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211、985硕士，职场15年+
从事结构设计、热设计、售前、产品设计、项目管理等工作，涉足消费电子、新能源、医疗设备、制药信息化、核工业等领域
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本期给大家带来的是关于产品表面颜色对辐射能力影响的技术研究内容，希望对大家有帮助。
或许大家有听过这种说法：散热器表面阳极氧化或者其他工艺处理成黑色，有助于辐射散热。
今天就通过这篇文章，给大家分享如何解释这一误区。
首先，我们得弄清楚这个说法的底层逻辑、相关的理论基础。
维恩位移定律，Wien displacement law：在一定温度下，绝对黑体的温度与辐射能力最大值相对应的波长λ的乘积为一常数，即
其中，b=0.002897m·K，称为维恩常量。
以此可推导出，
电子产品热设计中常用到的温度范围约为-40℃~150℃，对应的辐射波长约为：波长=0.002897/(233K~423K)=12um~7um，正好是红外线波段，如下图所示，
图片来源于网络
室内外产品表面处理差异
颜色对产品的散热没有绝对的影响，对于室内外设备的散热影响差异：对室内的产品影响不大，但是对户外的产品影响很大。
机顶盒
室内设备不接收太阳光，表面颜色与辐射换热强度没有任何关系。比如上图黑色的机顶盒，可见光都被吸收，其对可见光的辐射能力会下降，对红外波段影响不大。
浅色外壳的户外设备
然而，对于户外的设备，暴露在太阳下，如果是黑色外壳，会将太阳可见光全部吸收，那么会增加设备温度。
所以，我们能看到户外的天线、逆变器、基站等户外设备，基本都是白色系或者亮色系，大部分采用喷粉工艺，减少可见光吸收，同时增强红外波段的辐射率，这种目前在航天领域应用比较多，辐射系数可以做到0.9以上。
中兴通讯AAU散热技术
从图上可以看出，大部分的能量在可见光部分集中，对于设备而言希望在红外线波段的辐射率高，在可见光部分辐射率越低越好。
那么如何增强设备或散热器辐射能力呢，我们看看散热器表面处理对比。
散热器表面处理
黑色阳极氧化、抛光处理铝合金散热器
黑色阳极氧化处理后的铝合金散热器，其表面红外辐射系数比较高，接近0.8，抛光面铝合金散热器辐射系数是非常低的，大约在0.03。
对于金属与非金属处理情况，
金属抛光和拉丝工艺会降低其表面发射率(抛光低于0.04，拉丝约0.2)
可以通过阳极氧化，喷塑粉等工艺可提高表面发射率，最高可达0.8~0.95;
导热性较差的非金属表面发射率一般>0.9，可按0.9来评估散热情况；
室温下常见表面的可见光吸收率和红外线表面发射率。
前面通过维恩位移定律，我们知道电子产品的辐射散热，基本都在红外线波段，所以可通过红外成像仪等设备，获得产品表面温度分布、表面辐射率。
表面发射率测量
红外成像仪只能对表面温度进行观测，同时精度不如热偶线的测试精度高。用来分析设备表面的温度分布情况，以发现可能存在的不被注意的热点，其误差为±2℃。
手机、平板电脑、笔记本电脑等有表面温度分布要求的设备常用红外测温仪测量，如下图所示，
笔记本主板正反面红外成像仪测量图
笔记本键盘、底面的红外成像仪测量图
通过红外测温仪图像，可实时观测到产品在工作时的零部件表面温度情况，以此了解热点分布，知晓潜在的热风险。
红外测温仪测量表面辐射率是通过测量物体表面发出的红外辐射功率来估算物体的温度，这个过程中涉及到一个重要的物理量就是辐射率，也称为发射率。大家可以通过实验测试与理论计算结合的方式获得其表面辐射率。
