลัย การละลายหมอกสำหรับกระจกมองหลังและกล้อง
• การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ - การอุ่นล่วงหน้าและการรักษาความร้อนสำหรับแพ็คลิเธียมในสภาพอากาศเย็น
• เครื่องใช้ในบ้าน - ผ้าห่มไฟฟ้า เครื่องอุ่นผ้าเช็ดตัว แผ่นอุ่นสัตว์เลี้ยง
• อุปกรณ์อุตสาหกรรมและกลางแจ้ง - การทำความร้อนป้องกันการควบแน่นสำหรับตู้ อุปกรณ์ และเซ็นเซอร์

แต่ละอย่างเหล่านี้มีข้อจำกัดที่แตกต่างกัน แผ่นฟิล์มสำหรับเสื้อผ้าออกแบบมาเพื่อรองรับรอบการซักและพาวเวอร์แบงค์ 5 V แผ่นฟิล์มสำหรับรถยนต์ออกแบบมาเพื่อรองรับการสั่นสะเทือน การหมุนเวียนของอุณหภูมิ และระบบคุณภาพของรถยนต์ วัสดุศาสตร์มีความเกี่ยวข้องกัน แต่การออกแบบทางวิศวกรรมไม่เกี่ยวข้องกัน

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยสามประการ

1. "แผ่นทำความร้อนใดๆ ก็สามารถทำงานได้ที่แรงดันไฟฟ้าใดก็ได้"
แรงดันไฟฟ้าและความต้านทานมีความเชื่อมโยงกัน แผ่นฟิล์มที่ออกแบบมาสำหรับ 12 V จะไม่ทำงานตามที่ตั้งใจไว้ที่ 220 V และในทางกลับกัน แรงดันไฟฟ้าเป็นข้อมูลป้อนเข้าในการออกแบบ ไม่ใช่การตั้งค่า

2. "ความหนาแน่นกำลังที่สูงขึ้นหมายถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้น"
ความหนาแน่นกำลังที่สูงขึ้นหมายถึงการอุ่นเร็วขึ้นและการดึงกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น ในผลิตภัณฑ์ที่ใช้แบตเตอรี่ การแลกเปลี่ยนนี้มักจะเป็นการสูญเสีย ความหนาแน่นกำลังที่เหมาะสมคือค่าที่ต่ำที่สุดที่ตรงตามข้อกำหนดในการอุ่นเครื่อง

3. "แผ่นฟิล์มกราฟีนทั้งหมดเหมือนกัน"
"กราฟีน" อธิบายถึงตระกูลวัสดุ ไม่ใช่ข้อกำหนด ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับวิธีการเตรียม พิมพ์ และทำให้ชั้นนำไฟฟ้าแห้ง ซึ่งแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละผู้จำหน่าย

SHEERFOND ดำเนินการโครงการแผ่นทำความร้อนอย่างไร

Dongguan Sheerfond New Material Co., Ltd. ทำงานด้านวัสดุทำความร้อนอินฟราเรดไกลมานานกว่าสิบปี มีโรงงานผลิตประมาณ 3,000 ตร.ม. พนักงานประมาณ 100 คน และเครื่องจักรการผลิตประมาณ 30 เครื่อง

โครงการมักจะดำเนินไปตามขั้นตอนเดียว: การหารือเกี่ยวกับข้อกำหนด การออกแบบแนวคิดและโครงสร้าง การออกแบบ 2 มิติและ 3 มิติ การผลิตตัวอย่าง การทดสอบตัวอย่าง การยืนยันการออกแบบ การผลิตจำนวนมาก การตรวจสอบ การบรรจุ และการจัดส่ง การพัฒนาวัสดุ การออกแบบผลิตภัณฑ์ การทำตัวอย่าง และการผลิตจะอยู่ภายในทีมเดียวกัน ซึ่งช่วยลดวงจรเมื่อการออกแบบจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงหลังจากการทดสอบ

ในด้านคุณภาพ วัสดุที่เข้ามาจะถูกตรวจสอบสองครั้ง การผลิตจะถูกตรวจสอบในระหว่างกระบวนการ ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะผ่านการทดสอบการทำงานและการตรวจสอบด้วยภาพความร้อน และทุกหน่วยที่เสร็จสมบูรณ์จะถูกตรวจสอบก่อนบรรจุ แทนที่จะพึ่งพาการสุ่มตัวอย่างเป็นชุด

SHEERFOND รองรับทั้งการผลิต OEM จากแบบวาดของลูกค้าที่สมบูรณ์ และการพัฒนา ODM จากแนวคิดผลิตภัณฑ์ การปรับแต่งครอบคลุมโลโก้ ขนาด รูปร่าง และบรรจุภัณฑ์ ระยะเวลารอคอยสินค้าโดยทั่วไปคือ 1-3 วันสำหรับการสั่งซื้อมาตรฐาน และ 7-10 วันสำหรับการสั่งซื้อ OEM แม้ว่าการจัดส่งจริงจะขึ้นอยู่กับข้อกำหนด ปริมาณ ความพร้อมของวัสดุ และการยืนยันคำสั่งซื้อขั้นสุดท้าย

คำถามที่พบบ่อย

การทำความร้อนด้วยอินฟราเรดไกลปลอดภัยหรือไม่?
รังสีอินฟราเรดไม่ก่อให้เกิดไอออน และการจำแนกประเภท CIE และ ISO วางไว้ห่างจากส่วนที่ก่อให้เกิดไอออนของสเปกตรัม ในผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาอย่างดี ปัจจัยด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องคือฉนวนไฟฟ้า การจำกัดอุณหภูมิ และระบบควบคุม - ไม่ใช่การปล่อยอินฟราเรดเอง ข้อกำหนดการรับรองความปลอดภัยขึ้นอยู่กับตลาดเป้าหมายของคุณ

แผ่นทำความร้อนอินฟราเรดไกลให้ความร้อนแก่อากาศหรือไม่?
ความร้อนบางส่วนจะไปถึงอากาศผ่านการพาความร้อนจากพื้นผิวที่อุ่น แต่การถ่ายเทหลักเป็นการแผ่รังสี นี่คือเหตุผลที่ความอบอุ่นที่รับรู้มาถึงเร็วขึ้น และเหตุผลที่อากาศไม่แห้งและอับชื้นเหมือนกับการทำความร้อนแบบพาความร้อน

สามารถใช้แผ่นทำความร้อนที่แรงดันไฟฟ้าต่ำได้หรือไม่?
ได้ การทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ (โดยทั่วไปคือ 3.7 V ถึง 24 V) เป็นหนึ่งในเหตุผลหลักที่ใช้แผ่นทำความร้อนในอุปกรณ์สวมใส่ที่ใช้แบตเตอรี่ การแลกเปลี่ยนคือการใช้กระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นสำหรับกำลังไฟเท่ากัน ซึ่งส่งผลต่อขนาดของตัวนำ

แผ่นทำความร้อนมีอายุการใช้งานนานเท่าใด?
อายุการใช้งานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการทำงาน รอบการดัดงอและการซัก และคุณภาพของฉนวน ไม่ใช่ตัวเลขเดียว ขอให้ระบุเงื่อนไขการทดสอบสำหรับตัวเลขใดๆ ที่คุณได้รับ - อายุการใช้งานที่ระบุโดยไม่มีเงื่อนไขการทดสอบนั้นไม่มีความหมาย

สามารถตัดแผ่นทำความร้อนให้ได้ขนาดหรือไม่?
โดยทั่วไปใช่ ตามตำแหน่งที่กำหนดไว้ การตัดนอกตำแหน่งเหล่านั้นจะทำให้วงจรขาด รูปแบบการตัดเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบ ดังนั้นควรยืนยันก่อนการผลิต

ความแตกต่างระหว่างแผ่นทำความร้อน PET และ PI คืออะไร?
PET เป็นซับสเตรตมาตรฐานสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำและประหยัดกว่า Polyimide (PI) ทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่าและใช้ในกรณีที่ความต้องการด้านความร้อนและความน่าเชื่อถือสูงกว่า เช่น การใช้งานในรถยนต์และอุตสาหกรรม

ขั้นตอนต่อไป

หากคุณกำลังพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความร้อนที่บาง กระจาย และใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำ วิธีที่เร็วที่สุดในการได้รับคำตอบที่ถูกต้องคือการส่งรายละเอียดแอปพลิเคชัน: ผลิตภัณฑ์คืออะไร พื้นที่และขนาดที่มีอยู่ แรงดันไฟฟ้าอุปทาน อุณหภูมิเป้าหมาย ปริมาณที่คาดหวัง และข้อกำหนดการปฏิบัติตามข้อกำหนดเฉพาะของตลาด

ด้วยข้อมูลเหล่านั้น ผู้จำหน่ายแผ่นทำความร้อนสามารถบอกคุณได้ว่าแอปพลิเคชันนั้นเป็นไปได้หรือไม่ ซับสเตรตและความหนาแน่นกำลังใดที่เหมาะสม และตัวอย่างจะมีลักษณะอย่างไร - ก่อนที่คุณจะตัดสินใจลงทุนในเครื่องมือหรือคำสั่งซื้อการผลิต

ขอตัวอย่างฟรีหรือส่งแบบวาดของคุณ